付磊

（天津高速公路集团有限公司，天津300400）

1 引言

高速公路发展历程中，取消省界收费站在国内各省市相继推行，此发展形势带来机遇与挑战并存的局面。在此环境中，创建高度成熟的网络安全体系具有显著的现实意义，可以为高速公路的发展以及快捷支付方式的推广奠定良好条件，为百姓提供高效的出行服务。

2 ETC门架系统

ETC门架系统是高速公路中的重要组成，主要设于互通枢纽匝道处，或是沿线的各收费站匝道处，所在建设位置远离周边城镇，要求该系统具备稳定运行的能力，对建设技术提出较高的要求。图1为ETC门架布局示意图。

图1 非省界ETC门架系统布局

方案一：选择临近建设区域的收费站，于该处敷设2根规格一致的通信光缆，并将其延伸至ETC门架处，从而构成集ETC门架上行、下行以及既有收费站于一体的闭合环路，提供渠道以便高效完成通信数据传输。ETC门架系统具有独立运行的特点，无论原通信数据传输系统运行状况如何，其始终不会受到影响，数据传输可维持稳定状态。但存在远距离管材敷设作业的情况，期间易受到外界因素的影响，导致施工周期延长，成本增加。

方案二：借助既有的主干通信光缆，确定合适的ETC门架设置区域，于该处敷设通信光缆，使其能够与高速公路既有的通信系统接续井连接，发挥出主干通信光缆的优势，将数据传输至收费站。为确保接收实时性与准确性，在收费站处配置了4G路由器。此方案的特点在于原有建设资源得到充分的利用，施工工期缩短，所需成本相对较低。但不足之处在于易受到主干通信光缆的影响，对运维管理提出较高的要求。

兼顾数据传输、建设成本等方面的要求，融合了上述2种方案的优点，构成全新的主备双链路通信组网架构，集多重优势于一体。

3 设计原则

基于上述分析，确定以下3方面设计原则：

1）出入口匝道处存在极为明显的交通流量变化现象，ETC门架的设置可选择在匝道前方特定距离的位置。对于省界ETC门架建设工作，需要兼顾相邻两省的高速公路运营状况，各自均要配置上下行ETC门架系统，可选择在临近分界线的互通立交处。

2）ETC门架所处位置应在直线段，确保建设区域前方的直线距离≥50m，且周边不存在遮挡设施。以维持ETC门架正常使用为基本目标，在此基础上合理调整布设位置，使其在电力供应、安装作业、数据通信等方面都要具有更便捷的条件，且尽可能临近收费站房。

3）ETC门架的设置要远离交通拥堵路段，保证车牌图像识别具有较高的准确率。对于供电距离超3km的情况，此时以升降压设备供电的方式较为合适；对于供电距离未超过3km的情况，可采取直接供电方式。

4 ETC门架系统建设方案

4.1 主用链路建设方案

主用链路的建设应充分涵盖“新敷设光缆-ETC门架-原有通信光缆-收费站”四大要素，彼此串联从而形成以太网环网，借助RSTP协议达到高效率、高精度切换保护的效果。除了ETC门架建设选址外，还需考虑到供电系统方案的选择问题，此处提出2种较详细的建设方案。

1）ETC门架系统设于临近既有收费站的位置，通信方式采取的是从收费站敷设光缆的方式，使其延伸至门架处，并于该处设置标准机柜，将源自收费站的光缆进一步接入主干光缆接续井，构成环路后，可以将数据及时传输给收费站。

2）ETC门架系统建设在临近服务区周边的位置，设置标准机柜【1】，在该处敷设新光缆，并将其有效接入与之间距最小的主干光缆接续井，完成熔接作业，由此构成完整的环路，此方式依然可实现数据向收费站的高效传输。

