交通设施｜反思兰海高速事故：公路收费技术如何升级

11月3日，兰海高速兰州南收费站发生特大交通事故，失控的重型半挂载重牵引车从山坡上冲入正在等候交费的车队中，连续撞击31辆车。

有人就此追问，当时在这个收费广场上为何滞留那么多等待交费的车辆？如果没有这么多车排队，就不会造成如此严重的伤亡。

不是已经有了ETC的收费技术吗？为何还需要设置那么庞大的公路收费站？一些跨省界和重要节点的收费站，为何还会有那么长的车流迟滞？ETC技术的推广到底卡在哪里？这还要从公路收费技术的演变说起。

路桥收费的方式主要是人工收费和电子技术收费（ETC， Electronic Toll Collection），要减少收费站，提高收费效率，显然需要依靠电子技术收费方式，也就是大家熟知的ETC技术。

事实上，“ETC”也是统称。ETC有三条技术路线：DSRC技术，RFID技术和车辆牌照图像自动识别。这三条技术路线，都是用电子技术完成对车辆身份的甄别和车辆行程记录，进而实现网络扣费。

中国在20多年前，就选择了DSRC技术作为ETC的解决方案来优化公路收费效率。交通运输部发布的数据显示，截至2017年底，中国大陆的ETC用户为5900万，推广速度依旧缓慢，这与打造交通强国的目标相去甚远。

在车辆牌照识别技术达到高精度之前，ETC技术主要使用电子标签的形式。笼统地说，是“通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，确认车辆是身份和道路使用节点，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的”。但不同类型的电子标签技术，成本和效率差别很大。

ETC用的电子标签技术，实际上都属于电子通信技术，也叫RFID（Radio Frequency Identification），即射频识别技术。RFID并不是新技术，在二战时就被用于军事通信，盟军通过无线电波的独特波长，识别发电者的身份。这个技术后来随着计算机技术的进展，被海量运算识别能力所支撑，焕发了新生，被广泛应用于资产管理、物流运输等。由于无线电波的特性，RFID的应用受到一个很大的挑战，那就是遇到金属物质，会出现屏蔽和反射，进而影响射频的运动方向和距离。

汽车在高速运动，且车身以金属为主，很多车的挡风玻璃都有金属线，道路上还有多车并行的情况。因此，为了在汽车上用好RFID，就衍生出了两个技术方向。

最初的方向是，使用有源的射频发射装置（主动型RFID技术）以对抗金属车体的干扰，主动发出短程信令，请求与采集信号的天线（读取和反馈射频信号的装置）进行通信，把信令写入装置内的标签，完成内容记录，同时天线会把采集到的信息传输入网络后台，完成里程计算和费用扣减等。这个技术就是ETC的第一代技术平台，业内称DSRC（Dedicated Short Range Communication），即专用短程通信。

另一个方向是使用无源的RFID标签（被动型RFID技术），本身不发射信号，不需要电力，而是在接收来自天线的电波后，通过射频震动芯片引发的微弱电能，激活标签上的芯片发出特定的无线电信号，与天线（射频读写装置）装置完成通信，实现读写，这就是第二代ETC技术的核心。

DSRC的技术之所以最初被选定为车载电子收费系统的平台技术，是因为理论上，主动发射无线射频信号可以更抗干扰、距离更远、读写效率更高，但这个技术的最大缺点，是单车成本高，发放和安装都要求太高，特别是，如果大规模使用，等于每个车上都要安装一个有电力支撑的装置，这就大大影响了这个技术的后续发展。所以，第二代的被动RFID技术在问世几年后，就开始广泛应用了。

第三代的ETC技术，也就是不停车收费系统，使用的是纯车牌图像识别技术。最有代表性的应用，是伦敦的不停车收费系统，完全依靠车牌拍照系统，没有依靠RFID标签。这个技术在很大程度上受车牌质量和图像识别系统能力的限制，但最大的优点就是成本低。

从性能来说，DSRC最初是很好的，因为自带电力，可以非常快速地在本地进行识别和读写，但问题是成本过高；随着RFID标签的技术越来越好，解决了远程快速识别和读写问题，DSRC就不再是主流了。

而在不停车收费的技术路径选择与改善上，台湾地区是个很好的案例。2006年时，全台的1000公里高速公路上，有22个收费站使用了136个ETC通道与人工收费通道并行。那时的技术与大陆现在的方案基本一致，都是DSRC的平台。但到2014年，随着被动式RFID技术的引进和应用（中间有并行过渡期），取消了大量收费站，设置了319个收费门架和1246个全自由流车道。

可以看看台湾地区的技术方案。2012年，被动式RFID技术引进初期，每车单车配装RFID的成本是不足40元人民币，每个通道的读写天线成本也不到10万人民币（多通道并列时，可以共享主机，每车道成本会下降到约2-4万元人民币），可以达到车速180公里情况下准确识别，信号的雨衰问题也都处理得很好。目前，这种RFID标签因为产量很大，国际厂家的报价已低于1美元，大大降低了单车配装成本。

相比之下，目前大陆地区ETC所使用的主动型RFID技术（DSRC）就乏善可陈了。现在仅能支撑20公里时速的读取（这是DSRC技术应用于ETC里很罕见的低速度），而且单车安装成本目前仍然在300-400元左右，每个车道成本在30-40万元之间，这样的成本与效率，要推广到全国，确实难度太大。

按照交通运输部数据显示，预计2020年底，中国大陆的汽车保有量将达到2亿辆，高速公路通车里程将达到16万公里，预计将建收费站约7500个，按照每个收费站两进两出4个收费车道规划，就需要建设ETC车道3万条。

相关分析指出，如果采用5.8GHz的DSRC 技术全面建设，按每个车道建设成本30-40万元计算，全国ETC车道建设总投资将达到90至120亿元。如果每个车载电子标签按300元计算，全民的总开支约为600亿元（数据来自：http://business.sohu.com/20140417/n398405940.shtml）。

可以看出，与被动型RFID的单车成本低于10元相比，以上数据相差悬殊，更不用说离车牌拍照技术的差距有多远了。这些因技术选择原因而导致的成本因素，很可能是制约ETC应用推广的重要原因之一。

随着车联网技术的推进，目前国际汽车制造业，已经开始陆续研究在车上原配DSRC装置和物联网通信单元。也就是说，在不远的将来，每辆车都会自动带有独立的电子身份射频信号。美国在几年前曾有立法提案论及此事。

对电子收费有影响的另一些因素是，车辆牌照表面材料呈现技术和图像识别技术的进展，最新的美国车辆牌照材料，已经出现了高精度印刷和图像隐形加密技术，提供了摄像头识别与人眼识别出不同内容的能力，这个技术也会加速车辆身份的机器识别能力。相信这些新技术会带来不停车收费技术的发展与变革。

中国幅员辽阔，人口众多，如果采用不停车收费，技术抉择和升级换代都不可能一蹴而就。但就现在的ETC技术而言，既然推广速度缓慢，而且存在使用寿命和不断更新问题，市场尚未普及，也许应该考虑使用成本更低的技术和设备，加速推动收费技术的升级换代。否则，解决拥堵收费、取消收费站、减少收费延误等问题，都无法真正实现。而在建立高效率的道路交通路网、减少浪费和排放、打造交通强国的进程中，这些都是无法忽视的障碍。