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1、万集ETC电子收费解决方案万集ETC电子收费解决方案一、系统概述：ETC电子收费系统(简称ETC)，或称不停车收费系统，它通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，在不需要司机停车的情况下，自动完成收费处理全过程，真正实现无人值守，降低管理成本，提高车辆通行效率。二、系统框图：三、主要技术指标：信息存储：至少60000次过车记录，或按客户需求定制MTBF：车载设备：大于50000小时路侧设备：大于70000小时交易时间：小于200ms工作温度：车载设备：-40+70路侧设备：-35+55四、系统特点：路侧设备（RSE）基于5.8GHz频段智能交通专用短程通讯（DSRC）技术，支持国标ETC
2、&DSRC系列标准，具有良好的互换与兼容性。支持符合ISO/IEC7816要求的PSAM卡座接口，符合中国金融集成电路（IC）卡规范JR/T0025安全交易规范的规定。适应各种环境下的全天候室外工作。具有高可靠性和高传输速率的双向通信能力。支持RS-485、RS-232、以太网、CAN通讯接口，方便升级扩展。车载设备（OBE）基于5.8GHz频段智能交通专用短程通讯（DSRC）技术，支持国标ETC&DSRC系列标准，具有良好的互换与兼容性。采用“两片式电子标签+双界面CPU卡”技术方案，完全兼容ETC和MTC车道通行能力。符合JR/T0025安全交易规范规定，实现真正安全的电子钱包。具备ICC
3、读写接口，符合ISO/IEC7816或ISO/IEC14443TYPE-A标准。具有安全访问模块，存放访问控制密钥和ETC应用信息。采取低功耗设计，延长电池使用寿命。具有高可靠性和快速的双向通信能力。具有防拆卸功能，软件识别非法拆卸，并设置相应标志。LCD液晶屏中文显示，蜂鸣器状态指示。USB接口方便数据导入、导出。大范围的方向适应性，适合于不同安装角度和位置。专业的外形与结构设计，有多种款式适合于不同车辆的内饰风格。（车载单元）（路侧设备）五、DSRC专用短程通信应用范围：ETC电子收费系统车载交通信息服务交通信息采集停车场自动管理系统公交、特种车辆信号优先调度车辆身份管理及出入控制车辆稽查
4、扩展阅读：ETC解决方案ETC系统及其在路网收费应用中的解决方案1ETC系统的工作原理1.1ETC系统的层次构成我国目前存在的路桥3种收费方式:(1)纯人工收费方式，即全部收费程序由人工操作完成。由于该方式工作量大，不易统计和监督，现已基本不予采用。(2)人工半自动收费，即“人工收费、计算机管理、闭路电视监视”方式。该方式适合我国公路管理现状，是目前路桥收费的主要方式，但对交通量大的收费站点，该方式不能解决交通瓶颈问题。(3)电子不停车收费方式，即ETC系统收费。该方式利用车辆自动识别技术，通过天线实现车道控制器与车载电子标签的数据交换，自动完成收费程序，其层次构成如图1。图1ETC系统的层次
5、结构1.2ETC系统的工作流程完整的ETC系统可分为(部分：一部分是ETC前端车道系统;另一部分是ETC后台清算系统。1.2.1ETC车道系统ETC车道系统包括车辆检测子系统、交通指挥子系统、车辆图像抓拍子系统，而车辆识别子系统通常由电子标签?车道天线?天线控制器和计算机系统组成。ETC车道系统结构原理如图2。图2ETC车道系统结构原理当ETC用户车辆进入车道天线的读写范围时，天线控制器从车道控制器接受通信请求，形成符合某种通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发送给车载电子标签，同时接收、分析从电子标签返回的数据，车道控制器根据接收的信息发出相关指令，完成对电子标签的读写操作，并储存操作结果
