随着我国高速路网日趋成熟，高速公路出行尤其是公众自驾出行已成为常态，这对高速公路的通行能力提出了巨大的挑战。近些年，我国通过大力推行ETC（电子不停车收费）系统，实现了ETC车道"秒过"，在一定程度上提升了高速公路的通行能力。但ETC车道专用（非登记车辆不能使用），车主登记注册手续复杂等，制约了其推广的速度，同时，ETC在当前的情况下还不能实现全车道覆盖，非ETC登记车主需通过MTC车道进出，需手工发（取）通行卡和交费，致使MTC车道成为高速公路快速进出的瓶颈，"在高速路上跑一小时、出口排队交费等半小时"已是屡见不鲜的现象，这与公众出行快速便捷的需求相去甚远，尤其是节假日，各高速路的MTC出入口拥堵已经成为常态[1]，这不论对交通部门的管理，还是公众的便捷快速出行，都造成了非常大的影响，付出的各种成本非常高。当前我国ETC注册用户量约为4300万（截至2016年底），这占全国机动车总保有量比例还是比较低的，也就是说，大部分车主还是通过MTC车道进出高速公路，解决了MTC车道的快速通行，也就解决了高速公路的通行效率问题。本文在笔者发表的参考文献[2]的基础上，提出了EMTC的通行模式，技术上简单、成本上低廉、效率上高效，可以很好地解决高速公路MTC车道通行效率低下的问题，EMTC与ETC相结合，能够大大提升高速公路通行能力。
一、EMTC的基本思路
1、以微信平台为连接器，连接各要素（高速公路运营主体、司乘人员、车辆、车道系统、计费支付系统），组成EMTC不停车通行收费系统。MTC车道进出口安装车牌识别系统、自动扣费系统后改造成EMTC车道，注册登记车辆通过车牌识别进出EMTC车道并自动计、扣费，实现EMTC车道"秒过"。
2、高速公路运营主体公众微信号，并开通车辆EMTC注册入口，车主通过该入口进行注册，开通车辆EMTC不停车通行收费。
3、车主通过关注公众微信号后，进行注册登记审核，登记内容包括车辆牌照号、行驶证号、发动机号、车主姓名、身份证号、手机号等（EMTC系统需与公安交管部门共享车辆登记信息），对微信号未绑定支付卡的车主提示进行银行卡绑定（持卡人需与车主一致）方可注册登记，绑定的银行卡即为付通行费金融卡。车主填完相关信息后进行提交，EMTC系统后台审核通过后，通过短信、微信向车主推送注册成功提示信息。注册成功后，车主即可以通过EMTC车道进出并自动扣费。对于已经注册为ETC的车辆，通过后台车牌自动绑定后，也可以通过EMTC车道进行通行，也就是说ETC车辆无需进行二次注册登记。
4、车辆进入收费站入口任一EMTC车道时，通过线圈感应触发车辆牌照识别系统进行拍照，识别车牌，进入后台比对。对于注册车辆，提示为不停车通行收费车辆，后台记录入口点、进入时间、计费等信息后，自动抬杆放行，并向车主推送提醒信息。
5、注册车辆驶出高速，在出站口，通过车牌识别系统识别与后台比对后，计算总通行费、通过微信支付后台扣费、自动抬杆放行，后台记录此次收费相关信息，并向车主推动提醒信息。至此，完成一次EMTC通行过程。
二、EMTC的技术实现
（一）总体结构
总体架构包含车道收费子系统、收费站子系统、收费（子）中心子系统、公众服务平台、外部公共平台、省联网收费结算中心系统（拆账结算中心）等六大部分[3]，具体结构如图1所示。
图1、 EMTC 实现总体结构图
1、车道收费子系统、收费站子系统、收费（子）中心子系统为传统的MTC的三级收费系统结构，功能基本保持不变。但是，由于车道收费子系统车辆通行收费控制方式发生改变（后面详细描述车辆通行收费的流程），而且应用了外部公共平台支付方式（如微信支付），需要对三级收费系统进行改造升级，适应EMTC的架构的运营。
2、省联网收费结算中心系统（拆账结算中心）同样保持原有功能，实现通行费用的收集、处理、清算、划拨。
3、公众服务平台主要包括车主注册、视频验证、注册审核、入站提醒、支付提醒、出站提醒、扣费历史查询、欠费管理、信用查询、车主投诉、车辆行驶路径识别、应急报警等功能，主要功能概要说明如下：
（1）车辆注册、视频验证、注册审核为车主登记模块，车主登记意味着用户车辆加入EMTC车辆库，可以通过新的车辆通行控制模式，实现快速通过收费出口。
（2）入站提醒、支付提醒、出站提醒为手机短信、微信信息提醒服务，使车主时刻掌握车辆的运行动态。
