高速公路組合式電子收費(fèi)系統(tǒng)解決方案

　　1.1 概述

　　由于我國(guó)高速公路普遍采用封閉式收費(fèi)制式，各省市在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中，普遍采用了基于IC卡作為通行券的人工現(xiàn)金收費(fèi)(MTC)方式。隨著國(guó)家系列金卡工程、金融電子化和交通一卡通進(jìn)程的加速，公路收費(fèi)中電子支付的需求被提上了議事日程。顧名思義，電子支付就是采用電子化的方式實(shí)現(xiàn)貨幣支付，公路收費(fèi)中的電子支付就是采用非現(xiàn)金付費(fèi)的方式實(shí)現(xiàn)過(guò)路費(fèi)支付，它代表了公路收費(fèi)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向。公路收費(fèi)中實(shí)現(xiàn)電子支付的主要方式有記帳卡、信用卡、預(yù)付卡、電子錢包等等。如何緩解收費(fèi)站區(qū)擁堵，提高通行效率，為公眾提供高水平的服務(wù)，是我國(guó)高速交通行業(yè)面臨的重要課題。

　　電子不停車收費(fèi)(ETC，Electronic Toll Collection)系統(tǒng)通過(guò)安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載單元與收費(fèi)站ETC專用車道上的微波天線之間的無(wú)線通信，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，實(shí)現(xiàn)不停車條件下通行費(fèi)的電子支付，從而大幅度提高收費(fèi)站的通過(guò)能力和服務(wù)水平。

　　在各種公路收費(fèi)的電子支付手段當(dāng)中，基于專用短程通訊(DSRC)技術(shù)的電子不停車收費(fèi)(ETC)技術(shù)，以其具有免除現(xiàn)金交易、無(wú)需停車快速通過(guò)、有效提高通行能力、大大提升服務(wù)水平、簡(jiǎn)化收費(fèi)管理、降低環(huán)境污染等等明顯特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)廣為受人青睞。這種技術(shù)自90年代初面世以來(lái)，先后在北美、歐洲、日本、澳洲、新加坡等地，得到了廣泛應(yīng)用，被實(shí)踐證明是一種必將取代傳統(tǒng)人工收費(fèi)的先進(jìn)的非現(xiàn)金支付方式的電子收費(fèi)技術(shù)手段。

　　目前除日本外，其他國(guó)家普遍采用的電子收費(fèi)技術(shù)方案，大都是單片式系ETC統(tǒng)。這對(duì)于以開放式收費(fèi)為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，ETC車輛的比率相對(duì)較高的應(yīng)用環(huán)境來(lái)講是非常適合的。但國(guó)外這種人工收費(fèi)系統(tǒng)和電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)完全分離的運(yùn)營(yíng)模式，對(duì)于我國(guó)這樣大規(guī)模的公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)而言，可能會(huì)面臨以下幾方面的問(wèn)題：路網(wǎng)規(guī)模大，導(dǎo)致ETC系統(tǒng)規(guī)模龐大，一次性投資高，建設(shè)周期長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大;大多數(shù)入口收費(fèi)站和出口收費(fèi)站的交通量小，車道數(shù)量少，單獨(dú)辟出一條專用ETC車道在土建上既困難，在利用率上又不經(jīng)濟(jì);由于各收費(fèi)站缺乏備份ETC車道，整個(gè)電子收費(fèi)系統(tǒng)的可靠性和健壯性將無(wú)法得到保障。

　　而日本的雙片式車載電子標(biāo)簽系統(tǒng)，采用的是雙天線，是在全國(guó)所有收費(fèi)站上建立ETC入/出口車道，即ETC構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的封閉式網(wǎng)絡(luò)，投資很高，ETC電子標(biāo)簽及IC卡發(fā)行模式復(fù)雜。由此可以看出，國(guó)際上現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營(yíng)模式并不適合我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡條件下的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)新形勢(shì)的要求。要在我國(guó)成功地推動(dòng)ETC收費(fèi)應(yīng)用，需要在方案上予以突破。