6、。这一过程包括确认电子标签的有效性、识别车辆类型、查询费用表、扣除费用等操作。如果通过车辆是非法的ETC用户，图像抓拍子系统和交通控制子系统将启动，对违规车辆进行抓拍、报警、拦截等操作，以进行例外处理。车辆检测子系统主要用于连续车流通过时，自动进行对象隔离，确保系统对每一用户的正确操作。2.2.2后台清算系统不同的ETC系统营运商管理的收费系统，涉及到营运商业务系统之间的账务清算。营运商如何进行账务清算，取决于营运商的具体情况。参考电信行业的经验，目前有2种比较通用的清算方式,中央清算方式和分散清算方式。(1)中央清算方式。中央清算方式概括地说就是，在各ETC系统运营商之上建立一个中立的ETC
7、中央清算系统，以负责电子标签的发行流通管理，维护ETC用户的消费账户，清算拆分发生在多个ETC系统运营商之间的道路通行费等事务。其关系示意如图3。图3中央清算方式示意图ETC联网收费中央清算系统可以直接处理，也可以间接地通过一个金融机构-如银行等/来处理上述事务。一种比较可取的方式是直接在各省的人工联网收费中心建立内ETC中央清算系统，以统一负责该省的ETC收费清算等业务。各ETC系统运营商和中央清算系统之间需要就保障ETC前端设备完全兼容互换的详细技术规范、电子标签的数据格式，各运营商的EFCContextMark、电子标签访问密钥、认证密钥，统一的车型分类标准，各路段的收费标准，原始过车记
8、录的格式，黑、灰名单的产生、下发以及处理的办法，收费、拆账信息的交换方式等一系列问题达成一致的意见。这种中央清算的ETC联网运营方式，系统结构清晰，各方分工明确，可操作性强，同时，ETC联网收费中央清算系统可以方便地建立在各省的联网收费中心的基础之上。因此，这种运营方式在以中央账户为基础的ETC联网收费应用中不失为一个理想之选。(2)分散清算方式。分散式操作管理方式概括地说就是，各ETC系统运营商在保证ETC前端设备完全兼容互换的基础上，通过ETC运营商之间的原始收费记录、账务数据以及其他必要信息的交换完成跨路段通行费的拆分与清算的ETC联网收费运营方式。其相互关系示意如图4。分散式管理方式示
9、意图与中央清算方式一样，各ETC系统运营商之间需要就保障ETC前端设备完全兼容性及有关的处理办法等一系列问题达成一致的意见。此外，各ETC系统运营商还需要就怎样在他们之间通过一个安全、可控的方式来交换真实的原始收费信息，以及如何利用这些原始收费信息在各运营商之间进行账务拆分，及特殊车辆的通行费处理等问题协商一致。在这种操作管理方式下，通行费的清算任务被分散到各个运营商那里，由各运营商自己的处理程序来完成，并且大多数的功能都可以在车道软件这一层实现，即所谓的现场拆账。这种拆账功能的实现，在现有的以通行券为基础的人工联网收费系统的车道控制软件中是非常普遍的。这种分散式操作管理的ETC联网运营方式，
10、通行费清算的任务被分散，故不需在建立统一的中央清算系统上花费巨额投资，这也是此种运营方式的优势所在。2ETC系统在现阶段联网收费应用中的解决方案2.1收费系统使用的收费介质目前，国内高速公路收费系统常见的通行券有纸制打印券、纸制磁性券、一维条码券、二维条码券、磁卡、接触式IC卡和非接触式IC卡等多种形式。其中IC卡可用于预付业务。经过多年的收费实践，收费系统对收费介质的选择越来越注重自动化程度、读写方式、数据安全、介质成本、文明打印和管理成本等方面的性能和技术要求。由于在路网的出口使用现金支付存在诸多弊端，预付交易将是公路收费由现金交费向非现金交费的必然选择，而符合金融集成电路规范的IC卡也成
11、为收费介质的首选。2.2电子标签与IC卡的结合使用凡不带IC卡的电子标签称单片式电子标签，带IC卡接口并在使用时插入IC卡的电子标签称两片式电子标签。通常两片式电子标签具有支持对接触式IC卡和非接触式IC卡读写的能力。目前，国外普遍采用的电子不停车收费技术方案，大多是单片式ETC系统，这对于ETC车辆使用率高的应用环境来说是非常合适的。但这种系统在收费环境中是封闭运行的，完全脱离现有的人工半自动收费系统，对于我国的公路网络而言，这种方案将面临系统改造规模大、一次性投资高、建设周期长等问题，而且在交通量小的非主线收费站，拆装现有的系统设备或另外建设专用ETC车道既不经济，也没必要。因此，国外现有
