不停车电子收费(ETC)系统工程设计

不停车电子收费（ETC）系统试验工程设计的体会

沈轶君黄慰忠

上海市城市建设设计研究院

摘要：文章介绍了不停车电子收费（ETC）系统以及虹桥国际机场出口收费站试验工程，对推动智能交通技术的发展和完善有积极作用。

关键词：收费系统车道控制通信方式

随着我国道路交通网的不断发展和完善，道路收费系统也有了其应用的广阔天地。现今的道路收费方式大致有三种：传统的人工收费（MTC）、不停车电子收费（ETC）、MTC和ETC混合（指在同一车道可实现MTC和ETC的切换）。笔者有幸参与设计了国家经贸委的“国家技术创新与产业化项目”示范工程——虹桥国际机场出口收费站ETC试验工程，在此，对在工程设计过程中的一点体会作一简单介绍。

ETC 概述

ETC系统是利用微波技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、传感技术、图像识别技术等高新技术的设备和软件所组成的一个先进系统，可实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用的功能。

系统主要采用车辆自动识别（AVI）技术，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（称车载器，简称OBE）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用的专用账户中扣除通行费，对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车则视作其违章车辆，实施图像抓拍和识别，会同交警部门事后处理。从技术角度来说，车辆可以在高速通行的条件下完成自动交费业务。

与传统人工收费方式相比，ETC系统使车辆免除了在收费站的停车收费环节，从而节省了车辆在收费口的停车、等候、交费、找零等花费的时间。

ETC车道控制的关键技术

不停车收费的车道控制系统必须包括以下三大关键子系统

车辆自动识别技术（Automatic Vehicle Identification，简称AVI）

主要由车载设备（OBE）和路边设备（RSE）组成，两者通过短程通信完成路边

设备对车载设备信息的一次读写，即完成收（付）费交易所必须的信息交换手续。而短程通信所用的通信规约就称为DSRC规约，是国际ITS领域车——路之间共同遵守的通信协议，是ETC系统车载设备（OBE）与路边设备（RSE）之间通信的技术规范。目前用于ETC的短程通信主要有微波和红外两种方式，微波方式的ETC已成为各国DSRC的主流，包括欧美和日本等国在内。

1. 自动车型分类技术（Automatic Vehicle Classification，简称AVC）

在ETC车道安装车型传感器测定和判断车辆的车型，以便按照车型实施收费。也有简单的方式，即通过读取车载器中的车型信息。

违章车辆抓拍技术（Video Enforcement System，简称VES）

主要由摄像机、图像传输设备、车辆牌照自动识别系统等组成。对不安装车载设备OBE的车辆用摄像机实施抓拍措施，并传输到收费中心，通过车牌自动识别系统识别违章车辆的车主，实施通行费的补收手续。

ETC车道控制设备的组成

车载设备OBE（On Board Equipment）

车载设备主要有两种：单片式、双片式。

1) 单片式：单为车载器，不设IC卡接口。在费用结算方面主要采用账户管理，即事后结算的非实时收费方式。主要应用于被动式ETC系统。因价格相对较低，易为ETC 用户接收，有利于不停车收费收费系统的起步和推广。它也可用于军、警等免费车辆使用。

2) 双片式：OBE＋IC卡。使用IC卡可实现实时收费，确保收费的确实性。IC 卡还可应用到其他领域。IC卡又分接触式及非接触式两种。

l OBE十非接触式IC卡：

优点：非接触式IC卡已广泛应用与公交领域，且现在使用的公交卡具有电子钱包的功能。上海东方交通卡股份有限公司发行的“上海公共交通卡”就属于这一类的非接触IC卡。因此，只要OBE带有与现有公交IC卡相匹配的接口，即可将现在使用的公交IC卡应用于道路自动收费系统中，以利于实现公共交通“一卡通”的目标。

缺点：由于非接触式IC卡在交易时耗电较大，因此OBE采用电池供电不适合，而只能采用外部电源供电（例如点烟器电源）。但是目前我国车种较杂且车况较差，车内取电有一定难度。此外，可使用非接触式IC卡的OBE制造成本非常高，使处于起步阶段的ETC系统的应用因OBE的成本高而较难推广。

l OBE十接触式IC卡：

优点：我国金融系统使用的是接触式IC卡，因此在IC卡的发行及结算方面较便利。使用接触式IC卡的OBE制造成本较低。

缺点：与公交非接触IC卡不兼容，不利于一卡通的发展。

路边设备RSE

ETC系统路边设备主要由天线、天线控制器以及OBE发行机组成。

日本标准或欧洲CEN标准的ETC系统基本均由上述3种设备构成，其中天线及天线控制器安装于路边，一般一台天线控制器可控制一个或多个天线。天线的数量可根据实际需要进行选择。最简单的配置为道路入口、出口分别每个车道设置一台天线。根据需要可在入口附近增加设置预告天线，在出口增设天线用于确认OBE是否已从IC卡中扣除了应收的费额。OBE发行机用于发行OBE，将车辆的固有信息写入OBE中。OBE

发行机置于客户服务中心。

车道辅助设备

ETC车道辅助设备主要包括：信号灯、电动栏杆、违章抓拍摄像（照相）机、车辆检测器、车种判别器等。

1) 电动栏杆

用于拦截有问题的车辆，其包括列入黑名单的车辆及一般逃费车辆。但考虑到栏杆的误动作，会损坏车辆，以及电动栏杆的反应速度可能会跟不上ETC车辆的通行速度，所以在一般逃费车辆通过时，原则上不使用电动栏杆拦截，而采用当场抓拍摄像、会同交警部门事后处理的办法。

2) 违章摄像（照相）机

对所有通行车辆进行拍摄。接到控制系统指令后，可消除正常通行车辆的图像；对问题车辆，将图像传输到后台管理终端，作为事后处理违章车辆的证据。考虑个人隐私等问题平时仅拍摄车辆的车牌号位置，但功能上，可根据需要（公安等）调节角度拍摄驾驶员影像。

3) 车辆检测器

车辆检测器检测到车辆通过时，通知ETC控制系统向天线发出起动指令，天线与OBE建立通行关系，并在一定程度上可用于车种判别。

4) 车种判别器

在目前的MTC系统中主要使用感应线圈通过感应车重、车轴距等判别车种，或由收费人员目测判别。在ETC系统中由于车辆不停车通行速度快，收费人员目测车种可靠性不能保证。国外已有生产商开发了车型判别器，例如日本丰田汽车公司开发了用红