1. 引言 

“電子不停車收費” [3]（Electronic Toll Collection,簡稱ETC）即車輛不停車地通過收費站點而實現收取過路費的收費方式。實施不停車收費，可以允許車輛高速通過，故可大大提高公路的通行能力；公路收費走向電子化，可降低收費管理的成本，有利于提高車輛的營運效益；同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費站的規模，節約基建費用和管理費用，有效提高這些交通市政設施的資金回收能力。雖然ETC系統作為我國未來智能交通的發展趨勢，極大地改善了我國的交通狀況，但同時也出現了許多問題。 

2. 目前國內ETC系統存在的問題[1][3] 

自上個世紀九十年代以來，我國已在全國十幾個省市的范圍內建立了近兩百條ETC收費車道，發行了十幾萬張車載卡。從目前已開通的ETC系統的實際運行情況來看, 它們是安全、可靠、穩定而準確的，但在實施和推廣ETC系統的過程中也遇到了以下一些的主要問題： 
1. 高速公路管理公司各自引進了互不兼容的ETC收費系統。ETC 收費系統的根本優勢就在于其區域內的兼容性, 而我國比較普遍的現象是一路一公司的管理體制, 各高速公路管理公司具有較大的獨立經營權。如果用戶所購買的ETC 收費設備僅能在一條路上使用時, 其社會效益和經濟效益將會受到影響, 不利于ETC 系統的推廣應用。 
2．由于ETC收費的優勢在于聯網收費，目前在很多省、市缺乏統一規劃，各公司自行引進實施給后續的擴展和連接帶來很大障礙，在進行ETC系統的聯網和擴展時，需進行大量的技術協調工作。 
3.國內絕大多數ETC項目在如何提供較高的服務質量和獲取較好的經濟效益方面還處于探索期，大多數項目缺乏對ETC用戶需求的客觀分析，關于ETC的服務費定位和道路通行費的優惠措施也處于摸索之中，用戶發展速度不夠理想，導致ETC車道的通行量較低，通行能力強的優勢沒有得到體現。 
4. 國內目前尚無配套法規來治理逃費現象，所以即使收費車道上安裝了不停車收費系統后，雖然減少了人工收費員，但卻增加了監管人員，并沒有實際減少路方的人工成本。 
5. ETC車道投資較高，大部分設備及技術均須從國外引進，不但價格昂貴，而且也不利于我國建立一個獨立自主的高速公路體系。另外，電子標簽價格與人們普遍心理預期還有一定差距。用戶發展速度不夠理想，導致ETC車道的通行量較低，通行能力強的優勢沒有得到體現。 

3. 基于移動通信網絡的ETC系統解決方案[1][2] 

隨著我國近近幾年移動通信事業的高速發展，我國移動通信市場的發展速度和規模令世人矚目，移動通信用戶、移動通信網絡容量及覆蓋范圍均達世界第一。利用現有的移動通信網絡對高速公路良好的覆蓋和良好的網絡質量，為ETC的聯網收費系統提供必要的物質保障，節省大量的網絡投資，同時還可以通過移動通信網絡提供ETC的服務信息，使其社會效益和經濟效益均獲得較大的提高。而移動通信網絡中融合了計算機技術與通信技術的移動計算技術則解決了ETC收費對移動性的最直接的需求即信息的傳遞、接收、匯總乃至最終的分析都必須在移動中完成這一難題。 

高速公路電子不停車收費系統可以分成兩個部分，一部分是前臺系統，它的功能是利用自動車輛識別技術完成車輛信息的采集，將采集的車輛、車道等信息通過移動通信網絡發送到應用服務器進行處理。數據的承載可以采用GPRS、短消息或CDMA承載；第二部分是后臺系統，它的主要功能是根據傳送的業務數據在應用服務器完成用戶在高速公路上的業務費用的計算、對用戶賬號進行扣費操作等。 

3.1 前臺系統 
主要由車載電子標簽、電子標簽讀寫器、移動通信模塊（GPRS/CDMA/短消息通信模塊）、圖像抓拍系統、車道計算機控制系統等設備組成。為降低初期實施ETC系統的過高成本，并根據國內用戶的承受能力，建議采用只讀方式的車輛識別技術。 

目前，ETC的自動車輛識別技術主要通過射頻識別（Radio Frequency Identification 簡稱RFID）來采集車載標簽的數據信息而實現的。RFID是一種非接觸的射頻通信方式，通過讀寫器與標簽的無線通信可以進行信息的采集功能，從而識別標簽載體的身份等特征。從信息采集的標簽和標簽讀寫器的功能分類，ETC系統可分為只讀系統和讀寫系統。只讀系統是讀寫器只讀取射頻標簽的信息，對其進行身份驗證，不對其內部信息進行改寫；讀寫系統是讀寫器和標簽設計成讀寫形式，讀寫器可以讀取標簽數據信息，同時改寫部分數據信息；從標簽有無電源分類，ETC系統分為有源和無源系統。有源系統是標簽有輔助電池為標簽提供工作的能量；無源系統是指標簽的工作能量來源不是由輔助電池供電，而是通過標簽內設計的電感耦合方式將部分射頻能量轉換為標簽所需工作的能量。 