　　為適應(yīng)中國(guó)國(guó)情，交通部《高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》要求采取“人工半自動(dòng)收費(fèi)為主，電子不停車收費(fèi)為輔”的組合方式，并明確提出“電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)宜采用兩片式ETC電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡的高安全性組合預(yù)付卡方案，以實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)方式與IC卡半自動(dòng)收費(fèi)方式的兼容與互補(bǔ)”，即在ETC的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出了組合式電子收費(fèi)技術(shù)。

　　電子收費(fèi)系統(tǒng)能夠大大提高站區(qū)的通行能力、簡(jiǎn)化交費(fèi)手續(xù)、降低站區(qū)擁堵，同時(shí)未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域乃至全國(guó)聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)，是今后一個(gè)時(shí)期高速公路收費(fèi)的發(fā)展方向，應(yīng)加快開發(fā)和應(yīng)用

　　1.2 系統(tǒng)目標(biāo)

　　組合式電子收費(fèi)系統(tǒng)的整體目標(biāo)是：在各路段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)IC卡現(xiàn)金收費(fèi)的基礎(chǔ)上，采用基于兩片式電子標(biāo)簽的組合式收費(fèi)技術(shù)，向用戶提供MTC和ETC兩種方式下的非現(xiàn)金方式電子支付服務(wù)，以最經(jīng)濟(jì)、最有效的手段實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確收費(fèi)、避免交通擁堵、提高服務(wù)質(zhì)量、降低運(yùn)營(yíng)管理成本。

　　組合式電子收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：集中了IC卡收費(fèi)和ETC收費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)，在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了人工方式和ETC方式的有效結(jié)合;可以按交通量等實(shí)際情況按需設(shè)置ETC車道數(shù)量，系統(tǒng)可靠性高、投資及規(guī)模富有彈性，易于試點(diǎn)和推廣;為聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)開展預(yù)付卡業(yè)務(wù)提供了方便、快捷、安全可靠的解決途徑;為解決中心城市的環(huán)城公路網(wǎng)及區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)城間公路網(wǎng)的交通瓶頸提供了有效手段;符合中國(guó)金融卡規(guī)范及電子商務(wù)等國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展方向。

　　由此可以看出，組合式電子收費(fèi)技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡條件下解決聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的最佳技術(shù)選擇。它既解決了高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的電子化支付問(wèn)題，又能克服了ETC應(yīng)用初期面臨管理與推廣應(yīng)用方面面臨的困難。[next]

1.3 應(yīng)用方式

　　組合式收費(fèi)系統(tǒng)的用戶在封閉路網(wǎng)下典型應(yīng)用方式如下：

　　組合式電子收費(fèi)的服務(wù)方式包括：

　　(1) 停車方式的現(xiàn)金付費(fèi)

　　以目前廣泛采用的非接觸式邏輯加密IC卡作通行券實(shí)現(xiàn)人工收費(fèi)方式的現(xiàn)金交費(fèi)。繼續(xù)為公路用戶提供熟悉的“入口領(lǐng)卡、出口交費(fèi)”的持通行卡現(xiàn)金付費(fèi)業(yè)務(wù)，一方面是主流的現(xiàn)實(shí)需求，另一方面可以保護(hù)已有車道系統(tǒng)投資。

　　(2) 停車方式的電子付費(fèi)(非現(xiàn)金)

　　以IC卡(CPU卡或邏輯加密卡)實(shí)現(xiàn)人工收費(fèi)方式的電子付費(fèi)。用戶省去了攜帶大量現(xiàn)金的麻煩，也不用交額外的服務(wù)費(fèi)。收費(fèi)單位也避免了現(xiàn)金收費(fèi)中錯(cuò)收、漏收、找零、貪污等現(xiàn)象。如果使用符合PBOC規(guī)范的CPU卡，除了可作為記帳卡使用之外，還可作為儲(chǔ)值卡使用，在收費(fèi)車道從卡上電子錢包直接扣款，免去了透支等弊病，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理成本和風(fēng)險(xiǎn)可大大降低。

