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【关键词】高速公路;ETC电子收费系统;技术应用
【中图分类号】U49;TP3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0180-03
0 引言
近年来，高速公路ETC收费系统已经成为重要的收费辅助系统，在高速公路各收费节点得到了有效应用。了解ETC电子收费系统的构成及技术原理并掌握其技术特点，对实现ETC电子收费系统的全面应用和收费自动化水平的提升具有重要作用。
1 ETC电子收费系统简介
ETC电子收费系统也称为电子不停车收费系统，系统的应用原理是采用安装在汽车风挡玻璃上的终端设备和高速公路、桥梁收费站安装的微波设备进行专程通信，了解车辆的行驶里程信息，并按照高速公路的收费标准确定车辆通行费用。利用车主签约的银行账户自动扣除通行费，操作简单、车辆通行速度快，避免了在收费站车辆拥堵的情况。目前，全国安装了ETC电子收费系统的收费站已经达到了98%，通行车辆的安装覆盖率也达到了70%，ETC电子收费系统已经成为高速公路通行的重要系统之一。截至2019年底，广西14个地级市、111个县（区）涉及“交投集团”的高速公路收费站及服务区，分批次设立了63个集发行、安装激活、充值圈存、设备更换及注销等业务一体的“一站式”ETC服务网点，利用收费站与客户距离近、自身服务能力强的优势，积极引导过路车主现场办理ETC，并提供宣传、咨询及售后服务。之所以推出高速公路ETC电子收费系统，主要原因是高速公路收费站和服务区易出现车辆拥堵问题，这对车辆行驶的安全性和收费工作产生了不利影响。为了解决这一问题，实现快速收费的目标，ETC电子收费系统应运而生 [1]。从目前ETC电子收费系统的应用现状来看，系统应用效果理想，实现了对通行车辆的快速收费，解决了车辆通行高速公路收费站时的拥堵问题，并且为整个车辆系统的升级和收费系统的全面应用提供了有力的支持。
2 ETC电子收费系统的构成及技术原理
2.1 基本构成
ETC电子收费系统的构成分成两大部分，主要包括电子收费后台清算、服务系统和电子收费前端系统（如图1所示）。电子收费前端系统主要由以下几个单元组成：路侧RSU天线和车载电子标签OBU、车辆检测器、自动栏杆机、通行信号灯、费额显示器、车道控制器等。
与原有的收费装置相比，整个收费系统结构简单，便于管理和操作，费率的计算和收费的管控难度低，能够解决费率控制问题，避免了汽车逃费的现象。在设备投入方面，ETC电子收费系统设备采购费用低，使用寿命长，能够持续地对高速公路和桥梁中的通行车辆进行费率计算，并且费率计算的准确率高，杜绝了费率计算错误的情况，而且工作人员可以通过交通系统的后台查阅每一辆车的通行数据和交费数据，有利于实现费率的有效控制和通行系统的优化 [2]。因此，ETC电子收费系统目前已经成为高速公路的主要收费系统，对原有的系统形成有力的补充，极大地提高了收费效率，而且在未来一段时间，ETC电子收费系统必然会替代原有的收费系统。
2.2 技术原理
2.2.1 自动识别技术
ETC电子收费系统主要采用自动识别技术，能够对车辆的信息、通行里程数、起止地点及行驶状况进行分析和识别，识别速度快，能够将车辆通行和费率信息及时传递给收费站，便于收费站计算车辆的通行费用，提高车辆的税率计算效率，解决了以往车辆费率计算准确性不高的问题，具体识别过程如图2所示。自动识别技术的优势在于能够掌握车辆的通行信息，保证车辆在通行过程中达到通行要求。自动识别技术具有识别范围广、识别速度快和识別准确性高的特点，能够对车辆的牌照等基本信息进行有效识别，便于对车辆通行情况进行管控。除了能集成收费信息，还能够根据车辆通行的具体情况和车辆通行的相关要求做好通行信息的收集和整理工作，保证车辆在通行信息管理中达到计算要求。
2.2.2 通信技术
