高速公路联网电子不停车收费系统工程可行性暨实施方案研究报告.docx
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高速公路联网电子不停车收费系统工程可行性暨实施方案研究报告
高速公路联网电子不停车收费系统
工程可行性暨实施方案研究报告
目录
1.概述1
2.建设目标1
3.总体方案1
4.系统的技术方案2
4.1系统方案的内容2
4.2系统方案提供的服务4
5.XX省电子收费系统的体系结构4
5.1通用电子收费系统的框架4
5.1.1各主体的基本功能5
5.1.2主体间的相互关系6
5.2XX省电子收费系统的组成6
5.3XX省电子收费系统运作流程7
5.4电子收费车道系统8
5.4.1电子收费车道的组成8
5.4.2电子收费车道的功能10
5.4.3电子收费车道操作流程11
5.5收费站管理系统13
5.5.1现有收费站管理系统需增加的设备13
5.5.2收费站管理系统增加的功能13
5.6电子收费专营公司13
5.6.1电子收费专营公司的组织机构13
5.6.2电子收费结算系统的组成15
6.XX省电子收费系统的实施17
6.1实施阶段划分17
6.1.1研究设计阶段（2007年3月～2007年10月）17
6.1.2试验阶段（2007年11月～2008年1月）17
6.1.3推广阶段18
6.2实施模式19
6.2.1落实机构19
6.2.2政策保障19
6.2.3系统建设19
1.概述
本建设方案针对XX省ETC应用体系的构建，主要内容包括：
XX省电子收费（ETC）系统的构成，电子收费站点设置，客户服务网点的布局，电子收费客户服务机构的系统构成。
2.建设目标
XX省ETC应用体系的总体建设目标是：
（1）通过推广使用电子收费（ETC）系统逐步解决XX省区域高速公路内大中城市周边收费站点的收费拥堵问题；
（2）在XX省高速公路路网内实现兼容电子收费与人工收费的组合式联网收费；
（3）建立相对完善的XX省电子不停车收费应用体系，实现XX省高速公路电子收费系统增值服务，建成包括通行费、加油费、服务区消费、停车付费等在内的XX省高速公路“一卡通”电子收费系统；
（4）在复杂路网下，通过ETC路径识别技术为各路段业主提供准确的通行费用拆分、清算依据；
（5）通过实施XX省高速公路电子不停车收费系统工程，带动交通管理、交通信息采集、车辆运行监控、车辆管理等交通信息化技术的推广应用，实现超速超限车辆的跟踪、拥堵道路的车辆控制、车辆行驶诱导、停车场智能管理、汽车保险、路桥税费和交通规费的稽查等等；
（6）以电子不停车收费系统的应用带动整个XX省智能交通的建设和应用。
3.总体方案
由于XX省高速公路联网电子不停车收费系统工程是以解决目前大中城市周边收费站点收费拥堵为初期基本目标：
（1）XX省高速公路电子收费系统采用组合式电子不停车收费技术方案（即“两片式电子标签＋双界面CPU卡”）。
（2）电子标签／非现金支付卡的发放范围：
电子标签／非现金支付卡初期可以只对政府、公路交通系统内部车辆发放，条件成熟时逐步扩大电子支付应用群体。
（3）电子收费车道在主线站、大型匝道站设置专用电子不停车收费车道，在电子收费工程开通的初期可兼容人工收费系统（MTC）的混合车道，但ETC和MTC需进行人工切换。
（4）在设有电子不停车收费车道的收费站，用户可以将非现金支（包括储值卡和记账卡）付卡插入电子标签以免停车方式通过ETC专用车道；在仅设有人工收费（MTC）车道的收费站，用户可以采用非现金支付卡以刷卡方式通过人工收费车道（现有IC卡读写器及人工收费软件需升级改造）。
非现金支付卡作为电子标签的扩展存储器，用户既可以以记账式的方式事后结账（信誉等级较高的用户），也可以储值卡的方式进行现场扣费交易。
（5）电子标签／非现金支付卡的发放管理：