　　(3) 不停車方式的電子付費(fèi)(非現(xiàn)金)

　　以IC卡加兩片式電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)方式的電子付費(fèi)。車輛快速通過(guò)ETC車道，安裝在車道的電子標(biāo)簽讀寫器(天線)可以借助車載電子標(biāo)簽遠(yuǎn)距離快速讀寫雙界面CPU卡中的數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)免停車通過(guò)收費(fèi)站并完成收費(fèi)交易。

　　由此可以看出，組合式電子收費(fèi)技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡條件下解決聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)的最佳技術(shù)選擇。它既解決了高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的電子化支付問(wèn)題，又能克服了ETC應(yīng)用初期面臨管理與推廣應(yīng)用方面面臨的困難。

　　組合式聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)技術(shù)是一種新型的聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)技術(shù)，它利用“雙界面CPU卡”和“兩片式電子標(biāo)簽”實(shí)現(xiàn)了人工半自動(dòng)付費(fèi)方式和電子不停車收費(fèi)方式的緊密結(jié)合，可以按交通量等實(shí)際情況按需設(shè)置ETC車道數(shù)量，具有投資及規(guī)模富有彈性，系統(tǒng)有較充分的備份措施，可靠性高、易于試點(diǎn)和推廣等方面的優(yōu)點(diǎn)，從而很好地解決了單片式電子收費(fèi)系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)環(huán)境中應(yīng)用將會(huì)面臨的難題。

　　1.4 運(yùn)營(yíng)模式

　　高速公路組合式收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式如下：

　　(1) 一卡通服務(wù)中心主要負(fù)責(zé)支付卡與電子標(biāo)簽的管理(其中包括支付卡與電子標(biāo)簽的發(fā)行及日常管理、支付卡的后臺(tái)結(jié)算等)，并向用戶提供多種客戶服務(wù)，同時(shí)負(fù)責(zé)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范和“聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、一卡通行”的有關(guān)管理?xiàng)l例。作為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)中心，一卡通服務(wù)中心向用戶提供各種完善的客戶服務(wù);為路橋業(yè)主提供結(jié)算服務(wù);委托發(fā)行代理發(fā)行儲(chǔ)值卡;委托清算銀行完成清算的劃帳業(yè)務(wù)。

　　(2) 路橋業(yè)主是收費(fèi)系統(tǒng)的投資建設(shè)單位，負(fù)責(zé)收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理及維護(hù)。路橋業(yè)主接受一卡通服務(wù)中心提供帳務(wù)清分等系統(tǒng)服務(wù)，向一卡通服務(wù)中心繳納一定比例的結(jié)算服務(wù)費(fèi)。

　　(3) 銀行主要負(fù)責(zé)根據(jù)一卡通服務(wù)中心的轉(zhuǎn)帳指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)一卡通服務(wù)中心、路橋業(yè)主及記帳卡用戶間的帳務(wù)清算。

　　(4) 用于高速公路組合式收費(fèi)系統(tǒng)的電子支付卡(IC卡)及電子標(biāo)簽(OBU)由一卡通服務(wù)中心統(tǒng)一進(jìn)行初始化和發(fā)行，用戶在服務(wù)中心或其指定的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)辦理電子支付卡和電子標(biāo)簽申購(gòu)手續(xù)。一卡通服務(wù)中心為用戶提供各項(xiàng)服務(wù);對(duì)于記帳卡用戶，還應(yīng)與銀行簽訂帳戶的轉(zhuǎn)帳授權(quán)書，以保證一卡通服務(wù)中心能夠及時(shí)獲取通行費(fèi)用。

