談ETC收費系統的體系結構及其特點

1 電子收費系統的體系結構及運行方式

電子收費系統的基本原理是使安裝在車輛上的專門裝置 (車上單元)通過無線信號與安裝在收費口上的天線進行信息交換，根據該專門裝置中保存的與收費相關的數據，可以即時算出并征收通行費用。費用征收不用現金，而使用電子貨幣式的系統(如IC卡)。一套完整的電子收費系統是由識別、通信等多個子系統和設備構成的。

整個電子收費系統運行的大致過程是：首先用戶前往發行安裝部門，申請安裝車上單元，預繳通行費或設立事后付費賬戶，相應的信息被存入車上單元中，然后該車輛便可以上路行駛。在進入收費站時，車輛按規定限速通過電子收費車道。識別子系統識別出該車輛所屬的類型。報告控制單元。通信子系統通過天線與車上單元進行雙向通信，收費操作在通信的過程中同時完成。收費操作的具體步驟包括根據車型按照收費規則確定收費額，核對余額、賬號信息，有關結果通知對方等。如果一切無誤 (剩余金額充足或賬號有效)，則正常結束收費操作(改寫余額、記賬等)。否則的話(剩余余額不足或賬號無效等)，控制單元將采取措施，啟動強制子系統，將車輛攔下或記錄其車牌號碼等，以保證通行費最終能被征收，不致流失。每次收費操作，控制單元都將把收費的相關信息遞交給收費站計算機，收費站計算機對這些信息按不同類別分別進行處理。正常收費信息可以積累匯總，產生相應的收入報告遞交給管理機關(中央管理系統)。同時，事后付款方式的收費數據將定時(或立即)傳送給中央處理系統，以便生成轉賬清單向金融機構請求支付。不正常收費的信息將立即傳遞給中央處理系統，以確保統一及時處理。中央處理系統除了收下級傳遞的信息外，還向下級發送相關信息，如收費規則、賬號“黑名單”等。在系統中，金融機構負責提供金融服務，包括管理事后付款的賬戶及收費賬戶，處理各種轉賬、清賬事務，還參與車上單元的發行、發裝。同時，它也向系統提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業務結算結果等。

2 電子收費系統的優點

電子收費系統與現行的人工收費及半自動收費系統相比有如下優點：

(1)極大地提高了收費工作的效率，同時杜絕了工作中的貪污、作弊、亂收費等現象。采用電子收費系統，實現了收費工作的完全自動化，再加上以電子貨幣為主的電子化付費方式，使得收費操作可以在機器與機器之間通過電子信號以極快的速度進行，避免了以往人與人之間實物交互的繁瑣。由此，收費操作所花費的時間從原來手工方式下的十幾秒、幾十秒甚至更長，一下縮短到幾秒甚至一秒以內，收費效率顯著提高。同時，由于采用電子貨幣來支付道路通行費，收費人員不再直接接觸現金，從根本上切斷了收費中貪污作弊現象，徹底杜絕了這種不正之風。由機器來進行收費，還減少了收費過程中人為因素的影響，收費標準能夠得到更嚴格的執行，亂收費現象可以得到有效的遏制。因此，使用電子收費系統，能夠促進資金的回收，保證道路的正常收益。

(2)電子收費系統還大大方便了駕乘人員，減少了無謂的消耗和污染。采用電子收費系統以后，實現了路橋通行費征收的不停車操作，這極大地方便了車輛上的駕乘人員。根據現行的半自動收費系統的統計資料，傳統的半自動收費系統費用征收必須停車而且是人與人交互，平均每輛車需耗時14s；而采用電子收費技術后，當每輛車以40km／h的速度行駛通過收費口的時，只需要3s的時間。實際上，如果不是出于安全方面的考慮的話，車輛的通過速度還可以更高(理論上的車輛通過速度可以達到200km／h以上)。從用戶的角度出發，電子收費的方式是更受歡迎的。由于交費無需停車，收費站上高峰期時的排隊等候現象將得到極大的緩解甚至消失。對于車輛來說，這意味著不必再頻繁地啟動、剎車，無謂的油耗和機件、輪胎的損耗將降低。此外，車輛排放的廢氣也會因為不必再怠速等待而得以減少，這對環境的保護是很有益處的。

