近年来，国家对交通基础设施建设的大规模投资促进了我国高速公路事业的快速发展。截至 2002 年底，我国高速公路里程突破 2 万千米。由于施工期投资主体复杂，项目建成后一路公司管理模式导致主收费站过多，在现有收费系统不能满足日益增长的需求，主收费站，特别是在城市出入口收费站形成交通瓶颈，严重影响路网效率，造成资源浪费和环境污染。在现有道路收费和车站设施的基础上，根据高速公路出入口交通流量的分布特点，从方案设计层面解决收费站交通瓶颈也成为交通工程研究的新课题。
1 ETC 系统的工作原理
1.1 ETC 系统的层次构成
目前我国路桥收费存在 3 种方式。 (1) 纯人工收费方式，即全部收费程序由人工操作完成。由于工作量大，不易统计监督，基本不采用。 (2) 人工半自动收费，即人工收费、计算机管理、闭路电视监控。该方法适用于我国公路管理的现状，是目前路桥收费的主要方式，但对于交通量大的收费站，该方法无法解决交通瓶颈问题。 (3) 电子不停车收费方式，即 ETC 系统收费。该方法利用车辆自动识别技术，通过天线实现车道控制器与车载电子标签的数据交换，自动完成收费程序，其层次如图1所示。
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1.2 ETC 系统工作流程
完整的 ETC 系统可分为 ( 部分：部分是 ETC 前端车道系统；另一部分是 ETC 后台清算系统。
1.2.1 ETC 车道系统
ETC 车道系统包括车辆检测子系统 、交通指挥子系统 、 车辆图像捕捉子系统，车辆识别子系统通常由电子标签制成 ? 车道天线 ? 由天线控制器和计算机系统组成。 ETC 如图所示 2 。
当 ETC 当用户车辆进入车道天线读写范围时，天线控制器从车道控制器接收通信请求，形成符合通信协议的数据帧，通过车道天线将数据帧发送到车载电子标签，同时接收和分析从电子标签返回的数据。车道控制器根据接收到的信息发出相关指令，完成电子标签的读写操作，并存储操作结果。该过程包括确认电子标签的有效性、识别车辆类型、查询费用表、扣除费用等。通过车辆是非法的 ETC 用户、图像捕获子系统和交通控制子系统将启动捕获、报警、拦截非法车辆以进行例外处理。车辆检测子系统主要用于连续车流通过时自动隔离对象，确保系统对每个用户的正确运行。
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2.2.2 后台清算系统
不同的 ETC 系统运营商管理的收费系统涉及运营商业务系统之间的会计清算。运营商如何进行会计清算取决于运营商的具体情况。根据电信行业的经验，有两种更常见的清算方法 , 中央清算和分散清算。
(1)中央清算方式。
一般来说，中央清算的方式是在各个方面 ETC 在系统运营商之上建立中立 ETC 负责电子标签发行流通管理和维护的中央清算系统 ETC 多个用户的消费账户，清算拆分 ETC 系统运营商之间的道路通行费等事务。其关系如图所示 3 。
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ETC 中央清算系统可以直接处理或间接通过金融机构 - 如银行等 / 处理上述事务。更可取的方法是直接在各省人工网络收费中心建立 ETC 中央清算系统统一负责全省 ETC 收费清算等业务。各 ETC 系统运营商与中央清算系统之间需要保证 ETC 详细的技术规范、电子标签的数据格式、各运营商的前端设备完全兼容交换 EFC Context Mark 、访问密钥、认证密钥、统一车型分类标准、各路段的收费标准、原车辆记录格式、黑灰名单的生成、发布和处理方法、收费、拆迁信息交换等一系列问题达成一致。这种中央清算 ETC 网络运行模式，系统结构清晰，各方分工明确，可操作性强， ETC 在各省联网收费中心的基础上，可以轻松建立联网收费中心。因此，这种操作模式是基于中央账户的 ETC 网络收费应用是理想的选择。因此，这种操作模式是基于中央账户的 ETC 网络收费应用是理想的选择。
(2)分散清算。
综上所述，分散式操作管理模式是每一种 ETC 保证系统运营商 ETC 前端设备完全兼容互换，通过 ETC 运营商之间的原始收费记录、会计数据等必要信息交换完成了跨路段通行费的拆分和清算 ETC 网上收费运营模式。其相互关系示意如图4所示。其相互关系示意如图4所示。
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和中央清算一样，每一种方式都是一样的 ETC 系统运营商之间需要保证 ETC 一系列问题，如前端设备的完全兼容性和相关系列问题达成协议。此外，各 ETC 系统运营商还需要就如何通过安全可控的方式交换真实的原始收费信息，以及如何利用这些原始收费信息在运营商之间进行会计分割，以及特殊车辆的通行费处理。在这种操作管理模式下，通行费的清算任务分散到各运营商，由运营商自己的处理程序完成，大部分功能可以在车道软件层实现，即所谓的现场拆除。在现有基于通行证的人工网络收费系统的车道控制软件中，实现这种拆账功能是非常常见的。这种分散式操作管理 ETC 网络运营模式，通行费清算任务分散，不需要在建立统一的中央清算系统上投入巨资，这也是这种运营模式的优势。
2 ETC 现阶段网络收费应用中系统的解决方案
2.1 收费系统使用的收费介质