　　(5) 用戶持有電子支付卡并安裝了兩片式電子標(biāo)簽，則可使用本路段上面的ETC車道，享受不停車收費(fèi)的服務(wù)，當(dāng)然也可以從MTC車道通過(guò);但如果只申請(qǐng)了電子支付IC卡，則只能從MTC車道通過(guò)。

　　(6) 用戶在MTC和ETC車道的通車和消費(fèi)交易數(shù)據(jù)通過(guò)收費(fèi)站上傳到收費(fèi)管理中心，由收費(fèi)管理中心進(jìn)行清算。

　　(7) 帳號(hào)卡用戶需定期(例如月結(jié))到收費(fèi)管理中心進(jìn)行還款，儲(chǔ)值卡(預(yù)付卡)用戶則需在余額不足的時(shí)候到指定服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行IC卡充值。

　　1.5 系統(tǒng)架構(gòu)

　　在規(guī)劃和設(shè)計(jì)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)一卡通行系統(tǒng)的時(shí)候，系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)從完整性上考慮，應(yīng)該包括區(qū)域收費(fèi)系統(tǒng)和一卡通服務(wù)系統(tǒng)兩大部分。區(qū)域收費(fèi)系統(tǒng)是指區(qū)域級(jí)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，即通常包括車道系統(tǒng)、收費(fèi)站系統(tǒng)、收費(fèi)分中心(區(qū)域)系統(tǒng)、收費(fèi)中心系統(tǒng)四級(jí)架構(gòu)。一卡通服務(wù)系統(tǒng)是指聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的后臺(tái)支撐結(jié)算系統(tǒng)和支付卡的發(fā)行與用戶服務(wù)系統(tǒng)。

　　組合式收費(fèi)系統(tǒng)在收費(fèi)站級(jí)以上部分，與一般的收費(fèi)系統(tǒng)配置完全一致，所不同的是在前臺(tái)的車道級(jí)系統(tǒng)上，采用一種獨(dú)特的以“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”為核心的組合式收費(fèi)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一張卡片可以從任意的ETC車道或者M(jìn)TC車道出入。前臺(tái)系統(tǒng)框架如下圖所示：

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1.6 ETC車道系統(tǒng)

　　1.6.1 ETC車道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　ETC收費(fèi)車道系統(tǒng)是組合式收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。按照交通部《聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)暫行技術(shù)要求》中提出的ETC車道設(shè)計(jì)基本原則是“內(nèi)側(cè)、低速、專用”，這個(gè)要求是切合國(guó)內(nèi)高速公路的使用實(shí)際的。組合式收費(fèi)車道系統(tǒng)正是遵循這一原則，并結(jié)合“兩片式電子標(biāo)簽+雙界面CPU卡”的技術(shù)特點(diǎn)，把ETC車道系統(tǒng)設(shè)計(jì)成相對(duì)低速的收費(fèi)車道。在匝道式收費(fèi)車道條件下，這種車道系統(tǒng)一般允許的速度是在60公里/小時(shí)以下，為了便于收費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)管理，一般把車道通行速度限制在30公里/小時(shí)以內(nèi)，限速主要通過(guò)輔助的交通標(biāo)志和安全控制設(shè)施(自動(dòng)欄桿)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)設(shè)計(jì)速度下，每個(gè)匝道的通行能力已經(jīng)超過(guò)1500車次/小時(shí)，比普通的MTC車道(180~250車次/小時(shí))高出5~7倍，比較充分地發(fā)揮了ETC車道快速處理的能力。

　　采用雙界面IC卡和兩片式ETC電子標(biāo)簽作聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的預(yù)付卡介質(zhì);

　　符合ISO、CEN等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ETC路側(cè)讀寫天線及控制系統(tǒng);

　　采用支持ISO7816 -1-2-3-4、ISO14443協(xié)議的專用IC卡收費(fèi)機(jī)具;