电子标签／非现金支付卡（包括储值卡和记账卡）的发放、安装由电子收费客户服务机构负责。
4.系统的技术方案
电子不停车收费系统在国外已经成功应用多年，各国电子不停车收费系统所采用的技术模式不尽相同。
目前除日本外，其他国家普遍采用的电子收费技术方案大都是单片式系统。
这对于国外经济相对发达，电子收费车辆的比率相对较高的应用环境来讲是非常适合的。
海峡西安经济区民众的道德水平、法律意识相对较高，社会公众对于高速公路的付费通行也已提出了较高品质的服务要求。
这些都给电子收费系统的应用创造了良好的社会应用条件。
4.1系统方案的内容
总结国内外电子收费系统的经验和教训，结合XX省高速公路联网收费的具体情况，对XX省高速公路电子收费系统提出如下技术选择：
（1）系统采用基于“两片式电子标签＋双界面CPU卡”的组合式电子收费技术模式进行ETC联网收费系统的建设。
Ø在以解决高速公路网内大中城市周边收费站点拥堵为目标的初期阶段，在成熟应用的基础上，逐步扩大ETC的应用群体。
Ø用户在申请电子收费服务的同时，将会被告知路网内哪些收费站点提供电子不停车付费服务，用户可以在这些收费站点内以不停车的方式通过电子收费车道，当发生变动时，将通过客户服务网站等媒体向社会公布；用户可以在路网内任意人工收费车道接受停车支付卡非现金付费服务。
Ø在组合式电子收费方式下，用户所持有的储值卡、记账卡将既作为通行券使用，又作为非现金支付卡使用。
即以该非现金支付卡上所记录的入、出口信息作为通行费计算的依据，同时以储值卡、记账卡作为非现金支付的手段；而两片式电子标签一方面作为电子不停车收费时，路侧系统与非现金支付卡进行收费交易时的通信手段，另一方面又作为电子不停车收费时车辆类型判别的依据。
（2）采用GB/T20851.1～4-2007《电子收费专用短程通信》系列标准：
ØGB/T20851.1-2007《电子收费专用短程通信物理层》
ØGB/T20851.2-2007《电子收费专用短程通信数据链路层》
ØGB/T20851.3-2007《电子收费专用短程通信应用层》
ØGB/T20851.4-2007《电子收费专用短程通信设备应用》
（3）系统的实施采用“分步实施，逐步扩展”的原则。
在系统建设初期，根据交通流量等因素，仅在交通流量大的主线收费站、匝道收费站内设置电子不停车收费车道。
系统采用分期实施的办法，待系统稳定运行，取得一定运营管理经验之后，可逐步扩大系统的规模。
（4）系统采用低速电子收费专用车道的模式，车道布局采用“岛头”设置方式。
系统运行初期主要的追求目标为：
电子收费车道的不停车通过以及车道的无人值守。
当电子收费系统稳定运行且流量接近饱和时再改造为高速电子收费车道。
（5）采用车牌自动识别系统作为ETC车辆的视频稽查手段；
（6）电子不停车收费系统的用户须委托银行开设银行账户，该账户对应电子收费系统中用户的中央账户，用户透支的风险由银行及电子收费客户服务机构承担；通行费的收取采用记账卡和储值卡两种方式；委托银行根据电子收费系统结算中心的指令向路段业主划拨结算后的通行费。
（7）电子收费系统中出现的U转、超时、无卡等违章情况，其处理办法参照人工收费系统管理办法执行。
4.2系统方案提供的服务
上述技术方案能够提供的服务功能如下：
Ø在路网内指定的（安装有电子收费系统的）收费站点之间提供分车型、按里程计费的电子不停车付费服务。
Ø在全路网内提供储值卡或记账卡方式的停车非现金支付的付费服务。
5.XX省电子收费系统的体系结构
5.1通用电子收费系统的框架
通常电子收费系统包括支付方式发行商、用户、ETC服务提供商、发行服务代理商、结算机构、清算机构等主体。
各主体逻辑关系，详见图1。
图1：
电子不停车系统逻辑框架图
5.1.1各主体的基本功能
（1）支付方式发行商
