关于高速公路组合式电子收费系统解决方案

作者：时间：2011-08-16 来源：网络收藏

　　1.7 技术特点

　　（1）扩展性强

　　ETC车道可根据实际需要进行逐步扩展，初期可以只在高速公路主线收费站和车流量大、形成交通瓶颈的城市出入口收费站设置ETC车道，以实现电子不停车收费，提高收费效率，缓解交通压力。而大多数匝道收费站的交通量较小、收费车道数量少，单设一条ETC专用车道既困难又不经济，不符合按需进行系统配置的原则，因此暂不设置ETC车道，待用户群扩大、需求真正形成后再进行扩充设置。在该方案大大降低了高速公路收费系统实现“一卡通行”的改造成本，在资金投入和系统规模上富有弹性、易于试点和推广，投资风险大大降低。

　　（2）真正“一卡通行”

　　用户安装电子标签后，可将支付卡插入电子标签，在有提供ETC收费服务的车流量大的收费站和主线站通过ETC车道，实现免停车、免现金的支付卡交费；而在车流量小的匝道收费站，可以将支付卡抽出，交给收费员，使用停车方式的支付卡交费。真正实现了持一张路桥收费卡即可从任何一个收费站的任何一条入口车道（无论ETC或MTC）进入封闭的高速公路，又可以从任何一个收费站的任何一条出口车道（无论ETC或MTC）交费通过。

　　（3）真正电子钱包

　　在传统的单片式电子标签收费系统和普通非接触逻辑加密IC卡系统中，由于缺乏足够安全的双向认证技术，最多只能当作记帐卡使用，无法进行实时的资金验证，给系统运营单位带来巨大的透支风险。 组合式收费技术方案采用高安全性的CPU卡作为存储介质，并采取规范的双向认证技术，可以胜任在任何没有实时在线连接和后台验证的收费点，脱机进行基于电子钱包方式的金融交易。这种技术，在应用上完全符合中国人民银行（PBOC）发布的《中国金融集成电路（IC）卡规范》，为联网收费开展储值卡业务提供了安全、可靠的解决途径，并且符合国家大力倡导的金卡工程和电子商务发展方向。

　　（4）支持多应用扩展

　　IC卡电子支付方式的引入，还使得 组合式收费技术的拥有了另一个明显优点，即系统具备极强的多应用扩展能力，可以结合高速公路相关产业的特点，无缝扩展到服务区、加油站、便利店、餐饮、汽修点、汽车美容服务等场合，也可以扩展到城市中的公交一卡通、出租车收费，公安交通管理中的车辆管理、驾驶员管理，交通运输中的运政管理、规费征收等场合，作为一张交通IC卡使用，真正做到交通一卡通。

　　系统首次应用 电子收费专用短程通信的国家标准，在历经两年的研究及工程应用实践中，对国家标准进行了补充和完善，形成了完整的工程应用规范体系。其中的核心规范被转化为交通部高速公路联网 电子收费示范工程规范。

　　通过技术规范层面及工程产品层面的综合改进，使ETC车道理论通行速度从40km/h提升至70～100km/h，大大提高了车道服务水平。

　　研究制定了 电子收费核心设备工程化、规模化应用关键技术指标的检测方法和规程，开发完成了相配套的检测、测试设备及软件工具，初步建立了一个电子收费核心设备及系统的检测试验平台。在项目研究、设计和工程应用过程中，极大促进了基于国家标准的电子收费产品和系统的成熟度和可用性。

　　从技术方案和标准规范，以及设备实现的层面，实现了国标IC卡与北京市政交通一卡通卡（包括非接触逻辑加密码以及CPU卡）的兼容。

　　建立了完善的ETC车道标识系统：指路标志、振动标线、增加黄色标线比例、ETC发光指示标志等，实现ETC用户的科学指示和引导。

　　为了方便用户充值续费，扩展系统服务能力，建成国内唯一可通过银行ATM终端及加油站快速充值终端进行电子收费充值服务的系统，开通终端3000多台，系统服务能力提高到百万用户数量级。

