作者：齊張麗| 河南省交通規劃設計研究院股份有限公司，河南交通運輸戰略發展研究院
編輯：齊張麗| 校核：劉文豐 郭文奇| 審核：龍志剛
前言：
交通收費是籌集交通專項資金的重要方式，也是交通需求管理體系的重要組成部分。不同的收費目的需通過合理的交通收費方案來實現，而交通收費方式的不斷發展爲交通收費方案的完善優化和實施提供了重要的技術支撐。
交通收費方式和技術手段大體上經過了三個發展階段：
第一階段 人工收費
人工收費包括完全人工收費和人工半自動收費兩種方式。
1.完全人工收費
完全人工收費是指完全依靠人工進行收費操作的收費方式。1975年，新加坡啓用區域通行許可方案實施交通擁堵收費時采用的就是這種收費方式，通行證是紙質票，用顔色和形狀對應日期和車型信息，證上清楚地顯示有效期限和適用車輛類型，可以按天或按月購買，所有出入收費區域的車輛都必須出示許可證，由人工觀察執法。
這種紙質許可證的收費方式簡單、實施成本低，但也存在重要缺陷：一是容易造假，雖然紙質許可證的印刷使用了現代防僞印刷技術，造假成本高，基本與票面價值一致，但方案執法是由執法員通過擋風玻璃檢查許可，許可證的真僞識別困難；二是紙質票能夠適用的收費等級有限，新加坡實施電子道路收費方案取代原有紙質許可證的理由之一就是，不同的紙質許可證使用數量（24種）已達上限；三是許可證的票面價值較高，保障銷售安全的措施會導致成本增加。
2.人工半自動收費
人工半自動收費（MTC, Manual Toll Collection system）是人工使用一些電子類設備系統實現收費操作的收費方式，如我國高速公路在取消省界收費站，全面推廣ETC電子收費系統前，使用的就是由“人工判別車型、人工收費、檢測器校核、閉路電視監視、非接觸IC卡通行券和計算機管理”的收費方式。該方式目前仍是我國高速公路收費系統的收費方式之一。
第二階段 電子收費
電子收費系統(ETC, Electronic Toll Collection)又稱電子不停車收費，是通過車載裝置和設置在收費站的天線，利用專用短程通訊技術（DSRC, Dedicated Short Range Communication）或射頻識別(TFID, Radio Frequency Identification)，自動實現通行費支付的系統。
1.系統構成
除ETC收費車道、自動欄杆機、費額顯示器、車輛檢測器等基礎設施和傳輸網絡等機電設施作爲物理支持系統外，電子收費系統由三個部分構成：
一是安裝在車輛上的電子標簽，也可以稱之爲車載單元（OBU，On-Board Unit）。標簽可能是沒有內置電源，只能被路邊發射器激活，然後由路邊相關接收器讀取信號後，從銀行卡賬戶中扣取費用的普通電子標簽；也可能是配備電源、擁有可支付資金費用的主動標簽，但這種標簽需要安全協議確保非授權代理人不能扣除金額，且能夠爲交易提供匿名服務。此外，電子標簽還可以與特定的車型聯系起來，用于分車型的收費方案。
二是路邊的發射器，又稱路側單元（RSU，Road-Side Unit）。路側單元以無線通訊的方式與電子標簽進行數據交換、采集，更新電子標簽中IC卡的收費信息等，並通過以太網或串行口與控制計算機通訊實現收費交易。
三是數據管理系統，包括監控站和中央控制系統等。
2.技術體系
ETC系統的關鍵技術主要有：
自動車輛識別（AVI, Automatic Vehicle Identification）技術；
自動車型分類（AVC, Automatic Vehicle Classification）技術；
逃費抓拍系統（VES, Video Enforcement System），包括視頻識別技術；
專用短程通訊（DSRC，Dedicated Short Range Communication）,射頻識別，地磁感應識別技術，紅外技術。
3.技術優勢
相比人工收費，電子收費系統有以下優點：
1.用自動收費代替人工，節省管理費； 2.實現通行費非現金化支付，避免收費舞弊；3.增大收費站通行能力，提高整個路網通行效率，緩解交通擁堵，提升服務水平；4.減少擁堵時車輛怠速狀態下的油耗和二氧化碳排放，改善環境；5.可以采集整個網絡的交通信息，便于獲得道路交通流信息，有利于交通控制的決策和管理。
4.應用實例
新加坡1990年代初開始關于電子收費的研究，並投資約2億新幣（7000萬英鎊）建立了第一個城區電子道路收費系統（ERP，Electronic Road Pricing System），該系統于1998年9月正式投入使用。
