【正文】 高的單車一次繳費甚至達到上萬元；并且伴隨著國民經(jīng)濟增長、車輛保有量快速增長,現(xiàn)有的 MTC 收費模式開始逐漸暴露出其缺點，主要有以下幾點：(1) 人工收取現(xiàn)金，需要花費大量時間進行點鈔、驗鈔，極大降低了車輛通行效率，造成收費廣場車輛擁堵；(2) 車輛停車次數(shù)增多，必然增加噪聲污染和尾氣排放污染；(3) 收取現(xiàn)金容易帶來廉政問題；(4) 車主在路上攜帶大量現(xiàn)金也容易導(dǎo)致安全問題。不停車、非現(xiàn)金交易、無需人員操作是電子收費系統(tǒng)的三個主要特點。電子不停車收費技術(shù)，以其具有免除現(xiàn)金交易、無需停車快速通過、有效提高通行能力、大大提升服務(wù)水平、簡化收費管理、降低環(huán)境污染等等明顯特點和優(yōu)勢自 90年代初面世以來，廣為大眾青睞，先后在北美、歐洲、日本、澳洲、新加坡等地，得到了廣泛應(yīng)用，被實踐證明是一種必將逐步取代傳統(tǒng)人工半自動收費的先進的非現(xiàn)金支付方式的電子收費技術(shù)手段 [2]。無須擔(dān)心現(xiàn)金被盜搶。(3) 投資少1 條 ETC 車道的通行效率相當(dāng)于 35 條 MTC 車道，1 條 ETC 車道的建設(shè)費用為 4060 萬元，而 1 條 MTC 車道的建設(shè)費用為 1020 萬元。(5) 環(huán)保車輛無需停車?yán)U費，減少了車輛尾氣排放量，也節(jié)省了燃油，降低收費站的噪音污染，有效的提高了環(huán)境保護效果。正因為 ETC 有以上這些優(yōu)點，它正越來越廣泛的應(yīng)用到路、橋及隧道的收費中，目前，國內(nèi)有許多省市也正在建設(shè)高速公路 ETC 收費。即依靠架設(shè)在車道龍門架上的路側(cè)單元（RSU）與車輛內(nèi)安裝的電子標(biāo)簽之間的微波通信，完成不停車收費流程。3 / 86 ETC 應(yīng)用現(xiàn)狀. 國外電子收費技術(shù)現(xiàn)狀(1) 美國在美國，電子不停車收費方式已經(jīng)成為美國回收公路投資和養(yǎng)護費用的高效率手段，最著名的聯(lián)網(wǎng)運行電子不停車收費系統(tǒng)是 EZPass 系統(tǒng)。由于意識到通用的電子標(biāo)簽將給公路用戶帶來很大的便利因而帶來極大的市場機會，1990 年七個地方收費部門聯(lián)合在一起，共同策劃了一個全地區(qū)兼容的 ETC 系統(tǒng)：EZPass 系統(tǒng)。從各路橋的 EZpass 系統(tǒng)開通起，ETC 的交易量持續(xù)增長，截止 1998 年 12 月，僅經(jīng)過 1 年半的時間，共計 23 條專用 ETC 車道的電子不停車收費網(wǎng)絡(luò)就承擔(dān)了整個月平均交易量的 43%，高峰時段甚至達到 55%～60%。詳見圖 。該組織下的收費系統(tǒng)已安裝有 3211 條 ETC 車道，每日交易量已超過 300 萬筆。自2022 年 1 月 1 日起，德國正式利用該技術(shù)對所有（國內(nèi)或過境）12 噸以上大貨車在全國高速公路范圍進行收費，并在 萬公里的高速公路上共設(shè)立 300 個收費檢查站，用于逃費稽查。車輛行駛在高速公路時，車載裝置會通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定車輛在高速公路上行駛的里程并進行費用結(jié)算，結(jié)算結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)通過移動通信系統(tǒng)傳至收費中心，由收費中心向用戶開出賬單，并代德國政府收取過路費。G P S 衛(wèi) 星車 載 設(shè) 備運 輸 公 司1 . 裝置車載設(shè)備2 . 輸入車輛數(shù)據(jù)3 . 衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ G P S ）確定車輛位置4 . 車載設(shè)備確定是否為收費路段5 . 監(jiān)控稽查設(shè)備 （ 固定或者移動 ）6 . 車載設(shè)備計算過路費7 . 移動通信系統(tǒng)（ G S M ） 將過路費傳至收費中心8 . 收費中心與運輸公司結(jié)算圖 德國高速公路衛(wèi)星定位全自動收費系統(tǒng)運作流程目前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第 204 技術(shù)委員會第 5 工作組（ISO TC204 WG5）以及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會第 278 技術(shù)委員會（CEN TC278）正在聯(lián)合開展基于衛(wèi)星定位+無線接入技術(shù)的電子收費技術(shù)研究。