中国智能交通发展历程——ETC的跨越

文|国家智能交通系统研究中心首席科学家 王笑京

中国高速公路建设速度迅猛，规模不断扩大，这得益于国家制定的政策和对各方面积极性的调动。1984年，国家确定了“贷款修路、收费还贷”的政策，随后高速公路建设采取了“国家投资、地方筹资、社会集资、利用外资”的投融资体制，这些政策调动了各地和社会各界投资高速公路建设的积极性，推动了高速公路的快速发展。由于高速公路是分段逐步建设的，建成一段、开通一段，且采用“谁投资、谁收费、谁还贷”的政策，造成高速公路主线收费站众多，甚至出现两个收费站间隔仅几公里的现象。考虑到既要保护社会各界和地方投资建设高速公路的积极性，又要为公众提供安全、顺畅的交通服务，原交通部在2000年初即着手编制有关联网收费的技术要求，并在2000年10月正式发布实施《高速公路联网收费暂行技术要求》。其中明确提出，高速公路应首先实现省（自治区、直辖市）内联网收费，逐步实现省（自治区、直辖市）际间的联网收费，为全国联网收费电子货币化做好基础工作。

示范工程推动ETC跨省市联网

截至2002年底，中国高速公路总里程已超过2万公里（不包括港澳台），分布在中国大陆的几十个省份，在部分省内，特别是中心城市周边已逐步形成几条高速公路组成的小路网，如珠三角地区；在一些经济发达的地区，开始形成小规模的跨省市路网，如长三角地区、京津冀地区等。

跨省市联网不停车收费的提出

2004年1月，时任中共中央政治局常委、国务院副总理黄菊先后到浙江、江苏、上海考察，期间在上海主持召开了长江三角洲地区交通发展座谈会，提出长江三角洲要率先基本实现现代化，重要的前提条件是必须率先实现交通现代化，必须瞄准世界先进水平，高起点、高标准，建设一个各种运输方式布局协调、衔接顺畅、智能化、信息化的现代交通系统；要发挥好区域交通优势，以区域交通一体化共同推进长三角区域经济一体化。

为落实2004年交通工作会议要求、解决长三角区域交通一体化中高速公路收费系统的问题，原交通部公路司于2004年4月发函要求原交通部公路科学研究所（2005年11月，原交通部公路科学研究所更名为公路科学研究院，文中将2005年11月之前的原交通部公路科学研究所简称为“公路所”，将2005年11月更名后的公路科学研究院简称为“公路院”。）着手对长江三角洲地区、京津冀地区区域经济圈高速公路联网收费的问题进行专项研究。

公路所根据京沈高速公路在跨省市联网收费示范工程中的经验，结合“十五”国家科技攻关项目课题“跨省市国道主干线联网电子收费技术开发和应用”的成果，提出了应用电子不停车收费（ETC）技术实现ETC车辆不停车通过省界收费站的方案，这一方案得到了原交通部有关司局和原交通部规划研究院的赞同，后经多次研究和论证，正式写入《长江三角洲地区现代化公路水路交通规划纲要》。这是首次在国家发布的文件中正式提出“跨省市高速公路联网不停车收费（ETC）”的工程建设要求。

示范工程的前期工作及国家科技项目的支持

2005 年，国家和地方开始制定“十一五”规划，《长江三角洲地区现代化公路水路交通规划纲要》所规划的相关内容自然要在“十一五”期间实施。根据原交通部对制定“十一五”规划的总体要求，原交通部公路司和科教司着手组织有关跨省市高速公路联网不停车收费（ETC）工程的前期工作和技术支持工作。这时，采用什么技术和方式建设ETC工程的问题再次被提及。

