不停车收费系统解决方案

不停车收费系统解决方案
一、系统概述
不停车收费系统（又称电子收费系统 Electronic Toll Collection System，简称ETC系统）是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通子系统，是目前世界上最先进的路桥收费方式。

该系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通讯，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。

现有的不停车电子收费系统功能包括：收费数据采集、管理收费车道的交通、车道控制机与后台结算网络的数据接口、业务内部管理功能、查询系统。

车道控制子系统用于控制和管理各种外场设备与安装在车辆上的电子标签的通信，记录车辆的各种信息，并实时传递给收费站管理子系统。

收费站管理子系统负责收集管理传送过来的数据。

ETC管理中心是ETC系统的最高管层，既要进行收费信息与数据的处理和交换，又要行使必要的管理职能，它包括各公路的收费专营公司、结算中心和客户服务中心，根据收到的数据文件在公路收费专营公司和用户之间进行交易、拆账和财务结算，配有多台功能强大的计算机，完成系统中各种数据、图像的采集和处理。

为适应我国国情，交通部《高速公路联网收费暂行技术要求》要求采取“人工半自动收费为主，电子不停车收费为辅”的组合方式，并明确提出“电子不停车收费系统宜采用两片式ETC电子标签加双界面CPU 卡的高安全性组合预付卡方案，以实现电子不停车收费方式与IC卡半自动收费方式的兼容与互补”，即在ETC的技术基础上进一步发展出了组合式电子收费技术。

组合式电子收费方式将ETC收费方式和IC卡半自动收费方式进行有机结合，它及解决了高速公路联网收费的电子化支付问题，又能克服ETC应用初期管理与推广应用方面面临的困难。

二、系统构成
2.1 组合式电子收费系统运营框架如图所示：
图2-1 高速公路组合式收费系统运营模式如下：
(1) 一卡通服务中心主要负责支付卡与电子标签的管理（其中包括支付卡与电子标签的发行及日常管理、支付卡的后台结算等），并向用户提供多种客户服务，同时负责统一技术规范和“联网收费、一卡通行”的有关管理条例。

作为整个系统的运营中心，一卡通服务中心向用户提供各种完善的客户服务；为路桥业主提供结算服务；委托发行代理发行储值卡；委托清算银行完成清算的划帐业务。

(2) 路桥业主是收费系统的投资建设单位，负责收费系统的运营管理及维护。

路桥业主接受一卡通服务中心提供帐务清分等系统服务，向一卡通服务中心缴纳一定比例的结算服务费。

(3) 银行主要负责根据一卡通服务中心的转帐指令，实现对一卡通服务
中心、路桥业主及记帐卡用户间的帐务清算。

(4) 用于高速公路组合式收费系统的电子支付卡（IC卡）及电子标签（OBU）由一卡通服务中心统一进行初始化和发行，用户在服务中心或其指定的营业网点办理电子支付卡和电子标签申购手续。

一卡通服务中心为用户提供各项服务；对于记帐卡用户，还应与银行签订帐户的转帐授权书，以保证一卡通服务中心能够及时获取通行费用。

(5) 用户持有电子支付卡并安装了两片式电子标签，则可使用本路段上面的ETC车道，享受不停车收费的服务，当然也可以从MTC车道通过；但如果只申请了电子支付IC卡，则只能从MTC车道通过。

(6) 用户在MTC和ETC车道的通车和消费交易数据通过收费站上传到收费管理中心，由收费管理中心进行清算。

(7) 帐号卡用户需定期（例如月结）到收费管理中心进行还款，储值卡（预付卡）用户则需在余额不足的时候到指定服务网点进行IC卡充值。

2.2 系统架构示意图
图2-2
在规划和设计联网收费一卡通行系统的时候，系统的整个架构从完整性上考虑，应该包括区域收费系统和一卡通服务系统两大部分。

区域收费系统是指区域级联网收费系统，即通常包括车道系统、收费站系统、收费分中心（区域）系统、收费中心系统四级架构。

一卡通服务系统是指联网收费的后台支撑结算系统和支付卡的发行与用户服务系统。

组合式收费系统在收费站级以上部分，与一般的收费系统配置完全一致，所不同的是在前台的车道级系统上，采用一种独特的以“两片式电子标签+双界面CPU卡”为核心的组合式收费技术，实现了一张卡片可以从任意的ETC车道或者MTC车道出入。

