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欧洲自由流电子收费系统考察报告

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图1

图2

图3

图4

图5

图6 外场收费系统和支付系统设备照片

图7 Kapsch公司生产的电子标签

图8

图9 检查车牌

图10 检查是否应收费

图11 检查轴数

图12 最后确认

图13
1. 项目背景　　随着北京市交通基础设施假设的发展，特别是以高速公路为框架的公路网快速建设发展，促进了车辆大幅度超前快速增加，对拉动经济发展起到了明显的促进作用。　　但是，路网和车辆的快速增加，在现行道路收费模式下已经出现了收费站点过多过密而引起车辆通行不畅、尾气排放加剧空气污染，同时加大了建设和运营维护成本；高速与高速相交（高接高）的枢纽型互通立交的快速通过能力由于受到设站人工收费的制约而大打折扣；甚至产生局部道路交通状况逐渐恶化，引起大范围交通拥堵。这些显然与努力加快高速公路建设的初衷不符，与运营公司为社会公众服务的形象不符，与科技奥运人文奥运的精神不相适应。　　为贯彻首发公司“高质量工程、高效率管理、高科技应用、高素质队伍、高效益经营、高水平服务”的“六高”方针，提高科技应用水平、充分发挥高科技在日常管理中的应用，以高科技为先导谋求发展、促进和加强运营管理提高管理效率，加快高速公路智能化、信息化建设，加快实施收费联网工作，更好的为社会服务；同时，为贯彻“人文奥运、科技奥运”的总体要求和满足北京市公路交通科技建设的长远要求，改善交通总体社会形象，必须尽快研究适应北京市高速公路为框架的道路网和车辆都在快速增长情况下的可持续发展运行的道路收费新模式。　　2004年10月，北京市交通委员会和北京市首都公路发展有限公司委托交通部公路科学研究所研究通过电子收费系统缓解八达岭高速公路收费站拥堵的技术方案，以及北京市高速公路电子收费系统建设的总体规划。　　2. 国外项目研究　　2.1 挪威AUTOPASS项目　　在挪威境内的几个大城市周边设置AUTOPASS自动收费系统，为“开放式收费”，该系统采用DSRC技术对车辆进行识别，对没有安装电子标签或电子标签非法的车辆进行视频图像抓拍，事后追讨通行费。　　挪威公路局运营的覆盖全国各大城市的AUTOPASS系统从二十世纪八十年代末期开始建设，历时近二十年，全部使用挪威Q-FREE公司的产品和技术。　　从站点布设上，采用设站收费的方式，以有50万人口的奥斯陆为例，在奥斯陆城市周边放射线设置15个收费站点，采用电子收费车道（AUTOPASS）与自动投币车道和人工收费车道同址建设的方式，见图1。　　从系统结构上，电子收费车道设备布设极为简单，电子收费车道上仅安装DSRC读写设备和视频图像采集设备，既没有交通灯、费额显示牌，也没有任何栏杆等强制设施，车道通过能力较强，行车速度可以达到60公里/小时。　　由于是设站收费，且有专用的车道，可以称之为“单车道自由流收费”或“准自由流收费”。　　用户可以十分便捷的获得AUTOPASS的电子标签，在奥斯陆的任何一家埃索（ESSO）加油站办理开户、续费业务。　　AUTOPASS支持的付费类型有“预付费”和“后付费”两种方式，奥斯陆地区的AUTOPASS系统的日处理业务数量约为5万个。　　2.2 瑞典斯德哥尔摩拥堵收费项目 (见图2) 　　瑞典斯德哥尔摩是一个190万人的大城市，每天有76万人在内城工作，近56万辆机动车进出内城，致使内城出现道路安全、环境污染、交通拥堵等方面的严重问题。　　为降低10-15%的出行量，提高车辆使用率，改善环境、减少污染，提高道路交通的安全性，瑞典斯德哥尔摩政府拟采用立法收取进城“税”的方式来调节交通。