我国高速公路收费系统分析及不停车收费技术应用分析高速公路结课论文.doc

我国高速公路收费系统分析及不停车收费技术应用分析摘 要：高速公路作为公路交通现代化的主要指标，已经成为国民经济和社会发展以及人们生活的重要基础设施。自1998年以来，中国实施了积极的财政政策，主要措施是增加公共基础设施投资，目的是扩大内需，拉动经济增长。在这一政策推动下，中国高速公路建设得到了迅速的发展。“十五”期间，中国共建成高速公路2.47万公里，是“八五”和“九五”期间建成高速公路总和的1.5倍。高速公路的飞速发展，对中国国民经济持续快速增长起到了积极的推动作用，但与此同时，高速公路的收费也遇到了一些问题。本文笔者通过对高速公路收费办法的分析，揭示出目前我国高速公路收费标准上存在的一些问题，并集中对计重收费进行了探讨。关键词：高速公路；收费现状；不停车收费；ETC 1高速公路发展概述交通运输是国民经济的基础性、服务性产业，是合理配置资源、提高经济运行质量和效率的重要基础，是将世界联系在一起的纽带。人类社会发展的历史证明， 交通运输对于一个国家或地区的经济与社会发展至关重要。高速公路作为一种现代化的交通方式，具有通行能力大、快捷舒适、服务水平高等突出的优点，同时其建设和管理成本也远远高于普通公路的建设项目。发达的高速公路网不仅是交通现代化的主要标志， 也是一个国家现代化的重要标志。我国高速公路从无到有短短20多年的建设发展历程取得了举世瞩目的巨大成就，目前高速公路通车总里程已达到3.5万千米，稳居世界第二。1.1 高速公路的特点高速公路是一种具有四条以上车道，路中央设有隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。高速公路的造价很高，占地多，如目前我国的高速公路，每公里造价大约3000万元左右，路基宽度按照26m计算，则每公里占用土地约0.03平方千米以上，但是从其经济效益与成本看，高速公路的经济效益还是很显著的。高速公路的特点是具有机动车专用、分离行驶、全部立交、控制出入以及高标准、设施完善等功能。与一般公路相比，高速公路具有车速高、通行能力大、运输费用省、行车安全等四大优点，其中车速高是其最显著的优点，也是高速公路同其他公路的根本区别。1.2 我国高速公路的发展历史我国大陆高速公路的历史是从1985年开始的，这一年开工修建了沪嘉高速公路，1988年全长18.5公里的沪嘉高速公路正式建成通车，这标志着中国大陆高速公路实现了零的突破； 1990年9月，全长375公里的沈(阳)大(连)高速公路全线通车；2000年总长658公里和1262公 的(北)京沈(阳)高速公路和(北)京沪高速公路相继全线贯通，到2001年，中国国道t干线中的“j 个重要路段”就已基本建成。至1998年年底， 全国高速公路通车总里程达到6258公里，跃居世界第八；1999年年底，突破1万公里，位居世界第四；2000年年底，达到1.6万公里， 世界第三。截止2011年底，我国高速公路总里程数超过8.5万公里，居世界第二位，仅次于美国的10万公里。2 我国目前高速公路收费现状世界银行发布的一份研究报告指出，中国高速公路的通行费和许多发达国家相当，甚至更高，货车为每公里012至02l美元。与中国车主的收入比较，这个费率则是全世界最高的国家和地区之一。报告建议，中国政府不应继续提高目前已经较高的通行费率，而应该考虑实施全国范围的统一收费政策，避免用户即使在短途行驶中也必须多次缴费、各路段费率不尽相同的情况。目前我国收费标准一般是按公里收费的，各地的收费标准不一样，主要是因为各地的高速公路造价不同，像平原地区的高速公路造价有的3000万/公里，而有的高速公路山岭生丘区的造价达1亿元/公里。有的地方是按公里收费加大桥、隧道加价收费的。2.1 高速公路收费方式自从出现对车辆进行收费以来，收费技术经历了从低级到高级，从功能简单到丰富完善的过程。目前我国高速公路收费系统已从单纯的人工收费过渡到半自动收费、计重收费、ETC收费、联网收费等多种收费方式并存的格局。（1）人工收费方式人工判别车型，人工套用收费标准， 人工收费、找零、给收据等。需要较多的收费人员与单调繁琐的程序，采用人监督人的方式。（2）半自动收费方式人工判别车型、人工收费、车辆检测器计数、计算机控制与管理、电视监控相结合的收费方式。