ETC电子收费系统在应用中主要是实现车载设备和车道费率计算设备的实时通信，在通信中对通信的速度、数据流的准确性及通信计算的速度有较高的要求，需要在信息传递过程中保证信息准确。目前，ETC电子收费系统的通信形式以现有的4G网络为主，利用4G网络的基带宽度和数据传输流进行信息传递，具有信息覆盖面广、信息传递准确性高、信息传递速度快的特点，在应用过程中符合现有的网络标准，同时能够根据现有的网络实时升级，提高了系统的应用效果，保证系统在应用过程中能按照通信的具体要求提高系统的运行效率 [3]。通信技术是保障ETC电子收费系统有效应用的关键，对于ETC电子收费系统的应用具有重要影响，在具体应用环节需要判断ETC电子收费系统的应用难度，了解通信系统的具体操作要求，根据数据通信和网络通信的实际特征构建完整的通信链条，使数据中心能够达到实时通信的目标。
2.2.3 数据库技术
ETC电子收费系统在运行过程中需要将通行数据和收费数据存储到数据库中便于数据调用，在数据提取和数据使用过程中需要判断数据的准确性，按照数据应用的实际要求进行数据的存储和调用。这一过程对数据的存储准确性要求较高，采用数据库技术能够解决海量数据的存储和调用问题，保证数据的准确性达标。目前，采用的数据库技术主要依托现有的数据存储方式以云端存储为主要形式，用线下服务器数据库使整个系统在应用环节达到快速调用和数据有效传输的目标，为数据快速传输和数据应用效果的提升奠定了良好的基础。
2.2.4 车辆检测技术
ETC车辆收费系统在运行过程中需要对车辆进行有效的识别，防止计费出现错误，在识别过程中既要对车辆型号、车辆牌照、车辆行驶速度及车辆的其他基本信息进行识别，也要准确计算车辆的行驶里程数，在车辆行驶过程中按照车辆行驶的要求和车辆的计费标准进行费率计算。目前，普遍采用的识别技术为影像识别和信息识别技术，这两种技术的识别准确性较高，能够按照车辆的通行信息和车辆自身的特点进行精确识别，解决以往对车辆的识别存在一定误差的问题 [4]。 3 高速公路ETC电子收费系统的技术应用
3.1 ETC电子收费系统的收费流程
高速公路ETC电子收费系统的收费流程如下：由计费系统自动计算车辆的通行费用，在车辆上高速公路时开始通行费用的计算，在车辆行驶过程中由专用设备对车辆的通行费用进行核对，并由收费站最终结算。通行费用的计算效率和核算过程的准确性较高，能够对车辆的通行费用进行快速核实，使车辆通行费用的计算达到结算要求。参考车辆通行费用的计算经验及车辆通行费用的计算要求，高速公路ETC电子收费系统的费用计算流程符合车辆通行实际 [5]。参考车辆费用的结算实际及车辆收费的具体情况，高速公路ETC电子收费系统还要在车辆费用计算环节提高收费流程的针对性并简化收费流程。
封闭式MTC收费方式是目前我国高速公路收费的主流模式，ETC收费方式是MTC收费方式的辅助，例如某省采用“两片式电子标签+双界面CPU卡”作为通行卡，目前已在该省高速公路得到广泛应用，用户将通行卡插入汽车挡风玻璃前安装的车载机（OBU）内，可实现不停车经过ETC车道，也可使用通行卡在MTC车道进行入口刷卡、出口用卡缴费的操作，这种组合收费方式是适应我国国情的收费方式，也是高速公路收费站行之有效的收費方式之一。
现金支付方式采用非接触式IC卡作为通行券，入口发卡，出口回收，以通行卡上记录的入口信息作为收费依据。
非现金支付方式：以双界面CPU卡为支付卡，同时兼做通行卡，以CPU卡上记录的入口信息作为收费依据。使用CPU卡的车辆在通过MTC入口车道时，司机将CPU卡交给收费员刷卡，写入入口信息，收费员将卡交回司机;通过MTC出口车道时，司机将CPU卡交给收费员，刷卡收费，完成后收费员将CPU卡交还司机。
使用CPU卡的车辆在通过ETC入口车道时，可不停车通过，入口信息自动写入插在车载机的CPU卡中，通过ETC出口车道时，可不停车通过，收费过程在ETC系统中自动读取完成。
3.2 ETC电子收费系统的应用优势
ETC电子收费系统的应用具有费率计算准确率高、费用计算速度快及避免车辆拥堵的优势，该系统在费率计算中能够根据当时费率的具体情况和车辆的通行情况智能化地计费，同时在费率计算环节能够同时实现费率的计算和核实，在费率计算环节相比传统的费率计算系统，速度更快、准确性更高，解决了费率计算存在一定误差的痛点问题，使费率计算达到快速性和准确性要求。
3.3 ETC电子收费系统的应用缺点