目前正处于立法和项目实施准备阶段。本项目为政府建设项目，项目业主为瑞典道路管理中心，项目的总承包单位为IBM公司，技术支持单位为挪威Q-FREE公司。　　技术上计划采用DSRC+OCR的方式来识别车辆。要求本地车辆“一车一卡” 相互对应（即每车必须安装电子标签）。装卡目标为90万辆保有的机动车，达到90-95%的装卡量。　　为使系统应用在全民公决中得到通过，需要进行9个月的试用期，计划在2006年1月至9月间实施试运行。　　项目总投资计划为1.3亿欧元，包括系统建设和试用运营九个月的全部费用。　　系统沿斯德哥尔摩内城市边缘在主要交通干线（放射线）布设近42个站点，采用开放收费制式和多车道自由流电子收费方式，不会由于收费影响交通。该系统有下述特点：　　l 双向收费，无论进出内城，均收费；　　l 按确定的时段进行收费，针对不同的时段和车型设置不同的费率；　　l 按进出内城的次数和时段进行收费，每日收费总数不超过规定的限额；　　l 紧急车、残疾车、外国车（外埠车）、公共汽车、出租车、摩托车和电动车不用付费；　　l 免费向用户提供电子标签；　　l 使用邮局作为发行渠道。　　系统规模为：设置42个龙门架，总计77条车道，面向50万辆机动车用户，设置50个付费服务点。　　车道系统设备包括：DSRC处理系统、车辆分型系统和车辆前后牌照抓拍系统。　　由于该项目是“税务”征集系统，违法事件由政府进行确认和处理，最终由国家税务机构进行欠费追缴。本项目详细情况见附件1。　　2.3 法国巴黎A14公路电子收费项目　　法国公路电子收费系统是标准的设站收费模式，面对的用户是车辆高度低于2.2米的小型车，在电子收费车道入口布设限高装置。在收费站布设专用的电子收费车道，使收费站可以处理多种业务。电子收费车道辅以人工收费车道，用于处理误入电子收费车道的无卡车和DSRC读写故障的车辆，从车道布设上采用两条电子收费车道共用一条人工车道的方式。经向现场管理人员了解，人工辅助车道的利用率较低，多数业务用于处理预付费电子标签的现场充值业务。见图3 　　A14高速公路是巴黎市中心向北的放射线，有近40公里，包括城市连接线、隧道等特殊道路。 A14高速公路的收费方式为开放式收费，在收费广场布设了电子收费车道、硬币投币自动车道和人工收费车道。　　该项目的电子收费车道设备布设较为复杂，从技术上分析主要是为了保证车道业务处理逻辑的清晰，同时，保障车道内的交通安全，车辆的通过速度要求控制在60公里/小时。A14高速公路电子收费车道设备包括DSRC读写控制设备、两套自动栏杆、红外线车辆扫描装置、CCTV监视系统和多达5组的环形线圈检测器等。　　该项目的电子收费车道前端渠化长度超过150米，车道内安装两套自动栏杆，前端的自动栏杆用于控制合法车辆进入车道，后段的自动栏杆用于控制交易进程。　　其人工收费车道支持多种付费方式，包括：现金、硬币、信用卡、IC卡等，电子收费系统用户可以在人工车道完成充值服务。　　2.4 奥地利卡车收费项目介绍　　奥地利卡车收费项目从2004年1月1日起正式投入商业运营，该项目是目前欧洲实施的真正的“多车道自由流电子收费”项目，该项目覆盖奥地利境内的2000多公里高速公路和国家干线公路，针对载重量3.5吨以上的客货车进行收费，投入运营一半年以来，获得了较大的成功。　　2.4.1 项目背景　　在国家之间的联系日益密切的欧洲，其中任何一个成员国的决定都会给其他成员国的决策带来深远的影响。通过投资修路来提高现有基础设施的使用效率，有偿使用道路却永远是件被各界高度关注的大事。奥地利作为欧盟成员国中第一个实施全国范围的自由流收费系统的决定也不例外。　　