ETC系统实施方案

ETC系统简介1前言高速公路电子不停车收费系统(ETC)是为了减少道路收费口处的交通拥挤，加快车辆通过收费口的速度而建设的。

不停车收费系统采用车载装置纪录代付款协议等信息，插入IC卡后，当通过电子收费口时，利用收费口通信天线与车载设备之间的通信，在计算机收费系统和IC卡双方均完成对通行费的纪录，从而实现电子结算收费。

高速公路不停车收费系统具有全路段封闭型、智能卡车载、电子托收、联网分账等特点。

通行效率比人工缴费显著提高。

系统特点：24小时无人监管不间断工作；车道过车和银行托收都是由系统自动实现；在收费站不设服务器，通过网络浏览器打印报表，降低成本，提高系统的安全性；银行托收一般在一分钟内完成；提供互联网服务，电子标签用户可以在网上查询过车费用。

ETC系统是利用微波（或红外或射频）技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件（包括管理）所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。

目前，大多数ETC系统均采用微波技术，所以本文主要针对此类系统进行综述。

不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE），识别车辆上设备（称为车载器，简称OBU）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。

对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。

与传统人工收费（Manual Toll Collection，简称MTC）方式不同，ETC带来的好处有:无需收费广场，节省收费站的占地面积；节省能源消耗，减少停车时的废气排放和对城市环境的污染；降低车辆部件损耗；减少收费人员，降低收费管理单位的管理成本；实现计算机管理，提高收费管理单位的管理水平；对因缺乏收费广场而无条件实施停车收费的场合，有实施收费的可能；无需排队停车，可节省出行人的时间等；避免因停车收费而造成收费口堵塞，形成新的瓶颈等。

高速公路电子不停车收费系统（Electronic Toll collection，简称为ETC）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电子系统。

系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，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。

近年来，随着国民经济和交通运输业务的快速增长，特别是公路交通拥堵和环境污染问题日益严重，ETC电子不停车收费系统的应用已经受到越来越多的国家和地区的相关部门的关注。

ETC电子不停车收费方式，具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等特点，在当前高速公路收费站点车辆拥堵问题日益突出、扩建收费车道涉及大量征地拆迁及繁琐的上报审批工作和建设资金投入、收费运营管理成本不断增加等情况下，逐步发展和实施ETC是解决这些问题的较为有效的手段。

ETC电子不停车收费系统建成后，车主自行到公司指定的地点或代理机构购置车载电子标签，交纳储值费用，由发行系统向电子标签输入车辆识别码（ID）与密码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息：识别码、车主姓名、联系电话、车牌号、车型、颜色、储值金额等。

发行系统通过通信网络将上述车主及车辆信息输入收费计算机系统。

车主将电子标签贴在车内前窗玻璃上即可；当车辆进入ETC 收费车道即LI天线的发射区时，处于休眠的电子标签受到微波激励而苏醒，随即开始工作，电子标签以微波方式发出电子标签标示和车型代码，天线接收确认电子标签有效后，以微波发出车道代码和时间信号，写入电子标签的存储器内，进口车道栏杆打开，车辆即可驶入高速公路；到达出口收费站时，当车辆驶入出口收费车道天线发射范围，经过唤醒、相互认证有效性等过程，天线读出车型代码以及LI 代码和时间，传送给车道控制机，车道控制器存储原始数据并编辑成数据文件，上传给收费站管理子系统并转送收费结算中心，经过验证，出口车道栏杆打开，车辆驶出高速公路；同时，收费结算中心从各个用户的账号中扣除通行费和算出余额，核对账户剩余金额是否低于预定的临界阈值，如果低于则及时通知用户补交费用，并将此名单（灰名单）下发给各收费站。

如灰名单用户不补交金额，继续通行高速公路，导致剩余金额低于危险门限值，则将其划归无效电子标签，编入黑名单，并通知收费站，拒绝无效电子标签车辆通行ETC专用车道，由内保人员引导改走人工收费车道。

对于持无效标示卡或无卡的车辆，若其在收费车道上高速冲卡而过，天线在确认无效性的同时，将启动快速自动栏杆，关闭收费车道，当场将冲卡车辆拦截。

下图为ETC车道布局示意图。

2概述路侧单元(RSU)是新兴的ETC产品。

它由ＲＳＵ天线和RSU控制器组成。

其中，ＲＳＵ天线是一个微波收发模块，负责数据的调制和解调；RSU控制器控制数据的接收和发送，生成并处理协议栈信息单元。

RSU以DSRC无线通信的方式，和车载电子标签（OBU）进行信息交换，采集和更新标签中的收费数据，实时发送给车道收费机。

因此，RSU是ETC车道系统的主要标志设备。

3ETC系统构成ETC系统由前端系统和后台数据库系统组成，其中前端系统包括ETC车道控制系统、ETC路侧单元（RSU）、ETC车载单元（OBU）以及电子标签、用户IC卡的发行系统。

➢ETC车道控制系统：由检测线圈、高速栏杆机、车辆抓拍摄像机和车道计算机等组成，它负责对车道状态进行控制，并完成信息处理。

➢ETC路侧单元（RSU）：由微波天线和天线控制器组成。

内含PSAM 消费安全访问模块，对车载单元进行安全认证并完成信息采集。

➢ETC车载单元（OBU）：车载单元OBU安装在用户车辆上，装载用户身份信息和ESAM嵌入式安全模块，在交易时进行安全认证，对用户IC卡进行读写并将信息发送至路侧设备（RSU）。

