目前發(fā)展京津冀區(qū)域現(xiàn)代化交通已成為發(fā)展區(qū)域經濟的重點環(huán)節(jié)，而京津冀各省市間現(xiàn)有的交通狀況，特別是?。ㄊ校╇H主線站或其它大中城市周邊收費站通行不暢已成為各方關注的焦點，逐漸成為區(qū)域內經濟溝通的瓶頸。

    京津冀區(qū)域高速公路聯(lián)網電子不停車收費系統(tǒng)示范工程，就是擬從跨省市大區(qū)域聯(lián)網電子不停車ETC收費的需求出發(fā)，按照國家電子不停車收費技術的相關標準、規(guī)范，對京津冀現(xiàn)有區(qū)域聯(lián)網收費進行整合和創(chuàng)新，實現(xiàn)駕駛員以不停車方式快捷安全地通過?。ㄊ校╇H主線站或其它大中城市周邊收費站，以提高省（市）際通道以及公路網主要收費站點的通行能力和服務水平，提供給用戶便捷、快速、安全的通行方式與支付方式，有效地緩解收費站的擁堵和提高服務水平，改善高速公路的整體形象，為京津冀經濟運行、經濟增長、社會進步提供助力。

ETC的概念
    ETC即不停車電子收費系統(tǒng)（electronic toll collection）是利用當代各種先進的短程通信技術（dedicated short range communication DSRC）、自動車輛識別技術AVI、自動車輛分型技術AVCS 和視頻稽查系統(tǒng)等先進的技術手段，加上用來進行數(shù)據(jù)處理的計算機硬件以及收費管理中心實現(xiàn)不停車自動收費道路通行的系統(tǒng)。電子不停車收費是一種利用專用短程微波通信技術，通過路側單元與車載單元的信息交換，自動識別車輛，采用電子支付方式，自動完成車輛通行費扣除的全自動收費方式。

ETC的系統(tǒng)模型
    作為一個收費系統(tǒng)，必然涉及到消費方和服務方，這種合約關系成為支付手段。另一個部分是利益的平衡問題，也就是服務提供商憑什么向支付方式發(fā)行商要求支付的問題。在電子收費系統(tǒng)中，用戶使用ETC車道后產生的交易數(shù)據(jù)是服務提供商與支付方式發(fā)行商唯一認可的支付憑證。這樣就構成了一個完整的ETC的模型圖（見圖1）。

    這是一個獨立的框架體系，與外界的接口可能出現(xiàn)在各個實體中。模型中定義的實體為邏輯實體，在實際應用環(huán)境中，可能出現(xiàn)兩個或多個邏輯實體同為一個物理實體，或者功能有所交叉的情況，這些都是該模型的具體應用體現(xiàn)。

ETC的功能需求
從功能上來看，ETC應滿足以下幾個方面的需求。
1、可用性需求，即要辨別什么樣的用戶才能通過ETC車道。按常規(guī)，沒有支付方式的用戶、具有非法支付方式的用戶和不能繼續(xù)使用的支付方式的用戶將不能通過ETC，如密鑰不正確或者黑名單用戶將不能通過ETC車道。這一需求體現(xiàn)為對用戶的有效性要進行管理、判定。
2、合法用戶應能順利通過ETC。用戶能順利通過ETC車道，ETC服務提供商通過ETC車道系統(tǒng)扣除（或記賬）用戶通行費，完成了一次交易。這一需求是對ETC車道系統(tǒng)的具體要求，當然還應包括車輛識別、車型判定等具體的子功能。[nextpage]
3、對生成的數(shù)據(jù)應當進行結算。結算完畢后，應當進行各方利益的平衡，這一需求體現(xiàn)為結算和支付。這是對后臺系統(tǒng)的基本要求。
4、基本需求是對整個系統(tǒng)性能，包括可靠性，健壯性、安全性等等的要求。

ETC構成和工作原理
    根據(jù)不停車收費系統(tǒng)的功能需求，不停車收費系統(tǒng)一般分為前臺系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)。前臺系統(tǒng)包括三種核心設備：車輛自動識別系統(tǒng)（AVI）、車輛自動分類系統(tǒng)（AVC）、錄像實施系統(tǒng)（VES）。車輛自動識別系統(tǒng)采用無線調頻設備識別用戶的身份標識卡（TAG）及其有效性；車輛自動分類系統(tǒng)借助傳感器組成的信息確定車輛的收費類別；錄像實施系統(tǒng)利用高速圖像處理設備自動俘獲違章車輛的車牌號碼。核心設備與其它控制設備共同組成不停車系統(tǒng)的車道控制器。
    ETC的工作原理見圖2。