奥地利地处欧洲中部，是欧洲交通运输的重要枢纽地区，过境车辆和本地运输车辆的交通流量较大，为保护本国道路，奥地利在原有欧洲运输配额的基础上，确定对3.5吨以上载重量的商用客货车根据其行驶距离进行收费。从2001年起开始，ASFINAG对奥地利载重量超过上限为3.5吨的重型卡车的国家收费系统建设进行招标。　　通过近两年的论证和组织工作，该系统于2004年1月1日正式投入使用。　　项目覆盖奥地利境内的2081Km高速公路、在建的140Km道路和250Km的特殊道路（对所有车辆进行设站收费）。　　本次考察的重点是“多车道自由流”电子收费项目,在2081公里的路段上布设近400处（800个）收费龙门架，龙门架布设在每两个互通立交出入口之间的封闭道路上，对这一路段进行收费。本系统为开放式收费，但由于系统覆盖了所有路段，所以可以对车辆行驶的全部里程进行收费，与封闭式收费的效果相同。　　2.4.2 项目实施组织机构　　卡车收费项目的业主单位为国家道路主管机构：ASFINAG(Autobahnen-und Schnellstrassen-Finanzierungs Aktiengesellscaft)公司。　　卡车收费的运营单位为：EUROPPASS公司。　　卡车收费的技术支持单位为：KAPSCH公司。　　项目实施的组织机构见图4。　　项目运作、实施过程：　　l ASFINAG面向全世界发布招标公告。　　l 意大利的Autostrade公司和奥地利的KAPSCH公司通过竞标赢得建设、运营合同，并组成Autostrade国际公司（项目公司）开展建设、运营工作。　　l ASFINAG与Autostrade国际公司合资组建运营实体EUROPAASS，运营开始后，ASFINAG回购Autostrade国际公司的股份，成为独立的运营商。　　l KAPSCH公司作为系统技术支持单位，参与项目的全过程。　　l 执法工作由ASFINAG警察（与治安警察有区别，不配戴枪支，只对公路收费有执法权）负责，按照法律规定实施。　　EUROPPASS公司和KAPSCH公司认为整个实施组织过程中，招标和技术方案确定过程是十分重要的。　　实际招标过程中，曾提出的技术包括5.8GHz的专用短程通讯DSRC技术、GPS和GSM相结合的车辆定位和通信技术，以及红外（IR）技术等。对车辆进行收费的基础设施建造方案也因收费技术的选型而异，即是选择战略性的布置通信点（DSRC和IR），还是选择GPRS通信节点（就GPS/GSM用户而言），将这样一个分布广泛的行车里程记录和能达到需求的收费技术完美地整合起来是一件非常关键的事情。　　所有的建议方案都要求做到对行驶距离的精确测量、一个能发行大量的电子标签和管理帐户及违章执法的营运中心，这样才能保证体现奥地利政府采用的“谁用路、谁交费、用多少、交多少”的原则。为了协助该招标的技术评估工作，成立了包括奥地利本国和国外的专家在内的专家小组以确保奥地利最后作出的选择是最恰当并符合本国国情的电子收费技术。　　最终，选择了DSRC+OCR技术进行了项目实施。　　2.4.3 系统结构　　本项目系统结构由车载电子标签OBU、系统设备和运营服务系统组成。(见图5) 　　奥地利卡车收费系统以数据中心为核心，外场设备包括收费系统、执法系统、发行充值系统和移动设备。(见图6) 　　2.4.3.1 车载电子标签　　本项目选用的车载电子标签OBU符合CEN TC278标准，可存储车辆信息（车牌号、轴数、预付费金额）等。(见图7) 　　由于卡车的载重量可能根据轴数的不同发生变化，电子标签在发行时记入车辆的原始轴数，在使用过程中可以自己设置实际轴数——声明轴数，收费系统按照“声明轴数”进行收费，执法系统对实际轴数和“声明轴数”进行比对，并对“声明轴数”低于实际轴数的车辆进行处理。　　