關于高速公路組合式電子收費系統解決方案
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1.7 技術特點
（1） 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，以實現電子不停車收費，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、收費車道數量少，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實現“一卡通行”的改造成本，在資金投入和系統規模上富有彈性、易于試點和推廣，投資風險大大降低。
（2） 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，實現免停車、免現金的支付卡交費；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。
（3） 真正電子錢包
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，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）發布的《中國金融集成電路（IC）卡規范》，為聯網收費開展儲值卡業務提供了安全、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展方向。
（4） 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點，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產業的特點，無縫擴展到服務區、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范體系。其中的核心規范被轉化為交通部高速公路聯網電子收費示范工程規范。
通過技術規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、規模化應用關鍵技術指標的檢測方法和規程，開發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的成熟度和可用性。
從技術方案和標準規范，以及設備實現的層面，實現了國標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車道標識系統：指路標志、振動標線、增加黃色標線比例、ETC發光指示標志等，實現ETC用戶的科學指示和引導。
為了方便用戶充值續費，擴展系統服務能力，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，開通終端3000多臺，系統服務能力提高到百萬用戶數量級。
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模塊，負責調制、解調、編碼、解碼無線鏈路傳送的數據；讀寫控制器是控制發射和接收數據、以及處理信號收發的模塊。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，為車道系統提供車輛識別信息，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卡中的數據信息，從而實現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卡由儲值卡發行管理機構統一安裝。
1.8.5 電子標簽讀寫設備
ETC設備需符合交通部《關于高速公路聯網收費的暫行規定》附錄四“電子不停車收費設備應用技術條件暫行規定”。
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網收費和電子支付系統的順利建成，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建設項目中。
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