南京機場高速ETC系統建設初探
作者:邵寧 曹陽
來源:中國一卡通網
日期:2009-03-18 09:19:28
摘要:由于受限于當時機電系統技術的發展,以及十年來南京機場高速公路交通量的快速增長,現有的收費車道數量已經無法滿足日益增長的交通流,特別是今年百年不遇的雪災爆發,其矛盾更為突出。為了更好地解決這一突出的矛盾,根據省政府.交通廳的指示,將在南京機場高速公路率先建設和使用符合目前國家標準的電子不停車收費(ETC)系統,以減輕省門第一路的通行壓力。
南京機場高速公路被喻為江蘇省“省門第一路”,它于1997年6月28日建成通車,是當時國內第一條公路主體與機電系統同時開通的高速公路。就機電系統的建設而言,在當時是最為完善、功能性最強的系統之一,目前,該系統已經穩定地運營了十幾年。由于受限于當時機電系統技術的發展,以及十年來南京機場高速公路交通量的快速增長,現有的收費車道數量已經無法滿足日益增長的交通流,特別是今年百年不遇的雪災爆發,其矛盾更為突出。
為了更好地解決這一突出的矛盾,根據省政府.交通廳的指示,將在南京機場高速公路率先建設和使用符合目前國家標準的電子不停車收費(ETC)系統,以減輕省門第一路的通行壓力。目前,結合機場高速公路的實際情況,將在機場路主線收費站先期設置兩條ETC車道。
目前ETC的發展前景
眾所周知,電子不停車收費(簡稱ETC)作為一種先進的收費手段,在國內部分省份的高速公路已經得到了應用。它的出現雖不能取消收費站,但能最大限度地提高通行效率,對于用戶而言,可以在路網中快速不停車通過收費站,幾乎感覺不到收費站的存在,這一特點為高速公路更快更好地發展提供了動力,也是交通行業落實做好“三個服務”的具體體現。
ETC系統采用先進的5.8GHz微波頻段的專用短程無線通信(Dedicated Short--Range Communication,DSRC)技術,以兩片式電子標簽(簡稱0BU)作為車載單元,高安全性電子錢包(儲值卡或記賬卡)作為支付手段,來完成整個收費過程。其主要是在行駛的車輛上安裝著一個記錄了該車相關信息的電子標簽(OBU),當車輛通過收費站時,通過安裝在收費車道側的路側單元設備(RSU)的射頻識別設備(天線),利用短程無線通信讀寫車載電子標簽OBU來實現信息的通信與交換。也就是說,系統采用車載裝置記錄代付款協議等信息,插入IC卡后,當通過電子收費口時,利用收費站通信天線與車載設備之間的通信,在計算機收費系統和IC卡同時完成對通行費的紀錄,從而實現電子結算收費。電子不停車收費系統一方面可以允許車輛不停車通過,與傳統的人工收費相比較,大大加快了高速公路收費道口的通行能力;另一方面,也使公路收費走向電子化,可降低成本,有利于提高車輛的營運效益。電子不停車收費大幅度降低了收費站的噪聲水平和廢氣排放,與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比,實行不停車收費后具有明顯優勢。不僅極大地改善了路上密集車輛所造成的環境污染、減少車輛阻塞現象、行車更加安全,更為主要的是將大大提高過路收費效率。
南京機場高速公路ETC系統的總體方案
系統建設目標
南京機場高速公路主線站ET C系統的設置,將依據現有國標規范,結合長三角聯網ETC系統示范工程的總體方案,在江蘇省現有電子支付系統的基礎上,將ETC系統與電子支付系統有機地結合,從而實現蘇通卡應用的擴展。
江蘇省電子支付系統經過3年的運行,具有較完善的發行系統、客服系統與結算系統,目前已經有一批穩定的客戶,且支付方式已被廣大駕駛員所接受,因此,ETC系統的運用,將會更好地提升機場高速公路的服務水平,給用戶帶來更便捷的通行途徑,減輕機場高速公路的通行壓力。
機場高速公路ET C系統的建設,一方面可對蘇通卡的應用功能進行擴展;另一方面結合交通部有關建立長三角聯網電子不停車收費系統示范工程的要求,對相關設備、系統進行測試運行,為今后江蘇省路網的全面實施積累經驗。機場高速公路主線站開通ETC系統,將是整個江蘇省ETC系統實施的起點,對江蘇省高速公路聯網收費的意義是巨大的,產生的社會效應是深遠的。
系統的實現
