高速公路ETC联网收费系统现状分析

詹昌汾

(福建省三明高速公路有限公司，福建 三明 365099)

随着社会的发展和进步，高速公路迎来发展黄金时期。节假日高速公路上车流量明显增加，易导致长时间堵车，大量车辆集中经过收费站，增加了工作人员的工作量，同时造成车辆通行效率低下，人工收费方式存在工作效率较低、收费漏洞较大等弊端。电子收费(Electronic Toll Collection，ETC)借助计算机网络实现自动收费，将收费站物力和人力成本投入降到最低，收费站工作人员的工作量也降低，同时节省车辆驾驶员的时间，保持高速公路畅通的通行状态。与传统人工收费系统比较，ETC能自动完成收费，车主不需要停车缴费，能有效解决堵车问题，高速公路上不再出现因收费不及时而拥堵的情况，给人们的出行提供了巨大便利，显著提升了高速公路的运行效率，高速公路的交通环境得到改善，使交通运输行业的绿色畅通通行得以真正实现。

ETC门架系统主要包括路段ETC门架和省界ETC门架等形式，采取双方向门架错开设置的模式。路段ETC门架系统主要采用单排错开模式(见图1)，省界ETC门架在每个方向的前后都设置两排门架系统(见图2)。应在交通流发生变化(如互通立交、出入口匝道)之前路段区间的直线段设置ETC门架，与互通立交、出入口匝道端部距离宜为1.5～3 km，还应尽量避开5.8 GHz相近频点干扰源。在满足ETC门架功能要求的前提下，布设位置应综合考虑，优先选择供电、通信、安装方便的地方，尽量靠近附近的收费站。

图1 路段ETC门架系统布局示意图

图2 省界ETC门架系统布局示意图

ETC门架系统由各种类型摄像机、路侧单元(RSU)和工控机等组成，以太网环网保护是其核心保护体系，主要由收费站三层交换机和工业以太网交换机构成，与工作站、服务器和摄像机等共同构成完善的系统。收费站级数据业务通过主备链路与省联网中心、部联网中心连接。

取消省界收费站后，高速公路保持部省两级经营管理模式不变，通过ETC门架对所有车辆分段计费。2020年5月6日恢复收费后(根据相关文件，因新型冠状病毒肺炎疫情防控，2020年2月17日零时起至疫情防控工作结束，全国收费公路免收车辆通行费)，ETC车辆由“分段扣费、多次扣费”变更为“分段计费、一次扣费”，已实现ETC用户车辆“一次行程、一张账单、一次扣费、一次通知”及“费显即扣费”的收费目标。

2.1 门架系统设置

从门架布局(见图1)来看，门架应靠来车方向架设，严禁交叉布设，否则邻道会受到严重干扰。门架前方道路尽量避免出现弯道、隧道、山体、高压输电线，尽量靠近收费站及其服务区。目前，较多路段门架布设于临近收费站的地方，易导致CPC(复合通行卡)用户车辆驶离高速公路前与下个临近的门架发生交易。如图3所示，车辆由A匝道驶出高速公路时被往福建三明方向的A道门架交易。这样，CPC卡会多记载该收费站至下个收费站或枢纽的通行费额，造成在收费站出口时多计费，使用户产生不满甚至被投诉。

图3 收费模式示意图

基于以上情况，在设计之初门架布设地点选择时，应让门架适当远离互通，从根本上降低这类多计费的概率。如果因地理等限制导致门架布局无法远离互通，则可通过适当降低后序门架RSU(路侧单元)天线功率或将后序门架设为反向门架，并在通过收费站出口时再次对车辆进行路径拟合，提高计费准确度。

2.2 门架系统收费模式

从计费扣费模式来看，目前ETC车辆采取门架分段计费、出口一次性扣费的方式，且ETC车辆的通行费不高于MTC(人工半自动收费)车辆同路径应收金额的95%(按“四舍五不入”取整)。在该原则上进行计费，由于人为或计费规则不够完善导致频繁出现错扣费的现象。

在出口计费时，ETC车道通过天线获取车载单元(OBU)信息和ETC卡信息，混合出口车道也可通过读卡器获取ETC卡信息。无法通过天线获取OBU信息时，需远程调用获取最后一个门架数据(含OBU和ETC卡信息)，在此基础上比较CPC卡的最后一个门架号是否和远程返回的卡中最后一个门架号相同。如果不同，以远程返回的OBU和ETC卡信息为准；
如果相同，以远程返回的OBU和当前ETC卡信息为准。根据上述信息，计费前进行补点拟合计费，补点拟合需传入OBU-EF04文件中的最后一个门架交易信息。根据目前的计费规则，计费公式为累计应收金额=OBU累计应收金额+拟合应收金额+承载门架应收金额。

