關(guān)于高速公路組合式電子收費系統解決方案
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時(shí)間：2011-08-16
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1.7 技術(shù)特點(diǎn)
?。?） 擴展性強
ETC車(chē)道可根據實(shí)際需要進(jìn)行逐步擴展，初期可以只在高速公路主線(xiàn)收費站和車(chē)流量大、形成交通瓶頸的城市出入口收費站設置ETC車(chē)道，以實(shí)現電子不停車(chē)收費，提高收費效率，緩解交通壓力。而大多數匝道收費站的交通量較小、收費車(chē)道數量少，單設一條ETC專(zhuān)用車(chē)道既困難又不經(jīng)濟，不符合按需進(jìn)行系統配置的原則，因此暫不設置ETC車(chē)道，待用戶(hù)群擴大、需求真正形成后再進(jìn)行擴充設置。在該方案大大降低了高速公路收費系統實(shí)現“一卡通行”的改造成本，在資金投入和系統規模上富有彈性、易于試點(diǎn)和推廣，投資風(fēng)險大大降低。
?。?） 真正“一卡通行”
用戶(hù)安裝電子標簽后，可將支付卡插入電子標簽，在有提供ETC收費服務(wù)的車(chē)流量大的收費站和主線(xiàn)站通過(guò)ETC車(chē)道，實(shí)現免停車(chē)、免現金的支付卡交費；而在車(chē)流量小的匝道收費站，可以將支付卡抽出，交給收費員，使用停車(chē)方式的支付卡交費。真正實(shí)現了持一張路橋收費卡即可從任何一個(gè)收費站的任何一條入口車(chē)道（無(wú)論ETC或MTC）進(jìn)入封閉的高速公路，又可以從任何一個(gè)收費站的任何一條出口車(chē)道（無(wú)論ETC或MTC）交費通過(guò)。
?。?） 真正電子錢(qián)包
在傳統的單片式電子標簽收費系統和普通非接觸邏輯加密IC卡系統中，由于缺乏足夠安全的雙向認證技術(shù)，最多只能當作記帳卡使用，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)的資金驗證，給系統運營(yíng)單位帶來(lái)巨大的透支風(fēng)險。組合式收費技術(shù)方案采用高安全性的CPU卡作為存儲介質(zhì)，并采取規范的雙向認證技術(shù)，可以勝任在任何沒(méi)有實(shí)時(shí)在線(xiàn)連接和后臺驗證的收費點(diǎn)，脫機進(jìn)行基于電子錢(qián)包方式的金融交易。這種技術(shù)，在應用上完全符合中國人民銀行（PBOC）發(fā)布的《中國金融集成電路（IC）卡規范》，為聯(lián)網(wǎng)收費開(kāi)展儲值卡業(yè)務(wù)提供了安全、可靠的解決途徑，并且符合國家大力倡導的金卡工程和電子商務(wù)發(fā)展方向。
?。?） 支持多應用擴展
IC卡電子支付方式的引入，還使得組合式收費技術(shù)的擁有了另一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)，即系統具備極強的多應用擴展能力，可以結合高速公路相關(guān)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，無(wú)縫擴展到服務(wù)區、加油站、便利店、餐飲、汽修點(diǎn)、汽車(chē)美容服務(wù)等場(chǎng)合，也可以擴展到城市中的公交一卡通、出租車(chē)收費，公安交通管理中的車(chē)輛管理、駕駛員管理，交通運輸中的運政管理、規費征收等場(chǎng)合，作為一張交通IC卡使用，真正做到交通一卡通。
系統首次應用電子收費專(zhuān)用短程通信的國家標準，在歷經(jīng)兩年的研究及工程應用實(shí)踐中，對國家標準進(jìn)行了補充和完善，形成了完整的工程應用規范體系。其中的核心規范被轉化為交通部高速公路聯(lián)網(wǎng)電子收費示范工程規范。
通過(guò)技術(shù)規范層面及工程產(chǎn)品層面的綜合改進(jìn)，使ETC車(chē)道理論通行速度從40km/h提升至70～100km/h，大大提高了車(chē)道服務(wù)水平。
研究制定了電子收費核心設備工程化、規?；瘧藐P(guān)鍵技術(shù)指標的檢測方法和規程，開(kāi)發(fā)完成了相配套的檢測、測試設備及軟件工具，初步建立了一個(gè)電子收費核心設備及系統的檢測試驗平臺。在項目研究、設計和工程應用過(guò)程中，極大促進(jìn)了基于國家標準的電子收費產(chǎn)品和系統的成熟度和可用性。
從技術(shù)方案和標準規范，以及設備實(shí)現的層面，實(shí)現了國標IC卡與北京市政交通一卡通卡（包括非接觸邏輯加密碼以及CPU卡）的兼容。
建立了完善的ETC車(chē)道標識系統：指路標志、振動(dòng)標線(xiàn)、增加黃色標線(xiàn)比例、ETC發(fā)光指示標志等，實(shí)現ETC用戶(hù)的科學(xué)指示和引導。