機場高速公路主線收費站ETC系統,是在國家智能交通系統工程技術研究中心開創性地提出的。雙界面CPU卡+兩片式電子標簽”的組合式聯網收費技術的基礎之上,并結合江蘇省高速公路發展的具體情況,采用兩片式電子標簽+蘇通卡(A+卡、B+卡)組合式電子收費技術實現車輛的通行及通行費的征收,其系統的實現主要包括如下幾個方面:
硬件設備
ETC系統主要由ETC車道控制設備、RSU(包括DSRC天線及控制器)、0BU、現場監控計算機、外圍設備及外圍電路等設備組成。其中,ETC專用設備RsU,0BU,將采用全面符合GB/T 20851.1-5-2007系列國家標準技術規范的產品,以保證長三角聯網收費ET C系統實施后的設備兼容。
系統軟件
機場高速公路ETC系統將采用蘇通卡進行支付,而目前江蘇省高速公路電子支付系統運行穩定,其承受能力足以滿足機場高速公路主線收費站ET C系統消費數據統計結算和傳輸要求。職能部門只要對聯網結算中心的電子支付系統根據ETC系統業務進行部分調整,沿用現有的結算管理流程,即可完成對機場高速公路主線收費站ETC系統的結算功能。目前,機場高速公路的ETC系統的軟件功能,主要包括車道控制系統,OBU發行及管理系統,結算管理系統、數據采集與數據交換系統等。如圖二為主線收費站ETC軟件系統功能結構圖。
通信鏈路是數據傳輸的基礎和保障,機場高速公路主線收費站ETC系統的通行數據將通過原有電子支付系統的通信網絡鏈路來實現數據的上傳。
機場高速公路主線站ETC系統的網絡系統,將構建于現有江蘇省電子支付系統之上,因此,系統共分四級計算機網絡結構:聯網收費結算中心、機場路收費管理中心,機場路主線收費站,收費車道,所有的數據采集系統將采用逐級上傳的方式來完成數據的上傳功能。
機場高速公路主線收費站ETC車道系統將ETC收費數據發送至收費站ETC系統數據庫中,由站端ETC收費系統生成統計數據,并將ETC統計數據和ETC收費數據上傳至聯網收費結算中心電子支付系統中;由聯網收費結算中心的電子支付系統負責ETc收費數據的統計、校驗和匯總,并與銀行進行數據交換,完成資金劃撥。聯網收費結算中心沿用電子支付系統結算方式,負責統計ETC通行費,提交給銀行進行結算,以及通行費拆賬。
客戶服務網點是ET C系統順利實施的基礎。沒有客戶服務系統,就沒有客戶的來源,再好的ETC系統若沒有車輛使用,將成為一堆廢物,所以,客戶服務系統的建立,將是整個ETC系統構建的重要組成部分。
根據江蘇省高速公路運營情況的總體架構,結合長三角區域聯網不停車收費系統示范工程的總體要求,江蘇省高速公路ETC系統的客戶網點將由江蘇省高速公路聯網收費管理中心統一規劃建立,并由其負責對符合發行條件的客戶審批、銷售、發行蘇通卡和電子標簽,以及后期的客戶安裝維護工作。
而客服網點作為聯網收費管理中心的一個職能機構,主要負責電子標簽、蘇通卡的發行、安裝、后期維護工作,并將電子標簽、蘇通卡的發行、維護數據傳送至聯網收費結算中心,由聯網收費結算中心負責對電子標簽和蘇通卡的管理工作。
機場高速公路主線收費站ETC系統的電子標簽與蘇通卡黑名單數據等信息的下發,將由江蘇省高速公路聯網收費結算中心來負責完成。
車道布局及車道的標志標線鑒于機場高速公路主線收費站目前車流量高以及ETC未來的用戶量,ETC車道的設置將位于收費站的兩側,且系統采用自動攔桿的島頭模式進行設置,即自動欄桿將設置于緊靠RSU通信區域的后面,當車載0BU與路側的RSU交易成功后,欄桿自動打開,車輛從ETC車道正常通行。若OBU與RSU交易不成功或車輛誤闖,則自動欄桿不抬桿,車輛轉入相鄰的MTC車道通行。
ETC車道的標志標線、標識等輔助設施,將遵照現有的國標或相關的規定來實施,其內容主要包括ETC車道預告標志、指示標志、車道島頭標志、車道地面標線、地面文字等。
結束語
總的來講,我國的ETC系統建設的進展并不順利,除了標準的統一、系統的運作和技術規范、運營管理有一定的難度外,還包括ETC系統建設的一次性投資較高,建設周期長,風險大,大多數入口收費站和出口收費站的交通量小,車道數量少。如果單獨辟出一條專用ETC車道則增加了土建的建設困難,且對于土地的利用率也不經濟。絕大部分的收費站缺乏應有的備份ETC車道,使整個電子不停車收費系統的可靠性和健壯性將無法得到保障等。另外,由于實施ETC系統在近期將無法體會到其帶來的經濟效益,大多數相關單位及職能部門對實施ETC系統的熱情還不夠。