對于早期不具備聯網狀態下工作的ETC收費方式和不具備有效的費用管理機制情況下，ETC系統一般采用讀寫方式的車輛識別技術。然而，近年來由于通信業的長足發展，高速公路附近能夠獲得豐富的網絡資源，因而只讀方式的車輛識別是能夠基于聯網通信進行ETC收費的。 

只讀的車輛識別系統在進口收費站與出口收費站處分別讀取來自同一輛車上車載電子標簽的卡內信息（卡的唯一ID號、車牌號、車型、及發行商等信息）。收費管理系統根據采集到的同一車輛通過進口收費站與出口收費站的時間、收費站代號就可以通過查表處理，計算出通過該路段應收的費用。對ETC系統的信息采集部分來講，900MHz只讀RFID車輛識別的有效通信距離、數據的傳輸速率、通信的信息可靠性、標簽的使用壽命、所能容許的最大車速、通信所需時間等性能指標不但完全能滿足ETC收費要求，還遠優于讀寫方式的車輛識別，其主要優點歸納如下： 
􀁺 信息采集時間短。只讀系統通信時間相對讀寫系統要短很多，經過幾十毫秒就可以完成一次信息的采集工作，而讀寫形式的標簽一般在進站口通信要經過180毫秒左右，在出站口則需要經過300毫秒左右才能完成一次交易； 
􀁺 信息可靠度高。只讀系統傳遞信息量少，不需要寫入，信息的出錯率相應會下降；另外，只讀系統采集信息時間短，可以保障一輛車以相同的速度經過通信區域時至少進行兩次通信。假設，一次通信的出錯率為10-4，那么兩次同時出錯的概率為10-8，可見只讀系統可以使通信的可靠性大大地增加； 
􀁺 通車速度高。只讀式車輛識別系統的車輛可靠識別通車速度可達200公里/小時以上，而讀寫方式下的可靠識別一般要求車速在40公里/小時以下。 
􀁺 成本低，減少運營上的投入資金，有利于市場推廣。在900MHz頻段上開展ETC相關應用的時間較早，技術比較成熟，產品成本價格低。尤其是只讀型標簽，價格明顯降低，容易被用戶接受，有利于市場的推廣。 
􀁺 使用壽命長。只讀RFID卡一般為無源卡，無電池供電，壽命可達10 年以上；有源標簽壽命由電池決定，且容易受到外界干擾，可靠性低，一般壽命低于3年。相比之下，只讀形式標簽的壽命比較長，能減少用戶的重復經濟投入； 
􀁺 體積小、封裝形式緊湊。相比于有源標簽來講，只讀式無源標簽其體積、重量都較小,易于安裝維護。 

3.2 后臺系統 
后臺系統的任務和功能包括向客戶發售車載用戶卡及其初始化；接受客戶補交金額和查詢；接收前臺收費數據文件；交易和結算；向前臺和客戶發送補交金額的黑名單指令和信息；存儲、管理抓拍圖像等。 

它主要包括如下系統： 計算機管理系統、道路運營管理系統、結算中心管理系統、客戶服務中心管理系統、銀行管理系統。后臺由收費站、道路運營管理公司、結算中心、銀行和客戶服務中心等組成。根據收到的數據文件在道路運營管理公司和用戶之間進行交易和財務結算。后臺系統實際上是一個具有財務結算性質的計算機網絡, 車道控制機和客戶服務站是網絡終端, 銀行、結算中心、收費站、道路運營管理公司、客戶服務中心等均為網絡節點。網絡通過各個終端的工作, 數據文件迅速可靠地傳送, 利用專用軟件正確地完成全部工作。后臺系統的主要功能是依據前臺采集到的信息計算用戶的通行費用。另外，它還具有對用戶車輛卡與手機號碼的綁定和管理、用戶黑名單的管理和下發等功能。本系統通過GPRS或短消息通信模塊作為連接前后臺系統的數據傳輸平臺。通過通信模塊把前臺獲得的車載電子標簽信息及收費站、收費道口信息和時間等交易信息通過移動通信網絡傳送到后臺系統，以實現電子不停車收費結算功能。 

