目前发展京津冀区域现代化交通已成为发展区域经济的重点环节，而京津冀各省市间现有的交通状况，特别是省（市）际主线站或其它大中城市周边收费站通行不畅已成为各方关注的焦点，逐渐成为区域内经济沟通的瓶颈。

    京津冀区域高速公路联网电子不停车收费系统示范工程，就是拟从跨省市大区域联网电子不停车ETC收费的需求出发，按照国家电子不停车收费技术的相关标准、规范，对京津冀现有区域联网收费进行整合和创新，实现驾驶员以不停车方式快捷安全地通过省（市）际主线站或其它大中城市周边收费站，以提高省（市）际通道以及公路网主要收费站点的通行能力和服务水平，提供给用户便捷、快速、安全的通行方式与支付方式，有效地缓解收费站的拥堵和提高服务水平，改善高速公路的整体形象，为京津冀经济运行、经济增长、社会进步提供助力。

ETC的概念
    ETC即不停车电子收费系统（electronic toll collection）是利用当代各种先进的短程通信技术（dedicated short range communication DSRC）、自动车辆识别技术AVI、自动车辆分型技术AVCS 和视频稽查系统等先进的技术手段，加上用来进行数据处理的计算机硬件以及收费管理中心实现不停车自动收费道路通行的系统。电子不停车收费是一种利用专用短程微波通信技术，通过路侧单元与车载单元的信息交换，自动识别车辆，采用电子支付方式，自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。

ETC的系统模型
    作为一个收费系统，必然涉及到消费方和服务方，这种合约关系成为支付手段。另一个部分是利益的平衡问题，也就是服务提供商凭什么向支付方式发行商要求支付的问题。在电子收费系统中，用户使用ETC车道后产生的交易数据是服务提供商与支付方式发行商唯一认可的支付凭证。这样就构成了一个完整的ETC的模型图（见图1）。

    这是一个独立的框架体系，与外界的接口可能出现在各个实体中。模型中定义的实体为逻辑实体，在实际应用环境中，可能出现两个或多个逻辑实体同为一个物理实体，或者功能有所交叉的情况，这些都是该模型的具体应用体现。

ETC的功能需求
从功能上来看，ETC应满足以下几个方面的需求。
1、可用性需求，即要辨别什么样的用户才能通过ETC车道。按常规，没有支付方式的用户、具有非法支付方式的用户和不能继续使用的支付方式的用户将不能通过ETC，如密钥不正确或者黑名单用户将不能通过ETC车道。这一需求体现为对用户的有效性要进行管理、判定。
2、合法用户应能顺利通过ETC。用户能顺利通过ETC车道，ETC服务提供商通过ETC车道系统扣除（或记账）用户通行费，完成了一次交易。这一需求是对ETC车道系统的具体要求，当然还应包括车辆识别、车型判定等具体的子功能。[nextpage]
3、对生成的数据应当进行结算。结算完毕后，应当进行各方利益的平衡，这一需求体现为结算和支付。这是对后台系统的基本要求。
4、基本需求是对整个系统性能，包括可靠性，健壮性、安全性等等的要求。

ETC构成和工作原理
    根据不停车收费系统的功能需求，不停车收费系统一般分为前台系统和后台系统。前台系统包括三种核心设备：车辆自动识别系统（AVI）、车辆自动分类系统（AVC）、录像实施系统（VES）。车辆自动识别系统采用无线调频设备识别用户的身份标识卡（TAG）及其有效性；车辆自动分类系统借助传感器组成的信息确定车辆的收费类别；录像实施系统利用高速图像处理设备自动俘获违章车辆的车牌号码。核心设备与其它控制设备共同组成不停车系统的车道控制器。
    ETC的工作原理见图2。

    用户在网点安装部门，申请安装车载单元，申请安装车上单元，预交通行费，然后该车便可上路。在进入收费站时，车辆按规定限速通过电子收费车道。当ETC系统检测到车辆进入到ETC车道的时候，安装在车道上的微波天线与安装在汽车挡风或玻璃上的电子标签（车载单元）自动进行信息交换，与微波天线相连的ETC车道计算机根据电子标签中存储的车辆信息，并根据车主的使用情况从其银行的帐户中扣除通行费，同时，事后付款方式的收费数据将定时传送给处理系统，以便生成转帐清单向金融机构请求支付。交易成功后，车道栏杆自动升起，放行车辆，车辆通过后栏杆自动降下。整个收费过程无需人工干预，用户可不停车快速通过ETC收费车道。