12、的方案并不适合我国路网的现状。要在我国“一路一公司”公路管理模式和现有的收费设施条件下推动ETC系统收费，必须在方案设计上予以突破。由于现有的技术条件难于做到电子标签对非接触式IC卡的长寿命操作(至少可使用、年才有发行价值)，故在接触式IC卡不被现有的收费系统接受的条件下，必须在方案设计时使系统改造后具有两种读写方式的能力，即电子标签采用接触式读写方式和现有的人工半自动收费系统采用非接触式读写方式。2.3组合式电子收费技术的解决方案目前，IC卡产业界已经推出了可以同时支持接触读写方式和非接触读写方式的IC卡，称“双界面IC卡”。所谓的组合式电子收费是“IC卡刷卡交费/ETC电子交费+双片式电子
13、标签+双界面IC卡”预付收费方案，具体的方案设计如下。(1)采用支持ISO7816、ISO1443协议，可读写MifareI卡、MifarePro卡及双界面IC卡的专用收费机具设计IC卡车道收费系统。(2)采用双界面IC卡作为双片式ETC电子标签的扩展数据存储介质。双片式ETC电子标签和双界面IC卡同时存储包括车主、车型、车辆物理参数等固定信息。ETC双界面IC卡存储账号、余额、交易记录、入出口编号等信息，双界面IC卡内存储的信息能以接触式和非接触式两种方式进行读写访问。(3)收费专用车道同时设置ETC车道天线控制器和车道IC卡专用收费机具，由一台车道工控机进行控制，实现对正常ETC车辆、误入
14、普通车辆通行费的收取，以及灰、黑名单核查、原始交易记录生成、车道交通控制等功能。(4)在交通量大，易产生交通流瓶颈的收费站按需设置7条以上的ETC收费专用车道，允许司机将双界面IC卡插入双片式ETC电子标签，免停车通过收费站，通行费自动扣取，大幅度提高收费口通行能力。(6)在一般收费站，仅设置IC卡收费车道，允许司机从双片式ETC电子标签中拨出双界面IC卡以非接触操作的方式刷卡扣款，短暂停车后通过收费站。其运行模式如图5所示。组合式电子收费系统运行模式该组合式电子收费技术方案具有如下优点：(1)集中了IC卡收费和ETC收费的优点，在联网收费系统中实现了人工方式和ETC方式的有效结合、(2)为联
15、网收费系统开展预付费业务提供了方便/快捷/安全/可靠的解决途径;(3)按交通量等实际情况按需设置ETC车道数量，系统可靠性高/投资及规模富有弹性，易于试点和推广;(4)为解决中心城市的环城公路网及区域经济圈内城间公路网的交通瓶颈提供了有效手段、(5)符合中国金融卡规范及电子商务等国家鼓励发展方向。可以预见，在未来相当长的一段时间内，ETC系统收费将只是IC卡收费系统的补充方式，现阶段应用的主要目的是解决关键路段收费站的交通拥挤问题。对于国内现阶段实施的ETC系统，必须强调IC卡收费系统作为ETC车道的备用系统，以在出现故障时保证系统的通畅运行。3、ETC系统的应用推广及规范化近几年来，国内一些
16、省市相继引进ETC系统，它们的实际运行结果表明，ETC系统是安全/稳定/准确和可靠的。这些项目的引入取得了很大成果，为我国ETC系统的发展应用积累了宝贵的经验。然而深入的调查发现，各地引进的ETC系统互不兼容。ETC系统的应用优势在于区域路网的联网运作，各地区的ETC系统如不能相互兼容，其社会效益和经济效益将大打折扣，而且;一路一卡7的应用如果得不到有效的协调，将会严重影响ETC系统在我国的健康发展和后续的开发应用。因此，制定ETC系统的标准规范的工作必须尽快开展。由于当前欧/美/日等国家公布的ETC标准并不统一，国际标准化组织也未订出统一的国际标准，根据我国目前系统运作的具体状况及大多数ETC系统厂家支持的技术标准，可以选择CEM/T278公布的如下3个标准作为ETC系统前端设备的基本要求(表1)此外，为保证设备的互操作性，还应制订其他细则标准，包括网络清算体系接口规范、ETC车道系统设计规范、电子标签读写技术规范、数据结构、设备通信协议等。第 9 页 共 9 页