广州市一卡通行系统

一、建设背景 　　 随着社会经济的高速增长，广州市区道路交通流量不断增加。由于地理因素的制约，跨越珠江的“八桥一隧”成为交通阻塞的多发点，因人工收费造成交通拥挤的现象日益突出，制约了城市交通网络作用的发挥。为了有效提高有限路桥空间利用效率，提高通行能力，缓解交通阻塞，改善城市路网交通状况，广州市政府于1997年决定在全市推行路桥电子收费“一卡通行”系统。 　　 采用路桥电子收费系统，通行车辆不必在收费站停车缴费。其优点主要在于： 　　 1．提高收费车道的通行能力，缓解交通阻塞 　　 研究数据表明，开放式收费系统中收取现金、找零并开收据的人工车道的通行能力为350辆／小时，混合 ETC 车道的通行能力为700辆／小时，专用 ETC 车道(有自动栏杆)的通行能力为 1200 辆川、时，高速 ETC 车道(无障碍物)的通行能力为 1800 辆川、时。因此，使用 ETC 系统可以减轻或消除因人工收费车道通行能力低而导致的交通阻塞。 　　 2．通行费支付的非现金化，减少收费管理成本 　　 由于不必为支付通行费而当场准备现金，方便道路使用者。同时可节省收费人员的人工费，减少人工收费的差错、舞弊等现象，并可减少收费车道数目进而减少用地，有效地减少收费管理成本。 　　 3．改善收费站周边的环境 　　 由于不需停车，减少了通行车辆的加减速次数，因此可减少车辆在收费站附近产生的废气、噪声，降低车辆的油耗，产生环境保护的效果。 　　二、系统建设的基本要求和原则 　　 基于明确各方责任、控制投资、方便车主等考虑，有关部门制定了广州市路桥电子收费系统的建设原则，主要有： 　　 1．不停车收费“一卡通行”是全市路桥电子收费系统建设的基本目标，由专业部门对全市路桥电子收费系统的建设实施进行统一规划、统一组织、统一管理、统一技术标准、统一发行电子标签、统一进行收费结算。 　　 2．路桥电子收费系统实行分级投资、建设和管理。各路桥业主按照统一的技术标准投资建设 ETC 车道系统，并且负责 ETC 车道系统的日常运行管理。由广州市路桥电子收费营运有限公司负责投资建设结算中心、监控中心和客户服务中心。 　　 3．由广州市路桥电子收费营运有限公司面向社会统一发行车载单元。 　　 4．委托银行根据结算中心提供的结算数据进行帐务清分。 　　 5．面向路桥业主和车主提供优质、全面的客户服务。 　　 广州市的实际情况对路桥电子收费“一卡通行”系统有如下要求： 　　 1．不必对已有的收费站及其设备进行大改造，减少路桥业主的建设投入费用； 　　 2．充分利用已有的网络通讯系统，减少路桥业主的使用费用； 　　 3．根据系统发展的趋势，要求能够同时适用于按里程收费的封闭式收费和按通行次数收费的开放式收费。 　　 4．要求系统具有高精度，将通讯错误等造成的故障降低到最小限度。 　　 5．由于与收费有关，要求交易、通讯等具有高度的安全保密性。 　　 6．要求车载单元可靠价廉，有利于大规模推广普及。 　　三、系统组成和结构 　　 广州市路桥电子收费系统主要由车载单元、收费站系统、中央结算系统和通讯网络系统组成。 　　 1．车载单元 　　 车载单元即 On Board Unit，也称为 Tag，安装在车辆前挡风玻璃上的后视镜对应处。它具有微波收发及数据读写、存储等功能。 　　 2．收费站系统 　　 指安装在收费站机房、收费亭以及收费车道上所有硬件和软件的总和。其功能是通过车道收发器与车载单元的微波通讯来完成交易(transmit)，进行交易数据存储并与中央结算系统交换数据。 　　 3．中央结算系统 　　 指放置在专用机房内的、具有实时联机事物处理和大规模数据处理能力的计算机集群系统。中央结算系统每日对收费站系统产生并上传的交易记录进行处理，产生银行划帐指令并发送给银行进行清分划帐。此外，中央结算系统根据结算结果生成名单管理数据并下载到收费站系统。 　　四、车道系统的技术选型 　　 ETC 系统中车道设备与车载单元之间以专用短距离通讯(Dedicated Short Range Communication)方式进行交易。实现 ETC 系统的标准化，关键在于 DSRC 的标准化。