对于CPC卡用户，由于门架布局限制，CPC交易距离远，会存在多交易、多计费的情况，在计费前应进行路径拟合并予以核减，累计应收金额=CPC累计应收金额+拟合(补点)应收金额-核减金额+承载门架应收金额。

从设备管养上看，因工期问题，作为全国性的ETC门架系统项目建设，其在材料供应、设备供应、施工人员保障、施工工艺保障等方面受到严重制约，最终导致各门架设备质量、门架系统运行稳定性都较差。

2.3 门架系统巡查与维护

ETC门架是ETC联网收费系统的重要支撑，对其应加强日常巡查及维保管养。

(1)对每个门架建档，实行“一架一档一人”的制度，每个门架都有对应的1名技术人员作为日常管养责任人，定期对门架各设备进行巡检，及时更换不合格零部件。

(2)安排专人在各市级监控信息中心实时监测各门架设备运行状态，若发现异常及时通知对应门架责任人进行处理。

(3)完善门架运行监测系统，录入各门架责任人的相关信息，当设备发生故障时，后台自动通过短信或其他方式通知门架责任人。

(4)按月或季度从后台统计各门架故障时长、故障处理时效性，并以此为依据对责任人进行绩效考核。

(5)各收费站应有稳定的4G网络信号，根据中国移动《TD-SCDMA R4终端外场测试规范》，LTE信号强度≥-85 dBm，在室内才能正常发起数据业务，确保各收费站能及时向部中心上传数据，在出口收费站需要远程计费时能及时调用所需数据。

3.1 智能供配电技术

为保证ETC门架系统的正常运行，需确保供电电流始终保持稳定状态。ETC门架系统供电线路的常见问题有突发断电、维护成本高等，需采取措施对门架系统供配电设备进行优化和升级。

(1)在收费站箱式变电站取点位置设置双电源转换开关，并与工频交流电(市电)实现完美对接，同时连接好备用输入口与备用发电机。当市电发生突然停电的意外情况时，启动发电机就能保证ETC门架系统的正常运行。

(2)在收费站发电机房给双电源接入柜预留一定位置，当市电发生突然停电、收费站固定发电机长时间供电需中途停歇或发电站固定发电机突然出现问题而不能启动时，将供电方式更改为调配移动发电车的形式完成供电，确保收费系统的正常运行。

(3)在智能控制柜中将便携式发电机连接好，一旦收费站与ETC门架系统出现断电情况，启用便携式发电机，确保TEC门架系统能在短时间内快速恢复收费功能。

(4)实时监测供、配电系统的运行情况，确保问题发生时维护人员能快速赶到故障现场处理故障，及时恢复系统的正常运行。

3.2 防雷技术

ETC门架系统的核心组成部件为防雷接地装置，该装置对ETC系统设备的正常运行提供可靠支撑。在完善ETC门架系统的过程中，做好地网设置的同时，重点关注防雷监测设备的运行情况，在线监测ETC门架系统，组合使用微处理系统、快速切断装置、智能空气开关、雷电数据信息采集终端等管理模块和监测模块，高效监测所有设备的运行情况，确保门架系统的正常运行。使用无线网路和有线网络完成数据传输，借助数据处理技术实现对特定门架区域雷电发生状态参数的准确获取，使防雷系统数据更准确。

3.3 智慧运维技术

ETC门架系统的机电设备类型较多，功能也非常丰富。ETC门架系统的服务器对各环节的数字化数据信息进行汇总，一旦某个环节出现问题，服务器会第一时间发出预警信息，工作人员在获悉问题后采取措施进行处理，保证ETC门架系统的正常运行。运维服务器使用AI算法和大数据分析技术实现对系统中各设备使用寿命和资源瓶颈周期的客观评价，实时监管电力供应系统和通信网络安全系统等子系统的风险发生情况。使用数据挖掘技术和数据分析技术分析设备和系统的故障联系，显著提升故障分析的实效性，使ETC门架系统的故障智能预警发挥积极作用，从而准确找到故障位置，采取措施快速处理故障，使门架系统的智能化运行得以真正实现。

全国省界高速公路收费取消后，ETC门架系统收费成为高速公路通行费用收取的主要方式。高速公路收费站今后收费的主要方向是ETC车道收费，减少收费站出口人工车道数量，使高速公路上的车流量得以及时疏导，不但能使车道的利用率得到保证，还能给车辆驾驶员提供快捷、高效的服务。全国从2020年初开始推行ETC智能门架，设备运行情况较好，门架位置处的天线控制器、交换机和门架工控机等全部实现了冗余配置，ETC扣费更准确。随着“互联网+”技术的发展和进步，ETC收费系统将得到普遍应用，高速公路收费系统的工作效率将得到明显提升，移动支付的用户数量也将快速增加。今后在使用ETC门架系统的过程中要不断优化升级系统设备，将交易失败率控制到最低，使用户的体验更完美。