支付方式发行商是负责支付方式（电子标签和电子收费支付介质）的发行，并对其负责的实体。
在ETC系统中，它是支付系统的规则制定者和运营者。
（2）用户
用户是ETC服务的使用实体。
用户在接受ETC服务提供商提供的服务之前，应认可支付方式发行商发行的支付方式，并签订相关支付协议，取得支付方式的介质及相关设备。
（3）ETC服务提供商
ETC服务提供商是为用户提供ETC服务的实体，即收费路网内各个路段业主。
ETC服务提供商信任支付方式发行商发行的支付方式。
ETC服务提供商对用户提供服务所使用的相关设备和系统应支持支付方式发行商所要求的安全体系。
（4）发行服务代理商
发行服务代理商是为用户的支付手段介质提供发行、服务（缴费、充值、挂失、注销等）的实体。
发行服务代理商应得到支付方式发行商的授权和认证。
（5）结算机构
结算机构是负责对用户使用电子收费系统后产生的交易数据进行认证、统计、结算，并产生划账指令的实体。
结算机构应该对接收的交易流水进行有效性核实，结算的同时，需要结合发行商提供的挂失注销等信息对用户的余额、账户等进行核算，控制并生成各类黑名单，为ETC服务商提供黑名单等营运参数。
（6）清算机构
进行资金、账务清算的实体。
5.1.2主体间的相互关系
（1）电子不停车收费系统中，在ETC车道的进行交易双方是用户与ETC服务提供商。
（2）支付方式发行商对其发行的支付方式负责，授权发行服务代理商发行其支付方式，同时负责与结算机构交换信息，以维护该支付方式的运行。
（3）发行服务代理商面向用户，为用户提供服务。
（4）ETC服务提供商提供交易后的数据，由结算机构对这些数据进行认证，并给予统计、结算。
结算机构发出划账指令，由清算机构对ETC服务提供商应得的通行费进行清算。
5.2XX省电子收费系统的组成
XX省电子收费系统主要由电子收费客户服务机构（增值服务供应商、发行服务代理商、支付方式发行商）、高速公路公司（电子收费车道系统、收费站电子收费系统）、委托银行及电子收费系统用户构成。
各主体关系，详见图2。
图2：
XX省电子收费系统的组成
其中委托银行即清算机构，它接收结算中心发来的清算指令，把拆账资金划拨到相对应服务商的账户；电子收费客户服务机构可以承担发行服务代理商、支付方式发行商等多个角色，它是由多行业、多部门共同组成的相对独立的实体；客户服务中心是归属于电子收费客户服务机构的一个部门，它是整个电子收费系统的运营中心；ETC服务提供商主要指高速公路公司（也可以是其他能提供ETC服务的实体，例如停车场），它把结算数据传给电子收费客户服务机构的结算机构，而后通过委托银行完成资金往来。
5.3XX省电子收费系统运作流程
XX省电子收费系统采用组合式电子收费模式，建议支付方式可以兼容记账卡和储值卡，并通过特约银行系统完成电子支付车辆通行费款的结算划拨。
以记账卡为例，下图给出了XX省电子收费系统非现金支付卡付费方式的具体运作流程。
图3：
电子收费系统运作流程
（1）用户到清算机构（银行）办理ETC用户开户手续（开设电子收费专用账户）;
（2）用户到ETC支付发行服务代理商处办理ETC用户开户手续，申请电子标签和非现金支付卡；
（3）ETC支付发行服务代理商向用户提供电子标签和非现金支付卡；
（4）用户有效性通知。
ETC支付发行服务代理商经过支付发行发行商通知结算机构该用户账户有效，同时结算机构通知ETC服务提供商（ETC应用系统）该用户的有效性；
（5）用户通过收费站、停车场或其它提供ETC服务的场所，使用ETC系统，生成使用记录；
（6）ETC应用系统向ETC服务提供商和结算机构发送用户使用ETC系统的记录，结算机构对用户使用ETC系统的费用进行结算；
（7）结算机构向清算机构发送划账指令；
（8）银行把ETC使用费从ETC用户的个人账户划拨到各机构或公司的银行账户上；
