目前發(fā)展京津冀區(qū)域現(xiàn)代化交通已成為發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，而京津冀各省市間現(xiàn)有的交通狀況，特別是?。ㄊ校╇H主線站或其它大中城市周邊收費(fèi)站通行不暢已成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，逐漸成為區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)溝通的瓶頸。

    京津冀區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)示范工程，就是擬從跨省市大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子不停車ETC收費(fèi)的需求出發(fā)，按照國家電子不停車收費(fèi)技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，對京津冀現(xiàn)有區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)進(jìn)行整合和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)駕駛員以不停車方式快捷安全地通過?。ㄊ校╇H主線站或其它大中城市周邊收費(fèi)站，以提高?。ㄊ校╇H通道以及公路網(wǎng)主要收費(fèi)站點(diǎn)的通行能力和服務(wù)水平，提供給用戶便捷、快速、安全的通行方式與支付方式，有效地緩解收費(fèi)站的擁堵和提高服務(wù)水平，改善高速公路的整體形象，為京津冀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)增長、社會進(jìn)步提供助力。

ETC的概念
    ETC即不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)（electronic toll collection）是利用當(dāng)代各種先進(jìn)的短程通信技術(shù)（dedicated short range communication DSRC）、自動車輛識別技術(shù)AVI、自動車輛分型技術(shù)AVCS 和視頻稽查系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)手段，加上用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)硬件以及收費(fèi)管理中心實(shí)現(xiàn)不停車自動收費(fèi)道路通行的系統(tǒng)。電子不停車收費(fèi)是一種利用專用短程微波通信技術(shù)，通過路側(cè)單元與車載單元的信息交換，自動識別車輛，采用電子支付方式，自動完成車輛通行費(fèi)扣除的全自動收費(fèi)方式。

ETC的系統(tǒng)模型
    作為一個收費(fèi)系統(tǒng)，必然涉及到消費(fèi)方和服務(wù)方，這種合約關(guān)系成為支付手段。另一個部分是利益的平衡問題，也就是服務(wù)提供商憑什么向支付方式發(fā)行商要求支付的問題。在電子收費(fèi)系統(tǒng)中，用戶使用ETC車道后產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)是服務(wù)提供商與支付方式發(fā)行商唯一認(rèn)可的支付憑證。這樣就構(gòu)成了一個完整的ETC的模型圖（見圖1）。

    這是一個獨(dú)立的框架體系，與外界的接口可能出現(xiàn)在各個實(shí)體中。模型中定義的實(shí)體為邏輯實(shí)體，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，可能出現(xiàn)兩個或多個邏輯實(shí)體同為一個物理實(shí)體，或者功能有所交叉的情況，這些都是該模型的具體應(yīng)用體現(xiàn)。

ETC的功能需求
從功能上來看，ETC應(yīng)滿足以下幾個方面的需求。
1、可用性需求，即要辨別什么樣的用戶才能通過ETC車道。按常規(guī)，沒有支付方式的用戶、具有非法支付方式的用戶和不能繼續(xù)使用的支付方式的用戶將不能通過ETC，如密鑰不正確或者黑名單用戶將不能通過ETC車道。這一需求體現(xiàn)為對用戶的有效性要進(jìn)行管理、判定。
2、合法用戶應(yīng)能順利通過ETC。用戶能順利通過ETC車道，ETC服務(wù)提供商通過ETC車道系統(tǒng)扣除（或記賬）用戶通行費(fèi)，完成了一次交易。這一需求是對ETC車道系統(tǒng)的具體要求，當(dāng)然還應(yīng)包括車輛識別、車型判定等具體的子功能。[nextpage]
3、對生成的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行結(jié)算。結(jié)算完畢后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行各方利益的平衡，這一需求體現(xiàn)為結(jié)算和支付。這是對后臺系統(tǒng)的基本要求。
4、基本需求是對整個系統(tǒng)性能，包括可靠性，健壯性、安全性等等的要求。

