關于高速公路組合式電子收費系統(tǒng)解決方案
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1.7 技術特點
?。?） 擴展性強
ETC車道可根據實際需要進行逐步擴展，初期可以只在高速公路主線收費站和車流量大、形成交通瓶頸的城市出入口收費站設置ETC車道，以實現(xiàn)電子不停車收費，提高收費效率，緩解交通壓力。而大多數(shù)匝道收費站的交通量較小、收費車道數(shù)量少，單設一條ETC專用車道既困難又不經濟，不符合按需進行系統(tǒng)配置的原則，因此暫不設置ETC車道，待用戶群擴大、需求真正形成后再進行擴充設置。在該方案大大降低了高速公路收費系統(tǒng)實現(xiàn)“一卡通行”的改造成本，在資金投入和系統(tǒng)規(guī)模上富有彈性、易于試點和推廣，投資風險大大降低。
?。?） 真正“一卡通行”
用戶安裝電子標簽后，可將支付卡插入電子標簽，在有提供ETC收費服務的車流量大的收費站和主線站通過ETC車道，實現(xiàn)免停車、免現(xiàn)金的支付卡交費；而在車流量小的匝道收費站，可以將支付卡抽出，交給收費員，使用停車方式的支付卡交費。真正實現(xiàn)了持一張路橋收費卡即可從任何一個收費站的任何一條入口車道（無論ETC或MTC）進入封閉的高速公路，又可以從任何一個收費站的任何一條出口車道（無論ETC或MTC）交費通過。
?。?） 真正電子錢包
在傳統(tǒng)的單片式電子標簽收費系統(tǒng)和普通非接觸邏輯加密IC卡系統(tǒng)中，由于缺乏足夠安全的雙向認證技術，最多只能當作記帳卡使用，無法進行實時的資金驗證，給系統(tǒng)運營單位帶來巨大的透支風險。組合式收費技術方案采用高安全性的CPU卡作為存儲介質，并采取規(guī)范的雙向認證技術，可以勝任在任何沒有實時在線連接和后臺驗證的收費點，脫機進行基于電子錢包方式的金融交易。這種技術，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(guī)范》，為聯(lián)網收費開展儲值卡業(yè)務提供了安全、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的擁有了另一個明顯優(yōu)點，即系統(tǒng)具備極強的多應用擴展能力，可以結合高速公路相關產業(yè)的特點，無縫擴展到服務區(qū)、加油站、便利店、餐飲、汽修點、汽車美容服務等場合，也可以擴展到城市中的公交一卡通、出租車收費，公安交通管理中的車輛管理、駕駛員管理，交通運輸中的運政管理、規(guī)費征收等場合，作為一張交通IC卡使用，真正做到交通一卡通。
系統(tǒng)首次應用電子收費專用短程通信的國家標準，在歷經兩年的研究及工程應用實踐中，對國家標準進行了補充和完善，形成了完整的工程應用規(guī)范體系。其中的核心規(guī)范被轉化為交通部高速公路聯(lián)網電子收費示范工程規(guī)范。
通過技術規(guī)范層面及工程產品層面的綜合改進，使ETC車道理論通行速度從40km/h提升至70～100km/h，大大提高了車道服務水平。
研究制定了電子收費核心設備工程化、規(guī)?；瘧藐P鍵技術指標的檢測方法和規(guī)程，開發(fā)完成了相配套的檢測、測試設備及軟件工具，初步建立了一個電子收費核心設備及系統(tǒng)的檢測試驗平臺。在項目研究、設計和工程應用過程中，極大促進了基于國家標準的電子收費產品和系統(tǒng)的成熟度和可用性。
從技術方案和標準規(guī)范，以及設備實現(xiàn)的層面，實現(xiàn)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車道標識系統(tǒng)：指路標志、振動標線、增加黃色標線比例、ETC發(fā)光指示標志等，實現(xiàn)ETC用戶的科學指示和引導。
為了方便用戶充值續(xù)費，擴展系統(tǒng)服務能力，建成國內唯一可通過銀行ATM終端及加油站快速充值終端進行電子收費充值服務的系統(tǒng)，開通終端3000多臺，系統(tǒng)服務能力提高到百萬用戶數(shù)量級。
1.8 關鍵設備
1.8.1 概述
在組合式收費技術中，收費車道系統(tǒng)使用一種基于5.8GHz微波頻段的專用短程通信（DSRC）技術設備來實現(xiàn)電子不停車收費（ETC）。DSRC設備主要由路側設備（RSU）和車載設備（OBU）組成，路側設備主要是指安裝在車道控制系統(tǒng)前端的起信息采集作用的微波讀寫控制器，其由天線和讀寫控制器組成；車載設備（OBU）主要是指安裝在用戶車輛上作為記錄車輛通行信息的移動設備，由兩片式電子標簽與IC卡組成。DSRC設備的構成如下圖：
在微波讀寫控制器中，天線是一個微波收發(fā)模塊，負責調制、解調、編碼、解碼無線鏈路傳送的數(shù)據；讀寫控制器是控制發(fā)射和接收數(shù)據、以及處理信號收發(fā)的模塊。微波讀寫控制器以無線通訊的方式，與電子標簽進行數(shù)據交換，采集和更新標簽中的收費信息，并通過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，操作簡便快捷，后臺電子結算，對于大宗固定的車隊式用戶有較大的吸引力；儲值卡方式下，實際上是一個電子錢包，這對于降低運營風險，向廣大社會車輛用戶大面積推廣有很大的好處。通常在IC卡片技術選擇的時候，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輛識別卡和通信中繼器使用，電子標簽中只記錄車牌號、車型或車輛的物理參數(shù)，為車道系統(tǒng)提供車輛識別信息，而帳號、金額方面的信息則儲存在IC卡內，電子標簽與IC卡之間可以進行數(shù)據交換。ETC車道天線可以借助車載電子標簽遠距離快速讀取IC卡中的數(shù)據信息，從而實現(xiàn)免停車通過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微處理器、操作系統(tǒng)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TYPE 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(tǒng)中采用TYPE A型的雙界面CPU卡，以便于同一臺IC卡讀寫機具完成兩種類型卡片的操作。
1.8.4 非接觸式IC卡讀寫機具
目前國內高速公路已使用的非接觸IC卡讀寫設備完全具有支持雙界面CPU卡進行通信的能力，或者通過讀寫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行電子交易，要求IC卡車道專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(tǒng)一安裝。
1.8.5 電子標簽讀寫設備
ETC設備需符合交通部《關于高速公路聯(lián)網收費的暫行規(guī)定》附錄四“電子不停車收費設備應用技術條件暫行規(guī)定”。
1.8.6 DSRC設備的國產化
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基于兩片式電子標簽的組合式聯(lián)網收費和電子支付系統(tǒng)的順利建成，大大推動了我國組合式收費關鍵技術設備——DSRC設備的國產化進程。目前，國內有少數(shù)廠商已掌握了高端的、自主知識產權的5.8GHz微波頻段兩片式DSRC技術，研制出國產兩片式DSRC設備（OBU電子標簽和RSU車道微波天線），并成功應用于高速公路組合式收費系統(tǒng)建設項目中。
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