目前国内高速公路收费系统常见的通行证有纸质印刷券、纸质磁性券、一维条码券、二维条码券、磁卡、接触式 IC 卡片和非接触式 IC 卡和其他形式。其中 IC 该卡可用于预付业务。经过多年的收费实践，收费系统越来越关注收费介质的性能和技术要求，如自动化程度、读写方打印管理成本等方面的性能和技术要求。由于在路网出口使用现金支付存在诸多弊端，预付交易将是公路收费从现金支付到非现金支付的必然选择，符合金融集成电路规范 IC 该卡也成为收费媒体的首选。
2.2 电子标签与 IC 卡的组合使用
凡不带 IC 卡的电子标签称为单片式电子标签，带有 IC 使用时插入卡接口 IC 电子标签称为两片式电子标签。通常，两片式电子标签支持对接 IC 卡片和非接触式 IC 卡读写能力。目前国外常用的电子不停车收费技术方案大多是单片式的 ETC 系统，这对 ETC 车辆利用率高的应用环境非常合适。然而，该系统在收费环境中运行封闭，完全脱离了现有的人工半自动收费系统。对于中国的公路网络，该方案将面临系统改造规模大、一次性投资高、施工周期长等问题。此外，在交通量小的非主线收费站，现有的系统设备将被拆除或其他特殊的建设 ETC 车道既不经济也不必要。因此，现有的国外方案不适合我国路网的现状。推进我国一路一公司公路管理模式和现有收费设施 ETC 方案设计必须突破系统收费。
由于现有的技术条件，电子标签对非接触式标签很难实现 IC 卡的长寿命操作(至少可以使用，年才有发行价值)，所以在接触式 IC 在现有收费系统不接受的情况下，在方案设计中，系统改造后必须具备两种读写能力，即电子标签采用接触式读写和现有人工半自动收费系统采用非接触式读写。
2.3 组合电子收费技术的解决方案
目前， IC 卡行业已经推出了可以同时支持接触读写和非接触读写的方式 IC 卡，称为双界面 IC 卡”。所谓的组合电子收费是 IC 卡刷卡交费 /ETC 电子交费 + 双片电子标签 + 双界面 IC 卡预付费方案，具体方案设计如下。
(1)支持 ISO 7816 、 ISO1443 协议，可读写 Mifare I 卡、 Mifare Pro 卡及双界面 IC 设计专用收费机具卡 IC 卡车道收费系统。
(2) 采用双界面 IC 卡片是双片式的 ETC 扩展数据存储介质的电子标签。双片式 ETC 电子标签和双界面 IC 卡还存储固定信息，如车主、车型和车辆物理参数。 ETC 双界面 IC 双界面存储账号、余额、交易记录、出入口号等信息 IC 卡中存储的信息可以通过接触式和非接触式读写访问。
(3) 同时设置收费专用车道 ETC 车道天线控制器和车道 IC 卡专用收费机由车道工控机控制，实现正常 ETC 收取车辆、误入普通车辆的通行费，以及灰、黑名单验证、原始交易记录生成、车道交通控制等功能。
(4) 交通量大，容易产生交通流瓶颈的收费站按需设置 7 条以上的 ETC 收费专用车道允许司机双界面 IC 插入双片式卡 ETC 电子标签，通过收费站免停车，自动扣除通行费，大大提高了收费口的通行能力。
(6) 一般收费站只设置 IC卡收费车道允许司机从双片式车道ETC在电子标签中拨出双界面 IC 卡以非接触触操作刷卡扣除，短暂停车后通过收费站。其运行模式如图所示 5 所示。
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该组合式电子收费技术方案具有以下优点：
（ 1 ）集中了 IC 卡收费和 ETC 在网络收费系统中实现了人工方式和收费优势 ETC 有效结合方法；
（ 2 ）方便网络收费系统开展预付费业务 / 快捷 / 安全 / 可靠的解决方案；
（ 3 ）根据交通量等实际情况，按需设置 ETC 车道数量高，系统可靠性高 / 投资和规模灵活，易于试点和推广 ；
（ 4 ）为解决中心城市环城公路网和区域经济圈城市公路网的交通瓶颈提供了有效手段；
（ 5 ）鼓励我国金融卡规范和电子商务的发展方向。可以预见，在未来很长一段时间内， ETC 只收取系统费 IC 现阶段应用的主要目的是解决关键路段收费站的交通拥堵问题。现阶段在国内实施的对象 ETC 必须强调系统 IC 卡收费系统 ETC 车道备用系统，确保系统在出现故障时顺利运行。
3 ETC 系统的应用推广和标准化
近年来，国内一些省市相继引进 ETC 其实际操作结果表明， ETC 系统是安全 / 稳定 / 准确可靠。这些项目的引进为中国取得了巨大的成果 ETC 该系统的开发和应用积累了宝贵的经验。但深入调查发现，各地引进的 ETC 系统不兼容。 ETC 系统的应用优势在于区域路网的联网运行和各个区域 ETC 如果系统不能相互兼容，其社会经济效益将大大降低；一路一卡 7 如果不能有效协调，会有严重影响 ETC 我国系统的健康发展和后续的开发应用。因此，制定 ETC 必须尽快开展系统标准规范工作。因此，制定 ETC 必须尽快开展系统标准规范工作。
由于当前欧 / 美 / 日等国家公布的 ETC 标准不统一，国际标准化组织也没有制定统一的国际标准准化组织没有制定统一的国际标准 ETC 系统制造商支持的技术标准，可以选择 CEM/T 278 公布的如下 3 个标准作为 ETC 系统前端设备的基本要求 ( 表 1)
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另外，为保证设备的互操作性，还应制定网络清算系统接口规范等其他细则和标准 ETC 车道系统设计规范、电子标签读写技术规范、数据结构、设备通信协议等。