ETC解決方案

2022-06-23 11:09:08 字數 4447 閱讀 8627

etc系統及其在路網收費應用中的解決方案

1etc系統的工作原理

1.1etc系統的層次構成

我國目前存在的路橋3種收費方式:

(1)純人工收費方式,即全部收費程式由人工操作完成。由於該方式工作量大,不易統計和監督,現已基本不予採用。

(2)人工半自動收費,即「人工收費、計算機管理、閉路電視監視」方式。該方式適合我國公路管理現狀,是目前路橋收費的主要方式,但對交通量大的收費站點,該方式不能解決交通瓶頸問題。

(3)電子不停車收費方式,即etc系統收費。該方式利用車輛自動識別技術,通過天線實現車道控制器與車載電子標籤的資料交換,自動完成收費程式,其層次構成如圖1。

圖1etc系統的層次結構

1.2etc系統的工作流程

完整的etc系統可分為(部分:一部分是etc前端車道系統;另一部分是etc後台清算系統。

1.2.1etc車道系統

etc車道系統包括車輛檢測子系統、交通指揮子系統、車輛影象抓拍子系統,而車輛識別子系統通常由電子標籤?車道天線?天線控制器和計算機系統組成。etc車道系統結構原理如圖2。

圖2etc車道系統結構原理

當etc使用者車輛進入車道天線的讀寫範圍時,天線控制器從車道控制器接受通訊請求,形成符合某種通訊協議的資料幀,通過車道天線將資料幀傳送給車載電子標籤,同時接收、分析從電子標籤返回的資料,車道控制器根據接收的資訊發出相關指令,完成對電子標籤的讀寫操作,並儲存操作結果。這一過程包括確認電子標籤的有效性、識別車輛型別、查詢費用表、扣除費用等操作。如果通過車輛是非法的etc使用者,影象抓拍子系統和交通控制子系統將啟動,對違規車輛進行抓拍、報警、攔截等操作,以進行例外處理。

車輛檢測子系統主要用於連續車流通過時,自動進行物件隔離,確保系統對每一使用者的正確操作。

2.2.2後台清算系統

不同的etc系統營運商管理的收費系統,涉及到營運商業務系統之間的賬務清算。營運商如何進行賬務清算,取決於營運商的具體情況。參考電信行業的經驗,目前有2種比較通用的清算方式,**清算方式和分散清算方式。

(1)**清算方式。

**清算方式概括地說就是,在各etc系統運營商之上建立乙個中立的etc**清算系統,以負責電子標籤的發行流通管理,維護etc使用者的消費賬戶,清算拆分發生在多個etc系統運營商之間的道路通行費等事務。其關係示意如圖3。

圖3**清算方式示意圖

etc聯網收費**清算系統可以直接處理,也可以間接地通過乙個金融機構-如銀行等/來處理上述事務。一種比較可取的方式是直接在各省的人工聯網收費中心建立內etc**清算系統,以統一負責該省的etc收費清算等業務。各etc系統運營商和**清算系統之間需要就保障etc前端裝置完全相容互換的詳細技術規範、電子標籤的資料格式,各運營商的efccontextmark、電子標籤訪問金鑰、認證金鑰,統一的車型分類標準,各路段的收費標準,原始過車記錄的格式,黑、灰名單的產生、下發以及處理的辦法,收費、拆賬資訊的交換方式等一系列問題達成一致的意見。

這種**清算的etc聯網運營方式,系統結構清晰,各方分工明確,可操作性強,同時,etc聯網收費**清算系統可以方便地建立在各省的聯網收費中心的基礎之上。因此,這種運營方式在以**賬戶為基礎的etc聯網收費應用中不失為乙個理想之選。

(2)分散清算方式。

分布式操作管理方式概括地說就是,各etc系統運營商在保證etc前端裝置完全相容互換的基礎上,通過etc運營商之間的原始收費記錄、賬務資料以及其他必要資訊的交換完成跨路段通行費的拆分與清算的etc聯網收費運營方式。其相互關係示意如圖4。

分布式管理方式示意圖

與**清算方式一樣,各etc系統運營商之間需要就保障etc前端裝置完全相容性及有關的處理辦法等一系列問題達成一致的意見。此外,各etc系統運營商還需要就怎樣在他們之間通過乙個安全、可控的方式來交換真實的原始收費資訊,以及如何利用這些原始收費資訊在各運營商之間進行賬務拆分,及特殊車輛的通行費處理等問題協商一致。在這種操作管理方式下,通行費的清算任務被分散到各個運營商那裡,由各運營商自己的處理程式來完成,並且大多數的功能都可以在車道軟體這一層實現,即所謂的現場拆賬。

這種拆賬功能的實現,在現有的以通行券為基礎的人工聯網收費系統的車道控制軟體中是非常普遍的。這種分布式操作管理的etc聯網運營方式,通行費清算的任務被分散,故不需在建立統一的**清算系統上花費鉅額投資,這也是此種運營方式的優勢所在。

2etc系統在現階段聯網收費應用中的解決方案

2.1收費系統使用的收費介質

目前,國內高速公路收費系統常見的通行券有紙製列印券、紙製磁性券、一維條碼券、二維條碼券、磁卡、接觸式ic卡和非接觸式ic卡等多種形式。其中ic卡可用於預付業務。經過多年的收費實踐,收費系統對收費介質的選擇越來越注重自動化程度、讀寫方式、資料安全、介質成本、文明列印和管理成本等方面的效能和技術要求。

