3312中兴ETC不停车收费系统建设方案.docx

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3312中兴ETC不停车收费系统建设方案

1.1.1

中兴ETC不停车收费系统建设方案

图表目录

图目录

表目录

1ETC电子不停车收费系统概述

1.1基本概念

ETC（ElectronicTollCollectionSystem）是不停车电子收费系统的简称，是一种利用专用短程微波通讯技术，通过路侧单元（RSU）与车载单元（OBU）的信息交换，自动识别车辆，采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。

ETC的工作方式如图1所示：

图1ETC系统示意图

当ETC系统检测到车辆进入ETC车道的时候，安装在龙门架上的微波天线（RSU）与安装在汽车挡风玻璃上的“电子标签”（OBU）自动进行信息交换，与微波天线相连接的ETC车道计算机根据电子标签中存储的信息识别出车辆信息，并根据车主的使用情况从其预付费卡中或者银行帐号中扣除通行费。

交易成功后，车道栏杆自动升起，放行车辆；车辆通过后，栏杆自动降下。

整个收费过程无需人工干预，用户可不停车快速通过ETC收费车道。

微波专用短程通信设备是ETC系统的关键设备，它主要由微波天线（RSU）和电子标签（OBU）两大部分组成。

电子标签为双片式，所谓的双片式电子标签是由固定安装的车载机和可插拔的支付卡（双界面CPU卡）两部分组成，车载机里存储了车牌号、车型等车辆物理参数，而用户的消费帐号、帐户金额方面的信息则存储在支付卡里面。

双片式电子标签的实物如图2所示。

图2双片式电子标签

车载机（OBU）安装在车辆的挡风玻璃前，具有防拆卸功能，非法拆卸会使OBU失效，需要重新发行后才能使用。

1.2收费技术的发展革新

不停车电子收费（简称ETC）技术是一种的新兴收费技术，具有免停车快速通过、通行能力和服务水平高、免除现金交易、简化收费管理、降低环境污染等优点。

2000年，交通部发布《高速公路联网收费暂行技术要求》，明确不停车电子收费技术作为收费技术的发展方向。

2007年国家正式颁布了《ETC电子不停车收费系统技术标准GB/T20851-2007》，可以预见，ETC将会在我国得到广泛应用和产业化的大发展。

近年来，我国的高速公路建设蓬勃开展，通车里程不断增加，在一些经济较发达的地区，路网格局已基本形成。

在“贷款修路”的前提下，必然需要在高速公路设立收费站收费还贷，随之而来的是下列问题：

1．人工收费方式效率低下，造成收费站交通堵塞和环境污染问题，给政府和公路部门带来巨大压力。

由于人工收费流程复杂、效率低下，限制了车辆的通行速度，使收费站成为制约高速公路通行能力充分发挥的瓶颈。

在主线收费站和一些车流量大的匝道站，经常出现交通拥挤甚至交通堵塞，与高速公路高速、快捷的形象极不相符。

各路段的独立收费使收费站过多过密的问题越来越严重，给社会造成公路部门到处设点收费的恶劣印象；停车次数增多，汽车尾气和噪声严重，影响环境质量。

这些问题使广大用户非常不满，给社会留下恶劣印象，也给政府和公路部门带来巨大压力。

2．人工现金收费方式存在弊端，使企业运营成本增加，给用户带来不便。

人工现金收费存在的一些弊端，如现金的错收、漏收、误收（假币），带来复杂的现金管理，造成运营成本增加，降低了企业经济效益。

同时，携带现金缴费也给用户带来种种不便。

因此，路桥企业和用户都迫切需要安全、准确、快捷的非现金收费方式。

1.3相关标准

✓《高速公路联网收费暂行技术要求》

✓《ETC电子不停车收费系统技术标准GB/T20851-2007》

2ETC与MTC兼容收费技术方案

在我国高速公路已经基本实现了联网收费的背景下，随着高速公路大力发展建设，人工收费（MTC）存在的诸多问题越来越突出，解决这些问题的需求更加紧迫，大力推行ETC电子不停车收费系统迫在眉睫。

虽然ETC不停车收费系统可以解决人工收费存在的诸多问题，但ETC不停车收费系统的推广不可能一蹴而就，完全取缔人工收费需要一个相对长期的过程，因此，在ETC不停车收费系统建设中必须考虑与已建的MTC系统之间的有机结合，这就是兼容ETC和MTC的收费技术方案。

