黑龙江省高速公路电子支付系统概述

李丛晖

摘要：本文对黑龙江省高速公路电子支付系统总体方案和主要功能进行了介绍，并对如何解决电子支付系统中核心的（ETC）系统可能遇到的关键难题提出了解决方案。为在现有人工收费系统基础上引进ETC技术进行公路收费系统升级改造，提供了一个良好的借鉴蓝本。

关键词:高速公路 ， 收费系统 ， 电子不停车收费 ，ETC系统

Abstract: this paper of heilongjiang province highway electronic payment system overall scheme and main functions are introduced, and of how to resolve the core of electronic payment systems (ETC) system may be met key problem is proposed. To the existing artificial charging system introduced based on toll roads ETC technology system upgrading, provide a good reference version.

Keywords: highway, fee system, electronic no parking charge, ETC system

中图分类号:U412.36+6文献标识码：A文章编号：

一、项目背景

2009年下半年，为解决MTC（人工半自动）收费系统存在的通行效率低、容易发生出错、假钞和作弊，工作人员劳动强度大等问题，为道路使用者和运营管理者提供更便捷的交费、收费方式，黑龙江省开始实施高速公路电子支付系统。

该项目是在现有机电系统的基础上进行的功能升级改造，既包括新增系统的软硬件配置，又包括对现有系统硬件、软件的改造，还包括对相关土建、安全设施的新增、改造设计。

二、总体方案

1、电子支付的实现方式

采用人工车道刷卡交费与ETC车道不停车交费相结合的方式。即在MTC基础上采用交通专用支付卡实现停车刷卡非现金支付通行费，同时建设电子不停车收费（ETC）专用车道实现电子不停车自动缴费。

2、技术选型

黑龙江省高速公路电子支付系统采用双界面CPU卡为高速公路电子收费专用支付卡，同时可作为通行卡使用。ETC系统只针对客车用户开放，采用双界面电子标签（OBU+双界面CPU卡）、5.8GHz技术方案，ETC车道布设方案采用“中央车道、设备前置、客车专用、低速”方式使用。

3、电子支付系统总体框架

目前，电子支付系统的构成包括5个参与方：（1）路桥业主；（2）电子支付运营方（联网收费结算中心）；（3） 银行机构；（4） 用户；（5）服务代理商。各方之间的业务关系如下图所示。

4、系统安全机制

电子支付系统的安全可靠性从系统的如下几个层面得到保证。

（1）系统专用卡片的安全可靠性：卡片内部密钥体系结构严格遵守BMACS的密钥体系结构，确保卡片不能被伪造。

（2）读卡器中SAM模块的安全可靠性：读卡器中SAM模块的交易权限最小化，避免越权操作，卡机驱动接口、程序严格保密，避免卡机被非法使用。

（3）卡机认证： IC卡读卡器与CPU卡之间的交易认证严格遵守电子支付中心建立的密钥认证体系，确保卡片以及读卡器不能被伪造。

（4）交易数据防伪：消费交易数据通过电子支付中心规定的TAC码计算，后台严格校验，以保证交易数据的合法性和不可抵赖性。此外，充值、发行交易还必须通过在线验证以保证有效性。

（5）计算机系统安全性方面，采用三级安全控制：网络安全级、主机安全级和应用系统的安全级，同时采用各种技术手段保证网络的安全可靠性，避免网络使用的漏洞给系统造成危害。

三、系统网络结构

系统由省电子支付管理中心（含电子标签、支付卡的初始化、发行与充值）、路段收费中心、收费站、电子支付收费车道、服务网点组成。

黑龙江省高速公路现有联网收费系统的网络及通信系统承担电子支付收费管理中心、路收费中心、收费站、收费车道之间各类数据的上传、下发工作，以保证整个电子支付系统的正常运作。

省电子支付收费管理中心构成本地局域网，与省收费结算中心通过1000M网口连接。服务网点设置本地收费局域网，通过公网与省电子支付管理中心通信。

四、系统功能设计

1、电子收费管理中心系统

主要功能包括：实现密钥管理、数据备份与恢复、支付卡的初始化、支付卡的库存管理、帐务管理、黑名单管理、系统管理、通信、后台充值认证、交易认证、进行各种报表的统计查询、客户服务等。

2、收费站级系统

主要功能包括：与收费车道、路段收费中心、省电子支付管理中心的数据交换；对车道收费情况进行实时监视；对车道收费情况进行的事后图像审核、稽查；收费站内电子支付收费数据的维护、统计、检索和打印；收费站电子支付和MTC数据的融合；收费站级各类参数的查询。

3、ETC车道系统

采用设备前置的专用收费车道方案。即电子标签读写天线、天线控制器、自动栏杆、通行信号灯、黄色闪光报警器等安装在车道前部，并在自动栏杆以前的位置依次排列触发、抓拍和落杆线圈，费额显示器可适当置后，以保证司乘人员在一定行驶速度下可顺利观察。ETC车道系统主要功能包括：

(1) 探测车辆的到来和离开并对车辆进行计数，并传送检测结果。

(2) 具有实时的图像抓拍和车牌识别功能。

(3) 在入口车道将入口信息写入支付卡；在出口车道，根据入口信息，查费率表，计算通行费金额，回写出口标识，如果是储值卡则扣款。

(4) 根据车道计算机控制指令正确控制车道设备的动作。

(5) 完成车道和收费站之间的数据交换。

(6) ETC收费车道系统能够以独立作业的方式工作，在出现异常情况时，车道系统可降级运行和脱机操作。

4、MTC车道系统

对现有MTC收费车道系统进行改造，增加非接触IC卡读写器，作为储值卡/记账卡刷卡使用，而收发卡机保留，作为通行卡使用。储值卡/记账卡既可以作为支付卡使用，还可以作为通行券使用，因此对于储值卡/记账卡用户不另发通行券。

五、ETC关键问题的解决

“邻道干扰”和“跟车干扰”是影响ETC大规模应用的两个综合性关键问题，因此，在黑龙江省电子支付系统的实际应用中，采取了技术及管理两方面的综合措施着力加以解决。

1、技术措施

（1）精确控制RSU（路侧天线）读写范围及可靠性，从微波信号覆盖区域的连续与稳定性方面减少邻道干扰、跟车干扰的发生概率。

（2）OBU（车载标签）、RSU的选频设计，配合使用频道隔离技术和精确定频技术，提升对邻道干扰的抑制能力。

（3）提高OBU设备的技术指标一致性。

（4）优化软件控制流程，从电子交易处理逻辑和程序上，减少邻道干扰、跟车干扰的发生概率和不良影响。

2、管理措施

（1）通过专用标志进行引导用户车流；

（2）规范OBU的安装位置，小车和大车安装高度尽量保持一致，倾角尽量保持相同，可以减少跟车干扰的可能性。

（3）通过用户培训教育和现场管理进行规避，要求后车最少与前车保持5m以上行车距离。

六、总结

黑龙江省高速公路电子支付系统采取分期实施的策略，首期工程选择特殊站点开通少量ETC车道，在其余的所有收费车道扩充支付卡交易功能；远期逐步扩大ETC系统的规模，扩展刷卡消费的业务范围，完善电子支付的服务网络。

系统在设计时按照“方便用户、便于管理、吸收创新、提高效率”的原则，并参照国内外有关标准、规范和技术。从目前系统的运营效果来看，基本达到了“先进、安全、规范、兼容、经济、实用”的设计目标。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。