ETC电子收费系统在应用过程中虽然优势比较明显，但是也存在一定的缺点，主要表现在系统运行过程中对通信系统的稳定性要求较高，需要保证通信网络实时畅通，并且在恶劣天气情况下也要保证网络正常运行。如果网络运行存在问题或者网络信息传递不通畅，势必导致系统应用受到影响而无法实现正常收费。除此之外，系统运行的基础是需要在行驶车辆上安装终端设备，并且车主要在系统中绑定自己的银行卡，如果没有车主的主动配合，整个ETC电子收费系统则很难有效运行 [6]。
3.4 完善ETC电子收费系统的对策
基于ETC电子收费系统的特点和要求可知，ETC电子的收费系统在应用环节要解决硬件设备的配套问题，根据硬件系统制订合理的运行方案，并根据方案解决系统运行问题;还要建立通信保障系统，并针对系统的硬件和软件配置要求完善网络建设，使系统能够达到快速通信和准确通信的目标。除此之外，要对ETC电子收费系统进行广泛的宣传，将ETC电子收费系统的优势充分告知车主，动员车主自愿安装ETC电子收费系统，使其覆盖面得以有效拓展，达到解决高速公路收费口拥堵的目的，节约高速公路用地资源，发挥ETC收费系统的强大优势。
4 结语
ETC电子收费系统的构成和技术原理具有突出的优势，能够解决当前高速公路收费过程中存在的一些普遍问题，实现自动化、电子化收费，可以解决手工收费操作的弊端，有效控制收费管理的成本。参考系统的运行经验和运行特点，在运行过程中需根据系统的运行情况不断完善系统的运行方案，提高系统的应用效果，使系统在应用环节达到运行目标。
参 考 文 献
[1]钱俊，夏雯.高速公路ETC电子收费系统的技术原理与具体应用[J].交通世界，2021（9）：6-7.
[2]陈雷雷.高速公路电子不停车收费（ETC）系统应用研究[J].信息与电脑（理论版），2020，32（19）：92-94.
[3]苏晨.高速公路ETC电子收费系统的构成和优缺点[J].交通世界，2020（18）：150-151.
[4]梁海涛.高速公路ETC电子收费系统技术[J].现代制造技术与装备，2020（2）：149，153.
[5]陈庭杰.高速公路ETC电子收费系统的技术应用[J].科学技术创新，2019（9）：73-74.
[6]黄鹏.高速公路ETC电子收费系统的技术研究[J].甘肃科技纵横，2018，47（6）：5-7.
【中图分类号】U49;TP3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0180-03
0 引言
近年来，高速公路ETC收费系统已经成为重要的收费辅助系统，在高速公路各收费节点得到了有效应用。了解ETC电子收费系统的构成及技术原理并掌握其技术特点，对实现ETC电子收费系统的全面应用和收费自动化水平的提升具有重要作用。
1 ETC电子收费系统简介
ETC电子收费系统也称为电子不停车收费系统，系统的应用原理是采用安装在汽车风挡玻璃上的终端设备和高速公路、桥梁收费站安装的微波设备进行专程通信，了解车辆的行驶里程信息，并按照高速公路的收费标准确定车辆通行费用。利用车主签约的银行账户自动扣除通行费，操作简单、车辆通行速度快，避免了在收费站车辆拥堵的情况。目前，全国安装了ETC电子收费系统的收费站已经达到了98%，通行车辆的安装覆盖率也达到了70%，ETC电子收费系统已经成为高速公路通行的重要系统之一。截至2019年底，广西14个地级市、111个县（区）涉及“交投集团”的高速公路收费站及服务区，分批次设立了63个集发行、安装激活、充值圈存、设备更换及注销等业务一体的“一站式”ETC服务网点，利用收费站与客户距离近、自身服务能力强的优势，积极引导过路车主现场办理ETC，并提供宣传、咨询及售后服务。之所以推出高速公路ETC电子收费系统，主要原因是高速公路收费站和服务区易出现车辆拥堵问题，这对车辆行驶的安全性和收费工作产生了不利影响。为了解决这一问题，实现快速收费的目标，ETC电子收费系统应运而生 [1]。从目前ETC电子收费系统的应用现状来看，系统应用效果理想，实现了对通行车辆的快速收费，解决了车辆通行高速公路收费站时的拥堵问题，并且为整个车辆系统的升级和收费系统的全面应用提供了有力的支持。
2 ETC电子收费系统的构成及技术原理
2.1 基本构成
