本文從普通車牌和電子車牌(RFID)兩種車輛身份標識，以及與識別相關的技術和產品分析出發，結合目前規模部署的卡口系統，提出了“內外卡口”聯動的解決思路，全面介紹了一種可行的“擁堵收費”系統技術解決方案。

背景介紹

眾所周知，近年來以北京、上海等特大城市為代表的城市交通擁堵問題日益嚴峻。為進一步緩解交通擁堵，方便廣大市民出行，北京市政府于2010年12月13日-20日，針對“舒緩市區交通的作法”開展了公開征求各方意見的行動，總結提出了對于重點擁堵路段或區域采取收取交通擁堵費的作法。而除了征收“擁堵費”之外，北京市也將開始針對停車收費的標準進行調整，希望能藉由這些措施來減少民眾開車出行的頻率。

從實際出發，交通擁堵是各個工業化國家普遍存在的社會現象，也是一個系統性的世界級難題，沒有單個技術和手段能完全解決。解決城市的交通問題，總體而言有從經濟角度解決和技術管理角度解決兩種辦法。技術管理角度需要從法律規范的制定和執行、道路的建設和規劃、疏導交通的通行效率/流量等全方位入手。

本文認為“治堵”之道需要從“導、控、查”三個方面入手，所謂“導”是從道路的疏導入手，“控”是從控制車輛的出行行為入手，“查”就是從對于車輛的出行信息的獲取和出行行為的決策入手，與之相關的是道路綜合情況的信息收集、發布和查詢。相對而言，技術和管理的解決辦法比較復雜，見效也慢。而經濟角度就是控制發牌車輛的總數和實際出行的數量，是一種采用經濟杠桿的、簡單的、見效快的解決辦法。

需求分析

擁堵收費目標的實現需要解決車輛進出的記錄、收繳費等環節的問題，以及與之相關的操作規章的制定、管理流程的建立和關鍵技術的解決等相關的問題，都是一個系統工程。本文僅從IT方面的關鍵技術角度，分析如何滿足實際應用對系統性、準確性和高效性等方面的目標需求。總之，擁堵收費系統必須解決如下問題。

進出車輛的記錄證明和身份識別；

自動卡口的部署；

車輛擁有者的費用收繳；

不同收費子系統的聯網和數據交換。

關鍵技術介紹

“擁堵收費系統”中的技術需要解決如下兩個關鍵問題。

解決車輛進出的判別和記錄難題；

根據中國車輛管理的地域性之實際情況，如何解決車主高效繳費和防止偷逃繳費問題。

第一個問題涉及車輛的身份和識別技術；第二個問題主要涉及到計費系統以及偷逃繳費車輛捕抓和識別的問題，核心問題是對出行車輛的信息和證據的捕獲以及身份的識別。

車輛身份就是車牌，按照國際標準車牌主要分為普通車牌和電子車牌。大家對普通車牌比較了解，對這種車牌的識別需要基于視頻分析的方法進行采集、處理和識別，屬信號處理方向的模式識別技術領域的技術范疇。

電子車牌則是將普通車牌與RFID技術相結合形成的一種新型電子車牌。電子車牌實際上是一個無線識別的電子標簽。電子車牌中存儲了經過加密處理的車輛數據，只能由經過授權的無線識別器讀取。在各交通干道架設監測基站(監測基站由攝像機、射頻讀卡器和數據處理系統三部分構成)，監測基站對通過車輛的電子車牌進行讀取信息，然后通過無線網絡與中心服務器相連和發送。電子車牌實際上是在現有普通車牌的基礎上增加了RFID的新元素，不言而喻具有一定的先進性。ETC終端在技術角度很容易，但是如何在行政管理上做到所有車輛都安裝ETC終端，實施很難!由于目前中國還沒有實施電子車牌，另外收費還必須有車輛進出關鍵區域的有力“證據”(最終離不開視頻信息)，所以本文后續重點還是從普通車牌的視頻識別作為本方案的關鍵技術進行描述。基于視頻的車牌識別分析系統主要由：視頻采集的攝像機；車輛檢測器；車牌圖像抓拍和識別軟件模塊構成。

其中的識別軟件模塊主要包含：車牌的定位和抓拍；圖像預處理；圖像分割；字符識別和提取等過程。其技術原理和流程如圖1所示。



圖1 車牌識別分析系統技術原理及流程圖

另外，現階段解決行車證據記錄問題的有效辦法是采用視頻錄像，這個問題采用目前的監控產品比較容易解決，此類技術和方案很多，本文不贅敘。

基于視頻圖像的車牌識別率由于環境和運動等諸多外部因素的影響，目前根據這個技術原理開發實現的產品指標還達不到100%，但是由于城市車輛運行速度不是很高(小于60公里/小時)，市場上產品的識別率一般能滿足實際應用的要求。目前成熟產品識別率的技術指標數據參考如下：

運動車輛車牌識別率：識別率白天大于97%，夜間大于94%；

靜止車輛車牌識別率：識別率白天大于99%，夜間大于96%。

第二個問題是系統設計方面的問題，下面對系統方案的關鍵點進行概要敘述。

系統解決方案

擁堵收費系統解決方案主要包含兩個方面：1、車輛進出收費區域事件的捕捉、證據和車輛身份信息的獲得；2、汽車擁有人如何進行繳費(正常繳費和非正常繳費)。以上兩個環節相關信息的獲得和處理肯定不可能在馬路上設立人員卡口采用手工登記的方式進行處理，所以勢必需要一套自動的系統和相應的技術與產品來支持，才能保障交通的暢通有序，同時保證收費的效率和人員成本的節約。

擁堵收費的系統流程和邏輯架構

擁堵收費的環節主要由卡口檢測和識別、計費系統、收費和繳費子系統等構成，系統流程和邏輯架構如圖2所示。



圖2  擁堵收費系統流程和邏輯架構圖

擁堵收費系統的主要功能子系統

擁堵收費解決方案系統實際上是一個比較復雜的系統，主要功能子系統分別描述如下。

城內卡口前端子系統：在城市收費區域的關鍵路口設置卡口設備，進行車輛進出收費區域事件的捕捉、證據和車輛身份信息的獲得；

計費子系統：建立統一的計費中心平臺系統，通過這個平臺，車主可以自行查詢繳費數目和時限；

稽核子系統：根據繳費管理辦法對時限的要求，以及車牌信息與錄像抓拍圖像一致性和正確性之要求，需要采用稽核流程和功能生成稽核黑名單，這個黑名單數據庫還必須與城市外圍的卡口系統進行同步；

繳費代理子系統：為了便于車主主動繳費，建立計費中心與銀行代繳費業務(或者與電信運營商的代收費業務對接)的關聯接口和代理子系統；

城外卡口子系統：為了杜絕少數車主(特別是外地車主)的偷逃“擁堵費”行為，計費中心平臺系統還必須與城市出入口的卡口系統聯網，通過城外卡口子系統對外出的車輛進行費用追繳。

系統組網結構

該系統應該包括多個業務網絡，如互聯網、擁堵收費專網、卡口專網以及公共代收費專網，具體擁堵收費解決方案系統組網結構如圖3所示。



圖3 擁堵收費解決方案系統組網結構圖

結語

目前卡口主流設備(牌識功能的高清攝像機)的技術指標完全可以滿足擁堵收費應用對于出行車輛的車牌識別的要求。基于城內卡口系統與城外卡口系統聯網收費的解決方案，完全可以針對目前的車輛管理模式實現擁堵收費，部分解決城市中心區域的交通擁堵問題。