不停车收费系统的类型
    不停车电子收费系统主要有两种类型：收费站不停车收费系统和自由流不停车收费系统。

    收费站不停车收费系统一般采取组合式收费方式，既有不停车收费车道，又保留半自动收费车道。自由流不停车收费系统在道路主线上每隔一定里程设置一个横跨道路上空的龙门架，架上安装不停车收费设备，实施分段开放式不停车收费。

ETC车道的系统设计
    ETC车道系统包括车道控制系统和后台管理系统两大部分。车道控制系统包括以下子系统：车辆检测系统、车辆识别系统、计费系统、设备控制系统、图像抓拍系统、通信系统、设备诊断系统。后台管理系统则由监控系统、管理系统以及ETC系统与外部系统(MTC系统)。同时，为了保证交易数据的上传以便业主及时对数据进行结算，也为了及时给车道下发新的运营参数，系统提供了收费站数据库与车道计算机之间通过网外介质上传、下发数据的机制。
    ETC车道系统的构成如图3。

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    安装在收费岛头龙门架的读写天线与车载电子标签之间利用专用短距离微波通信方式进行信息交换。天线与收费亭内的工控机之间通过天线控制器实现信息交换。其它亭外设备加自动栏杆、金额显示器、交通灯车道通行灯、车辆检测器则由工控机通过车道控制器间接控制。视频信号经叠加过车交易信息后传至抓拍设备及收费站监视器上。

京津冀ETC系统的建设情况
    对京津冀区域示范工程，要求在两市一省所有省（市）界主线收费站及京津冀区域主要通道沿线交通流密集的匝道收费站优先设置ETC专用车道，纳入示范工程实施范围。

建设情况
1、北京市
    北京市内建设84条ETC车道，涉及八达岭、京津塘、机场路、京石、京沈北京段、京承、京开、京哈、机场北线、京通路等10条高速公路的39个收费站。

    北京市与天津、河北的省界站ETC车道建设情况为：京石高速北京/河北的省市界站出京方向的1条ETC车道；京沈高速香河收费站出京方向的2条ETC车道；京津二通道北京境内半副主线站的2条ETC车道；京津塘高速与京沪天津段交界的泗村店站设1条ETC出口车道。

2、天津市
    津沧高速的九宣闸收费站（与河北省交界，即京沪河北段的青县收费站）设2条ETC出口车道；京沪高速天津段泗村店站（与京津塘高速交界）设1条ETC出口车道；京津二通道天津境半副主线站设2条ETC车道；唐津高速与河北交界主线站设1条ETC出口车道。

3、河北省
    河北省高速公路纳入京沈路网的路段，以及一片区整个路网纳入示范工程。
纳入京沈路网的河北省路段共设置20条ETC车道。其中与北京交界的香河主线站设2条ETC出口车道；唐津高速与天津市的丰南西省界站设1条ETC出口车道；沿海高速冀津省界站（全幅）设1入1出ETC车道。

    河北省一片区路网中，共设置12条ETC车道。其中京石高速与北京交界的省界站设1条ETC出口车道；京沪高速与天津交界的青县主线站设2条ETC出口车道。河北省京沈路网、一片区路网中，所有MTC车道均需进行改造。

管理架构
设立京津冀区域联网收费管理中心，各省市电子收费总的管理架构（见图4）如下。

 
北京市采用：京津冀区域联网收费管理中心－北京市联网电子收费清分中心－各路网结算中心－高速公路路段四级架构。
天津市：京津冀区域联网收费管理中心－天津市联网收费结算中心－高速公路路段三级架构。
河北省一片区：京津冀区域联网收费管理中心－河北省联网收费结算中心－片区结算中心－高速公路路段四级架构。
京沈路网：京津冀区域联网收费管理中心－河北省联网收费结算中心、天津市联网收费结算中心－京沈结算中心－高速公路路段四级架构。[nextpage]

运营架构
    京津冀区域高速公路联网电子不停车收费系统运营构架由：区域结算中心、省（市）级联网收费中心、片区或路网结算中心、密钥管理中心、道路业主、各省市的发行及服务机构、银行、用户等实体组成，相互之间界面、功能见图5。

ETC车道设置要求
    主线收费站、省界收费站：ETC收费车道应尽量设置在广场内侧的第一、第二条收费车道（从广场中央的双向岛开始从内向外依次设置）。ETC车道应设置为专用车道。主线站ETC专用车道的设计速度为40km/h。

    匝道收费站：匝道收费站一般情况下设置1入1出ETC车道，也应尽量设置在广场内侧车道（从广场最内侧车道算起）。对于条件允许的收费站，ETC车道应设置为专用车道；对于车道数较少，条件暂时不具备的收费站，近期可考虑设置为ETC/MTC混合车道，待时机成熟时应转换为ETC专用车道。匝道站ETC专用车道的设计速度为20km/h。