ETC电子收费系统的构成分成两大部分，主要包括电子收费后台清算、服务系统和电子收费前端系统（如图1所示）。电子收费前端系统主要由以下几个单元组成：路侧RSU天线和车载电子标签OBU、车辆检测器、自动栏杆机、通行信号灯、费额显示器、车道控制器等。
与原有的收费装置相比，整个收费系统结构简单，便于管理和操作，费率的计算和收费的管控难度低，能够解决费率控制问题，避免了汽车逃费的现象。在设备投入方面，ETC电子收费系统设备采购费用低，使用寿命长，能够持续地对高速公路和桥梁中的通行车辆进行费率计算，并且费率计算的准确率高，杜绝了费率计算错误的情况，而且工作人员可以通过交通系统的后台查阅每一辆车的通行数据和交费数据，有利于实现费率的有效控制和通行系统的优化 [2]。因此，ETC电子收费系统目前已经成为高速公路的主要收费系统，对原有的系统形成有力的补充，极大地提高了收费效率，而且在未来一段时间，ETC电子收费系统必然会替代原有的收费系统。
2.2 技术原理
2.2.1 自动识别技术
ETC电子收费系统主要采用自动识别技术，能够对车辆的信息、通行里程数、起止地点及行驶状况进行分析和识别，识别速度快，能够将车辆通行和费率信息及时传递给收费站，便于收费站计算车辆的通行费用，提高车辆的税率计算效率，解决了以往车辆费率计算准确性不高的问题，具体识别过程如图2所示。自动识别技术的优势在于能够掌握车辆的通行信息，保证车辆在通行过程中达到通行要求。自动识别技术具有识别范围广、识别速度快和识別准确性高的特点，能够对车辆的牌照等基本信息进行有效识别，便于对车辆通行情况进行管控。除了能集成收费信息，还能够根据车辆通行的具体情况和车辆通行的相关要求做好通行信息的收集和整理工作，保证车辆在通行信息管理中达到计算要求。
2.2.2 通信技术
ETC电子收费系统在应用中主要是实现车载设备和车道费率计算设备的实时通信，在通信中对通信的速度、数据流的准确性及通信计算的速度有较高的要求，需要在信息传递过程中保证信息准确。目前，ETC电子收费系统的通信形式以现有的4G网络为主，利用4G网络的基带宽度和数据传输流进行信息传递，具有信息覆盖面广、信息传递准确性高、信息传递速度快的特点，在应用过程中符合现有的网络标准，同时能够根据现有的网络实时升级，提高了系统的应用效果，保证系统在应用过程中能按照通信的具体要求提高系统的运行效率 [3]。通信技术是保障ETC电子收费系统有效应用的关键，对于ETC电子收费系统的应用具有重要影响，在具体应用环节需要判断ETC电子收费系统的应用难度，了解通信系统的具体操作要求，根据数据通信和网络通信的实际特征构建完整的通信链条，使数据中心能够达到实时通信的目标。
2.2.3 数据库技术
ETC电子收费系统在运行过程中需要将通行数据和收费数据存储到数据库中便于数据调用，在数据提取和数据使用过程中需要判断数据的准确性，按照数据应用的实际要求进行数据的存储和调用。这一过程对数据的存储准确性要求较高，采用数据库技术能够解决海量数据的存储和调用问题，保证数据的准确性达标。目前，采用的数据库技术主要依托现有的数据存储方式以云端存储为主要形式，用线下服务器数据库使整个系统在应用环节达到快速调用和数据有效传输的目标，为数据快速传输和数据应用效果的提升奠定了良好的基础。
2.2.4 车辆检测技术
ETC车辆收费系统在运行过程中需要对车辆进行有效的识别，防止计费出现错误，在识别过程中既要对车辆型号、车辆牌照、车辆行驶速度及车辆的其他基本信息进行识别，也要准确计算车辆的行驶里程数，在车辆行驶过程中按照车辆行驶的要求和车辆的计费标准进行费率计算。目前，普遍采用的识别技术为影像识别和信息识别技术，这两种技术的识别准确性较高，能够按照车辆的通行信息和车辆自身的特点进行精确识别，解决以往对车辆的识别存在一定误差的问题 [4]。 3 高速公路ETC电子收费系统的技术应用
3.1 ETC电子收费系统的收费流程
高速公路ETC电子收费系统的收费流程如下：由计费系统自动计算车辆的通行费用，在车辆上高速公路时开始通行费用的计算，在车辆行驶过程中由专用设备对车辆的通行费用进行核对，并由收费站最终结算。通行费用的计算效率和核算过程的准确性较高，能够对车辆的通行费用进行快速核实，使车辆通行费用的计算达到结算要求。参考车辆通行费用的计算经验及车辆通行费用的计算要求，高速公路ETC电子收费系统的费用计算流程符合车辆通行实际 [5]。参考车辆费用的结算实际及车辆收费的具体情况，高速公路ETC电子收费系统还要在车辆费用计算环节提高收费流程的针对性并简化收费流程。
