谈ETC收费系统的体系结构及其特点

1 电子收费系统的体系结构及运行方式

电子收费系统的基本原理是使安装在车辆上的专门装置 (车上单元)通过无线信号与安装在收费口上的天线进行信息交换，根据该专门装置中保存的与收费相关的数据，可以即时算出并征收通行费用。费用征收不用现金，而使用电子货币式的系统(如IC卡)。一套完整的电子收费系统是由识别、通信等多个子系统和设备构成的。

整个电子收费系统运行的大致过程是：首先用户前往发行安装部门，申请安装车上单元，预缴通行费或设立事后付费账户，相应的信息被存入车上单元中，然后该车辆便可以上路行驶。在进入收费站时，车辆按规定限速通过电子收费车道。识别子系统识别出该车辆所属的类型。报告控制单元。通信子系统通过天线与车上单元进行双向通信，收费操作在通信的过程中同时完成。收费操作的具体步骤包括根据车型按照收费规则确定收费额，核对余额、账号信息，有关结果通知对方等。如果一切无误 (剩余金额充足或账号有效)，则正常结束收费操作(改写余额、记账等)。否则的话(剩余余额不足或账号无效等)，控制单元将采取措施，启动强制子系统，将车辆拦下或记录其车牌号码等，以保证通行费最终能被征收，不致流失。每次收费操作，控制单元都将把收费的相关信息递交给收费站计算机，收费站计算机对这些信息按不同类别分别进行处理。正常收费信息可以积累汇总，产生相应的收入报告递交给管理机关(中央管理系统)。同时，事后付款方式的收费数据将定时(或立即)传送给中央处理系统，以便生成转账清单向金融机构请求支付。不正常收费的信息将立即传递给中央处理系统，以确保统一及时处理。中央处理系统除了收下级传递的信息外，还向下级发送相关信息，如收费规则、账号“黑名单”等。在系统中，金融机构负责提供金融服务，包括管理事后付款的账户及收费账户，处理各种转账、清账事务，还参与车上单元的发行、发装。同时，它也向系统提供一定的信息，如不良信用账号的“黑名单”，业务结算结果等。

2 电子收费系统的优点

电子收费系统与现行的人工收费及半自动收费系统相比有如下优点：

(1)极大地提高了收费工作的效率，同时杜绝了工作中的贪污、作弊、乱收费等现象。采用电子收费系统，实现了收费工作的完全自动化，再加上以电子货币为主的电子化付费方式，使得收费操作可以在机器与机器之间通过电子信号以极快的速度进行，避免了以往人与人之间实物交互的繁琐。由此，收费操作所花费的时间从原来手工方式下的十几秒、几十秒甚至更长，一下缩短到几秒甚至一秒以内，收费效率显著提高。同时，由于采用电子货币来支付道路通行费，收费人员不再直接接触现金，从根本上切断了收费中贪污作弊现象，彻底杜绝了这种不正之风。由机器来进行收费，还减少了收费过程中人为因素的影响，收费标准能够得到更严格的执行，乱收费现象可以得到有效的遏制。因此，使用电子收费系统，能够促进资金的回收，保证道路的正常收益。

(2)电子收费系统还大大方便了驾乘人员，减少了无谓的消耗和污染。采用电子收费系统以后，实现了路桥通行费征收的不停车操作，这极大地方便了车辆上的驾乘人员。根据现行的半自动收费系统的统计资料，传统的半自动收费系统费用征收必须停车而且是人与人交互，平均每辆车需耗时14s；而采用电子收费技术后，当每辆车以40km／h的速度行驶通过收费口的时，只需要3s的时间。实际上，如果不是出于安全方面的考虑的话，车辆的通过速度还可以更高(理论上的车辆通过速度可以达到200km／h以上)。从用户的角度出发，电子收费的方式是更受欢迎的。由于交费无需停车，收费站上高峰期时的排队等候现象将得到极大的缓解甚至消失。对于车辆来说，这意味着不必再频繁地启动、刹车，无谓的油耗和机件、轮胎的损耗将降低。此外，车辆排放的废气也会因为不必再怠速等待而得以减少，这对环境的保护是很有益处的。