由于采用RFID技術作為前臺采集方案，并且利用移動通信網絡作為數據的傳輸網絡，整個技術體系具有下述特征： 
􀁺 統一的編碼：電子標簽在出廠時具有一定的存儲空間，可用利用該存儲空間對用戶車輛、站點等按照省、市、地區等進行編碼。該編碼可以快速定位用戶的歸屬地和漫游地，同時可以非常方便的進行全國聯網。 
􀁺 統一的后臺結算：用戶過路費的計算統一由全網應用服務器系統完成，跨區域聯網收費系統通過與移動通信網絡的計費系統互聯實現跨區域的聯網收費和靈活的賬戶狀態管理。 
􀁺 標簽和用戶手機號的綁定：全網應用服務器系統可以查詢與標簽綁定的用戶的手機號，這樣易于實現全國聯網，在用戶歸屬地從該用戶手機賬戶上實現扣費操作。 

上述特征很好的解決了用戶車輛在全國范圍內的漫游操作，使得后臺系統可以快速定位用戶的漫游地和歸屬地，并利用移動通信網絡現有的計費系統完成扣費操作。方案初期建立一套全國應用服務器系統，開通業務的高速公路車道均將數據傳輸到全國中心完成業務處理操作。隨著業務量的增大，可以建立大區業務中心（以省為單位，或以若干個省為單位），從而形成了大區業務中心、全國中心的兩級業務體系，在這種體系結構下，本地業務將在本地所屬的大區業務中心完成業務處理，對于用戶車輛漫游業務，本地所屬的大區業務中心完成用戶歸屬地的查詢操作，然后將業務數據路由至車輛用戶歸屬地完成業務處理操作。 

3.3 本方案的主要優勢[1] 
通過上述討論，可以看到基于移動通信網絡的ETC系統解決方案不但可以大大降低ETC系統的建設成本，還能夠解決目前國內ETC系統存在的主要問題，該方案的優勢歸納如下： 
• 潛在的龐大客戶群 
中國在2002年就已經成為全球最大的移動電話市場，中國的移動通信網絡已經覆蓋全國絕大多數縣（市），通信技術水平先進，網絡質量能夠得到保證。截至2005年底，中國移動電話用戶的數量已經達到了3.6869億戶，每百人20.92部，而此客戶群也正是在交通行業推進ETC的天然客戶群，因而結合移動移動通信的ETC系統具有掌握ETC客戶群的先天優勢，借此推進ETC業務的發展更為便利。 
• 全國性的業務支撐系統： 
移動通信網絡擁有全國性的完整的業務支撐系統，如：呼叫中心、營業網點等，可以充分利用已有的資源為增值擴展業務服務。例如：可利用呼叫中心開展業務咨詢和業務辦理，營業網點可發行ID卡。由于發行的ID卡與手機綁定，因此可隨時通過短信方式向用戶通報收費情況等。 
• 全程全網的計費和轉賬方式： 
目前，已有的ETC系統主要缺陷在于難于實現大區域的聯網收費。移動通信網絡具有天然的聯網優勢，擁有強大的傳輸網絡，以及在實時計費和跨區域結算方面的經驗。因此，結合移動通信技術可以彌補已有的ETC系統缺陷和不足，為ETC系統增添新的特色和亮點。移動通信技術的介入將帶來通信運營上的先進成熟的市場運營模式、完善的卡銷售模式、過億的潛在客戶群，從而幫助路方節省大量的建立IC卡結算中心、卡發行市場銷售宣傳、日常IC運行維護所需的資金、人力、物力。從而將移動的結算及市場優勢與路方的路權優勢結合起來，實現強勢互補。 
• 路方逃費風險的降低： 
由于現有ETC系統無法實現大區域的聯網，對于長途經過車輛（非本區域登記車輛）逃費的處理措施有限。因此，依托移動通信技術，在車輛數據庫中建立與手機賬號的關聯，能夠有效地解決車輛逃費的問題，使得路方大大降低車輛逃費的風險。 
• 用戶卡丟失的風險降低 
由于收費結算都在后臺完成，用戶ID卡只作為用戶的標識，因此避免了充值卡丟失而無法掛失的問題，可使得用戶的使用風險大大降低。 

4. 結束語 

基于移動通信網絡的ETC系統在移動網絡覆蓋全國網絡的條件下能夠完全實現聯網收費功能，解決目前在推廣ETC應用中出現的問題。依靠成熟豐富的移動網絡資源和先進的移動計費收費系統，可以減少重復投資，大大地降低ETC項目初期的過高的建設成本，有利于ETC系統應用的市場推廣和運營維護。總之，在我國推廣高速公路ETC工程應該考慮符合我國的國情，即我國是一個發展中國家，高速公路建設起步較晚，基礎設施薄弱，區域經濟發展與市場需求，還有車輛用戶消費能力極不平衡，為了降低成本并避免我國的高速公路建設過分依賴國外廠商技術而引發一系列弊端等諸多因素，應充分利用現有資源，使ETC能快速推廣，真正解決高速公路的發展問題。 

參考文獻 
[1] 電子信息產業發展基金項目可行性報告 
[2] 基于移動數字通信的智能交通收費系統項目方案 
[3] ETC系統車輛自動識別可行性研究報告