（9）银行对ETC用户中央账户余额信息实行监控，如果用户余额低于支付方式发行商所规定的阈值，应自动从该ETC用户的资金账户中划入一定额度的备付金或通知结算机构其账户失效；
（10）结算机构下发黑名单至ETC服务提供商（ETC应用系统），停止该用户使用ETC系统。
直至其账户内重新注入资金，清算机构重新通知该用户的有效性。
5.4电子收费车道系统
5.4.1电子收费车道的组成
电子收费车道系统由以下主要设备组成：
车道控制器（含车道计算机）、ETC天线（含天线控制器）、操作终端（前期包括通用键盘、显示器）以及车辆检测器、自动栏杆、车牌自动识别设备、通行信号灯、声光报警器、费额显示器、车道摄像机、字符叠加器、雾灯、天棚信号灯、MTC转向标志等车道设备等组成。
电子收费车道系统设备组成详见图4。
图4：
岛头设置式电子收费车道布局
XX省电子收费系统的电子收费专用车道建议采用“岛头设置式”车道布局。
它是将自动栏杆设置在收费岛的前端，保持常闭状态。
对于合法ETC用户，收费交易后自动栏杆抬起，放行车辆。
对于非法车辆，则保持关闭状态，将车辆拦截在ETC车道外，引导车辆到相邻的MTC车道进行收费处理。
主要考虑依据是在岛头设置式车道布局中，非ETC车辆可方便的拐到邻近的MTC车道上，不需要人工干预处理，可以做到无人值守。
尤其适合电子收费试点阶段。
（1）车道控制器
车道控制器包括车道计算机以及外围控制电路。
对于专用ETC车道，建议采用嵌入式操作系统的工业控制计算机，以确保系统的稳定。
为了满足初期阶段某些车道ETC及MTC混用的要求，可以考虑在原有MTC控制计算机中使用双系统。
（2）ETC天线及天线控制器
ETC天线用于同电子标签进行通信，完成收费交易。
天线控制器是工控机与天线之间的接口装置，天线控制器经设置后能处理电子收费交易和安全认证等，使工控机的ETC应用程序更加简单，安全性和兼容性得以保证。
（3）车辆检测器
车辆检测器包括：
双通道车辆检测器及环形地感线圈。
地感线圈1主要用于发现非法用户车辆的进入，并触发报警和转向标志。
地感线圈2主要用于车辆计数、触发图像抓拍和控制栏杆落下。
（4）自动栏杆
选用高速（推荐≤0.7秒）自动栏杆。
（5）通行信号灯
选用绿黄红三色信号灯，分别用于合法用户、灰名单用户、黑名单及无标签非法用户的通行指示。
（6）转向标志
采用绿色LED显示转向箭头，指示非法用户转向MTC车道。
5.4.2电子收费车道的功能
电子收费车道具备以下功能：
（1）检测车辆的到来和离开并对车辆进行计数，可判断车辆是否安装电子标签；
（2）在入口收费车道将收费站编号、车道编号、入口时间等信息写入储值卡、记账卡和电子标签；在出口车道，读取前述写入的入口信息以及车辆类型信息，查费率表，计算通行费金额，写入出口标识，生成原始收费记录。
（3）根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作，包括：
自动栏杆的起落、通行信号灯及声光报警器的控制，费额显示器的显示等，完成收费车道的交通指挥。
（4）完成收费车道和收费站之间的数据交换。
包括：
接收收费站下传的信息，包括同步时钟、费率表、黑灰名单、收费车道信息等设置参数；上传原始收费记录、入口车道过车记录等信息。
（5）收费车道系统可以以独立作业的方式工作，当收费站计算机不工作或网络出现问题时，不影响正常工作，作业参数、数据记录均存储在本地。
当车道长时间独立工作时，可以通过人工的方式用可移动存储介质下载收费站设置参数，向收费站上传收费数据。
（6）如果车辆通过电子收费车道时出现异常，车道系统将拦截该车辆，不允许其通过，系统不再对该车辆进行处理，有工作人员引导至相邻的人工收费车道处理。
5.4.3电子收费车道操作流程