在原交通部公路司和科教司的安排下，公路所联合长三角地区交通部门对实施跨省市高速公路联网不停车收费（ETC）的技术可行性、工程可行性及相关管理要求进行了研究。期间我们对国内外的ETC技术再次进行了认真分析，对长三角地区高速公路出行需求及ETC的要求进行了调查，并结合具有自主知识产权的双片组合式ETC在广东的使用情况，基本确定未来我国的公路收费系统和ETC系统应该建立在自主的基础上，可以引进或参考国外的技术，但是标准、研发和产业应该立足于国内。根据以上的调研和研究，2005年5月，公路所设计院负责人李爱民提交了题为《大区域联网收费发展的思路和建议》的报告，在上述工作的基础上，公路所于2005年7月完成了《长江三角洲联网电子不停车收费应用示范项目建议书》并提交给原交通部公路司和科教司，该项目建议的主要内容包括：实施区域的既有收费系统分析、拟建系统总体框架、建设内容和方案、清分结算模式、关键技术和难点分析、经费计算、实施组织等。

2005年8月，公路所在原交通部科教司的组织下开始准备“十一五”国家科技项目的建议，我们根据《长江三角洲联网电子不停车收费应用示范项目建议书》的有关内容，将技术攻关和创新内容进行提炼，编制了“十一五”国家重大科技项目《区域公路网电子不停车收费及信息服务应用示范》项目建议书，后来，在修改项目建议书时，将京津冀地区的联网不停车收费示范也纳入该项目建议，并于2005年9月完成了“十一五”国家重大科技项目的项目建议《国家高速公路联网不停车收费系统和信息服务应用示范》并提交给科学技术部。

2006年，原交通部公路司和科教司与科学技术部高新司就“十一五”期间高速公路联网不停车收费科技项目的有关内容进行了沟通，科学技术部对原交通部的项目建议表示支持，并提出高速公路管理也属于服务内容，建议将项目修改为《国家高速公路联网不停车收费和服务系统》，在补充和修改有关内容后再提交给科学技术部。根据科学技术部和原交通部的要求，公路院组织有关单位对建议项目进行了补充和完善，并于2006年7月正式以国家项目可行性研究报告的形式报送科学技术部，科学技术部组织专家经过多次论证，将该项目正式列入“十一五”国家科技支撑计划重大项目。

密钥管理与认证中心的提出与工程准备

根据国内高速公路收费系统的实践，我们发现各地都在收费系统中设置了自己的安全密钥和证书以保证收费系统的信息安全和支付安全，在实施京沈高速公路跨省市联网收费示范工程时，由于涉及北京市、天津市、河北省和辽宁省，必须在联网收费路段使用统一的密钥和认证，为此，在工程中废弃了原来各省市自行发行的密钥和证书，由原交通部委托公路所重新发行了密钥和证书。这一实践及系统开通后的运行给我们带来启示：要实现跨省市联网收费，必须要有严格和统一的密钥及证书系统，特别是对于不停车收费系统（ETC），由于其涉及用户的跨地域非接触电子支付，这种要求更高。

2006年10月24日，原交通部信息化工作领导小组召开会议，会议上笔者代表公路院向领导小组汇报了《国家高速公路联网不停车收费和服务系统》的相关情况、实施方案、存在的问题，以及需要部里解决和支持的事项。汇报中，笔者着重就有关交易和数据安全问题进行了专门报告，并提出建设密钥管理与认证系统的建议，在听取了公路院汇报和各司局意见后，原交通部副部长翁孟勇在总结讲话中就密钥中心的建设做出指示，要求从全行业的角度考虑密钥和认证问题，明确提出在原交通部“十一五”有关信息化基本建设中予以安排。

根据部领导的指示，原交通部规划司要求公路院加快有关工作，并立即开始工程可行性研究。从2007年6月开始，公路院组织所属单位根据专家意见和部内协调意见对《跨省市高速公路联网收费安全管理与应急处置和服务系统》项目可行性研究报告进行最后修改，8月3日召开专家预审会，该报告通过了预审，随后公路院正式将该报告报送原交通部规划司进行审批，不久后原交通部规划司批复了该报告，并要求马上进行初步设计。此后，这项建设按照基本建设程序完成了初步设计、审查、施工图设计和招标、建设，随着建设的完成和应用的开展，该系统陆续通过了技术专家审查和国家密码局的安全性审查，逐步形成了交通运输行业密钥管理与认证系统。