这种方式也是目前适合国情又被大多数高速公路所采用的。（3）计重收费方式在收费车道上安装称重设备，实行小型车、客车按车型收费，货运车辆按称量的车货总质量进行收费的一种计费模式。其主要目的是治理超载运输。（4）ETC收费方式ETC收费方式(Electronic Toll Collection)又称自动收费、电子收费或不停车收费，它是智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)的一个重要组成部分，是一个集中了射频识别、计算机网络及信启、管理、自动控制等多项高新技术在公路收费系统中综合应用以实现不停车收费的新型收费系统。ETC收费方式是在车前装有作为通行券使用的电 标签， 与装在车道上空的收发通信器进行微波通信(交互读、写)，验证通行权，判别车辆类型，自动核算记录通行费，车辆无需停车，可直接高速通过(一般40120Kmh，理论上可以超过120Kmh)，凭借收费数据记录，实现无人自动收费。3我国高速公路收费办法存在的问题3.1 收费标准高目前，我国的高速公路收费标准以小轿车（下同）为例，最低的0.20元/公里左右；最高的1.00元/公里左右；一般的为0.400.60元/公里。这个标准是相当高的。在美国，90%以上的高速公路不收费。在经济发达、消费水平很高的欧洲、亚洲一些国家和地区，其高速公路的收费标准都是比较低的。例如，意大利78里拉/公里（相当于人民币0.42元）；又如美国400号公路上的一个高速公路收费站，11公里高速公路收费0.3美元。每公里不到3美分（相当于人民币0.25元）; 又如法国0.3法郎（相当于人民币0.50元）。而在我国0.400.60元/公里，与这些国家的消费水平相比，我国高速公路的车辆通行费标准至少要比他们高10多倍！车辆通行费占了汽车客货运输和汽车使用成本中的很大比例，它使客货运输企业不堪承受；它使不少产品和物资的价格上涨；它使不少购车族望而却步，直接影响我国汽车工业的发展。3.2 车型分类划分不合理，车型判别难度大现行的车辆分类对国内众多汽车生产厂家的载货汽车只简单的分为六类，使得同一类别内包含有多种车型，伸缩空间过大，出现了15 t与25 t的车辆执行同一收费标准的不合理现象。而同时由于类别之间没有一定的过渡，导致核载吨位只相差1 t的车辆，却要执行两个档次的收费标准，车辆使用者对此意见颇多，致使部分车主以大改小。也是导致“大吨小标”运输车辆的一个原因。另外，现行的收费方式对同一类型的车辆，不管超载、核载或空载，均按同一标准收费。这样的收费政策客观上造成了超载就是减费的事实，在一定程度上鼓励了超限超载，使得超载运输所得成为“免费午餐”，形成了负面激励作用。可以说，这也是超限超载屡禁不止的一个重要原因。3.3 收费设施参差不齐，联网程度差由于国家目前对全国高速公路收费制式没有作强制性的规范要求，各高速公路在设计收费系统时，根据自己了解的情况和接触的商家，做出自己的选择。再加上各高速公路里程的长短、出入口设置的情况，收费站又有开放式和封闭式之分。因此我国高速公路收费制式很多，联网程度差，不仅全国无法统一，有的一个省也难以统一。目前归纳起来大致有以下几种方式： （1）人工收费。进口由收费员人工判别车辆类型，询问司机何处出站，收取现金，售给通行票（分手工定额票和计算机打印票）；出站时验票放行。收费员下班后对帐交款。（2）磁卡收费。进口由计算机自动识别或人工识别车型、发卡，出站交卡由收费员刷卡，计算机计算出应交金额打印收款票据，司机交现金放行。收费员下班后电脑自动对帐交款。也有一些地区相接的两条或几条高速公路，实行“一卡通”，两高速公路交接处不再互设收费站，车辆在最后出高速公路时再刷卡交费。（3）不停车收费。车主向高速公路管理部门或与高速公路协作的指定银行购买写有该车有关数据并储有一定金额的专用磁卡。高速公路收费站进出口专用车道上空安装雷达读卡装置，当在挡风玻璃上装有这种磁卡的车辆，在一定的速度以下驶入专用车道时，雷达读卡装置自动识别并打开栏杆，让该车在不停车的状态下进入高速公路。与此同时，收费系统自动计录并给该车的磁卡写入了该车进入高速公路的时间、地点等信息。出高速公路收费站时，雷达读卡装置自动识别并打开栏杆，让该车在不停车的状态下出收费站。