典型应用方式如下图2-3所示：
图2-3
2.3 ETC车道控制流程如下图所示：
图2-4 ETC收费车道系统是组合式收费系统设计的关键。

按照交通部《联网收费暂行技术要求》中提出的ETC车道设计基本原则是“内侧、低速、专用”，这个要求是切合国内高速公路的使用实际的。

组合式收费车道系统正是遵循这一原则，并结合“两片式电子标签+双界面CPU卡”的技术特点，把ETC 车道系统设计成相对低速的收费车道。

在匝道式收费车道条件下，这种车道系统一般允许的速度是在60公里/小时以下，为了便于收费现场管理，一般把车道通行速度限制在30公里/小时以内，限速主要通过辅助的交通标志和
安全控制设施（自动栏杆）来实现。

在这个设计速度下，每个匝道的通行能力已经超过1500车次/小时，比普通的MTC车道（180~250车次/小时）高出5~7倍，比较充分地发挥了ETC车道快速处理的能力。

2.4 ETC 车道系统构成如下图所示：
图2-5 当车辆进入通信范围时，首先压到触发线圈，启动读写天线；读写天线与电子标签（车载机+CPU卡）进行通信，判别车辆电子标签是否有效，如有效则进行交易，无效则报警并保持车道关闭，直到车辆离开检测线圈；如交易成功，系统控制栏杆抬升，通行信号灯变绿，费额显示牌上交易信息；车辆通过抓拍线圈时，系统进行图像抓拍，字符叠加器将过车信息叠加到抓拍图像中；车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；系统保存交易记录，并将其上传至收费站服务器中，等待下一辆车进入。

三、系统功能
➢高速公路无需停车快速通过
➢非现金电子支付
➢缓解交通压力
四、系统特点
⏹扩展性强
ETC车道可根据实际需要进行逐步扩展，初期可以只在高速公路主线收费站和车流量大、形成交通瓶颈的城市出入口收费站设置ETC车道，以实现电子不停车收费，提高收费效率，缓解交通压力。

而大多数匝道收费站的交通量较小、收费车道数量少，单设一条ETC专用车道既困难又不经济，不符合按需进行系统配置的原则，因此暂不设置ETC车道，待用户群扩大、需求真正形成后再进行扩充设置。

在该方案大大降低了高速公路收费系统实现“一卡通行”的改造成本，在资金投入和系统规模上富有弹性、易于试点和推广，投资风险大大降低。

⏹真正“一卡通行”
用户安装电子标签后，可将支付卡插入电子标签，在有提供ETC收费服务的车流量大的收费站和主线站通过ETC车道，实现免停车、免现金的支付卡交费；而在车流量小的匝道收费站，可以将支付卡抽出，交给收费员，使用停车方式的支付卡交费。

真正实现了持一张路桥收费卡即可从任何一个收费站的任何一条入口车道（无论ETC或MTC）进入封闭的高速公路，又可以从任何一个收费站的任何一条出口车道（无论ETC或MTC）交费通过。

⏹真正电子钱包
在传统的单片式电子标签收费系统和普通非接触逻辑加密IC卡系统中，由于缺乏足够安全的双向认证技术，最多只能当作记帐卡使用，无法
进行实时的资金验证，给系统运营单位带来巨大的透支风险。

组合式收费技术方案采用高安全性的CPU卡作为存储介质，并采取规范的双向认证技术，可以胜任在任何没有实时在线连接和后台验证的收费点，脱机进行基于电子钱包方式的金融交易。

这种技术，在应用上完全符合中国人民银行（PBOC）发布的《中国金融集成电路（IC）卡规范》，为联网收费开展储值卡业务提供了安全、可靠的解决途径，并且符合国家大力倡导的金卡工程和电子商务发展方向。

支持多应用扩展
IC卡电子支付方式的引入，还使得组合式收费技术的拥有了另一个明显优点，即系统具备极强的多应用扩展能力，可以结合高速公路相关产业的特点，无缝扩展到服务区、加油站、便利店、餐饮、汽修点、汽车美容服务等场合，也可以扩展到城市中的公交一卡通、出租车收费，公安交通管理中的车辆管理、驾驶员管理，交通运输中的运政管理、规费征收等场合，作为一张交通IC卡使用，真正做到交通一卡通。

五、应用范围
全国各省市高速公路收费系统。