（3）扣费历史查询：车主可以查询一段时间范围内的车辆通车费用明细。
（4）发票管理：车主获取通行费电子发票。
（5）欠费、逃费管理：查询车辆的通行费用的欠费情况，并在间隔时间内通知车主缴纳通行费，如不按时缴纳，会将该车辆列入欠费、逃费黑名单。对于欠费、逃费车辆，通过识别发现，禁止其进入高速公路行驶，并进行相应的处罚。
（6）车主投诉：对扣费错误进行投诉，追回错扣款项。
（7）应急报警：由于入站有短信提醒车主，当有套牌车辆进入高速公路入口时，车主会根据短信提醒发现自己车辆被套牌，可以向高速公安交警报警，对套牌车辆及时进行查处。
（二）车道收费子系统收费流程及实现方式
车道收费控制系统主要设计如图2所示[3][4]：
图2、车道收费控制系统主要设计示意图
EMTC沿用收费站已有的收费车道及外部设备，只需进行简单的改造即可，即安装车牌自动识别器、自动扣费系统。也就是说，EMTC收费模式不需要新建专门的车道。主要包括三个部分：登记注册、驶入登记、驶出收费。
1、车主登记流程及实现方式
车主通过关注高速公路运营方微信公众号，在公众号注册登记入口经过信息填写、视频验证、信息审核等步骤后完成车主登记手续。车辆要实现EMTC的通行方式，必须办理车辆注册登记手续。车辆登记成功，标志着车辆信息进入了EMTC的通行车辆库，可以享受EMTC带来的通行便利。车辆登记流程如图3所示：
图3、车辆注册登记流程图
具体流程实现说明：
（1）关注、打开微信公众号。首先车主关注高速公路运营方微信公众号，在公众号中完成车主登记手续。
（2）信息填写。填写的信息包括车主信息、车辆信息、支付信息三大类。
①车主信息。主要包括车主姓名、性别、身份证信息、驾驶证信息、行驶证信息、工作单位、家庭地址等信息。
②车辆信息。主要包括车辆牌照、车辆识别号、车辆类型（按交通运输部行业标准执行）等信息。车辆信息需共享公安交管部门相关信息。
③支付信息。主要包括支付平台信息、支付账号、支付密码（非明文）等信息。
（3）审核验证。严格执行内部审核程序，如视频验证、电话再次确认，如有必要可以要求面对面办理。
2、车辆驶入登记流程及实现方式
车辆驶入EMTC车道登记流程如图4所示：
图4、车辆驶入收费站登记流程图
具体流程实现说明：
（1）车辆感应线圈感应。通过车辆感应线圈来判断是否有车辆通行。如果无，则再进行感应。如果有，则进行车牌识别与车辆拍照。
（2）车牌识别。利用车牌自动识别器进行车牌识别，如果识别失败，进行自动报警，转入人工处理。如识别成功，进行车牌判断。
（3）车牌判断。这个过程主要由车道收费工控机中的系统进行联网判断。车牌判断如果符合要求，则直接不停车通行，如不符合要求，则转入人工处理。车牌判断主要判断车辆是否是EMTC通行车辆库中的车辆，即车辆是否已经注册成功。
（4）通行。自动栏杆抬起，车辆快速通过。车辆通过后，公众服务平台同时向车主发出车辆入站短信提醒。
（5）写入通行记录数据库。将车牌号、车辆入站时间、入站口等信息更新至数据库，与车辆入站登记为一条记录。
（6）人工处理。对于未注册或车牌识别失败的车辆，采用传统的手工发卡或自助取卡的方式抬杆放行。
3、车辆驶出收费流程及实现方式
车辆驶出EMTC车道收费流程如图5所示[5]：
图5、车辆驶出收费站收费流程图
具体流程实现说明：
（1）车辆感应线圈感应。通过车辆感应线圈来判断是否有车辆通行。如果无，则再进行感应。如果有，则进行车牌识别与车辆拍照。
（2）车牌识别。利用车牌自动识别器进行车牌识别，如果识别失败，进行自动报警，转入人工处理。如识别成功，进行车牌判断。
（3）车牌判断。这个过程主要由车道收费工控机中的系统进行联网判断。车牌判断如果符合要求，则进行通行费计算，如不符合要求，则转入人工处理。车牌判断包含以下内容：
①判断车辆是否是EMTC通行车辆库中的车辆，即车辆是否已经通过公众服务平台注册成功。
②判断车辆的是否存在入站记录。防止车辆在途中改变车牌。
（4）计费。根据车辆的行驶里程、车辆类型，计算费率等参数，按照通行费用计算公式，计算出车辆的通行费用。调用绑定的支付平台的接口，判断车辆是否能足额完成支付。如果能，进行扣费，如果不能，则转入人工处理。
（5）扣费。调用绑定的支付平台的接口，完成扣费操作。
（6）扣费短信提醒。一旦车辆扣费成功，公众服务平台发出扣费短信提醒车主。
