国标ETC电子标签在自由流中的应用

中国公共安全・学术版　智能交通　Ｃｈｉｎａ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ａｃａｄｅｍｙ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　２０１４年第３期总第３６期　２０１４　ＮＯ．３　Ｓｕｍ．ＮＯ．３６　

国￣ｆ，ＥＴＣ电子标签在自由流中的应用　

武海燕　（河北省高速公路管理局指挥调度中心，石家庄０５００３１）　

【摘　要】目前，我国ＥＴＣ（不停车收费）技术经过飞速发展，已经在全国大部分省份推广普及。许多省份高速公路不停车收　费都具有相当规模，区域联网收费成为高速公路电子收费新的发展趋势。在这种情况下，由于路网的复杂性，投资主体的增　多，精确收费变得更加敏感。高速公路多车道自由流电子收费可解决该需求。而在城市智能交通管理中，路桥收费采用多车道　自由流电子收费可缓解交通堵塞等城市交通问题。本文探讨ＥＴＣ专用车道电子收费与多车道自由流电子收费的差异性，并针　对差别性探讨ＥＴＣ标签在多车道自由流收费下的应用要求及应用方式。　【关键词】高速公路收费；ＥＴＣ；自由流；电子标签　【中图分类号】Ｕ１２５【文献标识码】Ａ［ＤＯＩ］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－２３９６．２０１４．０３．０１８【文章编号ｌ　１６７２２３９６［２０１４］３６．００７４．０５　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＯＢＵ　ｏｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　Ｉｎ　Ｍｕｌｔｉ－ｌａｎｅ　Ｆｒｅｅ　Ｆｌｏｗ　

（Ｔｈｅ　Ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｅｍｒｅ　ｏｆ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ　ｉｎ　Ｈｅｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈａａｎｇ　０５００３１，Ｃｈｉｎ￣　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔ０ｌｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｒａｐｉｄｌｙ，ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｍｏｓｔ　ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｗｉｔｈ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｏｌｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｏｌｌ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｎｅｗ　ｔｒｅｎｄ．Ｉｎ　ｔｈａｔ　ｃａｓｅ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ｅｎｔｉｔｉｅｓ．　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｃｈａｒｇｅｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｍｏｒｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ．Ｍｕｌｔｉ－ｌａｎｅ　ｆｒｅｅ．ｆｌｏｗ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｏｌｌ　ｉｎ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃａｎ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ．　Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｔ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｉｔｙ，Ｍｕｌｔｉ．１ａｎｅ　ｆｒｅｅ－ｆｌＯＷ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｏｌｌ　ｍａｙ　ｅａｓｅ　Ｕｒｂａｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ＥＴＣ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｏｌｌ　ｌａｎｅｓ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ．１ａｎｅ　ｆｒｅｅ—ｆｌｏｗ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｏｌｌ，ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＥＴＣ　ｔａｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｌａｎｅ　ｆｒｅｅ．ｆｌｏｗ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｏｌｌ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ＥＴＣ：ｍｕｌｔｉ．１ａｎｅ　ｆｒｅｅ　ｆｌｏｗ；ｏｎ　ｂｏａｒｄ　ｕｎｉｔ　

０引言　

２００７年我国高速公路收费ＥＴＣ国家标准ＧＢ／　

Ｔ２０８５１．１－４　２００７颁布后，ＥＴＣ收费系统已经完成由最原　

始的设计阶段到实际应用阶段的转变。截至２０１３年１２　

月，全国ＥＴＣ车道数达Ｎ５５００多条，ＥＴＣ用户超过６００　

万，自营客户服务网点近６００个，ＥＴＣ交易量约占全国　收费公路总交易量的８％－９％，ＥＴＣ及其相关产业的总　

产值已超过２０亿元。交通运输部将分期分批、有步骤　

地推进全国ＥＴＣＩ￣网工程实施，力争￣ｆ］２０１５年年底，　

基本实现全国ＥＴＣＩ￣网，建立全国ＥＴＣ联网运营管理机　

制。客车ＥＴＣ使用率不低于２５％，非现金支付使用率达　

Ｎ２０％，主线公路收费站ＥＴＣ覆盖率达到１００％，全国　

收稿日期：２０１４—０８—０１　作者简介：武海燕（１９６８．），女，河北邢台人，西安公路学院本科生，高级工程师，研究方向：ＥＴｃ系统和相关技术的研究，特　别是ＥＴＣ技术在城市智能交通领域的扩辰应用方面的研究。　