　　1.8 关键设备

　　1.8.1 概述

　　在 组合式收费技术中，收费车道系统使用一种基于5.8GHz微波频段的专用短程通信（DSRC）技术设备来实现电子不停车收费（ETC）。DSRC设备主要由路侧设备（RSU）和车载设备（OBU）组成，路侧设备主要是指安装在车道控制系统前端的起信息采集作用的微波读写控制器，其由天线和读写控制器组成；车载设备（OBU）主要是指安装在用户车辆上作为记录车辆通行信息的移动设备，由两片式电子标签与IC卡组成。DSRC设备的构成如下图：

　　在微波读写控制器中，天线是一个微波收发模块，负责调制、解调、编码、解码无线链路传送的数据；读写控制器是控制发射和接收数据、以及处理信号收发的模块。微波读写控制器以无线通讯的方式，与电子标签进行数据交换，采集和更新标签中的收费信息，并通过串行口与计算机通讯。

　　与DSRC设备中两片式电子标签配套使用的还有IC卡。IC卡可以是逻辑加密卡，也可以是CPU卡。IC卡作为通行券和付费卡使用，可以根据运营需要设计成记账卡方式和储值卡方式的两种应用。记账卡方式下，与普通的帐号卡付费形式完全一致，操作简便快捷，后台电子结算，对于大宗固定的车队式用户有较大的吸引力；储值卡方式下，实际上是一个电子钱包，这对于降低运营风险，向广大社会车辆用户大面积推广有很大的好处。通常在IC卡片技术选择的时候，考虑到公路收费行业IC卡中储存的资金额度比较大，IC卡建议采用符合PBOC金融安全应用标准的CPU卡。

　　1.8.2 两片式电子标签

　　两片式电子标签同单片式电子标签比较，多一片可插拔的作为扩展存储器使用的IC卡。两片式电子标签主要作为车辆识别卡和通信中继器使用，电子标签中只记录车牌号、车型或车辆的物理参数，为车道系统提供车辆识别信息，而帐号、金额方面的信息则储存在IC卡内，电子标签与IC卡之间可以进行数据交换。ETC车道天线可以借助车载电子标签远距离快速读取IC卡中的数据信息，从而实现免停车通过收费站并完成收费交易。

　　1.8.3 双界面CPU卡（Mifare pro卡）

　　双界面CPU卡是基于单芯片的、集接触式与非接触式接口为一体的智能卡，接触式与非接触式两种接口共享同一个微处理器、操作系统和EEPROM。双界面CPU卡具有接触和非接触两套通信接口，其中非接触通信接口标准分为TYPE A型和TYPE B型。由于TYPE A型通信方式完全兼容Mifare I标准，所以在本系统中采用TYPE A型的双界面CPU卡，以便于同一台IC卡读写机具完成两种类型卡片的操作。

　　1.8.4 非接触式IC卡读写机具

　　目前国内高速公路已使用的非接触IC卡读写设备完全具有支持双界面CPU卡进行通信的能力，或者通过读写设备软件升级就可以很容易地具备这种能力。但由于双界面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IC卡车道专用收费机具预置安全认证模块（PSAM卡）接口及卡座，PSAM卡由储值卡发行管理机构统一安装。

　　1.8.5 电子标签读写设备

　　ETC设备需符合交通部《关于高速公路联网收费的暂行规定》附录四“电子不停车收费设备应用技术条件暂行规定”。

　　1.8.6 DSRC设备的国产化

　　基于两片式电子标签的组合式联网收费和电子支付系统的顺利建成，大大推动了我国组合式收费关键技术设备——DSRC设备的国产化进程。目前，国内有少数厂商已掌握了高端的、自主知识产权的5.8GHz微波频段两片式DSRC技术，研制出国产两片式DSRC设备（OBU电子标签和RSU车道微波天线），并成功应用于高速公路组合式收费系统建设项目中。