封闭式MTC收费方式是目前我国高速公路收费的主流模式，ETC收费方式是MTC收费方式的辅助，例如某省采用“两片式电子标签+双界面CPU卡”作为通行卡，目前已在该省高速公路得到广泛应用，用户将通行卡插入汽车挡风玻璃前安装的车载机（OBU）内，可实现不停车经过ETC车道，也可使用通行卡在MTC车道进行入口刷卡、出口用卡缴费的操作，这种组合收费方式是适应我国国情的收费方式，也是高速公路收费站行之有效的收費方式之一。
现金支付方式采用非接触式IC卡作为通行券，入口发卡，出口回收，以通行卡上记录的入口信息作为收费依据。
非现金支付方式：以双界面CPU卡为支付卡，同时兼做通行卡，以CPU卡上记录的入口信息作为收费依据。使用CPU卡的车辆在通过MTC入口车道时，司机将CPU卡交给收费员刷卡，写入入口信息，收费员将卡交回司机;通过MTC出口车道时，司机将CPU卡交给收费员，刷卡收费，完成后收费员将CPU卡交还司机。
使用CPU卡的车辆在通过ETC入口车道时，可不停车通过，入口信息自动写入插在车载机的CPU卡中，通过ETC出口车道时，可不停车通过，收费过程在ETC系统中自动读取完成。
3.2 ETC电子收费系统的应用优势
ETC电子收费系统的应用具有费率计算准确率高、费用计算速度快及避免车辆拥堵的优势，该系统在费率计算中能够根据当时费率的具体情况和车辆的通行情况智能化地计费，同时在费率计算环节能够同时实现费率的计算和核实，在费率计算环节相比传统的费率计算系统，速度更快、准确性更高，解决了费率计算存在一定误差的痛点问题，使费率计算达到快速性和准确性要求。
3.3 ETC电子收费系统的应用缺点
ETC电子收费系统在应用过程中虽然优势比较明显，但是也存在一定的缺点，主要表现在系统运行过程中对通信系统的稳定性要求较高，需要保证通信网络实时畅通，并且在恶劣天气情况下也要保证网络正常运行。如果网络运行存在问题或者网络信息传递不通畅，势必导致系统应用受到影响而无法实现正常收费。除此之外，系统运行的基础是需要在行驶车辆上安装终端设备，并且车主要在系统中绑定自己的银行卡，如果没有车主的主动配合，整个ETC电子收费系统则很难有效运行 [6]。
3.4 完善ETC电子收费系统的对策
基于ETC电子收费系统的特点和要求可知，ETC电子的收费系统在应用环节要解决硬件设备的配套问题，根据硬件系统制订合理的运行方案，并根据方案解决系统运行问题;还要建立通信保障系统，并针对系统的硬件和软件配置要求完善网络建设，使系统能够达到快速通信和准确通信的目标。除此之外，要对ETC电子收费系统进行广泛的宣传，将ETC电子收费系统的优势充分告知车主，动员车主自愿安装ETC电子收费系统，使其覆盖面得以有效拓展，达到解决高速公路收费口拥堵的目的，节约高速公路用地资源，发挥ETC收费系统的强大优势。
4 结语
ETC电子收费系统的构成和技术原理具有突出的优势，能够解决当前高速公路收费过程中存在的一些普遍问题，实现自动化、电子化收费，可以解决手工收费操作的弊端，有效控制收费管理的成本。参考系统的运行经验和运行特点，在运行过程中需根据系统的运行情况不断完善系统的运行方案，提高系统的应用效果，使系统在应用环节达到运行目标。
参 考 文 献
[1]钱俊，夏雯.高速公路ETC电子收费系统的技术原理与具体应用[J].交通世界，2021（9）：6-7.
[2]陈雷雷.高速公路电子不停车收费（ETC）系统应用研究[J].信息与电脑（理论版），2020，32（19）：92-94.
[3]苏晨.高速公路ETC电子收费系统的构成和优缺点[J].交通世界，2020（18）：150-151.
[4]梁海涛.高速公路ETC电子收费系统技术[J].现代制造技术与装备，2020（2）：149，153.
[5]陈庭杰.高速公路ETC电子收费系统的技术应用[J].科学技术创新，2019（9）：73-74.
[6]黄鹏.高速公路ETC电子收费系统的技术研究[J].甘肃科技纵横，2018，47（6）：5-7.