ETC構(gòu)成和工作原理
    根據(jù)不停車收費(fèi)系統(tǒng)的功能需求，不停車收費(fèi)系統(tǒng)一般分為前臺系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)。前臺系統(tǒng)包括三種核心設(shè)備：車輛自動識別系統(tǒng)（AVI）、車輛自動分類系統(tǒng)（AVC）、錄像實(shí)施系統(tǒng)（VES）。車輛自動識別系統(tǒng)采用無線調(diào)頻設(shè)備識別用戶的身份標(biāo)識卡（TAG）及其有效性；車輛自動分類系統(tǒng)借助傳感器組成的信息確定車輛的收費(fèi)類別；錄像實(shí)施系統(tǒng)利用高速圖像處理設(shè)備自動俘獲違章車輛的車牌號碼。核心設(shè)備與其它控制設(shè)備共同組成不停車系統(tǒng)的車道控制器。
    ETC的工作原理見圖2。

    用戶在網(wǎng)點(diǎn)安裝部門，申請安裝車載單元，申請安裝車上單元，預(yù)交通行費(fèi)，然后該車便可上路。在進(jìn)入收費(fèi)站時，車輛按規(guī)定限速通過電子收費(fèi)車道。當(dāng)ETC系統(tǒng)檢測到車輛進(jìn)入到ETC車道的時候，安裝在車道上的微波天線與安裝在汽車擋風(fēng)或玻璃上的電子標(biāo)簽（車載單元）自動進(jìn)行信息交換，與微波天線相連的ETC車道計算機(jī)根據(jù)電子標(biāo)簽中存儲的車輛信息，并根據(jù)車主的使用情況從其銀行的帳戶中扣除通行費(fèi)，同時，事后付款方式的收費(fèi)數(shù)據(jù)將定時傳送給處理系統(tǒng)，以便生成轉(zhuǎn)帳清單向金融機(jī)構(gòu)請求支付。交易成功后，車道欄桿自動升起，放行車輛，車輛通過后欄桿自動降下。整個收費(fèi)過程無需人工干預(yù)，用戶可不停車快速通過ETC收費(fèi)車道。

不停車收費(fèi)系統(tǒng)的類型
    不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)主要有兩種類型：收費(fèi)站不停車收費(fèi)系統(tǒng)和自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)。

    收費(fèi)站不停車收費(fèi)系統(tǒng)一般采取組合式收費(fèi)方式，既有不停車收費(fèi)車道，又保留半自動收費(fèi)車道。自由流不停車收費(fèi)系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設(shè)置一個橫跨道路上空的龍門架，架上安裝不停車收費(fèi)設(shè)備，實(shí)施分段開放式不停車收費(fèi)。

ETC車道的系統(tǒng)設(shè)計
    ETC車道系統(tǒng)包括車道控制系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩大部分。車道控制系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：車輛檢測系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)、計費(fèi)系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)、圖像抓拍系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、設(shè)備診斷系統(tǒng)。后臺管理系統(tǒng)則由監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及ETC系統(tǒng)與外部系統(tǒng)(MTC系統(tǒng))。同時，為了保證交易數(shù)據(jù)的上傳以便業(yè)主及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)算，也為了及時給車道下發(fā)新的運(yùn)營參數(shù)，系統(tǒng)提供了收費(fèi)站數(shù)據(jù)庫與車道計算機(jī)之間通過網(wǎng)外介質(zhì)上傳、下發(fā)數(shù)據(jù)的機(jī)制。
    ETC車道系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3。

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    安裝在收費(fèi)島頭龍門架的讀寫天線與車載電子標(biāo)簽之間利用專用短距離微波通信方式進(jìn)行信息交換。天線與收費(fèi)亭內(nèi)的工控機(jī)之間通過天線控制器實(shí)現(xiàn)信息交換。其它亭外設(shè)備加自動欄桿、金額顯示器、交通燈車道通行燈、車輛檢測器則由工控機(jī)通過車道控制器間接控制。視頻信號經(jīng)疊加過車交易信息后傳至抓拍設(shè)備及收費(fèi)站監(jiān)視器上。

