一、高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)選擇 

    自1998年國家提出加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重大戰(zhàn)略決策以來，高速公路建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。高速公路收費(fèi)系統(tǒng)也有了很大的發(fā)展，正是由于發(fā)展的原因，各路段所采用的收費(fèi)技術(shù)千差萬別，收費(fèi)系統(tǒng)所使用的通行券介質(zhì)種類也較多。
 
    收費(fèi)系統(tǒng)所使用的收費(fèi)介質(zhì)最能反映收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。目前國內(nèi)高速公路收費(fèi)系統(tǒng)在用的通行券主要有兩大類。一次性使用通行券和重復(fù)性使用通行券。一次性使用通行券包括紙質(zhì)打印通行券、紙質(zhì)磁性通行券，一維條碼通行券、二維條碼通行券。重復(fù)性使用通行券包括磁卡、接觸式IC卡、非接觸式IC卡。在用的預(yù)付卡有非接觸式IC卡、ETC電子標(biāo)簽以及紙介質(zhì)的月票。經(jīng)過多年的收費(fèi)實(shí)踐，收費(fèi)系統(tǒng)對收費(fèi)介質(zhì)的選擇越來越注重以下方面的性能和技術(shù)要求：自動化程度、讀寫方式、數(shù)據(jù)安全性、存儲容量、明文打印、介質(zhì)成本、標(biāo)準(zhǔn)化與通用化（互換性）、設(shè)備可靠性及壽命、管理成本、對分段建設(shè)及混合收費(fèi)路段的適應(yīng)性、對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴性。 

    綜合考慮以上因素，新建聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)宜作如下技術(shù)選擇： 

    1、對于封閉式的區(qū)域性聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)，收費(fèi)方式宜采用人工半自動收費(fèi)，即“人工收費(fèi)、計(jì)算機(jī)管理、閉路電視監(jiān)視”模式；電子不停車收費(fèi)是收費(fèi)技術(shù)的發(fā)展方向，有條件的省市可采用以人工半自動收費(fèi)為主、電子不停車收費(fèi)為輔的收費(fèi)方式；

    2、 人工半自動收費(fèi)的付款方式以現(xiàn)金為主，積極推行預(yù)付卡（儲值卡和記帳卡）一卡通和一卡多用，以減少現(xiàn)金收費(fèi)比例，方便用戶付費(fèi)； 

    3、 一次性使用的通行券宜選擇紙質(zhì)磁性券和紙質(zhì)二維條形碼，重復(fù)使用的通行券宜選擇非接觸IC卡；電子標(biāo)簽宜采用可讀寫的“單片式”或“兩片式”， “兩片式”電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)能與人工半自動收費(fèi)系統(tǒng)的預(yù)付卡兼容。 

    上述技術(shù)選擇思路在交通部即將發(fā)布的 “關(guān)于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的暫行規(guī)定”中得到體現(xiàn)。 

二、雙片式ETC技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用方案簡述 

    目前在建的省級聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)大多數(shù)傾向采用邏輯加密非接觸IC卡（Mifare 1卡）做通行券介質(zhì)。有的收費(fèi)系統(tǒng)所采用的讀寫器較為先進(jìn)，能支持對多種類型卡片的讀寫操作，尤其是安全性能更高的非接觸CPU卡（Mifare Pro卡），或者是讀寫器支持動態(tài)模塊加載，具有平穩(wěn)升級的能力。盡管個(gè)別系統(tǒng)開通了采用Mifare I的預(yù)付卡業(yè)務(wù)，但大多數(shù)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和業(yè)主單位已經(jīng)意識到Mifare 1卡的安全性能不足以支持符合中國金融卡規(guī)范的預(yù)付卡收費(fèi)業(yè)務(wù)，再加之受限于目前Mifare Pro卡價(jià)格較高，所以當(dāng)前在公路收費(fèi)業(yè)務(wù)中并沒有開展大規(guī)模的非現(xiàn)金支付業(yè)務(wù)。 