4 不停车收费系统的应用4.1 基本概念（1）不停车收费系统( 又称电子收费系统E lectronic To ll CollectioSystem, 简称ETC 系统)利用车辆自动识别( Au tomaticV eh ic leIdentification, 简称AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯, 进行车辆自动识别和有关收费数据的交换, 通过计算机网路进行收费数据的处理, 实现不停车自动收费的全电子收费系统。（2）微波读写天线(简称RSU, 安装在车道上方), 由微波天线和读写控制器组成。微波天线是一个微波收发模块, 负责信号和数据的接收/发送、调制/解调、编码/解码、加密/解密; 读写器是控制发射和接收数据以及处理车道计算机收发信号的模块。（3）电子标签(简称OBU, 装在车辆挡风玻璃上) , 用来与路侧安装的RSU 通讯的微波设备。电子标签内装有ETC 缴费卡( 简称山西快通卡), 具有储值和储存车辆信息的双重功能。4.2 不停车收费系统的组成与工作原理图一 ETC车道系统构成图（1）ETC 车道系统构成：ETC 系统包括2 部分：站级子系统和车道级子系统。在车道设备中，读写天线位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由应用程序直接控制；其他设备如费额显示器、自动栏杆、车辆检测器、车道通行灯等设备通过车道控制器与车道计算机连接；摄像机采集到的视频信号通过字符叠加器叠加后，一路传到亭内车道控制器，另一路通过远端光接入设备（R1000）上传到收费站本地光接入设备（L1000），最后显示在监控室的监视器上。ETC车道系统构成图如图一所示。（2）系统工作原理：当车辆到达检测线圈，读写天线被启动，开始与车载电子标签（车载机CPU 卡）进行通信，若车载电子标签无效则报警并保持车道关闭，若有效则通行信号灯变绿，费额显示器上显示交易信息，自动栏杆机抬起，直到车辆离开检测线圈，交易成功；当车辆通过抓拍线圈时，车道摄像机会对车辆进行图像抓拍，将抓拍信息传到字符叠加器，依次上传到收费站磁盘阵列。车辆通过落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红；系统保存交易记录，等待下一辆车进入。4.3 ETC 系统的关键技术由ETC 的定义可知，其采用了很多关键技术共同完成车辆的不停车收费过程，其中包括3 大主要技术：车辆自动识别技术、自动车型分类技术、违章车辆抓拍技术。（1）自动车辆识别技术（AVI）。要由车载设备（OBU）和路边设备（RSE）组成，两者通过短程通信DSRC 完成路边设备对车载设备信息的一次读写，即完成收（付）费交易所必须的信息交换。目前用于ETC 的短程通信主要是红外线和微波2 种方式，由于技术发展的原因，微波方式的ETC 已成为各国DSRC 的主流。（2）自动车型分类技术（AVC）。在ETC 车道安装车型传感器测定和判断车辆的车型，以便按照车型实施收费。也有简单的方式，即通过读车载器中车型的信息来实现车型分类。（3）违章车辆抓拍技术（VEC）。主要由数码照相机、图像传输设备、车辆牌照自动识别系统等组成。对不安装车载设备OBU 的车辆用数码相机实施抓拍措施，并传输到收费中心，通过车牌自动识别系统识别违章车辆的车主，实施通行费的补收手续。4.4 实施ETC的优点ETC 收费方式是当前自动收费技术中优势最突出的一种方式。以往的收费模式基本上是人工收费方式，这种人工收费方式不仅效率低下，会造成高速公路营运成本较高，还极容易造成收费站交通堵塞，给人们带来诸多不便，造成资金流失等一系列问题。与传统的人工收费方式相比，ETC收费方式的优越性主要体现在四个方面：（1）营运成本低。在运行时无人值守、更无需人工干预，不仅能最大限度地减少营运成本，还有效地避免漏收、错收以及收费作弊等行为。（2）安全可靠性高。采用的微波通信、CPU卡等均通过国家安全交易认证，可有效保证交易数据的高度安全性。（3）适用范围较广。ETC 收费系统不仅适用于高速公路收费系统，还适用于加油站、停车场等交通管理的一体化服务，应用前景很广阔。（4）收费效率高。ETC收费系统的收费效率很高，能有效解决因人工收费造成排队而引起的车辆延误、交通堵塞、环境污染等问题，最大限度地提高收费站的通行能力。