➢电子标签、用户IC卡的发行系统：完成ETC安全密钥的发放、用户个人信息（包括车辆物理信息和IC卡帐户信息）的录入。

3.1RSU与ETC车道系统ETC车道布局由于ETC收费系统刚刚在国内实施，并且没有被大多数所熟知，所以在实际使用中不可避免的会出现非ETC车辆闯入ETC 车道的情况，进而降低了ETC车道的高通行效率。

为了避免这种情况的出现，管理部门在ETC收费系统实施之时，要加大向用户的宣传力度、在车道前端设置相应提示标志，以尽量避免这种情况的出现。

为了从根本上杜绝这种情况，需要根据自身区域特点合理规划ETC车道布局。

目前常用的车道布局有两种：（1）前置式车道布局：布局特点分析：➢ETC车道无需人为干预，ETC车辆交易成功后，栏杆机抬起，车辆直接从ETC车道通过；➢非ETC车辆或未正常交易ETC车辆可直接转向MTC车道进行人工收费处理，可较好解决误入ETC车道的非ETC车辆问题，误入车辆不需倒车，直接转向MTC车道即可；➢前置ETC车道方式通讯区域为10米，高速栏杆机与通信区域距离较近，车辆通行速度一般；➢基础施工量较大，需做收费岛延长。

（2）后置式车道布局：布局特点分析：➢栏杆机置于通信区域后一定距离，ETC车辆交易成功后，栏杆机抬起，车辆可快速通过ETC车道；➢当非ETC车辆误入ETC车道或未正常交易ETC车辆需人工干预处理，指导车辆通行；➢增加ETC车道设备即可，基础施工简便。

在实际的工程施工中，需根据现场的实际工程条件进行以上两种方案的选择。

3.2RSU的参考安装方法3.2.1 在收费站的入、出口，设置ETC专用车道。

通常按照“专用、前置、低速”的原则布置RSU等ETC车道外场设备。

3.2.2 在ETC车道中，RSU读写天线、车牌识别摄像机、电动栏杆、通行信号灯、黄色闪光报警器等安装在车道前部，并依次排列触发线圈、抓拍线圈和落杆线圈。

费额显示器可适当置后，以保证司乘人员在一定行驶速度下可顺利观察。

3.2.3 RSU读写天线通常采用悬臂杆安装，固定在车道中心上方5.5m 高处。

通过安装支架中的万向调节装置调整天线角度，使RSU的通信区域设定在前方6.5-7.5m的范围内。

3.2.4 考虑到ETC交易的安全性，车辆在ETC车道的通行速度应小于40km/h。

3.2.5 RSU读写天线与RSU控制器之间采用专用线缆传输，支持传输距离100m。

3.3ETC设备安装注意事项当装有OBU车辆由于种种原因驶入MTC车道（其相邻车道设置了ETC设备）进行缴费时，则该车辆有可能会被相邻车道的ETC 设备扣费，进而可能造成该车辆的重复缴费或加大收费工作量；车辆行驶在两条或者多条并行的ETC车道中的某条车道上时，如果相邻车道存在邻道干扰问题，则该车辆有可能会被相邻车道的ETC设备扣费，进而造成该车辆的重复缴费，这即为邻道干扰现象；在同一ETC车道内前后相跟的两辆车中的后车提前交易，同时对未交易的前车进行放行现象称之为车道内跟车。

ETC车道上出现的邻道干扰和跟车现象是由于RSU天线工程安装不规范、RSU天线设计不合理和OBU设计不合、一致性不好理造成的。

所以，在ETC收费系统项目实施时，要严格按照施工规范进行施工，优化完善RSU天线辐射器的设计与生产，严控OBU的生产和检测，避免个体OBU接收灵敏度、发射功率异常，完善OBU应用程序，以避免以上问题的出现，打造高效的ETC车道，真正提高收费系统的收费效率。

3.4ETC车道典型操作流程➢ETC工作流程1）车辆驶入通讯区域，安装在车辆上的OBU与RSU成功交易后，栏杆机自动抬杆，车辆通过ETC车道。

2）当RSU未能与OBU成功交易或识别出车辆为安装OBU，系统禁止车辆直行，并诱导至相邻的MTC车道，取出OBU中的双界面IC卡刷卡通行或按MTC操作后通行。

➢ETC车道交易流程：整个过程分为5个步骤：1.得到VST信息；2.得到OBU信息；3.得到IC卡信息；4.入口仅写过站信息，出口写过站信息和消费信息；5.等待应答结果。

抬竿放行车辆，保存交易流水。

4ETC系统工程实施4.1MTC车道改造ETC在我国现行收费模式中，在现有MTC（人工收费）车道中扩建ETC车道符合实际情况，能够最大限度上保护原有资源，原有收费系统的绝大部本设备都可以利用，ETC前端系统只需改造一条MTC 车道，增加ETC车道硬件设备，并在MTC车道中增加IC卡读写机和PSAM模块。

实施的具体项目：➢增加入口ETC收费车道和出口ETC收费车道，改造出口ETC收费车道收费岛，增加通行标志、标线等交通标识。

➢购置ETC收费车道相关的硬件设备。

➢改造原有MTC车道收费机、使其能够读写ETC电子标签的用户支付卡功能，收费流程如原MTC收费流程。

➢增加收费站ETC车道监控设备、开发ETC收费车道监控软件和数据服务软件。

➢ETC收费管理中心，购置电子标签OBU发行设备、充值机、结算服务器等设备。