2.4.3.2 收费系统　　奥地利卡车收费系统的收费站点包括多车道自由流系统、特殊路段的收费站和移动式收费系统。(见图8) 　　多车道自由流车道系统由DSRC读写设备构成，用于与车载电子标签进行通信，实现电子收费。　　2.4.3.3 执法系统　　执法系统由多车道激光分类装置、车道摄像机、全景摄像机和辅助光源系统。　　多车道激光分类装置用于对通过的车辆的车型进行判定，对于应该收费的3.5吨以上的客货车，判定其“声明车型”与“检测车型”是否相符，如果相符，则正常处理；如果不符，则将抓拍到的车辆前图片和全景图片上传至数据中心进行比对处理。　　下面，简单介绍一下执法系统在数据中心的处理过程：(见图9、10、11、12) 　　2.4.3.4 发行充值销售系统　　销售系统有两种方式：自动售货机和有人值守销售点。　　自动售货机一般安装在公共服务区域，为一台带触摸屏的一体化工控机，用户可以在该机器上完成开户、充值等相关自助服务。　　开户过程十分简单，只需按照系统提示填写相关表格，即可现场得到车载电子标签。　　充值的过程也十分相似，将电子标签插入相关接口，按照系统提示进行充值操作。　　有人值守销售点一般选择服务区或路边杂货店等场所，安装一套以PC和PSS组件（DSRC模块）为中心的销售终端。人工完成开户、充值等客户服务工作。　　2.4.3.5 移动设备　　移动设备包括移动式收费站和移动式支付系统，这里着重介绍移动式执法系统。(见图12) 　　移动式执法系统为一套车载设备，包括DSRC读写设备、信息处理设备和GPRS通信设备，移动式执法系统通过DSRC读写设备对从旁边经过的车辆进行探测，采集其电子标签内的标志信息，通过信息处理设备和GPRS通信设备与数据中心进行通信，以确定该车辆是否有违法记录，一旦发现违法车辆，可以立即追踪、现场执法。　　2.4.3.6 数据中心和运营服务系统　　数据中心建设在EUROPPASS办公楼内，主要功能是对收费业务数据进行确认和统计处理，对系统判定的违法行为和车辆进行判定。ASFINAG委托第三方机构统计的系统准确率为99.7%。　　运营服务系统包含服务网站和呼叫中心（CALL CENTER）。此项业务，ASFINAG进行了外包。　　2.4.4 运营　　按照建设、运营合同，系统建设费用和预计10年的运营管理费用约为4亿欧元，其中建设费用约为2亿欧元，包含48万张电子标签。　　系统运营的第一年——2004年，EUROPPASS收取通行费1.67亿欧元。　　电子标签几乎以赠送的方式提供给用户，初次领用电子标签的车辆只需要支付5欧元即可获得电子标签，如因用户原因导致需要领取第二只电子标签，用户需要支付60欧元。　　收取的通行费直接交给ASFINAG，ASFINAG每年向EUROPPASS支付运营管理服务费。　　运营的总费用约占收费总额的11%，系统每日生成的交易记录约为200万条，其中约1%的交易由系统剔出有违法嫌疑，需要人工确认，这是一项需要大量人工处理的工作，需要耗费较多的运营费用；同时，多达100辆的移动执法车辆和大量的现场执法人员也是运营费用的主要支出内容。所以，11%是相当低的费用指标。　　2.4.5 政府对项目的扶持和配合　　奥地利卡车收费项目是一个政府项目，采用商业运营的模式进行实施，项目建设和实施阶段，政府对项目提供了大量的支持，具体体现在下述几个方面：　　l 根据公路法，电信法，国有资产管理法，价格法，道路交通管理条例，高速公路有关条例等市政管理局对项目规划和执行实行监督和管理，为了保证项目的正常实施，修订了18个相关的法律。　　l 对营运公司建立进行核准、备案、监督、建议，以保证营运公司的合法性。　　l 根据整体交通工程设施的统一性，对营运公司进行协调并配合ETC收费系统对土建进行调整和改造。　　