　　在封閉式路網(wǎng)內(nèi)，根據(jù)交通量的大小，按需設(shè)置電子收費(fèi)車道。組合式電子收費(fèi)功能特點(diǎn)為系統(tǒng)可以按照實(shí)際需要設(shè)置電子收費(fèi)車道數(shù)量和收費(fèi)方式：

　　在交通量較大，設(shè)有ETC車道的收費(fèi)站，用戶可以將雙界面IC卡插入雙片式電子標(biāo)簽，以免停車方式通過(guò)ETC專用車道;

　　在交通量相對(duì)較小，僅設(shè)有人工收費(fèi)車道的收費(fèi)站，用戶可以采用雙界面IC卡以預(yù)付刷卡的方式通過(guò)普通人工收費(fèi)車道;

　　對(duì)于固定往返于設(shè)置有ETC車道的收費(fèi)站的通勤車輛，如：客、貨運(yùn)輸車輛、公司班車等，則可以采用相對(duì)廉價(jià)的單片式電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)免停車方式通過(guò)ETC專用車道

　　ETC車道控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)也是一個(gè)重要的方面。整體的可靠性保障需要綜合考慮硬件和軟件平臺(tái)的選型與架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)，要有具備充分容錯(cuò)能力的車道模式和控制流程的設(shè)計(jì)。組合式收費(fèi)車道系統(tǒng)中的ETC車道一般采用“專用”車道模式，這樣，任何在ETC車道未能正常處理和放行通過(guò)的車輛，包括誤入車輛和系統(tǒng)設(shè)備(或車載設(shè)備)失效引起的未交易車輛等，均通過(guò)輔助的車流引導(dǎo)設(shè)施(交通標(biāo)志、地面標(biāo)線、隔離墩、交通錐等)引導(dǎo)至旁邊MTC車道，交由人工收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理。一個(gè)簡(jiǎn)單的圖例示意如下圖：

　　在“專用”車道模式下，車道控制流程可以得到大大的簡(jiǎn)化，從而使得車道控制系統(tǒng)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)相對(duì)沒(méi)有那么困難，系統(tǒng)的可靠性大大提高。一個(gè)簡(jiǎn)單的車道主控流程如下圖所示：

　　1.6.2 ETC車道設(shè)置原則

　　說(shuō)明：考慮到充分發(fā)揮ETC的優(yōu)勢(shì)，組合式ETC收費(fèi)車道的設(shè)置原則為如下三點(diǎn)：(1)主線收費(fèi)站;(2)重要城市出入口;(3)其他交通流量大的地方。在交通量較大或重要城市出入口，且車道資源豐富的收費(fèi)站，可設(shè)置ETC專用車道，車輛用戶可以將雙界面CPU卡插入兩片式電子標(biāo)簽，以不停車付費(fèi)的方式通過(guò)ETC專用車道;在交通量相對(duì)較小或車道資源有限的條件下，僅設(shè)置人工收費(fèi)車道，用戶可以采用雙界面CPU卡以預(yù)付刷卡的方式通過(guò)收費(fèi)站。這樣就能按需設(shè)置ETC車道數(shù)量，系統(tǒng)可靠性高、投資及規(guī)模富有彈性，易于試點(diǎn)和推廣。

　　另外，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，組合式ETC收費(fèi)車道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為：(1)專用;(2)中置;(3)低速。這主要考慮到雙片式ETC交易中，對(duì)電子錢包的處理流程比較復(fù)雜(典型交易時(shí)間為0.25秒)，同時(shí)，充分結(jié)合交通管理上的安全需要而確定的。

　　1.6.3 ETC車道布局

　　說(shuō)明：ETC收費(fèi)島比MTC收費(fèi)島向前加長(zhǎng)7米，主要的ETC車道設(shè)備均安裝在這加長(zhǎng)的7米島頭上。

　　ETC車道主要組成設(shè)備有：路側(cè)讀寫控制器(RSU)、車載機(jī)(OBU)、通行信號(hào)燈、報(bào)警器、字符疊加器、費(fèi)額顯示器、自動(dòng)欄桿機(jī)、車道計(jì)算機(jī)(含顯示器、鍵盤、主機(jī))、車道控制器、雨棚信號(hào)燈、車輛檢測(cè)器、地感線圈、攝像機(jī)，讀卡機(jī)具等。見下圖：