京津冀ETC系統(tǒng)的建設(shè)情況
    對京津冀區(qū)域示范工程，要求在兩市一省所有?。ㄊ校┙缰骶€收費(fèi)站及京津冀區(qū)域主要通道沿線交通流密集的匝道收費(fèi)站優(yōu)先設(shè)置ETC專用車道，納入示范工程實(shí)施范圍。

建設(shè)情況
1、北京市
    北京市內(nèi)建設(shè)84條ETC車道，涉及八達(dá)嶺、京津塘、機(jī)場路、京石、京沈北京段、京承、京開、京哈、機(jī)場北線、京通路等10條高速公路的39個收費(fèi)站。

    北京市與天津、河北的省界站ETC車道建設(shè)情況為：京石高速北京/河北的省市界站出京方向的1條ETC車道；京沈高速香河收費(fèi)站出京方向的2條ETC車道；京津二通道北京境內(nèi)半副主線站的2條ETC車道；京津塘高速與京滬天津段交界的泗村店站設(shè)1條ETC出口車道。

2、天津市
    津滄高速的九宣閘收費(fèi)站（與河北省交界，即京滬河北段的青縣收費(fèi)站）設(shè)2條ETC出口車道；京滬高速天津段泗村店站（與京津塘高速交界）設(shè)1條ETC出口車道；京津二通道天津境半副主線站設(shè)2條ETC車道；唐津高速與河北交界主線站設(shè)1條ETC出口車道。

3、河北省
    河北省高速公路納入京沈路網(wǎng)的路段，以及一片區(qū)整個路網(wǎng)納入示范工程。
納入京沈路網(wǎng)的河北省路段共設(shè)置20條ETC車道。其中與北京交界的香河主線站設(shè)2條ETC出口車道；唐津高速與天津市的豐南西省界站設(shè)1條ETC出口車道；沿海高速冀津省界站（全幅）設(shè)1入1出ETC車道。

    河北省一片區(qū)路網(wǎng)中，共設(shè)置12條ETC車道。其中京石高速與北京交界的省界站設(shè)1條ETC出口車道；京滬高速與天津交界的青縣主線站設(shè)2條ETC出口車道。河北省京沈路網(wǎng)、一片區(qū)路網(wǎng)中，所有MTC車道均需進(jìn)行改造。

管理架構(gòu)
設(shè)立京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心，各省市電子收費(fèi)總的管理架構(gòu)（見圖4）如下。

 
北京市采用：京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心－北京市聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)清分中心－各路網(wǎng)結(jié)算中心－高速公路路段四級架構(gòu)。
天津市：京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心－天津市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算中心－高速公路路段三級架構(gòu)。
河北省一片區(qū)：京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心－河北省聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算中心－片區(qū)結(jié)算中心－高速公路路段四級架構(gòu)。
京沈路網(wǎng)：京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心－河北省聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算中心、天津市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算中心－京沈結(jié)算中心－高速公路路段四級架構(gòu)。[nextpage]

運(yùn)營架構(gòu)
    京津冀區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)營構(gòu)架由：區(qū)域結(jié)算中心、?。ㄊ校┘壜?lián)網(wǎng)收費(fèi)中心、片區(qū)或路網(wǎng)結(jié)算中心、密鑰管理中心、道路業(yè)主、各省市的發(fā)行及服務(wù)機(jī)構(gòu)、銀行、用戶等實(shí)體組成，相互之間界面、功能見圖5。

ETC車道設(shè)置要求
    主線收費(fèi)站、省界收費(fèi)站：ETC收費(fèi)車道應(yīng)盡量設(shè)置在廣場內(nèi)側(cè)的第一、第二條收費(fèi)車道（從廣場中央的雙向島開始從內(nèi)向外依次設(shè)置）。ETC車道應(yīng)設(shè)置為專用車道。主線站ETC專用車道的設(shè)計速度為40km/h。