    對于城市的公交一卡通系統(tǒng)，選擇Mifare Pro卡做電子錢包已獲得普遍認(rèn)可。另外，采用Mifare Pro卡的預(yù)付卡業(yè)務(wù)的管理成本要大大低于采用Mifare I卡做通行券的現(xiàn)金收費(fèi)業(yè)務(wù)。因此，有理由相信，未來在采用Mifare 1卡做通行券的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中采用Mifare Pro卡做預(yù)付卡支持非現(xiàn)金交易是必然的趨勢，問題只在于推進(jìn)的時(shí)間快慢而已。這也是采用IC卡的收費(fèi)系統(tǒng)業(yè)務(wù)擴(kuò)展?jié)摿Ω哂诓捎闷渌?、磁介質(zhì)的收費(fèi)系統(tǒng)的具體表現(xiàn)之一。

    對于沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，交通需求非常旺盛，采用IC卡形式的預(yù)付卡并不能滿足部分群體的需要，尤其是對于中心城市的環(huán)城公路網(wǎng)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)的城間公路網(wǎng)，交通瓶頸很容易產(chǎn)生，高效、便捷的電子不停車收費(fèi)（ETC）完全有必要作為輔助的收費(fèi)方式進(jìn)入整個(gè)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)。
 
    目前在進(jìn)行試點(diǎn)的ETC收費(fèi)系統(tǒng)，大多采用單片式的電子標(biāo)簽作預(yù)付卡介質(zhì)。這有經(jīng)濟(jì)性、可獲得性及成熟度方面的考慮，是ETC系統(tǒng)建設(shè)初期較穩(wěn)妥的選擇。但由于采用單片式的電子標(biāo)簽時(shí)，整個(gè)ETC系統(tǒng)必須構(gòu)成一個(gè)完整的封閉式系統(tǒng)，也就是說在路網(wǎng)內(nèi)的所有入口和出口，必須有至少一條專用ETC車道（非ETC專用車道將給現(xiàn)場管理帶來較大麻煩，不提倡采用）。這在客觀上面臨以下不利問題： 

    1、系統(tǒng)規(guī)模龐大，一次性投資高，建設(shè)周期長，風(fēng)險(xiǎn)大； 
    2、大多數(shù)入口收費(fèi)站和出口收費(fèi)站的交通量小，車道數(shù)量少，單獨(dú)劈出一條專用ETC車道既困難，又不經(jīng)濟(jì)； 
    3、由于缺乏足夠的備份ETC車道，系統(tǒng)可靠性和健壯性將無法得到保障。 

    基于以上原因，有必要考慮ETC收費(fèi)系統(tǒng)與已建的非接觸IC卡收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行必要的結(jié)合。也就是說，ETC電子標(biāo)簽最好能采用非接觸IC卡做數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，雙片式電子標(biāo)簽正好具備這方面的潛力。

    通常的雙片式電子標(biāo)簽具有支持接觸式IC卡和非接觸IC卡讀寫的能力。但由于進(jìn)行非接觸IC卡讀寫時(shí)，電子標(biāo)簽要消耗大量電能產(chǎn)生電磁波以激活非接觸IC卡的天線進(jìn)行短距離通信。由于大多數(shù)用戶希望電子標(biāo)簽作為自帶電池的免維護(hù)長壽命產(chǎn)品使用，所以在電子標(biāo)簽采用車內(nèi)取電的方式不可取的前提及現(xiàn)有的技術(shù)水平下，電子標(biāo)簽要實(shí)現(xiàn)對非接觸IC卡的長壽命操作是很困難的。而比較現(xiàn)實(shí)的情況是電子標(biāo)簽?zāi)軐佑|式IC卡實(shí)現(xiàn)長壽命操作，但接觸式IC卡不被非接觸IC卡收費(fèi)系統(tǒng)所接受?？偟恼f來，電子標(biāo)簽必須采用接觸式讀寫方式，人工半自動收費(fèi)系統(tǒng)必須采用非接觸讀寫方式。 

    IC卡產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)推出了同時(shí)支持接觸式讀寫方式和非接觸讀寫方式的雙界面卡。當(dāng)電子標(biāo)簽采用雙界面IC卡做數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)時(shí)，就可以很好地解決非接觸IC卡半自動收費(fèi)系統(tǒng)與ETC收費(fèi)系統(tǒng)的結(jié)合問題，使兩者的優(yōu)勢充分得以發(fā)揮。 