目前，有关 DSRC 技术的国际标准和国家标准尚未制定，但主要的方案有如下三种： 　　 广州市在1998年就选择了5．8GHZ 作为 ETC 系统的载波频率(国际上于1999年才正式确定 5．8GHZ 作为 DSRC 的专用频率)是基于以下几点考虑： 　　 (1)我国通信系统标准体系与欧洲标准体系(CEN)类似，无线电频率资源的分配大致相同。其中： 　　 ①800-900MHZ，主要用于移动通讯系统； 　　 ②2．45GHZ，主要用于医疗设备和家用微波器具； 　　 ③5．8GHZ，主要用于卫星通信、军事、工业、科研及扩频通信等。 　　 (2)5．8GHZ 频段的背景噪声小，而且解决该频段的干扰和抗干扰问题较 915MHZ、2．45GHZ 容易实现。 　　 (3)5．8GHZ 频段的 ETC 设备供应商较多，有利于实现 ETC 设备的互操作和设备引进，从而降低系统成本。 　　 (4)有利于将来在此频段内开展智能运输系统(ITS)的其它多项应用。 　　 另外，DFSRC 中主动和被动工作方式的车载单元都可以使用。采用主动工作方式的优点是 DSRC 的通信距离较长，可以实现全双工通信，数据传输率高，能在智能交通系统中发挥更多的用途；采用被动工作方式的优点是车载单元成本低，工作寿命长，技术和产品成熟。由于国内智能交通系统的应用很少，而且车主的承受能力不高，所以目前国内所有 ETC 系统的实际应用都选择被动式车载单元。 　　五、系统运行现状 　　 广州市路桥电子收费系统已于1999年10月1日全面投人试运行，目前系统运行正常稳定，是当前国内规模最大的、营运最成功的不停车路桥电子收费网络系统，其特点是：多(三家)业主参加、多种技术标准兼容(汽车采用5．8G 符合 CEN 标准的车道设备、摩托车采用 915MHz 车道设备)、多种收费方式兼容(适用于开放式收费和封闭式收费)、多家银行(工商银行和建设银行)划帐、统一发卡、统一结算。截至2000年9月30日，广州市 ETC 首期工程开通不停车收费车道39条，面向社会发行电子标签约 14000 支；不停车收费车道累计车流量超过两千万次。 　　六、发展趋势 　　 1．在交通需求管理上的应用 　　 解决城市交通阻塞的方法主要有两个，其一是增大路网或阻塞点的通行能力；其二是对交通需求(Transportation Demand Management)和道路通行能力、道路交通容量进行平衡调整，即对交通总量、交通空间分散和时间平均化进行调整和控制。 　　 进行交通需求管理，则面对着必须按区域、道路和时段向非特定的多数社会车辆进行收费的技术课题。应用、推广 ETC 系统可以全面解决这个课题。基于此思路，新加坡已于1998年开始在全国范围内应用 ETC 系统。 　　 广州市路桥电子收费“一卡通行”系统可为交通管理提供大量而又准确的数据。如图2即是今年7月珠江隧道某条 ETC 车道车流24小时分布情况，可明显地看出车流量在每个时间段的分布极不均匀。若根据此数据采取相应的交通控制政策，将可平缓车流量在时间段上的差异。 　　 2．同时适应预付费方式和后付费方式 　　 广州市 ETC 系统目前只采用后付费方式，即根据当日的 ETC 车道交易数据，经过中央结算系统的数据处理，产生银行划账指令并发送给银行进行清分、划账。此模式下，车载单元是不具备电子钱包的。在银行划账前，通行费是存在车主的银行帐号中，不易发生因金额不足而导致交易不成功的情况。发生余额不足时，车主只需到银行往账号中存款即可。 　　 另一种选择是采用预付费方式，即在车载单元建立电子钱包。当车辆通过 ETC 车道时将通行费直接从电子钱包中扣减。当电子钱包余额不足时，车主需通过专门的服务机构使用专门的设备来对电子钱包充值。因此，使用预付费方式时应采用两片式车载单元(即带有外部存储器)才能较方便地完成充值服务。 　　 常见的适用于 ETC 系统的两片式车载单元外部存储器是非接触式集成电路卡。其优点除易于实现预付费方式外，还能够较方便地进行应用扩展，实现一卡多用，例如可用于加油、公交乘车、路边停车及其他小额消费，符合社会经济活动的一体化、电子化的发展趋势。但是，使用双片式车载单元较使用单片式在过程上复杂，在响应时间上也较慢，技术尚未完全成熟，稳定性仍需接受考验。