為了方便用戶(hù)充值續費，擴展系統服務(wù)能力，建成國內唯一可通過(guò)銀行ATM終端及加油站快速充值終端進(jìn)行電子收費充值服務(wù)的系統，開(kāi)通終端3000多臺，系統服務(wù)能力提高到百萬(wàn)用戶(hù)數量級。
1.8 關(guān)鍵設備
1.8.1 概述
在組合式收費技術(shù)中，收費車(chē)道系統使用一種基于5.8GHz微波頻段的專(zhuān)用短程通信（DSRC）技術(shù)設備來(lái)實(shí)現電子不停車(chē)收費（ETC）。DSRC設備主要由路側設備（RSU）和車(chē)載設備（OBU）組成，路側設備主要是指安裝在車(chē)道控制系統前端的起信息采集作用的微波讀寫(xiě)控制器，其由天線(xiàn)和讀寫(xiě)控制器組成；車(chē)載設備（OBU）主要是指安裝在用戶(hù)車(chē)輛上作為記錄車(chē)輛通行信息的移動(dòng)設備，由兩片式電子標簽與IC卡組成。DSRC設備的構成如下圖：
在微波讀寫(xiě)控制器中，天線(xiàn)是一個(gè)微波收發(fā)模塊，負責調制、解調、編碼、解碼無(wú)線(xiàn)鏈路傳送的數據；讀寫(xiě)控制器是控制發(fā)射和接收數據、以及處理信號收發(fā)的模塊。微波讀寫(xiě)控制器以無(wú)線(xiàn)通訊的方式，與電子標簽進(jìn)行數據交換，采集和更新標簽中的收費信息，并通過(guò)串行口與計算機通訊。
與DSRC設備中兩片式電子標簽配套使用的還有IC卡。IC卡可以是邏輯加密卡，也可以是CPU卡。IC卡作為通行券和付費卡使用，可以根據運營(yíng)需要設計成記賬卡方式和儲值卡方式的兩種應用。記賬卡方式下，與普通的帳號卡付費形式完全一致，操作簡(jiǎn)便快捷，后臺電子結算，對于大宗固定的車(chē)隊式用戶(hù)有較大的吸引力；儲值卡方式下，實(shí)際上是一個(gè)電子錢(qián)包，這對于降低運營(yíng)風(fēng)險，向廣大社會(huì )車(chē)輛用戶(hù)大面積推廣有很大的好處。通常在IC卡片技術(shù)選擇的時(shí)候，考慮到公路收費行業(yè)IC卡中儲存的資金額度比較大，IC卡建議采用符合PBOC金融安全應用標準的CPU卡。
1.8.2 兩片式電子標簽
兩片式電子標簽同單片式電子標簽比較，多一片可插拔的作為擴展存儲器使用的IC卡。兩片式電子標簽主要作為車(chē)輛識別卡和通信中繼器使用，電子標簽中只記錄車(chē)牌號、車(chē)型或車(chē)輛的物理參數，為車(chē)道系統提供車(chē)輛識別信息，而帳號、金額方面的信息則儲存在IC卡內，電子標簽與IC卡之間可以進(jìn)行數據交換。ETC車(chē)道天線(xiàn)可以借助車(chē)載電子標簽遠距離快速讀取IC卡中的數據信息，從而實(shí)現免停車(chē)通過(guò)收費站并完成收費交易。
1.8.3 雙界面CPU卡（Mifare pro卡）
雙界面CPU卡是基于單芯片的、集接觸式與非接觸式接口為一體的智能卡，接觸式與非接觸式兩種接口共享同一個(gè)微處理器、操作系統和EEPROM。雙界面CPU卡具有接觸和非接觸兩套通信接口，其中非接觸通信接口標準分為T(mén)YPE A型和TYPE B型。由于TYPE A型通信方式完全兼容Mifare I標準，所以在本系統中采用TYPE A型的雙界面CPU卡，以便于同一臺IC卡讀寫(xiě)機具完成兩種類(lèi)型卡片的操作。
1.8.4 非接觸式IC卡讀寫(xiě)機具
目前國內高速公路已使用的非接觸IC卡讀寫(xiě)設備完全具有支持雙界面CPU卡進(jìn)行通信的能力，或者通過(guò)讀寫(xiě)設備軟件升級就可以很容易地具備這種能力。但由于雙界面CPU卡必須在雙向安全認證的基礎上才能進(jìn)行電子交易，要求IC卡車(chē)道專(zhuān)用收費機具預置安全認證模塊（PSAM卡）接口及卡座，PSAM卡由儲值卡發(fā)行管理機構統一安裝。
1.8.5 電子標簽讀寫(xiě)設備
ETC設備需符合交通部《關(guān)于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費的暫行規定》附錄四“電子不停車(chē)收費設備應用技術(shù)條件暫行規定”。
1.8.6 DSRC設備的國產(chǎn)化
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基于兩片式電子標簽的組合式聯(lián)網(wǎng)收費和電子支付系統的順利建成，大大推動(dòng)了我國組合式收費關(guān)鍵技術(shù)設備——DSRC設備的國產(chǎn)化進(jìn)程。目前，國內有少數廠(chǎng)商已掌握了高端的、自主知識產(chǎn)權的5.8GHz微波頻段兩片式DSRC技術(shù)，研制出國產(chǎn)兩片式DSRC設備（OBU電子標簽和RSU車(chē)道微波天線(xiàn)），并成功應用于高速公路組合式收費系統建設項目中。
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