    应设置统一型式的ETC服务标志、指引标志、ETC专用车道标线、限速标志等辅助设施。

省市级密钥管理中心
    省市级密钥管理中心负责建设本省市内联网电子收费的密钥管理和发行系统，是整个电子收费交易安全性的重要保障。省市级密钥管理中心可以设在省市联网收费中心，也可设在发行及服务机构，视具体情况而定。

    对于决定委托唯一的一家运营商，来负责本省市内电子收费系统的发行、服务、推广的省市，密钥管理中心可设在发行及服务机构。对于由省市级联网收费中心负责电子收费系统的发行、服务、推广的省市，或者可能存在多个运营商的省市，密钥管理中心推荐设置在省市级联网收费中心。

电子收费交易数据流程
    电子收费交易数据流程见图6。

 
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    省市域内的电子收费交易数据主要分为下发数据、上传数据两大类。下发数据包括时钟参数、费额参数、车道控制参数、非现金支付卡（记账卡、储值卡）及电子标签参数、黑名单、联网收费管理中心级拆分帐结算数据。上传数据包括原始电子收费交易数据（包括电子标签、IC卡）、特殊事件报警数据、查询数据等。

    除此之外，还包括省市级联网收费管理中心与ETC运营商之间的交换数据，包括电子标签与非现金支付卡的销售／挂失／解挂／注销／过期数据、清分结算数据、黑名单、查询数据等。

关键设备互联互通
    京津冀区域联网电子不停车收费采用的非现金支付卡、电子标签、车道路侧读写天线、非接触IC卡读写器应满足京津冀跨区域电子不停车联网收费应用，其应遵循统一的技术标准，保证不同省市、不同路段的互联、互通，建议采用准入制度，为工程顺利实施提供保证。

车辆误入及故障处理办法
    当入口车道出现车辆误入情况时，可采用设置自动发卡机或人工发卡方式解决。可采用人工发卡方式，收费亭内设置简易的或便携式设备完成发卡；在系统稳定后，可适时地向无人职守方式过渡。

    当出口车道出现车辆误入情况时，初期可采用人工辅助收费的方式，在亭内设置便携式收费机，按照MTC车道模式对误入车辆收取通行费，MTC功能和ETC功能相互独立。在系统稳定后，各省市可结合运营情况，将ETC车道逐步调整为自动化程度更高的方式，或与人工收费方式相结合。

实施效果和存在的问题
    与现行的大多数公路收费系统相比，实施不停车电子收费系统的主要优点：减少停车缴费次数，提高收费站通行能力，减少现金交易，方便用户，防止作弊，降低收费系统的运营成本，降低收费广场建设规模，减少征地，减轻因停车付费带来的环境污染。

但是ETC发展中也存在着不少的问题，主要表现如下。
1、ETC专用短程通信(DSRC)协议不统一。目前在国际上基于5.8GHz的DSRC协议存在着互不兼容的几大标准体系，而且在国内应用的电子收费系统也存在着不同的协议类型。因而，国内专用短程通信协议的选定将从多个方面考虑，不仅将其作为信息服务与安全应用的车辆与路侧基础设施通信平台进行长远规划，还需要在国内对电子收费系统标准出台的时间需求以及国内相关产业水平等问题上取得平衡。
2、ETC系统在运营过程中，面临较多的管理问题。由于缺乏相应的法规和管理经验，无法有效制止无卡车辆的恶性闯卡。虽然能现场抓拍到违章车辆的拍照，但仍无法收回逃逸车辆的通行费，从而给部分司机带来侥幸心理。
3、由于ETC收费的优势在于联网收费，目前在很多省、市缺乏统一规划，各公司自行引进设施给后续的扩展和连接带来很大的障碍，而且部分系统的性能和技术指标不符合国际潮流，不适宜将来的发展。
4、ETC车道投资较高，核心设备价格偏贵。在土建投资已先期完成情况下，仅从设备投资方面与人工半自动收费车道相比确实差距较大。另外，电子标签价格与人们普遍心里预期还有一定的差距。

不停车电子收费系统的发展趋势
    不停车电子收费系统的发展趋势是规模化运行，这必然要求实现系统的跨运营商互联。规模化运营包括：系统服务范围的规模化、用户数量的规模化。从用户的角度看，在享受不停车缴费服务的便利之外，还希望能够使用同一电子标签和帐户在不同的电子收费运营商的收费路网中“一卡通行”，同时从电子收费运营商的角度看，希望自身的系统与其它运营商的系统之间互联互通，以迅速扩大用户规模，同时共享各种资源，大大节约市场推广及客户服务等相关的费用，联网不停车电子收费系统将任重道远。