    匝道收費(fèi)站：匝道收費(fèi)站一般情況下設(shè)置1入1出ETC車道，也應(yīng)盡量設(shè)置在廣場內(nèi)側(cè)車道（從廣場最內(nèi)側(cè)車道算起）。對于條件允許的收費(fèi)站，ETC車道應(yīng)設(shè)置為專用車道；對于車道數(shù)較少，條件暫時不具備的收費(fèi)站，近期可考慮設(shè)置為ETC/MTC混合車道，待時機(jī)成熟時應(yīng)轉(zhuǎn)換為ETC專用車道。匝道站ETC專用車道的設(shè)計速度為20km/h。

    應(yīng)設(shè)置統(tǒng)一型式的ETC服務(wù)標(biāo)志、指引標(biāo)志、ETC專用車道標(biāo)線、限速標(biāo)志等輔助設(shè)施。

省市級密鑰管理中心
    省市級密鑰管理中心負(fù)責(zé)建設(shè)本省市內(nèi)聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)的密鑰管理和發(fā)行系統(tǒng)，是整個電子收費(fèi)交易安全性的重要保障。省市級密鑰管理中心可以設(shè)在省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心，也可設(shè)在發(fā)行及服務(wù)機(jī)構(gòu)，視具體情況而定。

    對于決定委托唯一的一家運(yùn)營商，來負(fù)責(zé)本省市內(nèi)電子收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)行、服務(wù)、推廣的省市，密鑰管理中心可設(shè)在發(fā)行及服務(wù)機(jī)構(gòu)。對于由省市級聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心負(fù)責(zé)電子收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)行、服務(wù)、推廣的省市，或者可能存在多個運(yùn)營商的省市，密鑰管理中心推薦設(shè)置在省市級聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中心。

電子收費(fèi)交易數(shù)據(jù)流程
    電子收費(fèi)交易數(shù)據(jù)流程見圖6。

 
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    省市域內(nèi)的電子收費(fèi)交易數(shù)據(jù)主要分為下發(fā)數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)兩大類。下發(fā)數(shù)據(jù)包括時鐘參數(shù)、費(fèi)額參數(shù)、車道控制參數(shù)、非現(xiàn)金支付卡（記賬卡、儲值卡）及電子標(biāo)簽參數(shù)、黑名單、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心級拆分帳結(jié)算數(shù)據(jù)。上傳數(shù)據(jù)包括原始電子收費(fèi)交易數(shù)據(jù)（包括電子標(biāo)簽、IC卡）、特殊事件報警數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)等。

    除此之外，還包括省市級聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心與ETC運(yùn)營商之間的交換數(shù)據(jù)，包括電子標(biāo)簽與非現(xiàn)金支付卡的銷售／掛失／解掛／注銷／過期數(shù)據(jù)、清分結(jié)算數(shù)據(jù)、黑名單、查詢數(shù)據(jù)等。

關(guān)鍵設(shè)備互聯(lián)互通
    京津冀區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)采用的非現(xiàn)金支付卡、電子標(biāo)簽、車道路側(cè)讀寫天線、非接觸IC卡讀寫器應(yīng)滿足京津冀跨區(qū)域電子不停車聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)應(yīng)用，其應(yīng)遵循統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證不同省市、不同路段的互聯(lián)、互通，建議采用準(zhǔn)入制度，為工程順利實(shí)施提供保證。

車輛誤入及故障處理辦法
    當(dāng)入口車道出現(xiàn)車輛誤入情況時，可采用設(shè)置自動發(fā)卡機(jī)或人工發(fā)卡方式解決?？刹捎萌斯ぐl(fā)卡方式，收費(fèi)亭內(nèi)設(shè)置簡易的或便攜式設(shè)備完成發(fā)卡；在系統(tǒng)穩(wěn)定后，可適時地向無人職守方式過渡。