示范工程的展开、组织和实施

在2006年完成一系列前期工作后，京津冀和长三角区域高速公路联网不停车收费示范工程于2007年正式开始实施。

相对来说，长三角地区的进度比京津冀地区快，2007年9月18日，原交通部办公厅正式批复了《长三角区域高速公路联网电子不停车收费实施方案》，自此，长三角区域联网不停车收费工程进入工程实施阶段。

而京津冀地区由于关系复杂，工程建设进度参差不齐，联网ETC示范工程的推进比计划进度慢了一些。随着北京市在2008年1月率先开通ETC，交通运输部加紧对河北省和天津市ETC示范工程的督促，2009年，河北省和天津市按照《京津冀区域高速公路联网电子不停车收费实施方案》的要求先后开工建设，并于2010年8月前分别在各自的区域内开通了ETC。随后的工作是京津冀ETC联网，由于各家依照的是国家ETC标准，各省市根据交通运输部提供的根密钥在省内进行密钥的分散和发行，因此三个省市进行联网基本不存在技术障碍，倒是各省市间的通信和管理制度成了需要协调的问题。此时交通运输部提出，无论用什么方法，2010年9月底京津冀ETC联网必须完成，并且由各省市交通主管部门做出保证。最终，在交通运输部强有力的协调下和各省市的努力下，京津冀区域联网不停车收费于2010年9月28日正式开通。

2010年9月28日，交通运输部举行了京津冀区域联网不停车收费开通仪式。由于长三角地区的ETC示范工程在之前已经率先实现联网，因此，京津冀地区ETC联网的实现标志着全国联网不停车收费示范工程顺利完成。时任交通运输部副部长冯正霖出席了开通仪式，并就国家高速公路联网ETC示范工程进行了简要总结，对未来工作提出了要求。交通运输部各司局领导、京津冀交通主管部门和运营单位领导、公路院领导及部分参加示范工程的科技人员参加了开通仪式。

自原交通部2007年4月9日正式发出《关于开展京津冀和长三角区域高速公路联网不停车收费示范工程建设的通知》起，历时3年零5个月，我国终于完成了覆盖数万公里高速公路的联网不停车收费工程的试验、建设、开通运营，以及相关国家和行业标准规范的制定，这是我国首次在大范围路网内成体系地开发和应用高新技术解决路网运行效率、提升服务水平的实践，正如时任交通运输部公路局局长李华在京津冀区域联网不停车收费开通仪式上所指出的，实施高速公路联网不停车收费，是通过技术手段解决收费站拥堵、提高高速公路通行效率的有效措施，是促进交通运输节能减排、节约用地及管理成本的重要举措，是适应公路网络化管理趋势、发挥公路网整体效益和服务水平的现实需要，也是推广应用高科技成果、发展现代交通运输业的重要载体。

在交通运输部组织的两个示范工程的带动下，国内许多省份积极按照国家标准和行业规范进行高速公路联网不停车收费系统的建设和应用，截至2010年底，全国有17个省份建设并开通了ETC，总共开通ETC车道1930多条，不停车收费系统用户达到180万。从总体运行和应用情况来看，具有自主知识产权的双片组合式ETC系统的稳定性、交易的安全性均表现良好，具备在更大范围内推广应用的条件。

不停车收费系统的推广与感悟

不停车收费系统的推广

在京津冀和长三角区域跨省市联网ETC示范工程实施的后期，交通运输部就开始考虑ETC的推广问题，为此要求公路院评估国内ETC应用的社会和经济影响、调查ETC带动的高新技术产业情况、分析存在的问题，并就下一步的工作提出建议。2009年末至2010年10月期间，公路院向交通运输部公路局提交了一系列报告，包括《全国高速公路不停车收费情况调查》《关于制定国家推进不停车收费系统政策的建议》《不停车收费产业对经济和社会的支持情况》《关于制定不停车收费系统推广和补贴政策的建议》等。

2010年11月30日，交通运输部、国家发展和改革委员会、财政部共同下发了《关于促进高速公路应用联网电子不停车收费技术的若干意见》，提出了未来5年ETC推广规模的具体指标，这是国家层面第一次就有关智能交通的一个系统应用联合发文。这个文件除了提出应用的具体要求和实施步骤外，还明确将ETC的建设列入高速公路建设概算，使ETC建设资金有了保障；规定给予ETC用户5%的通行费优惠，对ETC这一高新技术在公路传统产业领域的应用给予了最有力的支持。