2.1基本概念

ETC与MTC兼容收费技术方案，以目前高速公路广泛采用的非接触式IC卡收费系统作为基础，综合考虑了ETC技术和MTC技术的适用条件，将两项技术通过双片式电子标签进行有机结合，采用高安全性的双界面CPU卡作为电子支付手段，完全兼容人工半自动收费和不停车电子收费，在路网内以最经济、最有效的手段实现了准确收费、疏导交通、提高服务质量等综合目标。

一方面，兼容收费技术方案继续为公路用户提供熟悉的“入口领卡、出口交费”的持卡通行现金付费业务。

另一方面，兼容收费技术方案利用ETC技术解决收费站交通堵塞问题，为用户提供安全便利的电子支付手段，实现区域内收费公路一卡通行。

2.2兼容收费技术方案的特点

ØETC和MTC刷卡消费两种支付方式相结合；

Ø安装了有效双片式电子标签的车辆，在收费站可任意选择ETC或MTC车道通行，包括：

⏹从ETC车道进、出；

⏹从ETC车道进、从MTC车道出；

⏹从MTC车道进、从ETC车道出；

⏹从MTC车道进、出。

2.3兼容收费技术方案

要实现兼容收费，在技术上必须具备下列前提条件。

1．ETC系统采用双片式电子标签（车载机+双界面CPU卡）

在兼容收费技术方案中，装有电子标签的车辆除了能在ETC车道通行外，还要能在MTC车道刷卡通行，因此，ETC系统必须采用双片式电子标签，使双界面CPU卡能与车载机分离，单独作为通行券兼支付卡在MTC车道刷卡通行。

2．MTC系统的非接触式IC卡设备具有读写双界面CPU卡的功能

MTC车道要能支持电子支付方式，其IC卡机具就必须能读写双界面CPU卡。

由于双界面CPU卡必须在双向安全认证的基础上才能进行电子交易，要求非接触式IC卡机具预置安全认证模块（PSAM卡）接口及卡座，PSAM卡则由支付卡发行管理机构统一发行。

2.4兼容收费技术方案的运营

兼容收费技术方案是一种既适用于单路段运营方式、又适用于多路段运营方式的收费方案。

在这两种不同的运营方式下，兼容收费技术方案的运营架构有所不同。

3单路段运营架构

在单路段运营方式下，兼容收费技术方案的运营主体一般只涉及某个路段的路桥业主和用户双方。

两者之间的业务关系主要围绕电子标签及支付卡的发行和管理发生。

路段收费中心除了传统的运营管理外，还必须具有如下功能：

（1）车载机的发行、安装及维护管理；

（2）支付卡的发行、充值、客户资料管理及客户服务；

（3）营运参数的管理。

用户在路段收费中心购买和安装双片式电子标签后，即可在该路段享受ETC服务或在MTC车道刷卡交费，以及享受业主提供的与车载机和支付卡相关的客户服务。

4多路段联合运营架构

（1）运营主体

在这种运营方式下，由于电子标签的发行以及通行费用的征收和拆分等业务均涉及到多个路段的业主，需要成立一个独立于各业主的结算中心来完成运营管理协调、通行费的结算、拆分和客户服务工作；同时，为了给用户更好地提供服务，需要设置服务网点来发行电子标签、支付卡以及提供相应的服务；通行费用经结算中心拆分后，由结算中心向银行下达划款指令，把相应通行费划给路桥业主。