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1.7 技術(shù)特點(diǎn)

　　(1) 擴(kuò)展性強(qiáng)

　　ETC車道可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行逐步擴(kuò)展，初期可以只在高速公路主線收費(fèi)站和車流量大、形成交通瓶頸的城市出入口收費(fèi)站設(shè)置ETC車道，以實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)，提高收費(fèi)效率，緩解交通壓力。而大多數(shù)匝道收費(fèi)站的交通量較小、收費(fèi)車道數(shù)量少，單設(shè)一條ETC專用車道既困難又不經(jīng)濟(jì)，不符合按需進(jìn)行系統(tǒng)配置的原則，因此暫不設(shè)置ETC車道，待用戶群擴(kuò)大、需求真正形成后再進(jìn)行擴(kuò)充設(shè)置。在該方案大大降低了高速公路收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“一卡通行”的改造成本，在資金投入和系統(tǒng)規(guī)模上富有彈性、易于試點(diǎn)和推廣，投資風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

　　(2) 真正“一卡通行”

　　用戶安裝電子標(biāo)簽后，可將支付卡插入電子標(biāo)簽，在有提供ETC收費(fèi)服務(wù)的車流量大的收費(fèi)站和主線站通過(guò)ETC車道，實(shí)現(xiàn)免停車、免現(xiàn)金的支付卡交費(fèi);而在車流量小的匝道收費(fèi)站，可以將支付卡抽出，交給收費(fèi)員，使用停車方式的支付卡交費(fèi)。真正實(shí)現(xiàn)了持一張路橋收費(fèi)卡即可從任何一個(gè)收費(fèi)站的任何一條入口車道(無(wú)論ETC或MTC)進(jìn)入封閉的高速公路，又可以從任何一個(gè)收費(fèi)站的任何一條出口車道(無(wú)論ETC或MTC)交費(fèi)通過(guò)。

　　(3) 真正電子錢包

　　在傳統(tǒng)的單片式電子標(biāo)簽收費(fèi)系統(tǒng)和普通非接觸邏輯加密IC卡系統(tǒng)中，由于缺乏足夠安全的雙向認(rèn)證技術(shù)，最多只能當(dāng)作記帳卡使用，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的資金驗(yàn)證，給系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)單位帶來(lái)巨大的透支風(fēng)險(xiǎn)。組合式收費(fèi)技術(shù)方案采用高安全性的CPU卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)，并采取規(guī)范的雙向認(rèn)證技術(shù)，可以勝任在任何沒(méi)有實(shí)時(shí)在線連接和后臺(tái)驗(yàn)證的收費(fèi)點(diǎn)，脫機(jī)進(jìn)行基于電子錢包方式的金融交易。這種技術(shù)，在應(yīng)用上完全符合中國(guó)人民銀行(PBOC)發(fā)布的《中國(guó)金融集成電路(IC)卡規(guī)范》，為聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)開展儲(chǔ)值卡業(yè)務(wù)提供了安全、可靠的解決途徑，并且符合國(guó)家大力倡導(dǎo)的金卡工程和電子商務(wù)發(fā)展方向。

　　(4) 支持多應(yīng)用擴(kuò)展

　　IC卡電子支付方式的引入，還使得組合式收費(fèi)技術(shù)的擁有了另一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)，即系統(tǒng)具備極強(qiáng)的多應(yīng)用擴(kuò)展能力，可以結(jié)合高速公路相關(guān)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，無(wú)縫擴(kuò)展到服務(wù)區(qū)、加油站、便利店、餐飲、汽修點(diǎn)、汽車美容服務(wù)等場(chǎng)合，也可以擴(kuò)展到城市中的公交一卡通、出租車收費(fèi)，公安交通管理中的車輛管理、駕駛員管理，交通運(yùn)輸中的運(yùn)政管理、規(guī)費(fèi)征收等場(chǎng)合，作為一張交通IC卡使用，真正做到交通一卡通。

