高速公路ETC智能化构想
作者：魏建勇
来源：《时代汽车》 2018年第5期
    摘要：高速公路ETC互联网时代一些改造思路，解决目前业主单位和客户的一些问题。
    关键词：ETC；智慧高速；山东高速公路
    1引言
    ETC  (electronic toll collection)是高速公路电子不停车收费的简称，其技术标准为交通部路网中心规范《收费公路联网电子不停车收费技术要求》。该规范的出台，打破了原先各省ETC分裂的局面，最终在2015年实现了29个省份的高速公路电子收费联网，除去海南、西藏等特殊省份，基本实现了全国高速公路收费的互联互通。站在今天的角度回头看，互联网在改造这个世界。行政区划造成的分裂成为了很多行业发展的阻碍，而高速公路率先实现了联网，对很多行业具有先行指导意义。
    在本文中，对高速公路ETC项目联网所带来的社会，经济意义不进行阐述，但作为一个行业从业者和观察者，在这里只表达一个观点：不管现在高速公路管理处于什么阶段和局面，国家都需要一个统一的路网，
而不是割裂和独立，这可能就是全国收费互联互通的最大意义吧。作为高速公路收费人，一方面要服务好客户，另一方面也要为国家建设服务，走回头路显然是浪费精力的一件事情。
    因目前高速公路ETC的设计规范发布是201 1年，对于规范的讨论应该更早，可以说10年已经过去了。在这10年间，技术经历了数次大的变革，时代也已经走进了互联网时代的深水区。每次看到支付宝、支付在高速公路或停车场带来的所谓无感支付和其它一些新闻总是感触颇深，我们确实应该重新审视我们的标准和技术，为ETC将来更好的服务社会做好规划。本人总结了几个目前运营过程中的几个痛点和解决思路，希望能起到抛砖引玉的作用。
高速查询    2传统ETC
    整个高速公路ETC收费系统庞杂无比，我们本篇论文先对其中的关键设备OBU (OnBoard Unit，车载单元)进行阐述，以后有精力我们可以单独开篇对相位天线、车辆排队、路测单元进行一一讨论。
    OBU（车载单元）是ETC实现的关键设备，在目前的技术标准中，OBU即代表了这辆车。对于真实的汽车，仅通过ETC天线进行区域扫描并安排车辆排队，并未安排车牌识别或其它车辆特征识别。这实际就导致了一个比较严峻的问题，下面会重点讨论这个问题。传统OBU核心部件包括ESAM (OBE-SAM)模块、射频读卡模块(13.56MHz)，电池和充电板、微动开关，通讯模块(5.8G)以及射频卡、3M胶，本论文进行简单介绍一下。
    ESAM模块相当于硬件设备中的SE(secure element)，其中存储了OBU-些发行信息、车辆信息、记录信息等，其中车辆信息为密文信息，必须有对应的解密密钥才能读出，是OBU代表汽车的关键数据。
    射频读卡模块是支持配套卡片使用的，其中高速公路RSU通过5.8G频段与OBU通信，OBU再通过射频与卡片通信，从而高速公路收费的完整链路。
    微动开关是一个机械装置，在OBU背面与挡风玻璃之间，通过物理压力来感应设备的拆卸状态，进而改写ESAM相应的记录数据。
    因为5.8G的工作环境需要有源，所以OBU都需要一块电容电池和普通电池，电容电池可以在光照环境下通过太阳能板充电。
    通讯模块，除13.56射频读卡模块，OBU还都带5.8G通讯模块，用以和路测单元通讯。
    3智能ETC
    3.1防作弊
    在上面章节我们提到过一个比较严峻的问题就是作弊问题。因为不同车型通行所收费用标准是不同的，其中客车根据座位数分为五个类别，货车根据运载吨位也分为五个类别，各省市判断标准可能稍微
有点差别。这些车辆标识数据都会写到OBU，在接下来的通行过程中，OBU将完全代表了这辆车。因传统ETC设计背景，OBU被设计为客服人员安装，还有一些发行单位出于业务快速发展的需要，发展了很多代理安装和客户自己安装。安装时或安装后的监督基本靠人工和微动开关来解决。可是人工不光费事费力，也并不可靠，容易出现和司机联合作弊的情况。一旦源头上发生作弊，在海量的通行车辆中，再想查获十分不容易。而且即使安装到车上，现在的OBU微动开关很容易被动手脚，可作弊空间也很大。
    我们应该做到OBU不怕客户拆卸和不敢拆卸，我们如何设计呢？我觉得可以从以下几个方面来设计：
    (1)建议使用传感器（压力、距离等）代替外露的机械微动开关，多个传感器很方便的记录与车辆挡风玻璃、车辆A柱之间压力、距离等数据，一旦激活即可锁定，使用中发生了重大偏离即可将OBU置为失效。
    (2)客户个人在线安装，安装采取牌照、闪灯秘语等方式防止作假，全程监控安装过程，记录客户身份，便于追溯，也节约人力。
    (3)在线稽查。车牌识别对于高速公路变得越来越普遍，将识别的车牌通过与OBU数据对比，拦截作弊车辆。
    3.2互联网化
    传统ETC设计之初，OBU被设计为脱机产品。加上很多高速收费站在偏远地区，联网能力比较差，有时候甚至收费站网络坏掉了。技术人员因各种原因不能察觉和不能修理，交易往往数周才能上传到系统平台。这对客户后续查询交易、开具发票有很大影响。
    一个时时在线的OBU就像目前流程的共享单车一样，可以记录gps轨迹、过站通行时间、速度等，这就对我们管理者提供了一份很大的数据，为更好的服务客户提供了一种可能。
    具体实现可以增加物流SIM模块，当然相应成本也上升了一些。互联网化的OBU，借助APP，我们可以时时在线和客户沟通使用过程中的一些情况。因为ETC的天然实名机制，不管货车、客车客户都可享受到极大的便利。
    (1)车辆GPS轨迹管理，针对客流量及时疏导；客户也可以在线提出诉求，反应交通情况；更真实的高速通行情况，及时向公众展示。
    (2)现在来看，虽然高速上拥有很多摄像头，收费站也和管理处联网，但是也仅限于内部追溯车辆使用，离实现真正的智慧高速相差甚远。如果车辆都联网了，变相等于高速公路联网，车辆越多路网数据越真实。
    (3)如果OBU能够联网化，甚至成为汽车行业的标准，那么我们高速公路就能突破线上线下，真正延伸到停车场等各个用途。
    3.3智能化
    OBU现在对于车辆来讲仅仅是收费使用，除运营客车、货车，普通汽车通行高速的时间、次数都比较少，所以现在现金收费仍然占很大比重。
    本次设计希望OBU能够承载更多的内容，比如GPS模块，室内环境检测，包括一些气体浓度、温度等等，及时通知车主。
    4结语
    随着汽车工业的快速发展和国民经济的提高，高速公路这个封闭场景迎来了越来越多的挑战，常态化拥堵已经影响了人们的出行，限速、施工、车祸等看似一个个孤立事件对出行的客人确实影响越来越大。目前正在实施的5.8G多义性路径识别也仅仅是解决收费的真实路径问题，对治理拥堵带来作用有限。
    高速公路实现互联网+其意义是不言而喻的，希望将来ETC能够上升为交通和汽车行业的一个国家强制标准，真正实现通行费的降低和路网的畅通。