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(xiàn)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(guī)模，節(jié)約基建費用和管理費用，有效提高這些交通市政設(shè)施的資金回收能力。雖然ETC系統(tǒng)作為我國未來智能交通的發(fā)展趨勢，極大地改善了我國的交通狀況，但同時也出現(xiàn)了許多問題。 

2. 目前國內(nèi)ETC系統(tǒng)存在的問題[1][3] 

自上個世紀(jì)九十年代以來，我國已在全國十幾個省市的范圍內(nèi)建立了近兩百條ETC收費車道，發(fā)行了十幾萬張車載卡。從目前已開通的ETC系統(tǒng)的實際運行情況來看, 它們是安全、可靠、穩(wěn)定而準(zhǔn)確的，但在實施和推廣ETC系統(tǒng)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(tǒng)。ETC 收費系統(tǒng)的根本優(yōu)勢就在于其區(qū)域內(nèi)的兼容性, 而我國比較普遍的現(xiàn)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(jīng)營權(quán)。如果用戶所購買的ETC 收費設(shè)備僅能在一條路上使用時, 其社會效益和經(jīng)濟效益將會受到影響, 不利于ETC 系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。 
2．由于ETC收費的優(yōu)勢在于聯(lián)網(wǎng)收費，目前在很多省、市缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各公司自行引進實施給后續(xù)的擴展和連接帶來很大障礙，在進行ETC系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和擴展時，需進行大量的技術(shù)協(xié)調(diào)工作。 
3.國內(nèi)絕大多數(shù)ETC項目在如何提供較高的服務(wù)質(zhì)量和獲取較好的經(jīng)濟效益方面還處于探索期，大多數(shù)項目缺乏對ETC用戶需求的客觀分析，關(guān)于ETC的服務(wù)費定位和道路通行費的優(yōu)惠措施也處于摸索之中，用戶發(fā)展速度不夠理想，導(dǎo)致ETC車道的通行量較低，通行能力強的優(yōu)勢沒有得到體現(xiàn)。 
4. 國內(nèi)目前尚無配套法規(guī)來治理逃費現(xiàn)象，所以即使收費車道上安裝了不停車收費系統(tǒng)后，雖然減少了人工收費員，但卻增加了監(jiān)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(shè)備及技術(shù)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(biāo)簽價格與人們普遍心理預(yù)期還有一定差距。用戶發(fā)展速度不夠理想，導(dǎo)致ETC車道的通行量較低，通行能力強的優(yōu)勢沒有得到體現(xiàn)。 

3. 基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的ETC系統(tǒng)解決方案[1][2] 

隨著我國近近幾年移動通信事業(yè)的高速發(fā)展，我國移動通信市場的發(fā)展速度和規(guī)模令世人矚目，移動通信用戶、移動通信網(wǎng)絡(luò)容量及覆蓋范圍均達(dá)世界第一。利用現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)對高速公路良好的覆蓋和良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為ETC的聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)提供必要的物質(zhì)保障，節(jié)省大量的網(wǎng)絡(luò)投資，同時還可以通過移動通信網(wǎng)絡(luò)提供ETC的服務(wù)信息，使其社會效益和經(jīng)濟效益均獲得較大的提高。而移動通信網(wǎng)絡(luò)中融合了計算機技術(shù)與通信技術(shù)的移動計算技術(shù)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(tǒng)可以分成兩個部分，一部分是前臺系統(tǒng)，它的功能是利用自動車輛識別技術(shù)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(wǎng)絡(luò)發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器進行處理。數(shù)據(jù)的承載可以采用GPRS、短消息或CDMA承載；第二部分是后臺系統(tǒng)，它的主要功能是根據(jù)傳送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在應(yīng)用服務(wù)器完成用戶在高速公路上的業(yè)務(wù)費用的計算、對用戶賬號進行扣費操作等。 

3.1 前臺系統(tǒng) 
主要由車載電子標(biāo)簽、電子標(biāo)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(tǒng)、車道計算機控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。為降低初期實施ETC系統(tǒng)的過高成本，并根據(jù)國內(nèi)用戶的承受能力，建議采用只讀方式的車輛識別技術(shù)。 

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

對于早期不具備聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)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(tǒng)一般采用讀寫方式的車輛識別技術(shù)。然而，近年來由于通信業(yè)的長足發(fā)展，高速公路附近能夠獲得豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，因而只讀方式的車輛識別是能夠基于聯(lián)網(wǎng)通信進行ETC收費的。 