　　系統(tǒng)首次應(yīng)用電子收費(fèi)專用短程通信的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在歷經(jīng)兩年的研究及工程應(yīng)用實(shí)踐中，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，形成了完整的工程應(yīng)用規(guī)范體系。其中的核心規(guī)范被轉(zhuǎn)化為交通部高速公路聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)示范工程規(guī)范。

　　通過(guò)技術(shù)規(guī)范層面及工程產(chǎn)品層面的綜合改進(jìn)，使ETC車道理論通行速度從40km/h提升至70～100km/h，大大提高了車道服務(wù)水平。

　　研究制定了電子收費(fèi)核心設(shè)備工程化、規(guī)?；瘧?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)方法和規(guī)程，開發(fā)完成了相配套的檢測(cè)、測(cè)試設(shè)備及軟件工具，初步建立了一個(gè)電子收費(fèi)核心設(shè)備及系統(tǒng)的檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)。在項(xiàng)目研究、設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用過(guò)程中，極大促進(jìn)了基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電子收費(fèi)產(chǎn)品和系統(tǒng)的成熟度和可用性。

　　從技術(shù)方案和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以及設(shè)備實(shí)現(xiàn)的層面，實(shí)現(xiàn)了國(guó)標(biāo)IC卡與北京市政交通一卡通卡(包括非接觸邏輯加密碼以及CPU卡)的兼容。

　　建立了完善的ETC車道標(biāo)識(shí)系統(tǒng)：指路標(biāo)志、振動(dòng)標(biāo)線、增加黃色標(biāo)線比例、ETC發(fā)光指示標(biāo)志等，實(shí)現(xiàn)ETC用戶的科學(xué)指示和引導(dǎo)。

　　為了方便用戶充值續(xù)費(fèi)，擴(kuò)展系統(tǒng)服務(wù)能力，建成國(guó)內(nèi)唯一可通過(guò)銀行ATM終端及加油站快速充值終端進(jìn)行電子收費(fèi)充值服務(wù)的系統(tǒng)，開通終端3000多臺(tái)，系統(tǒng)服務(wù)能力提高到百萬(wàn)用戶數(shù)量級(jí)。

　　1.8 關(guān)鍵設(shè)備

　　1.8.1 概述

　　在組合式收費(fèi)技術(shù)中，收費(fèi)車道系統(tǒng)使用一種基于5.8GHz微波頻段的專用短程通信(DSRC)技術(shù)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)(ETC)。DSRC設(shè)備主要由路側(cè)設(shè)備(RSU)和車載設(shè)備(OBU)組成，路側(cè)設(shè)備主要是指安裝在車道控制系統(tǒng)前端的起信息采集作用的微波讀寫控制器，其由天線和讀寫控制器組成;車載設(shè)備(OBU)主要是指安裝在用戶車輛上作為記錄車輛通行信息的移動(dòng)設(shè)備，由兩片式電子標(biāo)簽與IC卡組成。DSRC設(shè)備的構(gòu)成如下圖：

　　在微波讀寫控制器中，天線是一個(gè)微波收發(fā)模塊，負(fù)責(zé)調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼無(wú)線鏈路傳送的數(shù)據(jù);讀寫控制器是控制發(fā)射和接收數(shù)據(jù)、以及處理信號(hào)收發(fā)的模塊。微波讀寫控制器以無(wú)線通訊的方式，與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采集和更新標(biāo)簽中的收費(fèi)信息，并通過(guò)串行口與計(jì)算機(jī)通訊。