2011年6月8日，国务院召开常务会议，研究部署进一步促进物流业健康发展工作，共提出8项措施，在有关车辆便利通行的措施中明确提出要大力推行不停车收费系统。这是在国务院会议上第一次明确提出要推行不停车收费系统。

2011 年8月31日，国务院印发《“十二五”节能减排综合性工作方案》，该《方案》在推进交通运输节能减排一节中也提出要全面推行不停车收费系统，这是在国务院印发的文件中第一次明确提出全面推行不停车收费系统。

在国家、交通运输部及有关部门的大力推动下，国内各省份ETC建设和应用进度逐步加快，到2011年12月底，全国有20个省份开通了ETC，共开通ETC车道3083条，ETC用户发展到198万。

2012年是ETC的稳步发展之年。公路院2012年《ETC专刊》和有关报告显示，到2012年底，国内建设和开通ETC系统的省份已达26个，开通ETC车道数约5450条，ETC用户数量突破550万，自建客户服务网点522个。在开通运行的26个省份高速公路ETC系统中，除了京津冀和长三角区域是分别实施联网运行之外，其他各省份都是各自独立运行的，京津冀和长三角两个区域间也没有进行跨区域的联网运行。

为了加快ETC的联网运行并扩大应用，2013年3月受交通运输部公路局委托，部路网监测与应急处置中心（以下简称“部路网中心”）和公路院联合起草了《全国高速公路联网电子不停车收费推广总体方案》，据此，2013年4月部公路局和科技司联合向部领导提交了《关于进一步推进ETC应用推广的报告》，提出了包括加快ETC基础设施建设、扩大ETC用户规模、建立完善的服务体系、加强效益分析及后评价在内的9条具体措施，随后部公路局在2013年6月21日召开了《全国高速公路联网电子不停车收费清分与结算总体方案》专家审查会，会后根据审查会的意见对该《总体方案》进行了修改，并向全国各省份交通主管部门和交通运输部机关有关司局征求意见。根据各方面反馈的意见，部公路局组织部路网中心和公路院进行了专题研究，并根据总体方案和专题研究结果，在2013年8月向部领导提出了下一步分阶段实现全国ETC联网的工作方案，部领导批准了这个工作方案。

交通运输部在全国开展的ETC工作也得到了国务院的重视，国务院领导多次批示加快ETC建设和应用，交通运输部领导也多次批示督促有关司局和单位加快工作。在经过2013年第四季度紧张的准备和协调后，交通运输部于2014年3月发布了《交通运输部关于开展全国高速公路电子不停车收费联网工作的通知》（交公路发〔2014〕64号），正式启动全国ETC联网工作。随后交通运输部分别在2014年6月、2015年2月和2015年6月召开了全国ETC联网会议，部署、检查和推进各省份的ETC联网工作，解决工作中出现的重大问题，对于需要各省份协调一致的问题，在协商的基础上做出决定。特别是国务院领导对此项工作多次做出批示，并将这项工作列入2015年的政府工作报告，交通运输部按照中央领导批示的精神和政府工作报告确定的目标，将全国公路ETC联网列入2015年交通运输贴近民生的10件事项之一。在国家和交通运输部的强力推动下，各地交通部门和高速公路运营单位克服了大量困难，终于在2015年9月28日实现了全国ETC联网，完成了政府工作报告确定的目标，兑现了对社会和人民的承诺。

交通运输部于2014年3月发布了《交通运输部关于开展全国高速公路电子不停车收费联网工作的通知》，正式启动全国ETC联网工作。

不停车收费系统研发过程中的感悟

中国研发和建设ETC历时20余年，其中大量的经验和教训非常值得总结。党和国家及交通运输部的坚强领导是关键，而集中力量办大事的制度优势为这项技术的应用提供了保证。笔者作为这项巨大科技工程的全程亲历者，在20多年的ETC科研开发、工程应用和全国推广中体会颇多，这里仅从一个科技工作者的角度谈几点个人感悟。