电子收费车道的操作流程，详见图5、图6。
图5：
ETC车道入口操作流程
图6：
ETC车道出口操作流程
5.5收费站管理系统
本着简化、实用、稳定的原则，并考虑到电子不停车收费系统工程开通运营前期某些车道ETC、MTC混合使用，XX省电子收费系统中的收费站系统被设计成一个人机交互管理系统，主要负责原有的数据采集与通信（车道和高速公路结算中心的系统进行数据交换），以及人工非现金收费系统的站级管理。
5.5.1现有收费站管理系统需增加的设备
Ø数据库及通信服务器
Ø管理工作站
Ø报表打印机（可选）
5.5.2收费站管理系统增加的功能
除了在原有人工收费站级管理系统上增加必要的非现金付费的统计、报表功能之外，电子收费的收费站管理系统的仅需增加原始收费数据的存贮与转发功能，即负责采集由收费车道计算机上传的原始过车（收费）记录，在本地存储备份之后直接上传到高速公路结算中心的中央数据库系统。
对于ETC运行数据如无特殊要求，收费站系统将不具备与管理人员交互的人机界面，以黑模式的方式运行，可以做到无人值守。
系统也可以配备一个管理工作站，执行一些基本的数据维护、查寻及报表打印功能。
5.6电子收费客户服务机构
为了便于XX省高速公路电子收费系统的建设与运营，并考虑到电子收费将来扩展的需要，必须有电子收费客户服务机构以进行电子标签的发行流通管理、电子收费系统的管理与维护、通行费用的结算、以及电子收费系统营销与推广等方面的工作。
电子收费客户服务机构尽可能是一个业务单一、财务公开、接受政府和业主监管的法人实体。
5.6.1电子收费客户服务机构的组织机构
XX省电子收费客户服务机构的组织机构，详见图7。
图7：
电子收费客户服务机构的组织机构
由上图看出，电子收费客户服务机构的组织机构包括设立在XX省的本部以及设立在城市、路段分中心、停车区、服务区等客户服务网点组成。
（1）本部的组织结构
设立在市区的本部包括结算中心、市场／客服部、系统维护部以及其他支持部门。
各部门的主要职责为：
Ø结算中心——负责与各路段收费分中心、省电子收费结算管理中心及其他ETC增值服提供商的结算工作；
Ø市场／客服部——负责电子收费系统的市场推广，协调管理下属各客服中心、客户服务点（POS点）的工作，并定期从结算中心更新ETC车辆的交易记录，以便用户进行查询；
Ø系统维护部——负责对高速公路外场及客服中心／服务网点的电子收费设备进行二级维护；
Ø支持部门——负责对上述部门的行政及后勤保障支持。
（2）市场／客户服务系统的组织结构
客户服务系统将设置包括主客服中心以及服务网点两层服务体系。
Ø主客服中心——即设置在XX省总部的客户服务部；
Ø客户服务网点——每个区域内的客户服务网点，应包括：
-大中城市客户服务机构及其服务网点（POS点）
-高速公路服务网点
-停车场服务网点
-其它服务网点（如加油站等）
各级客户服务机构的主要职能为：
Ø客户服务部——对各区域客户服务网点进行管理；定期从结算中心更新电子收费用户的交易记录，为下级客户服务网点的提供查询服务；
Ø服务网点——为电子收费用户提供电子标签／非现金支付卡（储值卡、记账卡）的申请、开办、安装、换卡、挂失／解挂／补领、注销服务，同时可以对电子收费用户的交易记录提供查询服务。
5.6.2电子收费结算系统的组成
电子收费客户服务机构的结算中心是面向未来电子收费系统的多业务、多领域不同的应用而建立的。
它主要包括网络设备，前台计算机系统和后台计算机系统等组成。
后台系统包括结算服务器、磁盘阵列柜、打印服务器、通信服务器、语音查询服务器，前台设备包括财务管理工作站、管理工作站、查询/报表工作站及票据打印机组成。
详见图8。
图8：
电子收费结算系统的组成
结算中心系统构架采用B/S（三层）结构，采用两台高性能服务器并行模式作为数据服务器，确保系统数据安全、稳定。