    用戶在網點安裝部門，申請安裝車載單元，申請安裝車上單元，預交通行費，然后該車便可上路。在進入收費站時，車輛按規(guī)定限速通過電子收費車道。當ETC系統(tǒng)檢測到車輛進入到ETC車道的時候，安裝在車道上的微波天線與安裝在汽車擋風或玻璃上的電子標簽（車載單元）自動進行信息交換，與微波天線相連的ETC車道計算機根據(jù)電子標簽中存儲的車輛信息，并根據(jù)車主的使用情況從其銀行的帳戶中扣除通行費，同時，事后付款方式的收費數(shù)據(jù)將定時傳送給處理系統(tǒng)，以便生成轉帳清單向金融機構請求支付。交易成功后，車道欄桿自動升起，放行車輛，車輛通過后欄桿自動降下。整個收費過程無需人工干預，用戶可不停車快速通過ETC收費車道。

不停車收費系統(tǒng)的類型
    不停車電子收費系統(tǒng)主要有兩種類型：收費站不停車收費系統(tǒng)和自由流不停車收費系統(tǒng)。

    收費站不停車收費系統(tǒng)一般采取組合式收費方式，既有不停車收費車道，又保留半自動收費車道。自由流不停車收費系統(tǒng)在道路主線上每隔一定里程設置一個橫跨道路上空的龍門架，架上安裝不停車收費設備，實施分段開放式不停車收費。

ETC車道的系統(tǒng)設計
    ETC車道系統(tǒng)包括車道控制系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩大部分。車道控制系統(tǒng)包括以下子系統(tǒng)：車輛檢測系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)、計費系統(tǒng)、設備控制系統(tǒng)、圖像抓拍系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、設備診斷系統(tǒng)。后臺管理系統(tǒng)則由監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及ETC系統(tǒng)與外部系統(tǒng)(MTC系統(tǒng))。同時，為了保證交易數(shù)據(jù)的上傳以便業(yè)主及時對數(shù)據(jù)進行結算，也為了及時給車道下發(fā)新的運營參數(shù)，系統(tǒng)提供了收費站數(shù)據(jù)庫與車道計算機之間通過網外介質上傳、下發(fā)數(shù)據(jù)的機制。
    ETC車道系統(tǒng)的構成如圖3。

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    安裝在收費島頭龍門架的讀寫天線與車載電子標簽之間利用專用短距離微波通信方式進行信息交換。天線與收費亭內的工控機之間通過天線控制器實現(xiàn)信息交換。其它亭外設備加自動欄桿、金額顯示器、交通燈車道通行燈、車輛檢測器則由工控機通過車道控制器間接控制。視頻信號經疊加過車交易信息后傳至抓拍設備及收費站監(jiān)視器上。

京津冀ETC系統(tǒng)的建設情況
    對京津冀區(qū)域示范工程，要求在兩市一省所有?。ㄊ校┙缰骶€收費站及京津冀區(qū)域主要通道沿線交通流密集的匝道收費站優(yōu)先設置ETC專用車道，納入示范工程實施范圍。

建設情況
1、北京市
    北京市內建設84條ETC車道，涉及八達嶺、京津塘、機場路、京石、京沈北京段、京承、京開、京哈、機場北線、京通路等10條高速公路的39個收費站。

    北京市與天津、河北的省界站ETC車道建設情況為：京石高速北京/河北的省市界站出京方向的1條ETC車道；京沈高速香河收費站出京方向的2條ETC車道；京津二通道北京境內半副主線站的2條ETC車道；京津塘高速與京滬天津段交界的泗村店站設1條ETC出口車道。

2、天津市
    津滄高速的九宣閘收費站（與河北省交界，即京滬河北段的青縣收費站）設2條ETC出口車道；京滬高速天津段泗村店站（與京津塘高速交界）設1條ETC出口車道；京津二通道天津境半副主線站設2條ETC車道；唐津高速與河北交界主線站設1條ETC出口車道。