总的来说，ETC收费系统的自动化程度高，处理能力大，整体通行能力高，传输速率快，能带来较好的经济效益和社会效益。4.5 国外、国内ETC的实施情况待添加的隐藏文字内容1国际上, 美国、欧洲、日本、意大利、法国及新加坡等国家很早就针对不停车收费系统进行了研制开发, 并成功运用在高速公路收费中。从2001年3月开始, ETC( 电子不停车收费)技术在日本整体上投入运营。美国于1997年7月, 电子不停车收费系统( EZPASS)工程开始付诸实施。2007年年初, 交通运输部正式启动了区域联网电子不停车收费示范工程, 分为京津冀(北京、天津、河北) 和长三角(上海、江苏、浙江、安徽、江西) 两个区域进行建设。在交通运输部的统一部署和协调下, 2010年9月28日, 京津冀区域高速公路联网不停车收费示范工程正式开通。与此同时, 山东、吉林、四川、甘肃等省积极建设ETC 专用车道。山西省成为继交通运输部确定的示范工程之后较早实施ETC 工程的省份。2011年1月1日, 山西省高速公路不停车收费( ETC )一期工程如期完成并进入运行阶段。4.6 电子不停车收费系统应用的建议（1）根据我国国情，应循序渐进推行。我国是一个发展中国家，高速公路建设起步较晚，基础设施薄弱，大规模地推行电子不停车收费系统的物质基础与市场条件仍未具备，而且国外联网仅局限于国土面积较小、资讯业发达的欧洲部分国家以及新加坡等城市国家。因此，推行电子不停车收费系统，不能完全照搬国外标准，要依据国情，发展适合我们国内使用的电子不停车收费系统。（2）按照规律，有张有弛地展开。日本在推行电子不停车收费系统的过程中，就因为没有对市场进行充分调查和研究，电子不停车收费系统推出后，受到市场的冷落，主动安装电子标签的车辆数远远低于管理者的预期，导致电子不停车专用车道利用率极低，而因人工收费车道的塞车现象更为严重。（3）有机结合，多种方式并存。电子不停车收费系统是高速公路收费方式发展的必然趋势。但仍需要与人工、半自动收费方式并存，结合使用。电子不停车收费系统需要购买专用电子标签并走专用车道才能使用，而高速公路上行驶的车辆来自全国各地，不可能每辆车都有高速IC 卡和读卡器。因此人工、半自动收费方式还是必不可少的。5 结语高速公路集合了现代科学技术的最新成果，涉及了等多种学科，可以说是先进科学技术的产物之一，对高速公路管理工作提出更高要求也是必然的。采用科学、高效的方式实行对高速公路项目施工机械设备的管理，以改革为动力，以科学为指导，以人为中心，以设备为对象，以经济责任制及激励、约束机制为手段，扎实工作，努力把设备强制保养落到实处，对提升整个高速公路的管理水平有着深远的意义。参考文献：1 崔平、郭玉刚、钟晓蕾，高速公路的经济特性和收费原则的确定，辽宁省交通高等专科学校学报，2006（9）2 荣文竽、陈若云，高速公路收费标准制定方法探讨，山西交通科技，2003（10）3 曾江洪、李晓、张欢，公路计重收费标准的确定方法及应用，中南公路工程，2005（3）4 赖海燕，浅议高速公路交通量预测和收费标准制定，广西科学院学报，2002（5）5 关健.不停车收费系统（ETC）技术及应用J.河南科技，2004（5）：39416 刘勇.不停车收费系统简介J.公路交通技术，2005（3）：1661677 语馨.电子不停车收费系统（ETC）工作原理综述EB/OL.中国一卡通网，2006-12-078 温炳.不停车电子收费系统（ETC）及其应用J.陕西交通科技，2003（10）：1291319 郭庚麒.不停车收费系统（ETC）关键技术浅析J.广东交通职业技术学院学报，2009（3）10 李军.DSRC 技术原理及其应用J.黑龙江交通科技，2008（12）11 吴宜淞高速公路管理设施系统若干问题研究D长安大学硕士论12 李丛晖.电子不停车收费车道系统J.机电一体化，2005，11(4)：58-56.13 宫华，陈大亨.智能化佳通的新方向电子不停车收费J.科技成果纵览，2006(1)：54.14 高文娟，唐斌.告诉公路不停车收费系统的设计与实现J.科技资讯，2008.15 高速公路联网和搜非暂行技术要求S.交公路发2000463号.16 陈红伟.公路不停车收费系统中的车辆识别.仪器仪表与分析监测，2002(1)：13-14.