・７４・

　２０１４年第３期总第３６期　２Ｏ１４　ＮＯ．３　Ｓｕｍ．ＮＯ－３６　智能交通　中国公共安全・学术版　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｃｈｉｎａ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ａｃａｄｅｍｙ　Ｅｄｉｔｉｏｎ　

域相互重叠，微波容易受到干扰，影响成功率。　

２．３简化交易流程　

为了表现原有国标ＥＴＣ标签在自由流上应用的兼　

容，本方案实验中不对ＥＴＣ标签进行升级或改造，采　

用原有国标ＥＴＣ标签。由于ＥＴＣ标签在ＥＴＣ应用中，　

是通道的应用，只需要对ＲＳＵ进行软件升级即可完成　

对交易流程的简化工程。在本方案设计中，针对高速　

公路中对路径识别的需求，把ＲＳＵ设计成标识基站的　

多车道自由流应用模式，旨在尽量减少流程步骤的原　

则，把ＲＳＵ交易流程简化见图５Ｉ１　。　

ＢＳＴ　ｒ　ＶＳＴ　

Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｃ３１ａｎｎｅｌ　Ｒｑ　Ｕ　Ｓ￣ＩＭＭＩＲｑ　

Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｃｈａｎｎｅｌ，ｌｔｓ　Ｕ￣ＩＭＭＩ　Ｒｓ　

Ｅｖ￣ａｔ～Ｒｅｐｏｔ　

图５国标Ｅ］　应用简化为自由流应用交易流程图　

在ＶＳＴ中不进行预读，只按照国标ＶＳＴ原语中数　

据结构进行回复。在Ｔｒａｎｓｆｅｒ　．　和　．　中对标签进行路径信息写入＿。Ｃｈ

这ａｎ两ｎｅ帧ｌ　Ｒ

数ｑ据结Ｓｅ

构ｔＭ按Ｍ

国Ｉ　Ｒ

家ｑ　

标准进行数据拼接，国标ＥＴＣ标签兼容拼接命令的执　

行并完成交易过程。　

２．４时分复用控制　

为了尽量避免天线与天线之间，电子标签与电子　

标签之间的干扰，以及天线与电子标签的信号碰撞等　

问题，本方案采用时分复用方式，将不同车道的信号　

在时间上错开，以尽最大的可能避免干扰与碰撞。系　

统通过同步器实现时分复用控制。相邻的两个ＲＳＵ通　

过采同步信号交替发射信号，时间间隔可以根据实际　

测试结果来进行设定。这样空中的数据就不会有过多　

的同频段叠加而导致电子标签无法正确接收。其详细　

设计见图６。　

同步　信号　ＲＳＵ１　

ＲＳＵ２　

ＲＳＵ３　

图６时分复用控制原理图　２．５路径信息的存储　

为了获取更高的通车速度，路径信息不能存储在　

ＩＣ卡中。ＩＣ卡虽然功能强大，应用广泛，但在天线与　

标签交易过程中需要对卡片进行操作，但由于ＩＣ卡的　

读卡速率等因素，耗时过长，其中标签对Ｉｃ卡复合消　

费的操作就需要ｌＯＯｍｓ，势必不能满足要求。所以把路　

径信息存储在ＥＳＡＭ安全模块中的保留文件内。参照国　

标对ＥＳＡＭ安全模块的定义中，存在自由读写的文件，　

本方案选择ＥＦ０４文件。　

３　ＥＴＣ标签在自由流中相关测试数据较大市　

政给水爆管事故　

为了验证本方案的可行性，进行相关的一些测　

试，其详细测试项及数据如下：　

３．１通信区域盲覆盖　采用国标ＥＴＣ标签，在路面中进行静态交易测　

试，查找相关的通信盲点，如在发现盲点可高速ＲＳＵ　