3、河北省
    河北省高速公路納入京沈路網的路段，以及一片區(qū)整個路網納入示范工程。
納入京沈路網的河北省路段共設置20條ETC車道。其中與北京交界的香河主線站設2條ETC出口車道；唐津高速與天津市的豐南西省界站設1條ETC出口車道；沿海高速冀津省界站（全幅）設1入1出ETC車道。

    河北省一片區(qū)路網中，共設置12條ETC車道。其中京石高速與北京交界的省界站設1條ETC出口車道；京滬高速與天津交界的青縣主線站設2條ETC出口車道。河北省京沈路網、一片區(qū)路網中，所有MTC車道均需進行改造。

管理架構
設立京津冀區(qū)域聯(lián)網收費管理中心，各省市電子收費總的管理架構（見圖4）如下。

 
北京市采用：京津冀區(qū)域聯(lián)網收費管理中心－北京市聯(lián)網電子收費清分中心－各路網結算中心－高速公路路段四級架構。
天津市：京津冀區(qū)域聯(lián)網收費管理中心－天津市聯(lián)網收費結算中心－高速公路路段三級架構。
河北省一片區(qū)：京津冀區(qū)域聯(lián)網收費管理中心－河北省聯(lián)網收費結算中心－片區(qū)結算中心－高速公路路段四級架構。
京沈路網：京津冀區(qū)域聯(lián)網收費管理中心－河北省聯(lián)網收費結算中心、天津市聯(lián)網收費結算中心－京沈結算中心－高速公路路段四級架構。[nextpage]

運營架構
    京津冀區(qū)域高速公路聯(lián)網電子不停車收費系統(tǒng)運營構架由：區(qū)域結算中心、?。ㄊ校┘壜?lián)網收費中心、片區(qū)或路網結算中心、密鑰管理中心、道路業(yè)主、各省市的發(fā)行及服務機構、銀行、用戶等實體組成，相互之間界面、功能見圖5。

ETC車道設置要求
    主線收費站、省界收費站：ETC收費車道應盡量設置在廣場內側的第一、第二條收費車道（從廣場中央的雙向島開始從內向外依次設置）。ETC車道應設置為專用車道。主線站ETC專用車道的設計速度為40km/h。

    匝道收費站：匝道收費站一般情況下設置1入1出ETC車道，也應盡量設置在廣場內側車道（從廣場最內側車道算起）。對于條件允許的收費站，ETC車道應設置為專用車道；對于車道數(shù)較少，條件暫時不具備的收費站，近期可考慮設置為ETC/MTC混合車道，待時機成熟時應轉換為ETC專用車道。匝道站ETC專用車道的設計速度為20km/h。

    應設置統(tǒng)一型式的ETC服務標志、指引標志、ETC專用車道標線、限速標志等輔助設施。

省市級密鑰管理中心
    省市級密鑰管理中心負責建設本省市內聯(lián)網電子收費的密鑰管理和發(fā)行系統(tǒng)，是整個電子收費交易安全性的重要保障。省市級密鑰管理中心可以設在省市聯(lián)網收費中心，也可設在發(fā)行及服務機構，視具體情況而定。

    對于決定委托唯一的一家運營商，來負責本省市內電子收費系統(tǒng)的發(fā)行、服務、推廣的省市，密鑰管理中心可設在發(fā)行及服務機構。對于由省市級聯(lián)網收費中心負責電子收費系統(tǒng)的發(fā)行、服務、推廣的省市，或者可能存在多個運營商的省市，密鑰管理中心推薦設置在省市級聯(lián)網收費中心。

電子收費交易數(shù)據(jù)流程
    電子收費交易數(shù)據(jù)流程見圖6。

 
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    省市域內的電子收費交易數(shù)據(jù)主要分為下發(fā)數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)兩大類。下發(fā)數(shù)據(jù)包括時鐘參數(shù)、費額參數(shù)、車道控制參數(shù)、非現(xiàn)金支付卡（記賬卡、儲值卡）及電子標簽參數(shù)、黑名單、聯(lián)網收費管理中心級拆分帳結算數(shù)據(jù)。上傳數(shù)據(jù)包括原始電子收費交易數(shù)據(jù)（包括電子標簽、IC卡）、特殊事件報警數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)等。