结算中心与银行通过DDN/FrameRelay等连接，完成结算功能。
结算中心通过DDN/FrameRelay/PSTN与卡销售和服务网点连接，实现数据交互。
系统还提供外部web服务查询和电话查询功能，外部web服务器在防火墙外，确保系统安全。
6.XX省电子收费系统的实施
6.1实施阶段划分
XX省高速公路网目前已通车福鼎-宁德高速公路、罗源-宁德高速公路、罗源-长乐高速公路、福州-泉州高速公路、泉州-厦门高速公路、厦门-漳州高速公路、漳州-诏安高速公路、福州长乐机场高速一期、漳州-龙岩高速公路（漳州市境）、漳州-龙岩高速公路（和溪-龙岩路段）、三明-福州高速公路、邵武-三明高速公路、南平连接线、三明连接线。
在建的高速公路有龙岩－长汀高速公路、浦城－南平高速公路、泉州－三明高速公路和福州机场高速二期。
鉴于XX省高速公路的路段（桥）的建设情况，建议ETC联网收费系统工程采用“统一规划、一次设计、分期实施”的方针来设计实施。
6.1.1研究设计阶段（2007年3月～2007年10月）
根据XX省高速公路联网电子不停车收费系统需求，编制“XX省高速公路联网电子不停车系统工程可行性暨实施方案研究报告”，确定XX省电子不停车收费总体框架、组织模式、工程规模、管理协议、结算模式、数据管理与传输方案、数据传输接口、交换数据格式等。
委托有设计资质的单位着手进行XX省福州长乐国际机场高速公路电子不停车收费试验工程初步设计、评审，作为下阶段工程实施奠定基础。
根据国家电子不停车收费技术标准，组织关键设备的厂商对不同的电子不停车收费设备进行测试，对IC卡读写器进行改造测试，满足ETC天线、车载单元、非接触IC卡读写器、非现金支付卡的互联互通的需要；满足国家标准及XX省电子不停车收费的关键设备可以作为下阶段工程的参考设备，以保证福州长乐国际机场电子不停车收费系统工程的顺利开展。
6.1.2试验阶段（2007年11月～2008年1月）
将前一阶段（研究设计阶段）所取得的联网电子不停车收费技术应用条件、前端技术、后台管理、系统方案、实施方案等方面的成果，应用于福州长乐国际机场电子不停车收费系统工程中进行试验验证，初步确定在该路段的主线收费站、漳港匝道站设置1进1出的电子不停车收费专用车道，福泉高速公路上的马尾匝道站、福州连接线的秀宅主线站设置1进1出的电子不停车收费专用车道，积累经验后，在XX省其它高速公路进行推广、普及。
试验阶段实施规模详见表1。
表1：
试验阶段电子不停车收费工程规模
路段名称
收费站名称
ETC车道
备注
入口
出口
福州机场一期
主线站
1
1
漳港匝道站
1
1
福泉高速公路
秀宅主线站
1
1
马尾匝道站
1
1
合计
4
4
6.1.3推广阶段
经过一定时段的运行，在XX省高速公路路网开始大规模的推广、普及，以充分发挥联网电子不停车收费的规模效益。
推广阶段拟实施的规模，详见表2。
表2：
推广阶段电子不停车收费工程规模
路段名称
收费站名称
ETC车道
备注
入口
出口
福宁高速公路
福鼎主线站
1
1
福安匝道站
1
1
罗宁高速公路
宁德匝道站
1
1
三福高速公路
上街匝道站
1
1
南平连接线
南平主线站
1
1
三明连接线
三明北主线站
1
1
福泉高速公路
莆田匝道站
1
1
泉厦高速公路
西福匝道站
1
1
厦漳高速公路
田厝匝道站
1
1
漳州匝道站
1
1
漳龙高速公路
龙门主线站
1
1
漳诏高速公路
省界黄岗主线站
1
1
合计
12
12
其它收费站的电子不停车收费推广应用，待上述路段的电子不停车收费系统成功运行，并且获得很好的管理、运营、维护经验之后，在省监控中心的统筹安排下，稳步地推广。
6.2实施模式
6.2.1落实机构
XX省高速公路联网电子不停车收费是一个社会系统工程，涉及政府、业主（路段公司）、用户、商业银行等各
升级会员 