目前已經(jīng)形成了 ISO/PDTS 17575， “RTTT EFC Application interface definition for EFC GNSS／CN” （RTTT 電子收費 基于 GNSS／CN 的電子收費應(yīng)用接口定義） 。ASFINAG 的職責(zé)包括規(guī)劃，融資，建設(shè)和高速公路網(wǎng)的維護，資金來源于道路通行費和預(yù)繳通行費的收取。和全球的許多國家一樣，奧地利已有人工收費路網(wǎng)。奧地利卡車全自動電子收費系統(tǒng)的特點是龍門架置于公路車道的上方，通過安裝在龍門架上的微波天線與安裝在通行卡車的擋風(fēng)玻璃上的電子標(biāo)簽進行通訊。在該系統(tǒng)中，車主根據(jù)車輛行駛里程和車輛的車軸數(shù)來繳費。奧地利電子不停車收費系統(tǒng)可以分為四部分：前端收費系統(tǒng)（路側(cè)） 、車載設(shè)備（電子標(biāo)簽） 、違章執(zhí)法系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)。從奧地利的路網(wǎng)來看，有 2081 公里采用不停車收費，其中 140 公里屬于特殊路段，有 250 公里正在建設(shè)當(dāng)中。. 國內(nèi)電子收費技術(shù)現(xiàn)狀(1) 廣東省廣東省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)于 2022 年正式實施，截至 2022 年 3 月底，全省 61條高速公路中已有 59 條納入了聯(lián)網(wǎng)收費，總里程 3379 公里，建成開通了 155 條電子不停車收費車道?；浲ㄓ脩魯?shù)量不斷攀升，現(xiàn)已發(fā)展用戶超過 21 萬，單月繳費金額超過 億元，占全省當(dāng)月通行費總額的％。高速公路實行聯(lián)網(wǎng)收費為廣東的社會經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾的生活帶來了實實在在的好處。截至 2022 年底，全省因聯(lián)網(wǎng)收費而少建了 22 個主線收費站，預(yù)計到 2022 年，可減少建設(shè) 100 多個主線收費站。據(jù)統(tǒng)計，按照 2022 年的建設(shè)規(guī)模，廣東按照全省統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)實施高速公路聯(lián)網(wǎng)收費累計減少建設(shè)費用約 11 億元，每年可以減少運營費用約 億元，同時還可以節(jié)省機動車燃油消耗費用約 億元。(2) 江蘇省江蘇省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費每天的收費交易量達 20 萬次，但一直采用的是手工半自動現(xiàn)金繳費方式，已很難滿足車流量不斷增長的需要。 “蘇通卡”目前分為儲值卡和記賬卡兩種，駕車人可以在農(nóng)業(yè)銀行網(wǎng)點辦理。儲值卡申請簡便，即買即用，享受折扣，安全可靠，用戶可憑身份證和機動車行駛證在銀行代理網(wǎng)點申領(lǐng)。 江蘇省電子收費結(jié)算管理采用“MTC 當(dāng)?shù)乩U存、統(tǒng)一結(jié)算、全額劃撥、電子收費統(tǒng)一結(jié)算劃撥”的結(jié)算方案。江蘇省蘇南聯(lián)網(wǎng)收費結(jié)算中心、蘇北聯(lián)網(wǎng)收費結(jié)算中心分別在銀行開立收費專戶用于電子支付系統(tǒng)的結(jié)算。對儲值卡，銀行將儲值卡用戶圈存及現(xiàn)金充值的資金歸集到儲值專用賬戶，對記賬卡，通過三方（卡管理公司，銀行及記賬卡用戶，下同）協(xié)議，由銀行代為托收或批量扣款。銀行作為江蘇省高速公路卡管理公司的代理機構(gòu)，代理預(yù)付卡的開戶、圈存、充值、劃扣、掛失、止付、換卡、銷戶等一系列具體業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù)，同時還要接受并相應(yīng)響應(yīng)卡管理公司發(fā)送的電子支付資金劃撥指令，由銀行進行從指定劃出賬戶到指定劃入賬戶之間的資金轉(zhuǎn)賬 [14] [15] [16]。但北京、天津、湖南、福建、四川、云南、山西等省市在某些路段或大橋等進行了一定實踐，具體情況詳見表 。高速公路管理公司各自引進了互不兼容的 ETC 收費系統(tǒng)，具體表現(xiàn)在通訊協(xié)議不兼容或者數(shù)據(jù)格式不兼容，導(dǎo)致無法互聯(lián)互通。. 