    具體的方案設(shè)計(jì)如下： 

    1、采用支持ISO 7816、ISO 14443協(xié)議，可讀寫Mifare 1、Mifare Pro、及雙界面IC卡的專用收費(fèi)機(jī)具設(shè)計(jì)IC卡車道收費(fèi)系統(tǒng)； 
    2、采用雙界面IC卡作雙片式ETC電子標(biāo)簽的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。雙片式ETC電子標(biāo)簽和雙界面IC卡同時(shí)存儲包括車主、車型、車輛物理參數(shù)等固定信息，
    3、雙界面IC卡存儲帳號、余額、交易記錄、入出口編號等信息，雙界面IC卡內(nèi)存儲的信息能以接觸式和非接觸式兩種方式進(jìn)行讀寫訪問； 
    4、ETC收費(fèi)專用車道同時(shí)設(shè)置ETC 車道天線控制器和車道IC卡專用收費(fèi)機(jī)具，由一臺車道工控機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對正常ETC車輛、誤入普通車輛通行費(fèi)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；
    5、在交通量大易產(chǎn)生交通流瓶頸的收費(fèi)站按需設(shè)置1條以上的ETC收費(fèi)專用車道，允許司機(jī)將雙界面IC卡插入雙片式ETC電子標(biāo)簽，免停車通過收費(fèi)站，通行費(fèi)被自動扣取，并大幅度提高收費(fèi)口通行能力； 
    6、在一般收費(fèi)站，僅設(shè)置IC卡收費(fèi)車道，允許司機(jī)從雙片式ETC電子標(biāo)簽中撥出雙界面IC卡以非接觸操作的方式刷卡扣款，短暫停車后通過收費(fèi)站。 

三、雙片式ETC技術(shù)涉及的接口規(guī)范及互換性研究 

    雙片式ETC技術(shù)采用了雙界面IC卡作雙片式電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲器的思路，在結(jié)合應(yīng)用過程中，涉及的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范較多。
 
    1、雙界面IC卡支持非接觸通訊功能,應(yīng)符合ISO14443 TypeB標(biāo)準(zhǔn)或者TypeA標(biāo)準(zhǔn)（兼容Mifare）及交通部公路收費(fèi)IC卡應(yīng)用技術(shù)條件； 
    2、雙界面IC卡支持接觸式通訊功能，需遵循ISO 7816系列標(biāo)準(zhǔn)及中國金融集成電路技術(shù)規(guī)范； 
    3、ETC電子標(biāo)簽應(yīng)符合ISO 14906應(yīng)用層技術(shù)規(guī)范等國際主流標(biāo)準(zhǔn)體系。 

    標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品及設(shè)備具有良好互換性的有力保障，對于ETC設(shè)備的互換性問題，一直是國際社會普遍關(guān)注的問題。在有的國家，幾乎建設(shè)了國際上所有標(biāo)準(zhǔn)體系的ETC系統(tǒng)。我國搞聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，必須重視產(chǎn)品的兼容性和互換性問題，包括ETC電子標(biāo)簽，雙界面IC卡，電子標(biāo)簽讀寫器及IC卡讀寫器。 

    對于雙片式ETC應(yīng)用中的互換性問題，我們有如下五點(diǎn)技術(shù)對策： 

    1、明確規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)體系中允許多種取值的選項(xiàng)，將可選參數(shù)規(guī)定下來。 
    2、按照標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定，明確定義國內(nèi)收費(fèi)業(yè)務(wù)所需要使用的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)屬性，含義及取值范圍，非接觸IC的卡片文件結(jié)構(gòu)。 
    3、選擇并規(guī)定執(zhí)行電子收費(fèi)交易的服務(wù)原語及應(yīng)用接口函數(shù)。 
    4、明確為保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性、安全性所采用的安全控制技術(shù)。如密碼核對、雙向認(rèn)證等。
    5、定義本地使用的初始化數(shù)據(jù)及預(yù)留可能用到的本地化數(shù)據(jù)有效空間。
 