4.2 备用链路建设方案

在原有收费站端的基础上增设4G路由器，创建备用链路（运营商的专线网络），使其能够有效连接ETC门架系统和收费站系统，在此条件下实现对共同通信传输链路的冗余备份处理，其作用在于维持数据传输的稳定性。此外，机电设备是ETC门架系统的重要组成部分，其主要包含了收费网和视频监控网，各自所选择的专用网络存在差异，且采取的信息安全防护等级也有特殊之处，此时对各自分别配备相适应的物理设备，从而实现独立的传输作业【2】。

5 特殊点位设计方案

在具体建设过程中，需要注意以下设计要点：

1）发挥ETC门架基础的作用，对已建成的ETC门架钢结构采取优化措施，除了为ETC门架系统配套设备的安装提供支持外，还需满足交通安全标识牌的要求。根据室外一体化机柜的特点，对其采取设计方案优化作业，灵活调整柜内设备的安装位置，使其设于就近的收费站房内，此时的布设方案为前端配置小型机箱，安装以太网交换机等相关设备，采取的是光纤传输机制，发挥出站内机房柜的控制作用，以便前端设备可正常运行。

2）以宁静枢纽为节点，第1方向经过该处后通往高速服务区，第2方向经过该处后则通往未来科技城，沿线均采取的是单匝道的方式，共配置2处门架，目的在于分别收取各方向的费用，并提高交易效率，保证成功率。

3）部分匝道站存在连接线偏长的情况，可将其作为收费站而使用，提供ETC门架扣费功能，打破了原方案中ETC门架系统过于独立的局面，以达到收费数据高效接收与转发的效果。部分收费站所采取的费率具有差异性，此时在一个收费站设置省界ETC门架系统，另一收费站则采取车道计费的方式。

4）鉴于天津市通行介质大范围丢失的情况，充分考虑现行的设计原则，提出了如下几点解决方法：增设车载单元（OBU）的同时还采取后台记账方式，彼此配合之下实现对ETC车辆的自动扣费处理，改变了ETC车辆交易方式，使其朝单片式OBU应用转变。选择的是5.8GHz复合通行卡，将其作为重要的通行介质，面向的是MTC车辆，遵循的是“分段计费、出口收费”的原则；此外，ETC车辆均对应有特定的ETC账户，其绑定车主的实名制银行卡，实现自动扣费。

5）现阶段，天津市高速公路建设领域存在货车认定标准模糊的局面，针对此问题，需要以车型、路径和里程为依据，确定相应的收费额度。具体而言，当车辆驶入高速公路后，首先将会经过入口，于该处领取通行卡（包含了详尽的行驶特征信息），当驶离高速公路时，在出口处将通行卡交回，由此得到车辆在过去时段内的行驶里程数量，并根据车辆的基本信息（车型或计重），按照现行标准确定需支付的通行费用。高速公路中的部分路段较为特殊，即采取的是开放式收费制式，此时则要以车型或车重为基本依据进行收费，做到独立拆账，支付相应的通行费。整个运行过程中，ETC车辆要具有较高的交易成功率，同时还要具备准确获取通行信息的能力，这是正常收取通行费用的必要前提【3】。立足于天津市高速公路发展状况，针对ETC收费方式同时采取了多种保障措施，尽可能避免通行费流失现象。对于MTC车辆，采取的是以5.8GHz复合通行卡为基础，辅以车辆图像识别的综合型收费模式，通行介质选择的是CPC卡，捕捉车辆的基础信息，经过分段计费后在出口收费。对于CPC卡的内容，其必须包含计费车型信息，车辆驶离高速时在出口处核对。

6 结语

高速公路建设大环境下，取消省界收费站将为ETC的发展奠定良好条件，此进程中涉及大规模的ETC门架系统建设工作，ETC门架及其配套的附属装置则是发展智慧公路的重要基础设施。对此，需要充分抓住取消省际收费站所创造的宝贵契机，加大力度做好车路协同的研发工作，以期在较短的时间内实现换道超车，提高高速公路通行服务水平。