由於在路網的出口使用現金支付存在諸多弊端,預付交易將是公路收費由現金交費向非現金交費的必然選擇,而符合金融積體電路規範的ic卡也成為收費介質的首選。

2.2電子標籤與ic卡的結合使用

凡不帶ic卡的電子標籤稱單片式電子標籤,帶ic卡介面並在使用時插入ic卡的電子標籤稱兩片式電子標籤。通常兩片式電子標籤具有支援對接觸式ic卡和非接觸式ic卡讀寫的能力。目前,國外普遍採用的電子不停車收費技術方案,大多是單片式etc系統,這對於etc車輛使用率高的應用環境來說是非常合適的。

但這種系統在收費環境中是封閉執行的,完全脫離現有的人工半自動收費系統,對於我國的公路網路而言,這種方案將面臨系統改造規模大、一次性投資高、建設週期長等問題,而且在交通量小的非主線收費站,拆裝現有的系統裝置或另外建設專用etc車道既不經濟,也沒必要。因此,國外現有的方案並不適合我國路網的現狀。要在我國「一路一公司」公路管理模式和現有的收費設施條件下推動etc系統收費,必須在方案設計上予以突破。

由於現有的技術條件難於做到電子標籤對非接觸式ic卡的長壽命操作(至少可使用、年才有發行價值),故在接觸式ic卡不被現有的收費系統接受的條件下,必須在方案設計時使系統改造後具有兩種讀寫方式的能力,即電子標籤採用接觸式讀寫方式和現有的人工半自動收費系統採用非接觸式讀寫方式。

2.3組合式電子收費技術的解決方案

目前,ic卡產業界已經推出了可以同時支援接觸讀寫方式和非接觸讀寫方式的ic卡,稱「雙介面ic卡」。所謂的組合式電子收費是「ic卡刷卡交費/etc電子交費+雙片式電子標籤+雙介面ic卡」預付收費方案,具體的方案設計如下。

(1)採用支援iso7816、iso1443協議,可讀寫mifarei卡、mifarepro卡及雙介面ic卡的專用收費機具設計ic卡車道收費系統。

(2)採用雙介面ic卡作為雙片式etc電子標籤的擴充套件資料儲存介質。雙片式etc電子標籤和雙介面ic卡同時儲存包括車主、車型、車輛物理引數等固定資訊。etc雙介面ic卡儲存賬號、餘額、交易記錄、入出口編號等資訊,雙介面ic卡內儲存的資訊能以接觸式和非接觸式兩種方式進行讀寫訪問。

(3)收費專用車道同時設定etc車道天線控制器和車道ic卡專用收費機具,由一台車道工控機進行控制,實現對正常etc車輛、誤入普通車輛通行費的收取,以及灰、黑名單核查、原始交易記錄生成、車道交通控制等功能。

(4)在交通量大,易產生交通流瓶頸的收費站按需設定7條以上的etc收費專用車道,允許司機將雙介面ic卡插入雙片式etc電子標籤,免停車通過收費站,通行費自動扣取,大幅度提高收費口通行能力。

(6)在一般收費站,僅設定ic卡收費車道,允許司機從雙片式etc電子標籤中撥出雙介面ic卡以非接觸操作的方式刷卡扣款,短暫停車後通過收費站。其執行模式如圖5所示。

組合式電子收費系統執行模式

該組合式電子收費技術方案具有如下優點:

(1)集中了ic卡收費和etc收費的優點,在聯網收費系統中實現了人工方式和etc方式的有效結合、

(2)為聯網收費系統開展預付費業務提供了方便/快捷/安全/可靠的解決途徑;

(3)按交通量等實際情況按需設定etc車道數量,系統可靠性高/投資及規模富有彈性,易於試點和推廣;

(4)為解決中心城市的環城公路網及區域經濟圈內城間公路網的交通瓶頸提供了有效手段、

(5)符合中國金融卡規範及電子商務等國家鼓勵發展方向。可以預見,在未來相當長的一段時間內,etc系統收費將只是ic卡收費系統的補充方式,現階段應用的主要目的是解決關鍵路段收費站的交通擁擠問題。對於國內現階段實施的etc系統,必須強調ic卡收費系統作為etc車道的備用系統,以在出現故障時保證系統的通暢執行。

3、etc系統的應用推廣及規範化

近幾年來,國內一些省市相繼引進etc系統,它們的實際執行結果表明,etc系統是安全/穩定/準確和可靠的。這些專案的引入取得了很大成果,為我國etc系統的發展應用積累了寶貴的經驗。然而深入的調查發現,各地引進的etc系統互不相容。

etc系統的應用優勢在於區域路網的聯網運作,各地區的etc系統如不能相互相容,其社會效益和經濟效益將大打折扣,而且;一路一卡7的應用如果得不到有效的協調,將會嚴重影響etc系統在我國的健康發展和後續的開發應用。因此,制定etc系統的標準規範的工作必須盡快開展。

由於當前歐/美/日等國家公布的etc標準並不統一,國際標準化組織也未訂出統一的國際標準,根據我國目前系統運作的具體狀況及大多數etc系統廠家支援的技術標準,可以選擇cem/t278公布的如下3個標準作為etc系統前端裝置的基本要求(表1)

此外,為保證裝置的互操作性,還應制訂其他細則標準,包括網路清算體系介面規範、etc車道系統設計規範、電子標籤讀寫技術規範、資料結構、裝置通訊協議等。

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