因此，该运营模式下运营主体包括：

结算中心、路桥业主、银行、服务网点、用户。

结算中心是整个系统的运营中心，与其他运营主体间的构成关系如下图所示：

图3多路段联合运营主体构成图

结算中心

主要负责支付卡和车载机的发行、管理和客户服务，以及根据路段收费中心或开放式收费站上传的支付卡通行记录，审核无误，完成结算后，通知银行完成资金清算等业务。

路桥业主

负责收费系统的运营管理及维护，接受结算中心提供帐务清分等服务。

银行

根据结算中心的转账指令，实现对结算中心、路桥业主及用户间的帐务清算。

服务网点

受结算中心委托，发行支付卡、车载机以及提供相应的客户服务。

用户

可以在发行代理点购买支付卡，或者到结算中心申请购买记帐卡和车载机；对于记帐卡用户，还应与银行签订帐户的转帐授权书，以保证结算中心能够及时获取通行费用。

用户购买电子标签后，即可在ETC车道或MTC车道消费，并享受相应的客户服务。

（2）运营业务结构

多路段联合运营的业务结构可以如下图所示：

图4多路段联合运营的业务结构图

（3）支付卡的基本消费业务流程

用户到结算中心的服务网点申请安装车载机和购买支付卡

用户在收费站凭电子标签消费。

收费站将消费记录上传，经路桥业主、路段收费中心至结算中心。

结算中心根据各路段所上传的支付卡消费记录进行拆分并汇总，根据汇总结果形成各业主应收款的划款指令。

银行根据结算中心下达的划款指令划款给各路段业主。

5中兴通讯ETC系统的建设

ETC系统是兼容收费技术方案的关键，中兴通讯ETC系统采用先进的5.8GHz频段的微波专用短距离通信（DSRC）技术，采用双片式电子标签作为车载单元，成功地实现了以高安全性电子钱包为支付手段的不停车收费，完全符合国家颁发的最新的ETC不停车收费系统的标准，可应用于封闭式收费站和开放式收费站。

5.1ETC车道的建设部署

ETC车道建设部署方式主要有两种方式，一种采用车道中置的方式，对现有人工收费站改动较大，需要大量的土建施工；另一种建设部署方式只需要在现有车道上增加ETC系统中电子标签的读写天线（路侧单元RSU）这样的关键设备，对现有人工收费车道改动相对较小。

ETC车道主要包括的设备有电子标签读写天线（路侧单元RSU）、车道通行信号灯、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器、车道摄像机等设备。

6ETC车道建设部署方式一

ETC车道建设部署方式一如下图所示：

图5ETC车道建设部署方式一

车道中置

为了使安装有电子标签的车辆能够方便快捷通过ETC车道，ETC车道一般采取中置设置原则，即将ETC车道设置在中央分隔带两侧的车道。

ETC收费岛加长，栏杆与MTC岛头平齐

ETC收费岛比MTC收费岛长，ETC车道系统自动栏杆机的水平位置与MTC收费岛岛头顶端平齐。

在该种布局下，当车辆进入ETC车道出现交易异常后，可以不需要倒车即可顺利驶到右边的MTC收费车道，最大限度地保障了ETC车道的通畅，也避免了许多由于误入车辆带来的麻烦。

栏杆常闭

ETC车道采用栏杆常闭式设计，在目前，栏杆常闭式设计比较符合中国的国情，可有效防止非法车辆的逃费行为。

7ETC车道建设部署方式二

ETC车道建设部署方式二如下图所示：

图6ETC车道建设部署方式二

ETC车道建设部署方式二对MTC车道做尽量少的改造，使之应用于ETC收费，车辆进入ETC车道如果自动收费不成功，则人工干预抬杆放行或车辆退出ETC车道进入MTC收费。

7.1ETC车道系统硬件组成

ETC车道系统硬件组成如下图：

图7ETC车道系统硬件组成图

在各个设备中，电子标签读写天线（路侧单元RSU）通过网线直接连接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由车道控制应用程序直接控制；其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备则通过车道控制器与车道计算机连接，由应用程序控制，视频信号通过字符叠加器叠加过车信息后传至收费站的监视器上。

7.2ETC车道系统软件

ETC软件系统包括车道系统和后台管理系统两大部分。

8车道软件

车道系统包括以下子系统：

车辆检测系统、车辆识别系统、计费系统、设备控制系统、图像抓拍系统、通信系统、设备诊断系统。

图8车道控制软件界面

9后台管理软件

后台管理系统则由站监控系统、中心管理系统以及系统接口等部分组成。

图9后台管理系统

10软件升级改造

现有人工收费车道系统软件升级到ETC收费系统需要做以下几方面工作：

1）车道软件系统必须升级为ETC车道软件；

2）对于站级、中心级系统软件可考虑两种方式：

Ø一种是不需要升级，只需要ETC车道软件按照原来人工收费方式上传相应的数据格式即可；

Ø一种是对站级、中心级系统软件进行升级，支持人工收费和ETC收费

11软件特色

系统采用模块化方法设计，结构灵活。

在基本配置下，可以灵活增加功能模块，进行多种形式的灵活配置；可以根据路段车流特征、交通管理和不同运营方式的需要，通过软件灵活进行车道类型选择和运营参数配置。

同时，为了保证交易数据的上传以便业主及时对数据进行结帐，以及为了及时给车道下发新的运营参数，系统提供了收费站数据库与车道计算机之间通过网外介质上传、下发数据的机制。