的安装角度。经测试通信区域可对路面进行全覆盖，　

并用通信距离可达２０米。　

３－２通车测试　

ＥＴＣ标签按正常的标签安装方案，正确准备于车　辆车窗。车辆分别是８０ｋｍ／ｈ，１２０ｋｍ／ｈ，１４０ｋｍ／ｈ通过路　

面，通过数据监听分析其交易时间及记录交易距离。　

其详细数据如表２。　

表２　８０ｋｍ／ｈ下交易时间表　

跑车次数　１号车道　１、２号车道中问　２号车道　２、３号车道中问　３号车道　１　７３ｍｓ　７８ｍｓ　７３Ｉｌｌｓ　７３ＩＴＩＳ　７８ｍｓ　２　１０３ＩｌｌＳ　８３ｍｓ　７３ｍｓ　７３ｍｓ　７３ｍｓ　３　７３ｍｓ　７３Ｉｎｓ　７３ＩＴＩＳ　７８　ｒｎｓ　７８ｈｉｓ　４　７３ｍｓ　８３ｎ１ｓ　７３Ｉｌｌｓ　７３Ｉｌｌｓ　７３ｍｓ　５　７３ｎ】ｓ　７３ｍｓ　７３ｍｓ　７３１ＴＩＳ　７３ｍＳ　

表３不同速度交易时间表　

跑车次数　８０ｋｍ／ｈ　１２０ｋｍ／ｈ　１４０ｋｍ／ｈ　１　７８Ｉｌｌｓ　１７３　ｒｍ　２０９ｍｓ　２　８３ｉｎｓ　１７３Ｉｌｌｓ　１８３ｍｓ　３　７３ｎｌｓ　１７３ｍｓ　２２３ｍｓ　４　８３ｌｌ】ｓ　１７３ｍｓ　２０３ｉｎｓ　５　７３Ｉｌｌｓ　ｌ７３ｍｓ　２０３ｍｓ　

由表２和表３可见，ＥＴＣ标签在多车道自由流的应　

用是可行的。数据上与武汉自由流协议上的交易时间　

约７０ｍｓ还是有差距。但ＥＴＣ标签完全为现有的ＥＴＣ专　

用车道电子收费协议所设计，数据完全可以接受。　

４总结及展望　

多车道自由流的方式的应用的特点向ＥＴＣ标签提　

・７７・

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出通讯链路的灵敏度与稳定性、交易时间长短、收费　

认证方式耗时等方面的要求。就现有的国标ＥＴＣ标签　

而言，在通讯链路稳定上可以满足自由流上应用要　

求。交易时间要求，可通过简化交易流程、简化消费　

认证、钱包文件位置转移、采用后台消费方式实现。　

自由流中对于多个车辆同时进入通讯区域的问题，可　

对天线加入并行处理来解决。目前，各省高速公路的　

专用车道电子收费电子标签发行量已规模不小，各省　

间区域联网收费也成为一种大趋势。多车道自由流除　

了可运用城市内的各路桥收费外，还可作为高速公路　

网中的信息标识站，用于解决联网后精确收费及收费　

参考文献　

［１］电子收费专用短程通信［Ｓ】．ＧＢ／Ｔ－２０８５１：２２—２８．　［２］自由流电子收费专用短程通信ｉｓ］．ＷＨ／Ｔ１—１　２００９：２２－４６．　【３］收费公路联网电子不停车收费技术要求ｉｓ］．２０１１－０２—２３：１０１—１１６　

・７８・　拆分的问题，缓解投资主体冲突，进一步促进联网收　

费的进程。所以ＥＴＣ标签也开始兼容多车道自由流的　

电子收费协议。ＥＴＣ标签要做到符合高速通行的自由　

流的应用要求，除了在硬件设计上专门设计外，还可　

以通过软件升级实现。自由流协议所要求的通行速度　

可通过简化流程实现。最后，这技术的革新，可为高　

速公路收费拥堵、标识站应用、通行费清分、弹性收　

费等问题提供强有力的技术手段，并可为高速公路的　

智能管理提供信息采集和发布平台，提高高速公路收　

费的服务水平，加快智能交通信息化的进程。