只讀的車輛識別系統(tǒng)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(biāo)簽的卡內(nèi)信息（卡的唯一ID號、車牌號、車型、及發(fā)行商等信息）。收費管理系統(tǒng)根據(jù)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(yīng)收的費用。對ETC系統(tǒng)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(shù)據(jù)的傳輸速率、通信的信息可靠性、標(biāo)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(biāo)不但完全能滿足ETC收費要求，還遠(yuǎn)優(yōu)于讀寫方式的車輛識別，其主要優(yōu)點歸納如下： 
􀁺 信息采集時間短。只讀系統(tǒng)通信時間相對讀寫系統(tǒng)要短很多，經(jīng)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(biāo)簽一般在進站口通信要經(jīng)過180毫秒左右，在出站口則需要經(jīng)過300毫秒左右才能完成一次交易； 
􀁺 信息可靠度高。只讀系統(tǒng)傳遞信息量少，不需要寫入，信息的出錯率相應(yīng)會下降；另外，只讀系統(tǒng)采集信息時間短，可以保障一輛車以相同的速度經(jīng)過通信區(qū)域時至少進行兩次通信。假設(shè)，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(tǒng)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(tǒng)的車輛可靠識別通車速度可達(dá)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(guān)應(yīng)用的時間較早，技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品成本價格低。尤其是只讀型標(biāo)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(dá)10 年以上；有源標(biāo)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(biāo)簽的壽命比較長，能減少用戶的重復(fù)經(jīng)濟投入； 
􀁺 體積小、封裝形式緊湊。相比于有源標(biāo)簽來講，只讀式無源標(biāo)簽其體積、重量都較小,易于安裝維護。 

3.2 后臺系統(tǒng) 
后臺系統(tǒng)的任務(wù)和功能包括向客戶發(fā)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(shù)據(jù)文件；交易和結(jié)算；向前臺和客戶發(fā)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(tǒng)： 計算機管理系統(tǒng)、道路運營管理系統(tǒng)、結(jié)算中心管理系統(tǒng)、客戶服務(wù)中心管理系統(tǒng)、銀行管理系統(tǒng)。后臺由收費站、道路運營管理公司、結(jié)算中心、銀行和客戶服務(wù)中心等組成。根據(jù)收到的數(shù)據(jù)文件在道路運營管理公司和用戶之間進行交易和財務(wù)結(jié)算。后臺系統(tǒng)實際上是一個具有財務(wù)結(jié)算性質(zhì)的計算機網(wǎng)絡(luò), 車道控制機和客戶服務(wù)站是網(wǎng)絡(luò)終端, 銀行、結(jié)算中心、收費站、道路運營管理公司、客戶服務(wù)中心等均為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)通過各個終端的工作, 數(shù)據(jù)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(tǒng)的主要功能是依據(jù)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(fā)等功能。本系統(tǒng)通過GPRS或短消息通信模塊作為連接前后臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸平臺。通過通信模塊把前臺獲得的車載電子標(biāo)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(wǎng)絡(luò)傳送到后臺系統(tǒng)，以實現(xiàn)電子不停車收費結(jié)算功能。 

由于采用RFID技術(shù)作為前臺采集方案，并且利用移動通信網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，整個技術(shù)體系具有下述特征： 
􀁺 統(tǒng)一的編碼：電子標(biāo)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(qū)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(lián)網(wǎng)。 
􀁺 統(tǒng)一的后臺結(jié)算：用戶過路費的計算統(tǒng)一由全網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)完成，跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)通過與移動通信網(wǎng)絡(luò)的計費系統(tǒng)互聯(lián)實現(xiàn)跨區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)收費和靈活的賬戶狀態(tài)管理。 
􀁺 標(biāo)簽和用戶手機號的綁定：全網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)可以查詢與標(biāo)簽綁定的用戶的手機號，這樣易于實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，在用戶歸屬地從該用戶手機賬戶上實現(xiàn)扣費操作。 