我國電子收費（ETC）發(fā)展趨勢我國國土廣闊，按照 2022 年底國務(wù)院批復(fù)的《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》 （簡稱“7918”） ，我國將建成 10 萬公里的高速公路，目前已建 萬公里，高速公路發(fā)展具有很大潛力，為電子收費的應(yīng)用帶來良好機遇，同時我國公路建設(shè)和運營中又具有自己的特點，對電子收費的應(yīng)用提出了特有的要求。人工收費將長時間存在，必須充分考慮電子收費與人工收費的協(xié)作問題，保證電子收費的順利實施。例如北京在電子不停車收費試驗系統(tǒng)中，就遇到天津津濱路和京津塘高速公路之間已經(jīng)產(chǎn)生了這一問題。3. ETC 系統(tǒng)必須與現(xiàn)有 MTC 系統(tǒng)結(jié)合，建立合理的管理體制和實施方案我國道路建設(shè)業(yè)主多元化， “一路一公司”現(xiàn)象普遍存在，而聯(lián)網(wǎng)收費、電子收費統(tǒng)一結(jié)算、統(tǒng)一管理是必然趨勢，結(jié)算的公平公正、管理的快速準(zhǔn)確是電子收費成功運營的唯一選擇。海峽西岸經(jīng)濟區(qū)是以福建為主體，面對臺灣，鄰近港澳，北承長江三角洲，南接珠江三角洲，西連內(nèi)陸，涵蓋周邊地區(qū)，具有自身特點、獨特優(yōu)勢、輻射集聚、客觀存在的經(jīng)濟區(qū)域。中央政府將加快海峽西岸經(jīng)濟區(qū)發(fā)展，列入國家“十一五”規(guī)劃綱要，成為中央決策和國家戰(zhàn)略的重要組成部分。截止到 2022 年底，福建省高速公路通車?yán)锍桃堰_ 1229 公里，覆蓋全省大部分地區(qū)，連接廣東、浙江的沿海大通道和福銀高速公路福建段已全線貫通，通過加強交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，使得福州、廈門、泉州三個區(qū)域性中心城市更加突出，其支撐和輻射帶動作用進一步增強，海西城市群的雛形即將初步形成，城市群的經(jīng)濟總量、規(guī)模、承載能力、輻射和帶動能力已逐步提高。所有這些問題已充分說明海西路網(wǎng)中大中城市之間收費站點的通行能力、服務(wù)水平、綜合效率低下，已制約海西城市群的核心和輻射作用，影響海西經(jīng)濟區(qū)城市群向縱深發(fā)展。. 論文的主要內(nèi)容本文介紹了高速公路組合式電子收費系統(tǒng)的發(fā)展過程和應(yīng)用情況，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)論述了福建省高速公路電子收費系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)過程。論文對組合式電子收費系統(tǒng)做了深入的研究，最后給出了系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。第一章：介紹了電子收費系統(tǒng)的興起及面臨的問題，電子收費系統(tǒng)的優(yōu)點和工作原理，以及國內(nèi)外電子收費的應(yīng)用現(xiàn)狀。第三章：組合式電子收費技術(shù)方案的提出及總體設(shè)計方案。第四章：主要介紹組合式電子收費車道系統(tǒng)的構(gòu)成，包括車道設(shè)備組成情況及用途，還有設(shè)備的布設(shè)。第六章：總結(jié)了福建省電子收費的項目情況，并介紹未來電子收費系統(tǒng)的發(fā)展。從已經(jīng)建設(shè)完成的應(yīng)用系統(tǒng)來看，915MHz 系統(tǒng)主要應(yīng)用在北美地區(qū)，尤其是集裝箱識別系統(tǒng)。美國自身也在逐步地將應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的自動車輛識別的頻率轉(zhuǎn)向 ～ [21] [24]。 專用短程通信系統(tǒng)應(yīng)用相對比較少，沒有形成主流。圖 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對微波頻點的選擇我國信息產(chǎn)業(yè)部在“信部無[2022]277 號文” 《關(guān)于使用 頻段頻率事宜的通知》中也明確規(guī)定：“自發(fā)文之日起，5725 5850 MHz 頻段作為點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)、高速無線局域網(wǎng)...車輛無線自動識別系統(tǒng)等無線電臺站的共用頻段。因此，中國電子收費選擇 勿庸置疑。表 ETC/DSRC 標(biāo)準(zhǔn)比較表。