l 协助收费系统与现有高速公路及道路监控、安全系统接口。并协助和监控财务及相关资料传送和管理。　　l 负责通行费率、推广计划的制定和批准工作。　　l 协助协调建设期间的临时场地，设施用电等工作。　　l 协助建设单位申请贷款。　　l 协助建设和营运单位取得相关执照和许可。　　2.4.6 项目成功的要素　　奥地利卡车收费项目成功运营了一年半，按照运营商EUROPPASS介绍，项目成功的要素有下述几条：　　首先，选择成熟的技术和有经验的产品供应商、系统供应商。　　其次，成立运营公司直接负责：　　l 收费和执法整个系统的建设和运营；　　l 产品供应、项目实施和建设、系统运营；　　l 监控和维护。　　第三，在项目实施前期，采用招标、咨询等大量细致的工作，降低技术、经济风险。　　第四，政府全方位参与项目实施的各个阶段，并对项目的实施提供支持。　　3. 考察工作总结　　通过此次考察，我们看到采用符合欧洲CEN标准的DSRC技术已经成功地实现了“多车道自由流”电子收费系统。但是由于中国国内的经济发展不平衡、国民信用体系不完善、车辆管理与道路运营方的互不相关，实施同样系统会有较大的困难，具体需要解决的问题大致有下述几点：　　1.国内目前的收费道路是依据1984年国家“贷款修路、收费还贷”政策由各地方以商业模式建设、运营、管理的，一旦实施“多车道自由流”电子收费项目，需要统一收费制式。随着多种投资建设模式的实施，道路业主成分会变复杂，这就需要整合道路资源，具体实施措施可采用政府出面或地方政府立法的方式。　　2.“多车道自由流”收费的对象是车辆，目前道路运营管理单位与车辆管理单位互不统属，一方是企业，一方是政府的行政管理部门，同时系统实施的基础是“一车一卡”，如果单靠企业的商业行为，推广工作将是十分困难的。从国外实施的经验来看，无论是已经成功实施的奥地利卡车收费项目，还是正在准备实施的斯德哥尔摩城市拥堵收费项目，电子标签的发行工作均由立法、执法过程完成，以便为项目的成功实施打下良好基础。　　3.违法行为的纠正，是一个重要的内容。斯德哥尔摩项目收的是“税”，由税务机构执行；奥地利项目的业主ASFINAG就有专门的执法警察，直接执法。按照中国的道路交通管理法规，只有“公安交通管理机构”才能上路执法，目前的“治超治限”均须“联合执法”。我国能否通过立法，或以地方性行政法规的形式赋予某个单位执法权？　　4.斯德哥尔摩项目不对外国车辆收费；奥地利项目要求所有在奥地利行驶的3.5吨以上车辆均需要安装电子标签，同时，现场执法力度较大。北京市是中国北方重要的交通枢纽，大量的过境车如何管理，也是系统实施需要着重考虑的问题。　　5.收费门架的安装方式，直接确定收费方式。北京周边的高速公路存在入出口密集的问题，是采用在每个出入口之间的断面上安装龙门架，还是在各互通立交入出口安装收费门架，也是需要进行专题研究的。　　6.与欧洲发达国家相比，国内的经济发展水平较低，投资的问题需要着重考虑。北京的系统建设规模与奥地利项目接近，道路里程为奥地利项目的一半，但是车辆保有量是奥地利项目的5-7倍，尽管劳动力等成本较低，但是系统的建设、运营投资仍会比较大。这个投资，我们认为可以采用“政府支持、企业市场化运作”的方式来解决。随着北京市经济的快速发展，政府也不是不可能独立运作这个项目。　　7.系统的扩展应用问题。“多车道自由流”技术不但可以应用于道路收费，还可以用于调节交通，斯德哥尔摩项目就是“拥堵收费”项目。随着2008年奥运会的临近，如何解决北京市的交通问题，目前是摆在政府面前的一个难题，如果实现了“一车一卡”，对拥堵地区收取“通行税”，就成为可能，政府可以方便的利用“市场”杠杆，来调节交通。另外电子标签可以作为“电子车牌”来使用，这就为电子标签开拓了更为广泛的应用前景。