    除此之外，還包括省市級聯(lián)網收費管理中心與ETC運營商之間的交換數(shù)據(jù)，包括電子標簽與非現(xiàn)金支付卡的銷售／掛失／解掛／注銷／過期數(shù)據(jù)、清分結算數(shù)據(jù)、黑名單、查詢數(shù)據(jù)等。

關鍵設備互聯(lián)互通
    京津冀區(qū)域聯(lián)網電子不停車收費采用的非現(xiàn)金支付卡、電子標簽、車道路側讀寫天線、非接觸IC卡讀寫器應滿足京津冀跨區(qū)域電子不停車聯(lián)網收費應用，其應遵循統(tǒng)一的技術標準，保證不同省市、不同路段的互聯(lián)、互通，建議采用準入制度，為工程順利實施提供保證。

車輛誤入及故障處理辦法
    當入口車道出現(xiàn)車輛誤入情況時，可采用設置自動發(fā)卡機或人工發(fā)卡方式解決。可采用人工發(fā)卡方式，收費亭內設置簡易的或便攜式設備完成發(fā)卡；在系統(tǒng)穩(wěn)定后，可適時地向無人職守方式過渡。

    當出口車道出現(xiàn)車輛誤入情況時，初期可采用人工輔助收費的方式，在亭內設置便攜式收費機，按照MTC車道模式對誤入車輛收取通行費，MTC功能和ETC功能相互獨立。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，各省市可結合運營情況，將ETC車道逐步調整為自動化程度更高的方式，或與人工收費方式相結合。

實施效果和存在的問題
    與現(xiàn)行的大多數(shù)公路收費系統(tǒng)相比，實施不停車電子收費系統(tǒng)的主要優(yōu)點：減少停車繳費次數(shù)，提高收費站通行能力，減少現(xiàn)金交易，方便用戶，防止作弊，降低收費系統(tǒng)的運營成本，降低收費廣場建設規(guī)模，減少征地，減輕因停車付費帶來的環(huán)境污染。

但是ETC發(fā)展中也存在著不少的問題，主要表現(xiàn)如下。
1、ETC專用短程通信(DSRC)協(xié)議不統(tǒng)一。目前在國際上基于5.8GHz的DSRC協(xié)議存在著互不兼容的幾大標準體系，而且在國內應用的電子收費系統(tǒng)也存在著不同的協(xié)議類型。因而，國內專用短程通信協(xié)議的選定將從多個方面考慮，不僅將其作為信息服務與安全應用的車輛與路側基礎設施通信平臺進行長遠規(guī)劃，還需要在國內對電子收費系統(tǒng)標準出臺的時間需求以及國內相關產業(yè)水平等問題上取得平衡。
2、ETC系統(tǒng)在運營過程中，面臨較多的管理問題。由于缺乏相應的法規(guī)和管理經驗，無法有效制止無卡車輛的惡性闖卡。雖然能現(xiàn)場抓拍到違章車輛的拍照，但仍無法收回逃逸車輛的通行費，從而給部分司機帶來僥幸心理。
3、由于ETC收費的優(yōu)勢在于聯(lián)網收費，目前在很多省、市缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各公司自行引進設施給后續(xù)的擴展和連接帶來很大的障礙，而且部分系統(tǒng)的性能和技術指標不符合國際潮流，不適宜將來的發(fā)展。
4、ETC車道投資較高，核心設備價格偏貴。在土建投資已先期完成情況下，僅從設備投資方面與人工半自動收費車道相比確實差距較大。另外，電子標簽價格與人們普遍心里預期還有一定的差距。

不停車電子收費系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
    不停車電子收費系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是規(guī)模化運行，這必然要求實現(xiàn)系統(tǒng)的跨運營商互聯(lián)。規(guī)模化運營包括：系統(tǒng)服務范圍的規(guī)?；⒂脩魯?shù)量的規(guī)?；挠脩舻慕嵌瓤?，在享受不停車繳費服務的便利之外，還希望能夠使用同一電子標簽和帳戶在不同的電子收費運營商的收費路網中“一卡通行”，同時從電子收費運營商的角度看，希望自身的系統(tǒng)與其它運營商的系統(tǒng)之間互聯(lián)互通，以迅速擴大用戶規(guī)模，同時共享各種資源，大大節(jié)約市場推廣及客戶服務等相關的費用，聯(lián)網不停車電子收費系統(tǒng)將任重道遠。