日本的ETC收費系統于1997年試驗成功，並于2000年11月底開始全國推廣，但由于車載OBU設備價格高、繳費信用卡申請手續複雜，推廣初期進度很慢，2001年年底時日本ETC用戶使用率僅0.9%。此前，日本ETC系統中OBU設備和車輛不是綁定的，OBU設備可以拆卸應用在任何一輛車上，相當于只是一個扣款賬戶，由于不同車型收費標准不同，可能出現OBU偷換、逃費、偷費的情況。2003年，日本開始推廣在新車上直接配備原廠ETC設備。
我國自2012年起開展ETC系統在公路運輸行業的探索應用，2015年9月實現高速公路的ETC全國聯網，2020年對ETC系統優化升級，基本取消省界收費站。
第三階段 基于衛星導航系統的收費
基于衛星導航系統的收費方式的核心技術是全球導航衛星系統（GNSS, Global Navigation Satellite System）和全球移動通訊系統（GSM, Global System for Mobile Communications）技術，車輛安裝可以區分車型的車載定位終端，精准記錄行駛路徑和行駛裏程，由無線通訊網絡將數據傳輸到收費管理中心，車輛駛離收費公路後，後台根據車輛類型、行駛路徑、行駛裏程和收費公路網費率表精確計算費用並精准拆分，然後從用戶提前綁定的賬戶中扣除費用。
相比ETC電子收費系統，基于全球衛星導航系統的收費方式將全面取消物理收費站，車輛不需要在經過收費站時降低車速行駛，可以實現真正意義上的自由流收費。
不過基于衛星導航系統的收費需要車載終端和衛星直接“聯系”以獲取位置信息和行駛路徑，但在建築物密集的城市和隧道內，這些具有屏障作用的設施會阻擋衛星信號，地面設備無法接收衛星信號獲取位置信息，系統使用受到限制。近幾年，我國大力發展新基建，積極部署北鬥、5G的應用場景，結合5G基站的加強作用，可以發展5G+北鬥定位系統，實現車輛高精度定位，記錄行使路徑，用于交通收費。
1.國外基于衛星導航系統的收費案例
目前世界上主要有四大全球衛星導航系統，分別是美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略和我國的北鬥系統。其中美國的GPS全球定位系統有廣泛的民用功能，2005年開始實施的德國貨車高速公路收費系統使用的就是基于GPS的全自動收費系統。
瑞士也使用了GNSS對重型貨車進行收費，收費範圍包括整個瑞士路網。新加坡陸路交通局自2016年開始研發基于GNSS的新一代道路電子收費系統ERP 2.0，原定于2020年開始實施，但由于新冠肺炎疫情對全球供應鏈的影響導致全球芯片短缺，ERP 2.0系統的部署推遲至2023年下半年實施。芯片短缺造成計劃推遲的原因在于，實施該系統所有注冊車輛需要安裝的一個車載裝置的關鍵組成部分是芯片，新的車載裝置是ERP 2.0系統的“核心”，爲駕駛者提供充電位置警報和實時交通數據等各種服務。
2.我國基于北鬥衛星導航系統的收費探索
北鬥衛星導航系統（BDS, BeiDou Navigation Satellite System）是由中國自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統，2020年北鬥三號系統建成，服務步入世界一流行列。2020年，交通運輸部辦公廳印發《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建的指導意見》提出“把北鬥系統應用作爲行業新基建，助推交通強國建設。”
江西高速已選取路段開展利用北鬥系統的自由流收費實驗，效果良好。海南也在探索利用北鬥系統構建無收費站式自由流收費體系，促進新能源車輛健康發展，助力自貿島建設。
結語
交通收費是交通政策的重要組成部分，也是構建高質量交通運輸體系的有效手段。持續開發、完善、推廣更智能化的收費方式，有助于推動更精細更合理的收費方案布局實施，實現交通收費在經濟效益和社會效益間的平衡。
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[3]韓廣廣,孫超,林钰龍. 智能交通收費技術探索與思考[C]//品質交通與協同共治——2019年中國城市交通規劃年會論文集.,2019:2846-2856.DOI:10.26914/c.cnkihy.2019.003769.
責編:楊志瑩 | 審核:李震 | 總監:萬軍偉