單片式電子收費系統(tǒng)可與現(xiàn)有人工收費系統(tǒng)相對獨立，實施時對現(xiàn)有系統(tǒng)的運行影響較小。若采用單片式 ETC 系統(tǒng)，需要在路網(wǎng)內(nèi)所有收費站建設(shè) ETC 車道，但是，我國由于主要采用封閉式收費，且路網(wǎng)規(guī)模大，收費站點眾多，交通流量分布不均，在全部收費站設(shè)置 ETC 系統(tǒng)投資巨大。另外，由于多數(shù)收費站缺乏備份的 ETC 車道，一旦已有的 ETC 車道出現(xiàn)問題，ETC 車輛將無法通行，整個電子收費系統(tǒng)的可靠性和健壯性將無法得到保障 [25] [26] [27]。目前，我國高速公路聯(lián)網(wǎng)收費中多選擇雙片式電子標(biāo)簽 [28] [29]。(1) 電子不停車收費國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 1 部分：物理層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 2 部分：數(shù)據(jù)鏈路層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 3 部分：應(yīng)用層》GB/T 《電子收費 專用短程通信 第 4 部分：設(shè)備應(yīng)用》(2) 《公路聯(lián)網(wǎng)收費技術(shù)要求（征求意見稿） 》已上報交通部并已在部網(wǎng)站（）公示，其中的“附錄六：電子收費設(shè)備技術(shù)要求”將推薦采用 MTC+ETC 組合式收費系統(tǒng)。如表 、表 所示。101064 ≤+33dBm5 鄰道泄漏功率比 30dB水平面 ＜38176。7 天線極化 右旋圓極化最大增益方向 RSUt≥15dB8 XPD3dB區(qū)域 RSUt≥10dB9 調(diào)制方式 ASK10 調(diào)制系數(shù) 調(diào)制系數(shù)：～11 編碼方式 FM012 位速率 256kbps13 位時鐘精度 177。b RSU強制要求發(fā)送該波形；OBU可選擇被該波形喚醒或者被正常通信幀信號喚醒。2001064 ≤+10dBm30MHz～1000MHz ≤36dBm／100kHz2400MHz～Hz≤40dBm／1MHz3400MHz～3530MHz ≤40dBm／1MHz5725MHz～5850MHz ≤33dBm／100kHz5雜散發(fā)射其它1GHz～20 GHz ≤30dBm／1MHz6 鄰道泄漏功率比 30dB7 天線半功率波瓣寬度 ＜70176。10010615 RSU接收靈敏度 ≤70dBm16 BER 10106以內(nèi)17 前導(dǎo)碼 16位“0”a 。 組合式收費系統(tǒng)已經(jīng)在廣東省實施，經(jīng)使用驗證，整個系統(tǒng)基本滿足預(yù)期效果。(2) 該方案為解決中心城市的環(huán)城公路網(wǎng)、及區(qū)域經(jīng)濟圈內(nèi)城間公路網(wǎng)的交通瓶頸提供了有效手段；ETC 車道可以視實際需求進行逐步擴展，資金投入及系統(tǒng)規(guī)模富有彈性、易于試點和推廣，運營風(fēng)險大大降低。 (4) 由于采用高安全性的 CPU 卡作為存儲介質(zhì)并采用規(guī)范的雙向認(rèn)證技術(shù)，保證為聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)開展預(yù)付卡業(yè)務(wù)提供了安全、可靠的解決途徑。 非接觸式邏輯加密卡又叫存儲卡，卡內(nèi)的集成電路具有加密邏輯和 EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器） 。目前國內(nèi)高速公路上所使用的非接觸式邏輯加密卡大部分為 Mifare I 標(biāo)準(zhǔn)，大部分讀寫機具均能支持。17 / 86 CPU 卡雙界面 CPU 卡是 CPU 卡的一種。由于當(dāng)前各國經(jīng)濟正在向國際化方向發(fā)展，全球化的金融服務(wù)系統(tǒng)紛紛建立起來，這就帶來了一個 CPU 卡的互操作問題。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織專門制定了一系列國際標(biāo)準(zhǔn)，使 CPU 卡及其接口設(shè)備制造商按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，制造統(tǒng)一接口規(guī)格的產(chǎn)品，以保證不同國家、不同行業(yè)都采用統(tǒng)一的 CPU 卡軟硬件技術(shù)規(guī)范開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，從