當然,南京機場高速公路ETC系統的建設有其特殊性,但隨著對ETC系統的深入研究,特別是長三角區域聯網ETC系統的建設,將從根本上解決ETC系統存在的瓶頸問題,機場高速公路ETC系統的建設將為江蘇省乃至長三角區域ETC系統的規范建設提供一個強有力的試點場所和示范作用。
為了更好地解決這一突出的矛盾,根據省政府.交通廳的指示,將在南京機場高速公路率先建設和使用符合目前國家標準的電子不停車收費(ETC)系統,以減輕省門第一路的通行壓力。目前,結合機場高速公路的實際情況,將在機場路主線收費站先期設置兩條ETC車道。
目前ETC的發展前景
眾所周知,電子不停車收費(簡稱ETC)作為一種先進的收費手段,在國內部分省份的高速公路已經得到了應用。它的出現雖不能取消收費站,但能最大限度地提高通行效率,對于用戶而言,可以在路網中快速不停車通過收費站,幾乎感覺不到收費站的存在,這一特點為高速公路更快更好地發展提供了動力,也是交通行業落實做好“三個服務”的具體體現。
ETC系統采用先進的5.8GHz微波頻段的專用短程無線通信(Dedicated Short--Range Communication,DSRC)技術,以兩片式電子標簽(簡稱0BU)作為車載單元,高安全性電子錢包(儲值卡或記賬卡)作為支付手段,來完成整個收費過程。其主要是在行駛的車輛上安裝著一個記錄了該車相關信息的電子標簽(OBU),當車輛通過收費站時,通過安裝在收費車道側的路側單元設備(RSU)的射頻識別設備(天線),利用短程無線通信讀寫車載電子標簽OBU來實現信息的通信與交換。也就是說,系統采用車載裝置記錄代付款協議等信息,插入IC卡后,當通過電子收費口時,利用收費站通信天線與車載設備之間的通信,在計算機收費系統和IC卡同時完成對通行費的紀錄,從而實現電子結算收費。電子不停車收費系統一方面可以允許車輛不停車通過,與傳統的人工收費相比較,大大加快了高速公路收費道口的通行能力;另一方面,也使公路收費走向電子化,可降低成本,有利于提高車輛的營運效益。電子不停車收費大幅度降低了收費站的噪聲水平和廢氣排放,與原來的人工收費和人工電腦收費方式相比,實行不停車收費后具有明顯優勢。不僅極大地改善了路上密集車輛所造成的環境污染、減少車輛阻塞現象、行車更加安全,更為主要的是將大大提高過路收費效率。
南京機場高速公路ETC系統的總體方案
系統建設目標
南京機場高速公路主線站ET C系統的設置,將依據現有國標規范,結合長三角聯網ETC系統示范工程的總體方案,在江蘇省現有電子支付系統的基礎上,將ETC系統與電子支付系統有機地結合,從而實現蘇通卡應用的擴展。
江蘇省電子支付系統經過3年的運行,具有較完善的發行系統、客服系統與結算系統,目前已經有一批穩定的客戶,且支付方式已被廣大駕駛員所接受,因此,ETC系統的運用,將會更好地提升機場高速公路的服務水平,給用戶帶來更便捷的通行途徑,減輕機場高速公路的通行壓力。
機場高速公路ET C系統的建設,一方面可對蘇通卡的應用功能進行擴展;另一方面結合交通部有關建立長三角聯網電子不停車收費系統示范工程的要求,對相關設備、系統進行測試運行,為今后江蘇省路網的全面實施積累經驗。機場高速公路主線站開通ETC系統,將是整個江蘇省ETC系統實施的起點,對江蘇省高速公路聯網收費的意義是巨大的,產生的社會效應是深遠的。
系統的實現
機場高速公路主線收費站ETC系統,是在國家智能交通系統工程技術研究中心開創性地提出的。雙界面CPU卡+兩片式電子標簽”的組合式聯網收費技術的基礎之上,并結合江蘇省高速公路發展的具體情況,采用兩片式電子標簽+蘇通卡(A+卡、B+卡)組合式電子收費技術實現車輛的通行及通行費的征收,其系統的實現主要包括如下幾個方面:
硬件設備
ETC系統主要由ETC車道控制設備、RSU(包括DSRC天線及控制器)、0BU、現場監控計算機、外圍設備及外圍電路等設備組成。其中,ETC專用設備RsU,0BU,將采用全面符合GB/T 20851.1-5-2007系列國家標準技術規范的產品,以保證長三角聯網收費ET C系統實施后的設備兼容。

