高速公路ETC 系统与自由流收费技术的融合优化

引言：随着交通流量的不断增长，高速公路传统的人工收费和半自动收费方式已难以满足日益增长的通行需求，拥堵现象时有发生。ETC（电子不停车收费）系统的出现，在一定程度上缓解了收费站拥堵问题，提高了通行效率。而自由流收费技术作为一种更为先进的收费理念，能够实现车辆在行驶过程中无感知收费，进一步突破了传统收费模式的限制。将 ETC 系统与自由流收费技术进行融合优化，成为高速公路收费系统发展的必然趋势，对于提升高速公路运营管理水平、促进交通运输行业高质量发展具有重要意义。

一、ETC 系统与自由流收费技术概述

1.1 ETC 系统

ETC 系统是利用微波通信技术实现车辆不停车自动收费的电子收费系统，由车载单元（OBU）、路侧单元（RSU）和后台处理系统组成。车辆过 ETC 车道时，OBU 与RSU 短程通信交换信息数据，后台处理系统完成费用核算与扣费。它收费快、效率高、少人工干预，在我国高速收费中广泛应用。

1.2 自由流收费技术

自由流收费技术是基于多技术融合的收费方式，不依赖固定车道，车辆正常行驶通过收费区域，系统通过多种传感器和识别技术自动获取信息并收费。它综合运用卫星定位、视频识别等技术，能精准定位、识别和计费，最大特点是实现无障碍通行，可提升高速通行能力和服务水平。

二、ETC 系统与自由流收费技术融合的必要性

2.1 提升通行效率：传统ETC 受车道设置限制，自由流收费技术打破此限制，车辆可在高速任意位置自由行驶并完成收费。两者融合发挥 ETC 快速收费与自由流无车道限制特点，缩短车辆通过时间，提高高速通行效率，缓解拥堵。

2.2 优化用户体验：融合后的收费系统为用户提供便捷、顺畅出行体验，用户无需找 ETC 车道，也不必担心车道拥堵耽误行程，车辆行驶中自动收费实现“无感通行”，提升用户对高速服务满意度。

2.3 降低运营成本：一方面，融合优化后的收费系统减少收费站建设和维护成本，自由流收费技术减少收费站点数量和规模，降低土地占用和基础设施投入；另一方面，自动化收费减少人工参与，降低人力成本，减少收费差错和纠纷，提高运营管理效率和准确性。

2.4 促进智能交通发展：ETC 系统与自由流收费技术的融合是智能交通系统重要部分，为交通数据采集和分析提供更多信息，有助于精准监测和预测交通流量，为交通管理部门制定管控策略提供依据，也为自动驾驶技术发展奠定基础，推动交通运输行业智能化、自动化发展。

三、融合过程中面临的技术难题及解决策略

3.1 精准定位与识别

3.1.1 技术难题

自由流收费技术需要准确获取车辆的位置信息，以确定车辆的行驶路径和收费金额。然而，在实际应用中，由于卫星信号遮挡、多路径效应等因素的影响，单纯依靠卫星定位难以实现高精度的定位。此外，在复杂交通环境下，准确识别车辆身份也是一个挑战，如车辆遮挡、车牌污损等情况可能导致识别错误。

3.1.2 解决策略

采用多源定位技术融合的方法，将卫星定位与基站定位、惯性导航等技术相结合，提高定位的准确性和可靠性。在车辆识别方面，综合运用视频识别、射频识别（RFID）等多种技术，通过多特征融合的方式提高车辆识别的准确率。例如，利用 ETC 系统中的 OBU 作为车辆的唯一标识，结合视频图像识别技术对车辆外观特征进行辅助识别，确保在各种复杂情况下都能准确识别车辆身份。

3.2 数据安全与传输

3.2.1 技术难题

融合后的收费系统涉及大量车辆信息和收费数据的传输与存储，数据安全至关重要。在数据传输过程中，可能面临网络攻击、数据泄露等安全威胁。同时，由于自由流收费技术的数据传输量较大，如何保证数据的实时、稳定传输也是一个需要解决的问题。

3.2.2 解决策略

加强数据安全防护，采用加密技术对数据进行加密处理，确保数据在传输和存储过程中的保密性和完整性。建立安全可靠的通信网络，采用专用通信通道或虚拟专用网络（VPN）等技术，防止数据被非法窃取和篡改。此外，建立数据备份和恢复机制，定期对数据进行备份，以应对可能出现的数据丢失或损坏情况。

3.3 系统兼容性与协同工作

3.3.1 技术难题

ETC 系统和自由流收费技术来自不同的技术体系，在系统架构、通信协议等方面存在差异，实现两者的融合需要解决系统兼容性问题。同时，融合后的系统涉及多个子系统和设备，如何确保它们之间能够协同工作，实现信息的无缝交互和共享也是一个关键问题。

3.3.2 解决策略

制定统一的技术标准和接口规范，明确各子系统之间的通信协议和数据格式，确保系统之间的兼容性和互操作性。采用中间件技术，在不同系统之间搭建桥梁，实现数据的转换和传递，促进系统之间的协同工作。同时，建立完善

的系统测试和验证机制，对融合后的系统进行全面测试，确保系统稳定可靠运行。

四、融合优化后的应用前景

4.1 拓展应用场景

融合优化后的收费系统，不仅适用于高速公路收费，还能拓展至城市道路拥堵收费、停车场收费等领域。在城市道路，设自由流收费区域，结合 ETC 技术动态收费，引导交通、缓解拥堵；在停车场管理，用自由流收费技术实现无感进出与自动计费，提升管理效率与服务水平。

4.2 推动交通大数据应用

融合后的系统积累了大量交通数据，如车辆行驶轨迹、出行时间、交通流量等。深度挖掘分析这些数据，能为交通规划、管控、出行服务等提供支持。比如，据车辆行驶数据优化高速路线规划，依出行时间分布调整收费标准，为驾驶员提供个性化出行建议。

4.3 助力自动驾驶发展

自动驾驶车辆需准确感知环境和获取实时交通信息，融合 ETC 与自由流收费技术的系统可为其提供精准定位和收费服务。通过与自动驾驶车辆通信交互，实现自动缴费和路径引导，推动自动驾驶技术商业化应用与普及。

结论

高速公路 ETC 系统与自由流收费技术融合优化是交通收费领域趋势，有提升通行效率、优化体验、降低成本等优势。融合中虽面临精准定位与识别、数据安全与传输、系统兼容性等技术难题，但采用多源定位技术融合、加强数据安全防护、制定统一标准等策略可克服。融合优化后的收费系统应用前景广阔，将助力智能交通、交通大数据和自动驾驶发展。未来，应加强技术研发创新，完善融合方案，推动收费系统向智能化、高效化发展。

参考文献

[1] 乔华华 ， 自由流收费设施智能运维管理平台系统 . 浙江省 ， 浙江新创建高速公路有限公司 ，2022-12-16.

[2] 孙 艳 雨 .ETC 分 段 式 自 由 流 收 费 系 统 研 究 [J]. 工 程 机 械 与 维修 ，2024，（02）：114-116.

[3] 钟林 ， 谭裕安 ， 李俊贤 ， 等 . 基于栏杆常开的高速公路自由流收费 ETC车道系统研究 [J]. 科学技术创新 ，2024，（03）：218-222.