11.1ETC车道系统工作流程

图10ETC车辆典型通关流程

ETC车道系统工作流程如下：

1）首先，车辆进入读写天线覆盖范围，读写天线与车辆上电子标签进行通讯，通过抓拍线圈时如果读写天线仍然没有检测到电子标签，证明车辆没有电子标签，则报警并保持车道关闭；

2）如果车辆装有电子标签，读写天线和电子标签进行通讯交互，同时判断电子标签的合法性，包括是否含有CPU卡，卡内余额是否充足等，如果标签有效则进行交易，如果标签无效则报警并保持车道关闭；

3）在车辆触发抓拍线圈时，启动摄像机进行拍照，将车辆拍照信息以及车辆电子标签信息同时保存到车道计算机，并可以进行信息比对，如果抓拍信息与电子标签信息不符则报警；

4）如果车辆电子标签与车辆拍照信息相符，则通行信号灯变绿，抬起栏杆放行；

5）车辆通过防砸车线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；

6）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。

图11ETC车道系统工作流程

12ETC系统特色

ETC收费技术是在对我国高速公路收费技术现状、需求和发展趋势进行充分调研的基础上研发出来的，是目前我国推广ETC、解决收费站交通拥堵等问题、提高高速公路的通行能力和服务质量的最经济、最有效的手段。

MTC与ETC兼容收费技术方案创新地运用高安全性的双界面金融CPU卡作为电子支付手段，通过双片式电子标签，实现了MTC与ETC技术的有机融合。

ETC系统方案具有以下特色：

⏹提高了收费系统的效率

ETC系统正常工作时无须任何人员干预，ETC车道的通行能力达1,200辆/小时，可以有效缓解收费站的交通堵塞问题；同时，由于避免了现金交易所带来的现金管理、零钞备用、假币、错收、漏收、贪污等问题，使收费管理成本降低，工作效率大大提高。

⏹系统容错性好，运行稳定

ETC车道系统可独立维持正常工作，实现真正的无人职守。

当ETC车道出现异常时，ETC用户可从MTC车道刷卡通行，确保收费站的正常运营。

⏹高安全性，符合金融交易规范

系统使用的高安全性CPU卡，通过了PBOC的金融交易安全认证，符合《中国金融集成电路（IC）卡规范》，与中国人民银行金融安全交易标准相兼容。

⏹兼容多种收费方式

系统使用“双片式电子标签+双界面CPU卡”作为通行介质，使其具有完全兼容ETC和MTC车道通行的能力，在同一路段内，可以实现多种收费方式进行收费，包括：

停车的现金收费、停车的记帐卡、储值卡收费和不停车的记帐卡、储值卡收费。

⏹实现一卡通行，提高了资金结算效率

系统集中了ETC和MTC技术的优点，最大限度地利用系统资源，真正实现“一卡通行”。

电子支付方式可以避免人工现金收费的弊端，也加快了资金结算效率。

储值卡支付避免了透支弊病，降低系统运营成本和风险。

记帐卡支付则是对有信用的单位和个人提供的先消费后付款的优质业务。

⏹实施简单易行，扩展性好，适用于多种收费制式

由于采用了与当今普遍采用的IC卡人工收费系统相兼容的双界面CPU卡，大多数厂商的IC卡机具能支持其读写，方案实施起来简单易行。

ETC车道可以根据车流量需要灵活进行拓展；既适用于封闭式收费制式，又适用于开放式收费制式，满足不同用户的多种需求。

13附录A:

缩略语

表1缩略语

缩略语

英文全称

中文含义

ETC

ElectronicTollCollectionSystem

电子不停车收费系统

MTC

ManualTollCollectionSystem

人工半自动收费车道

DSRC

DedicatedShortRangeCommunication

专用短距离通信

RSU

RoadSideUnit

路侧单元（读写天线）

OBU

OnBoardUnit

车载单元（电子标签）