上述特征很好的解決了用戶車輛在全國范圍內(nèi)的漫游操作，使得后臺系統(tǒng)可以快速定位用戶的漫游地和歸屬地，并利用移動通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的計費系統(tǒng)完成扣費操作。方案初期建立一套全國應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)，開通業(yè)務(wù)的高速公路車道均將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺珖行耐瓿蓸I(yè)務(wù)處理操作。隨著業(yè)務(wù)量的增大，可以建立大區(qū)業(yè)務(wù)中心（以省為單位，或以若干個省為單位），從而形成了大區(qū)業(yè)務(wù)中心、全國中心的兩級業(yè)務(wù)體系，在這種體系結(jié)構(gòu)下，本地業(yè)務(wù)將在本地所屬的大區(qū)業(yè)務(wù)中心完成業(yè)務(wù)處理，對于用戶車輛漫游業(yè)務(wù)，本地所屬的大區(qū)業(yè)務(wù)中心完成用戶歸屬地的查詢操作，然后將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由至車輛用戶歸屬地完成業(yè)務(wù)處理操作。 

3.3 本方案的主要優(yōu)勢[1] 
通過上述討論，可以看到基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的ETC系統(tǒng)解決方案不但可以大大降低ETC系統(tǒng)的建設(shè)成本，還能夠解決目前國內(nèi)ETC系統(tǒng)存在的主要問題，該方案的優(yōu)勢歸納如下： 
• 潛在的龐大客戶群 
中國在2002年就已經(jīng)成為全球最大的移動電話市場，中國的移動通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國絕大多數(shù)縣（市），通信技術(shù)水平先進，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量能夠得到保證。截至2005年底，中國移動電話用戶的數(shù)量已經(jīng)達(dá)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(yè)推進ETC的天然客戶群，因而結(jié)合移動移動通信的ETC系統(tǒng)具有掌握ETC客戶群的先天優(yōu)勢，借此推進ETC業(yè)務(wù)的發(fā)展更為便利。 
• 全國性的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)： 
移動通信網(wǎng)絡(luò)擁有全國性的完整的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，如：呼叫中心、營業(yè)網(wǎng)點等，可以充分利用已有的資源為增值擴展業(yè)務(wù)服務(wù)。例如：可利用呼叫中心開展業(yè)務(wù)咨詢和業(yè)務(wù)辦理，營業(yè)網(wǎng)點可發(fā)行ID卡。由于發(fā)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(wǎng)的計費和轉(zhuǎn)賬方式： 
目前，已有的ETC系統(tǒng)主要缺陷在于難于實現(xiàn)大區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)收費。移動通信網(wǎng)絡(luò)具有天然的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，擁有強大的傳輸網(wǎng)絡(luò)，以及在實時計費和跨區(qū)域結(jié)算方面的經(jīng)驗。因此，結(jié)合移動通信技術(shù)可以彌補已有的ETC系統(tǒng)缺陷和不足，為ETC系統(tǒng)增添新的特色和亮點。移動通信技術(shù)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(jié)省大量的建立IC卡結(jié)算中心、卡發(fā)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(jié)算及市場優(yōu)勢與路方的路權(quán)優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)強勢互補。 
• 路方逃費風(fēng)險的降低： 
由于現(xiàn)有ETC系統(tǒng)無法實現(xiàn)大區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)，對于長途經(jīng)過車輛（非本區(qū)域登記車輛）逃費的處理措施有限。因此，依托移動通信技術(shù)，在車輛數(shù)據(jù)庫中建立與手機賬號的關(guān)聯(lián)，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(fēng)險。 
• 用戶卡丟失的風(fēng)險降低 
由于收費結(jié)算都在后臺完成，用戶ID卡只作為用戶的標(biāo)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(fēng)險大大降低。 

4. 結(jié)束語 

基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的ETC系統(tǒng)在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國網(wǎng)絡(luò)的條件下能夠完全實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)收費功能，解決目前在推廣ETC應(yīng)用中出現(xiàn)的問題。依靠成熟豐富的移動網(wǎng)絡(luò)資源和先進的移動計費收費系統(tǒng)，可以減少重復(fù)投資，大大地降低ETC項目初期的過高的建設(shè)成本，有利于ETC系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)該考慮符合我國的國情，即我國是一個發(fā)展中國家，高速公路建設(shè)起步較晚，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)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(shè)過分依賴國外廠商技術(shù)而引發(fā)一系列弊端等諸多因素，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源，使ETC能快速推廣，真正解決高速公路的發(fā)展問題。 

參考文獻(xiàn) 
[1] 電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金項目可行性報告 
[2] 基于移動數(shù)字通信的智能交通收費系統(tǒng)項目方案 
[3] ETC系統(tǒng)車輛自動識別可行性研究報告