圖一ETC系統車道控制系統圖
系統軟件
機場高速公路ETC系統將采用蘇通卡進行支付,而目前江蘇省高速公路電子支付系統運行穩定,其承受能力足以滿足機場高速公路主線收費站ET C系統消費數據統計結算和傳輸要求。職能部門只要對聯網結算中心的電子支付系統根據ETC系統業務進行部分調整,沿用現有的結算管理流程,即可完成對機場高速公路主線收費站ETC系統的結算功能。目前,機場高速公路的ETC系統的軟件功能,主要包括車道控制系統,OBU發行及管理系統,結算管理系統、數據采集與數據交換系統等。如圖二為主線收費站ETC軟件系統功能結構圖。

圖二收費站軟件系統功能結構圖
通信鏈路是數據傳輸的基礎和保障,機場高速公路主線收費站ETC系統的通行數據將通過原有電子支付系統的通信網絡鏈路來實現數據的上傳。
機場高速公路主線站ETC系統的網絡系統,將構建于現有江蘇省電子支付系統之上,因此,系統共分四級計算機網絡結構:聯網收費結算中心、機場路收費管理中心,機場路主線收費站,收費車道,所有的數據采集系統將采用逐級上傳的方式來完成數據的上傳功能。
機場高速公路主線收費站ETC車道系統將ETC收費數據發送至收費站ETC系統數據庫中,由站端ETC收費系統生成統計數據,并將ETC統計數據和ETC收費數據上傳至聯網收費結算中心電子支付系統中;由聯網收費結算中心的電子支付系統負責ETc收費數據的統計、校驗和匯總,并與銀行進行數據交換,完成資金劃撥。聯網收費結算中心沿用電子支付系統結算方式,負責統計ETC通行費,提交給銀行進行結算,以及通行費拆賬。

圖三機場主線收費站ETC系統數據傳輸框圖
客戶服務網點是ET C系統順利實施的基礎。沒有客戶服務系統,就沒有客戶的來源,再好的ETC系統若沒有車輛使用,將成為一堆廢物,所以,客戶服務系統的建立,將是整個ETC系統構建的重要組成部分。
根據江蘇省高速公路運營情況的總體架構,結合長三角區域聯網不停車收費系統示范工程的總體要求,江蘇省高速公路ETC系統的客戶網點將由江蘇省高速公路聯網收費管理中心統一規劃建立,并由其負責對符合發行條件的客戶審批、銷售、發行蘇通卡和電子標簽,以及后期的客戶安裝維護工作。
而客服網點作為聯網收費管理中心的一個職能機構,主要負責電子標簽、蘇通卡的發行、安裝、后期維護工作,并將電子標簽、蘇通卡的發行、維護數據傳送至聯網收費結算中心,由聯網收費結算中心負責對電子標簽和蘇通卡的管理工作。
機場高速公路主線收費站ETC系統的電子標簽與蘇通卡黑名單數據等信息的下發,將由江蘇省高速公路聯網收費結算中心來負責完成。
車道布局及車道的標志標線鑒于機場高速公路主線收費站目前車流量高以及ETC未來的用戶量,ETC車道的設置將位于收費站的兩側,且系統采用自動攔桿的島頭模式進行設置,即自動欄桿將設置于緊靠RSU通信區域的后面,當車載0BU與路側的RSU交易成功后,欄桿自動打開,車輛從ETC車道正常通行。若OBU與RSU交易不成功或車輛誤闖,則自動欄桿不抬桿,車輛轉入相鄰的MTC車道通行。
ETC車道的標志標線、標識等輔助設施,將遵照現有的國標或相關的規定來實施,其內容主要包括ETC車道預告標志、指示標志、車道島頭標志、車道地面標線、地面文字等。
結束語
總的來講,我國的ETC系統建設的進展并不順利,除了標準的統一、系統的運作和技術規范、運營管理有一定的難度外,還包括ETC系統建設的一次性投資較高,建設周期長,風險大,大多數入口收費站和出口收費站的交通量小,車道數量少。如果單獨辟出一條專用ETC車道則增加了土建的建設困難,且對于土地的利用率也不經濟。絕大部分的收費站缺乏應有的備份ETC車道,使整個電子不停車收費系統的可靠性和健壯性將無法得到保障等。另外,由于實施ETC系統在近期將無法體會到其帶來的經濟效益,大多數相關單位及職能部門對實施ETC系統的熱情還不夠。
當然,南京機場高速公路ETC系統的建設有其特殊性,但隨著對ETC系統的深入研究,特別是長三角區域聯網ETC系統的建設,將從根本上解決ETC系統存在的瓶頸問題,機場高速公路ETC系統的建設將為江蘇省乃至長三角區域ETC系統的規范建設提供一個強有力的試點場所和示范作用。