使命感和责任感是坚持的动力

从事这项工作的使命感和责任感是逐步建立的，1997年原交通部立项进行不停车收费系统研发时，仅仅考虑的是提高收费车道通行速度，1999年至2000年进行国家产业创新项目时，也是将重点集中在为行业提供重要的技术产品和装备上。真正使我们体会到ETC背后的社会责任源自我们团队2003年初承担原交通部组织的京沈高速公路（即G1京哈高速公路京沈段）联网收费示范工程，一开始，我们认为这项示范工程仅仅是用技术手段解决主线收费站设置过密的问题，但是在实施初期的协调会上部领导就明确提出这是落实“三个代表”思想的重要体现，这就提示我们要从政策、体制和社会的角度考虑这项工程的意义和长远影响。实际工作也证明了这一点，由于这项示范工程涉及北京、天津、河北、辽宁，要拆除部分省界主线收费站，工作中我们深深体会到行政体制、建设和管理体制、收费和财政体制、出行者的体验感，以及社会层面的反映等，有太多的矛盾和不协调。

2015年9月28日，我国实现了全国ETC联网，完成了政府工作报告确定的目标。

在这期间，我们已逐渐体会到进行ETC工作的社会责任和使命，也就是说，我们的工作不仅仅是一项技术工作，这项工作实际上是形成未来中国高速公路管理和服务体系的一把技术上的钥匙，而且这把钥匙将打开一把大锁，使得我国高速公路的管理形态和服务方式向着更加符合大系统和大服务的方向发展，向着符合国家新型管理体系的方向发展。

正是有了使命感和责任感，我们团队才能够面对一系列困难和挫折不退缩，团结一致、潜心研究，把研究、技术开发和服务坚持了下来。后来我们这个团队在2010年被交通运输部授予“交通运输行业优秀科技创新团队”称号，2011年获得科学技术部颁发的“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖。

扎实的研究是成功的基础

ETC及其应用系统研发和推广的技术难度大且工程性极强，又与高速公路管理体系强相关，同时用户体验的好坏还决定了ETC的应用效果。中国ETC能够走到今天并实现大规模应用，一个重要的条件就是拥有坚实的研究和技术基础，并尽可能地符合中国实际和用户的需求。在1997年到2009年的研发和工程试验阶段，公路院团队联合国内企业和高速公路运营单位持续进行了多年研究。回顾历史，可以看到研究团队是从基础技术研究开始的，然后到装备开发、标准制定、实验测试、系统集成和示范工程。

从科研层面上看，我们ETC团队一步一个脚印，扎扎实实地进行了十年的研究、开发和示范工程，主要的研发内容有：

①车辆自动识别（AVI）、专用短程通信（DSRC）、射频识别、电磁兼容性等基础技术的研究；

②ETC收费系统的体系框架、技术构成、编码规范、接口规范、使用频率和标准、网络结算的研究；

③国外不停车收费产品技术分析与比较研究、路侧设备和车载电子标签开发和生产工艺配套、产品测试技术研究；

④ETC车道控制系统开发、后台结算和管理系统开发、集成技术开发；

⑤联网收费系统信息安全体系研究、联网ETC安全可信技术研究、行业密钥管理和证书认证系统研究；

⑥跨省市联网条件下收费系统体系框架研究、跨省市国道主干线收费系统跨平台技术的研究；

⑦ETC运营管理模式研究以及区域联网ETC运营管理架构研究。

从这些研发的具体内容可以看出，通过持续不断的研究，我们团队形成了坚实的技术基础，这一基础使得我们在工程实践和全国推广中有能力为交通运输部和全行业提供有力的支撑，也使得我们在面对各种猜疑和干扰时能够从容应对。在这一过程中，国家和原交通部的一系列研究和开发项目为团队提供了有力的支持，原交通部和国家支持的主要项目有：