(3)减少了公路的交通堵塞和拥挤。现代公路越来越向高速化发展，路上车辆的时速普遍达到80km／h以上。然而在收费中，如果仍然以传统手工方式进行征费的话，车辆就不得不停下来，这与路上的高时速形成鲜明的反差，人为地制造了一个瓶颈，制约了公路发挥其最大效益。采用电子收费系统以后，车辆经过收费站时只需稍做减速不必再停车，收费口的车辆通行能力大大增强，一般可达到手工收费时的数倍，瓶颈制约作用将明显减弱。同时，使用电子收费系统以后，收费管理工作更加灵活，道路管理部门能够根据不同的时段动态地调整收费标准，以达到控制流量、分散高峰的目的。所有这些都对公路及其网络的整体通行能力的提高起到了显著的推进作用。

(4)提高交通效率。道路通行能力的提高，意味着同一段道路在一定时间内可以通过的车辆更多，每一车辆通过所需要的时间更短，公路乃至整个交通系统的运输效率由此得到显著的提高。

3 我省实施ETC系统应注意的问题

(1)电子收费系统中付费方式的确定

在电子收费系统中，有两类付费方式可供选择。一类是预付方式，用户预先缴纳一定金额的通行费，这个金额以某种方式保存起来，每当收费操作时，从中扣除相应的款项，余额继续保存。当余额不足时，用户可以加入新的预付款。这就像现在的某些储值卡。另一类是事后支付方式，用户申请一个账号，每当收费操作时，凭这个账号进行记账，然后定期或不定期地结账付款，这就像日常缴纳电话费一样。这两类付款方式也称为电子钱包，即卡上存有预付款金额或其账号 (预付式或记账式)。电子收费系统中付费方式决定了ETC系统中各个环节的处理流程。

(2)车上单元

车上单元是 ETC的重要组成部分，它记录着两种信息：一是使用者信息：车的ID值、车型的信息、预付款金额或其账号；二是收费信息：入口的信息、收费金额、时间、地点等。车上单元的信息结构决定了ETC收费系统的实用性及兼容性。

(3)电子钱包的存放处

电子钱包中包含的信息，可以存放在车上单元的内部存储器中，也可存放在外部存储装置里。这里的外部存储装置，指的主要是集成电路 (IC卡)及其读写器。电子钱包的存放处决定了电子钱包的应用范围及ETC系统的适用性。

电子钱包的发放采用外部存储方式。这样做，有以下优点：

①方便用户。对于使用预付方式的电子收费系统用户来说，如果余额信息存放在内部存储器里，那么当余额不足，需要续存时，无法立即完成，必须通过专门的服务机构 (发行安装单位或金融机构)才行。而使用IC卡存储预付金额，可以按照一定面额大量制作、公开发行，用户可以预先准备若干张，一张的金额不足，立刻换上新的。

②能够实现储值卡的一卡多用，满足用户需求和未来发展趋势的需要。储值IC卡不仅可以用于电子收费系统的交费，还可以用来支付行车过程中的其它费用，如加油、服务区消费等，甚至可以用到非交通领域中，如打电话，真正实现一卡通行。这不仅满足了用户追求方便快捷的需求，也符合未来社会及经济活动的电子化、一体化发展趋势。当然。使用外部存储装置也有不足的地方，例如它在响应时间和操作过程上往往比不过内部存储器。但使用外部存储装置是未来的必然趋势，也是现在各国着力研究的一个重点。

③能够减少对于金融机构的依赖。如果将电子钱包记录在车上单元，需要金融机构负责提供金融服务，包括参与车上单元的发行、发装。同时，它要向系统提供一定的信息，如不良信用账号的“黑名单”，业务结算结果等。而电子钱包的外部存储方式使电子钱包的发放与车上单元的试验数据进行仿真验证该BP网络预测模型。

反归一化后的结果，即T ’ =T ’ ×Tmax。

仿真预测结果如表1，表中的仿真预测结果是 从表1可能看出，用BP神经元网络预测模型对AC—20V型沥青混合料马歇尔试件VV、VA、VMA和VFA四个参数预测结果最大误差小于2%，预测结果令人满意，说明该预测模型具有解决实际问题的能力。

4 结束语

依据马歇尔试验的技术指标，用BP人工神经网络技术建立了预测模型，并应用了改进的BP算法。采用大量的马歇尔试验数据训练了三层BP神经元网络模型，并对预测结果进行了测试，结果表明，该法的理论分析与实际试验之间具有很好的相关性和延拓性，预测效果较好，可以大大减少研究此类问题的工作量。该预测模型还可推广应用预测马歇尔试件的稳定度和流值。