　　與DSRC設(shè)備中兩片式電子標(biāo)簽配套使用的還有IC卡。IC卡可以是邏輯加密卡，也可以是CPU卡。IC卡作為通行券和付費(fèi)卡使用，可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要設(shè)計(jì)成記賬卡方式和儲(chǔ)值卡方式的兩種應(yīng)用。記賬卡方式下，與普通的帳號(hào)卡付費(fèi)形式完全一致，操作簡(jiǎn)便快捷，后臺(tái)電子結(jié)算，對(duì)于大宗固定的車隊(duì)式用戶有較大的吸引力;儲(chǔ)值卡方式下，實(shí)際上是一個(gè)電子錢包，這對(duì)于降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，向廣大社會(huì)車輛用戶大面積推廣有很大的好處。通常在IC卡片技術(shù)選擇的時(shí)候，考慮到公路收費(fèi)行業(yè)IC卡中儲(chǔ)存的資金額度比較大，IC卡建議采用符合PBOC金融安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的CPU卡。

　　1.8.2 兩片式電子標(biāo)簽

　　兩片式電子標(biāo)簽同單片式電子標(biāo)簽比較，多一片可插拔的作為擴(kuò)展存儲(chǔ)器使用的IC卡。兩片式電子標(biāo)簽主要作為車輛識(shí)別卡和通信中繼器使用，電子標(biāo)簽中只記錄車牌號(hào)、車型或車輛的物理參數(shù)，為車道系統(tǒng)提供車輛識(shí)別信息，而帳號(hào)、金額方面的信息則儲(chǔ)存在IC卡內(nèi)，電子標(biāo)簽與IC卡之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。ETC車道天線可以借助車載電子標(biāo)簽遠(yuǎn)距離快速讀取IC卡中的數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)免停車通過(guò)收費(fèi)站并完成收費(fèi)交易。

　　1.8.3 雙界面CPU卡(Mifare pro卡)

　　雙界面CPU卡是基于單芯片的、集接觸式與非接觸式接口為一體的智能卡，接觸式與非接觸式兩種接口共享同一個(gè)微處理器、操作系統(tǒng)和EEPROM。雙界面CPU卡具有接觸和非接觸兩套通信接口，其中非接觸通信接口標(biāo)準(zhǔn)分為TYPE A型和TYPE B型。由于TYPE A型通信方式完全兼容Mifare I標(biāo)準(zhǔn)，所以在本系統(tǒng)中采用TYPE A型的雙界面CPU卡，以便于同一臺(tái)IC卡讀寫機(jī)具完成兩種類型卡片的操作。

　　1.8.4 非接觸式IC卡讀寫機(jī)具

　　目前國(guó)內(nèi)高速公路已使用的非接觸IC卡讀寫設(shè)備完全具有支持雙界面CPU卡進(jìn)行通信的能力，或者通過(guò)讀寫設(shè)備軟件升級(jí)就可以很容易地具備這種能力。但由于雙界面CPU卡必須在雙向安全認(rèn)證的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行電子交易，要求IC卡車道專用收費(fèi)機(jī)具預(yù)置安全認(rèn)證模塊(PSAM卡)接口及卡座，PSAM卡由儲(chǔ)值卡發(fā)行管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一安裝。

　　1.8.5 電子標(biāo)簽讀寫設(shè)備

　　ETC設(shè)備需符合交通部《關(guān)于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的暫行規(guī)定》附錄四“電子不停車收費(fèi)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)條件暫行規(guī)定”。

　　1.8.6 DSRC設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化

　　基于兩片式電子標(biāo)簽的組合式聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和電子支付系統(tǒng)的順利建成，大大推動(dòng)了我國(guó)組合式收費(fèi)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備——DSRC設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。目前，國(guó)內(nèi)有少數(shù)廠商已掌握了高端的、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的5.8GHz微波頻段兩片式DSRC技術(shù)，研制出國(guó)產(chǎn)兩片式DSRC設(shè)備(OBU電子標(biāo)簽和RSU車道微波天線)，并成功應(yīng)用于高速公路組合式收費(fèi)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目中。