①1997年原交通部立项的行业联合攻关项目“网络环境下不停车收费系统研究”；

②1999年国家经济贸易委员会立项的国家重点技术创新项目“高等级公路电子收费系统技术开发和产业化”；

③2001年科学技术部立项的“十五”国家科技攻关项目课题“跨省市国道主干线联网电子收费技术开发和应用”；

④2002年科学技术部立项的国家科技基础性工作专项“ITS标准及检测技术”；

⑤2006年科学技术部立项的“十一五”国家科技支撑计划重大项目课题“国家高速公路联网不停车收费和服务系统”。

这一系列项目从时间上和内容上反映了重大科技项目的一些规律。从时间上看，大约2年至3年就需要新的项目支持，这一现象是由当时国家支持项目的周期决定的，但可以看到我们承担的项目在内容上是不重复的，新课题的研究内容是在之前所获成果的基础上进行的。由此我们还体会到，一个技术要成为大范围应用的产品或系统，不是一个科技项目的支持就能实现的，现在我们每天都能看到新技术产品不断涌现，但是其基础研究或前期技术开发可能早就开始了，因此科技管理部门希望通过一个项目支持就实现技术成果的广泛应用是不现实的，现在宣传的很多案例似乎短时间内就突破了瓶颈并实现了规模应用，但是其前期大量的基础研究、技术开发和工艺完善是需要时间和大量投入的。

先进的实验条件是支撑

ETC技术的研究和开发对实验条件的要求比较高，这绝不是拿一套买来的（或者国外企业赠送的）OBU和路侧设备，找一个地方搭一个模拟车道就可以进行研究的。其实ETC的研究涉及很多无线电基础技术的研究，需要许多专门的实验设备和测试设施。

公路所在涉足智能交通系统（ITS）研究的初期，就十分重视实验室的建设，在原交通部的大力支持下先后进行了两期智能交通系统实验室的建设。第一期建设主要进行了自动车辆识别和电子收费试验室（AVI&ETC）及交通工程监理检测中心试验室的建设，主要实验和测试能力包括基本无线电参数测量、AVI和ETC试验和测量、电磁兼容性测量（EMI和EMC）、光通信测量等（见原交通部文件《智能运输系统工程研究中心试验室批复》基综字〔1998〕53号）。第二期建设主要包括DSRC和信息服务试验室、ETC野外试验平台、实体交通仿真试验室、安全保障试验室等（见原交通部文件《智能运输系统工程实验室批复》交规划发〔2001〕690号）。2006年又在原交通部和财政部的支持下建设了3米法微波暗室，使得公路院具备了在自由空间环境下测试无线电发射和接收性能的条件，同时还建设了具有高压放电环境下测试设备抗干扰能力的实验系统。以上这些建设为公路院和国家智能运输系统工程研究中心在智能交通领域的科学研究和实验提供了具有世界先进水平的条件，也使其在ETC领域的研究得心应手。

自主研发是成功的保障

20世纪末起，国内不少高速公路运营单位引进国外ETC产品进行小规模试验应用，当时国内高速公路界的主流思路是引进国外产品。公路所通过原交通部联合攻关项目的研究及与国外合作发现，直接引进的产品和系统并不适合我国高速公路管理和使用者的习惯，国外产品及系统用于中国高速公路一定要进行修改或二次开发。我们通过研究和示范工程还意识到，中国未来的ETC将是一个极其复杂的巨型系统，且与我国的文化、管理和消费习惯密切相关，这样一个巨大、复杂和重要的系统一定涉及技术的底层、设备和大系统，因此必须自主开发才能应对中国复杂的情况，掌握主动权。实际上在与国外合作过程中，所有引进技术的尝试均未成功，这更加坚定了我们自主研发的信念。

原交通部对于自主开发ETC系统给予了大力支持，还积极出面与原国家经贸委协调，成功将自主研发ETC产品和系统列入国家经贸委的国家技术创新项目，国家标准化管理委员会也对制定具有自主知识产权的ETC国家标准给予了充分鼓励。我们在研发和制定标准中，依托自主技术、避开国外专利、鼓励国内专利持有者允许在国家标准中无偿使用，使得国内ETC厂商能够主动进行技术升级并开展良性竞争。正是由于国内掌握了技术主动权和知识产权，才为后来大规模联网过程中处理复杂问题、修改技术规范、完善产品提供了支撑，保障了世界上规模最大、用户最多的ETC系统的成功。