(3)減少了公路的交通堵塞和擁擠。現代公路越來越向高速化發展，路上車輛的時速普遍達到80km／h以上。然而在收費中，如果仍然以傳統手工方式進行征費的話，車輛就不得不停下來，這與路上的高時速形成鮮明的反差，人為地制造了一個瓶頸，制約了公路發揮其最大效益。采用電子收費系統以后，車輛經過收費站時只需稍做減速不必再停車，收費口的車輛通行能力大大增強，一般可達到手工收費時的數倍，瓶頸制約作用將明顯減弱。同時，使用電子收費系統以后，收費管理工作更加靈活，道路管理部門能夠根據不同的時段動態地調整收費標準，以達到控制流量、分散高峰的目的。所有這些都對公路及其網絡的整體通行能力的提高起到了顯著的推進作用。

(4)提高交通效率。道路通行能力的提高，意味著同一段道路在一定時間內可以通過的車輛更多，每一車輛通過所需要的時間更短，公路乃至整個交通系統的運輸效率由此得到顯著的提高。

3 我省實施ETC系統應注意的問題

(1)電子收費系統中付費方式的確定

在電子收費系統中，有兩類付費方式可供選擇。一類是預付方式，用戶預先繳納一定金額的通行費，這個金額以某種方式保存起來，每當收費操作時，從中扣除相應的款項，余額繼續保存。當余額不足時，用戶可以加入新的預付款。這就像現在的某些儲值卡。另一類是事后支付方式，用戶申請一個賬號，每當收費操作時，憑這個賬號進行記賬，然后定期或不定期地結賬付款，這就像日常繳納電話費一樣。這兩類付款方式也稱為電子錢包，即卡上存有預付款金額或其賬號 (預付式或記賬式)。電子收費系統中付費方式決定了ETC系統中各個環節的處理流程。

(2)車上單元

車上單元是 ETC的重要組成部分，它記錄著兩種信息：一是使用者信息：車的ID值、車型的信息、預付款金額或其賬號；二是收費信息：入口的信息、收費金額、時間、地點等。車上單元的信息結構決定了ETC收費系統的實用性及兼容性。

(3)電子錢包的存放處

電子錢包中包含的信息，可以存放在車上單元的內部存儲器中，也可存放在外部存儲裝置里。這里的外部存儲裝置，指的主要是集成電路 (IC卡)及其讀寫器。電子錢包的存放處決定了電子錢包的應用范圍及ETC系統的適用性。

電子錢包的發放采用外部存儲方式。這樣做，有以下優點：

①方便用戶。對于使用預付方式的電子收費系統用戶來說，如果余額信息存放在內部存儲器里，那么當余額不足，需要續存時，無法立即完成，必須通過專門的服務機構 (發行安裝單位或金融機構)才行。而使用IC卡存儲預付金額，可以按照一定面額大量制作、公開發行，用戶可以預先準備若干張，一張的金額不足，立刻換上新的。

②能夠實現儲值卡的一卡多用，滿足用戶需求和未來發展趨勢的需要。儲值IC卡不僅可以用于電子收費系統的交費，還可以用來支付行車過程中的其它費用，如加油、服務區消費等，甚至可以用到非交通領域中，如打電話，真正實現一卡通行。這不僅滿足了用戶追求方便快捷的需求，也符合未來社會及經濟活動的電子化、一體化發展趨勢。當然。使用外部存儲裝置也有不足的地方，例如它在響應時間和操作過程上往往比不過內部存儲器。但使用外部存儲裝置是未來的必然趨勢，也是現在各國著力研究的一個重點。

③能夠減少對于金融機構的依賴。如果將電子錢包記錄在車上單元，需要金融機構負責提供金融服務，包括參與車上單元的發行、發裝。同時，它要向系統提供一定的信息，如不良信用賬號的“黑名單”，業務結算結果等。而電子錢包的外部存儲方式使電子錢包的發放與車上單元的試驗數據進行仿真驗證該BP網絡預測模型。

反歸一化后的結果，即T ’ =T ’ ×Tmax。

仿真預測結果如表1，表中的仿真預測結果是 從表1可能看出，用BP神經元網絡預測模型對AC—20V型瀝青混合料馬歇爾試件VV、VA、VMA和VFA四個參數預測結果最大誤差小于2%，預測結果令人滿意，說明該預測模型具有解決實際問題的能力。

4 結束語

依據馬歇爾試驗的技術指標，用BP人工神經網絡技術建立了預測模型，并應用了改進的BP算法。采用大量的馬歇爾試驗數據訓練了三層BP神經元網絡模型，并對預測結果進行了測試，結果表明，該法的理論分析與實際試驗之間具有很好的相關性和延拓性，預測效果較好，可以大大減少研究此類問題的工作量。該預測模型還可推廣應用預測馬歇爾試件的穩定度和流值。