    當(dāng)出口車道出現(xiàn)車輛誤入情況時，初期可采用人工輔助收費(fèi)的方式，在亭內(nèi)設(shè)置便攜式收費(fèi)機(jī)，按照MTC車道模式對誤入車輛收取通行費(fèi)，MTC功能和ETC功能相互獨(dú)立。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，各省市可結(jié)合運(yùn)營情況，將ETC車道逐步調(diào)整為自動化程度更高的方式，或與人工收費(fèi)方式相結(jié)合。

實(shí)施效果和存在的問題
    與現(xiàn)行的大多數(shù)公路收費(fèi)系統(tǒng)相比，實(shí)施不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：減少停車?yán)U費(fèi)次數(shù)，提高收費(fèi)站通行能力，減少現(xiàn)金交易，方便用戶，防止作弊，降低收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)營成本，降低收費(fèi)廣場建設(shè)規(guī)模，減少征地，減輕因停車付費(fèi)帶來的環(huán)境污染。

但是ETC發(fā)展中也存在著不少的問題，主要表現(xiàn)如下。
1、ETC專用短程通信(DSRC)協(xié)議不統(tǒng)一。目前在國際上基于5.8GHz的DSRC協(xié)議存在著互不兼容的幾大標(biāo)準(zhǔn)體系，而且在國內(nèi)應(yīng)用的電子收費(fèi)系統(tǒng)也存在著不同的協(xié)議類型。因而，國內(nèi)專用短程通信協(xié)議的選定將從多個方面考慮，不僅將其作為信息服務(wù)與安全應(yīng)用的車輛與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施通信平臺進(jìn)行長遠(yuǎn)規(guī)劃，還需要在國內(nèi)對電子收費(fèi)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)出臺的時間需求以及國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)水平等問題上取得平衡。
2、ETC系統(tǒng)在運(yùn)營過程中，面臨較多的管理問題。由于缺乏相應(yīng)的法規(guī)和管理經(jīng)驗(yàn)，無法有效制止無卡車輛的惡性闖卡。雖然能現(xiàn)場抓拍到違章車輛的拍照，但仍無法收回逃逸車輛的通行費(fèi)，從而給部分司機(jī)帶來僥幸心理。
3、由于ETC收費(fèi)的優(yōu)勢在于聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，目前在很多省、市缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各公司自行引進(jìn)設(shè)施給后續(xù)的擴(kuò)展和連接帶來很大的障礙，而且部分系統(tǒng)的性能和技術(shù)指標(biāo)不符合國際潮流，不適宜將來的發(fā)展。
4、ETC車道投資較高，核心設(shè)備價格偏貴。在土建投資已先期完成情況下，僅從設(shè)備投資方面與人工半自動收費(fèi)車道相比確實(shí)差距較大。另外，電子標(biāo)簽價格與人們普遍心里預(yù)期還有一定的差距。

不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
    不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是規(guī)模化運(yùn)行，這必然要求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的跨運(yùn)營商互聯(lián)。規(guī)模化運(yùn)營包括：系統(tǒng)服務(wù)范圍的規(guī)?；⒂脩魯?shù)量的規(guī)?；?。從用戶的角度看，在享受不停車?yán)U費(fèi)服務(wù)的便利之外，還希望能夠使用同一電子標(biāo)簽和帳戶在不同的電子收費(fèi)運(yùn)營商的收費(fèi)路網(wǎng)中“一卡通行”，同時從電子收費(fèi)運(yùn)營商的角度看，希望自身的系統(tǒng)與其它運(yùn)營商的系統(tǒng)之間互聯(lián)互通，以迅速擴(kuò)大用戶規(guī)模，同時共享各種資源，大大節(jié)約市場推廣及客戶服務(wù)等相關(guān)的費(fèi)用，聯(lián)網(wǎng)不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)將任重道遠(yuǎn)。