    在互換性問題的探索方面，1999年7月，交通部公路所與廣東省交通廳新粵投資有限公司在一些ETC廠商的支持和配合下，進(jìn)行了現(xiàn)場測試，地點(diǎn)選在虎門大橋南沙收費(fèi)站。試驗(yàn)分別采用廣州本田、東風(fēng)中型卡車和大型公共汽車搭載各種電子標(biāo)簽以時(shí)速30km和60km/h進(jìn)行了分組試驗(yàn)。總的效果不錯，為實(shí)施較大型的聯(lián)網(wǎng)ETC系統(tǒng)積累了寶貴的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，盡管在個(gè)別問題上存在遺憾，但在當(dāng)時(shí)世界范圍內(nèi)是很有意義的，測試證實(shí)了單片式電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)互換是可能的，但需要多方面努力。 

    為了研究雙片式ETC電子標(biāo)簽采用雙界面IC卡在非接觸IC卡聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果，交通部公路科學(xué)研究所聯(lián)合日本豐田電裝公司、美國康柏公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司等在交通部公路交通綜合試驗(yàn)場開展這方面的試驗(yàn)并建立了有關(guān)演示系統(tǒng)，在取得經(jīng)驗(yàn)后，將制定詳細(xì)的接口規(guī)范及技術(shù)實(shí)施方案，并進(jìn)行示范工程建設(shè)，條件成熟時(shí)納入交通部有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 

四、促進(jìn)雙片式ETC技術(shù)推廣應(yīng)用需注意的問題 

    目前，許多省市對聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的積極性很高，總體來講，實(shí)施采用非接觸IC卡的人工半自動收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)為推廣采用雙片式ETC收費(fèi)系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)在省內(nèi)必將形成一個(gè)較大區(qū)域的聯(lián)合收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)，以前各路公司自行決定上馬ETC的可能性驟減，但省管理中心有可能從提高服務(wù)質(zhì)量及拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域的角度探索該方式，使得ETC收費(fèi)向規(guī)范化方向發(fā)展。 

    但客觀上，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)為推廣ETC樹立了較高的門檻，是從高起點(diǎn)走向規(guī)?；?。需要ETC產(chǎn)品生產(chǎn)商及集成商提供更好的技術(shù)解決方案及更強(qiáng)的實(shí)力。 聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)是新形勢，對ETC技術(shù)實(shí)施有較高的要求，一些重要問題需引起有關(guān)方面注意。 

    1． 首先，ETC收費(fèi)在當(dāng)前并不是迫切的現(xiàn)實(shí)需求，因此有可能并更有必要在聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及建設(shè)過程中考慮Mifare 1通行卡、Mifare Pro預(yù)付卡、雙片式ETC電子標(biāo)簽等各種收費(fèi)介質(zhì)的并存與發(fā)展問題。要注意系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，避免搞重復(fù)建設(shè)。 
    2． 對于雙片式ETC電子標(biāo)簽與雙界面IC卡的結(jié)合使用，雖然已經(jīng)開展了一些試驗(yàn)，但ETC設(shè)備制造廠商和IC卡及讀寫機(jī)具制造商還應(yīng)積極地作更多努力，盡可能推動本領(lǐng)域產(chǎn)品的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，避免存在太多的不確定接口參數(shù)。 
    3． 在我國公路收費(fèi)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系中，應(yīng)盡快制定關(guān)于此類應(yīng)用的技術(shù)條件和應(yīng)用規(guī)范，為各省市采用雙片式ETC技術(shù)創(chuàng)造有利條件。
 
結(jié)束語 

    實(shí)施非接觸IC卡聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，為推廣雙片式ETC系統(tǒng)創(chuàng)造了必要的基礎(chǔ)條件。建議選擇成熟的主流技術(shù)，加強(qiáng)雙界面IC卡和雙片式電子標(biāo)簽結(jié)合應(yīng)用的實(shí)施方案和互換性研究，從市場經(jīng)濟(jì)的角度適時(shí)適地發(fā)展公路預(yù)付卡收費(fèi)業(yè)務(wù)及電子不停車收費(fèi)業(yè)務(wù)。

作者簡介：交通部公路科學(xué)研究所    蔡華  張北海