（7）通行。自动栏杆抬起，车辆快速通过。车辆通过后，公众服务平台同样发出车辆出站短信提醒。
（8）写入通行记录数据库。将车辆出站时间、出站口、通行费用、支付号等信息更新至数据库，与车辆入站登记为一条记录。
三、EMTC可行性分析
（一）从技术上分析。随着信息技术、电子技术、计算网络及通讯技术、移动4G网络以及即将到来的5G时代的发展，为EMTC提供了强大的技术支撑，这在ETC的运营与推广中得到验证。作为EMTC的核心车牌识别技术已经非常成熟，识别率经过加强后可以达到99%以上，而且目前在所有的收费站进出口已经安装的车牌拍照系统，在MTC车道改造为EMTC的过程中，能够做到利旧，减少改造成本。研究拟采用的微信平台作为"连接器"，作为成熟的社交及支付平台，在技术上为EMTC的实现提供了强大的技术支撑，所以，从技术上来看，EMTC是可行的。
（二）从经济上分析。EMTC不需要独立建设专用的车道，车主通过互联网公众平台办理业务，实现全自动的收费控制。首先，减少车道建设成本；其次，注册简单，足不出户，能够提高车主的积极性；再次，缩减收费人员的投入，减少人工成本。所以，从经济上考虑，EMTC产生的经济效益是可观的。
（三）从社会环境上分析。移动网络、移动支付、微信的普及日益深化，目前，微信作为成熟的社交平台，从微信官方公布的数据来看，2016年9月微信平均日登录用户达到了7.68亿[6]，基本上可以覆盖90%以上的司乘群体，可以预见，EMTC一旦应用，可以得到迅速推广[7][8]。从管理层面上看，交通运输各级领导、各级部门非常重视高速公路通行效率、方便公众快速便捷出行的需求，高度重视利用先进的技术、先进的思想改造传统的通行方式（比如推广ETC），打破阻碍高速公路快速通行方式发展的桎梏。所以，从社会环境上分析，EMTC同样是可行的。
四、EMTC主要优点
（一）车道建设成本方面优点。EMTC不需要额外单独建设收费车道，只需要对收费站现有车道稍加改造后直接重复利用。所以，车道的设计、施工基本按照传统成熟的程序进行，既提高收费车道的利用率，同时又降低收费车道的建设成本。
（二）车道收费控制系统方面优点。EMTC主要通过车牌自动识别器识别车牌，然后与公众服务平台中的车辆库匹配，根据车主登记时车主注册的支付信息完成车辆通车费的收取，属于全自动的控制收费方式，只有特殊时期加以人工辅助处理。
（三）收费运营管理方面优点。EMTC应用互联网平台（微信）实现车辆通行的全自动化，收费人工的投入比现有收费系统的少。同时，EMTC无需车辆通行卡的充值网点的建立与维护。
（四）提升通行效率方面优点。EMTC是一种全自动的收费控制方式，跟ETC一样实现不停车收费，可以做到收费站所有EMTC车道都可以通行，不再受制于类似ETC的特殊专用车道，大大提供了收费站的通行能力和效率。
（五）推广应用方面优点。EMTC车辆的登记、通行费的支付以及相关业务都是在公众平台上完成，车主足不出户就能办理车辆通行业务，给用户带来很大的便利性，目前在微信十分普及的情况下，可以预见，会得到迅速推广应用。
（六）发现车辆套牌方面优点。EMTC对车辆进站、入站等都有及时短信提醒服务，车主掌握车辆的运行动态。如果发现车辆被套牌，通过EMTC的应急报警服务或者拨打报警电话，及时抓获违法车辆。
五、EMTC车道改造方式
（一）EMTC+ETC模式。也就是说把现有的MTC车道全部改造成EMTC车道，非注册车辆通过EMTC车道时，通过传统的手工发卡或自动取卡方式进行通行和交费。这种方式的缺点一是全改造的成本相对较高，二是在注册车辆数量不是很多的情况下，EMTC车道大部分情况下被非注册车辆占用，注册车辆达不到"秒过"的效果，会影响到推广应用，达不到应有的效果。
（二）EMTC+MTC+ETC模式。也就是说先将一部分MTC进行改造，注册车辆和非注册车辆各行其道，这样所有的注册车辆都可以做到"秒过"收费站出入口。随着注册车辆数量的不断增加，可以不断提升EMTC车道的比例，最终达到绝大部分车辆都能通过EMTC、ETC实现"秒过"，使高速公路的通行效率不断地得到提升。同时，这种循序渐进的改造方式也可以降低因失败而带来的风险。因此笔者推荐采用第二种改造方式。
六、结束语
本文提出基于车牌识别+移动支付的高速公路MTC车道快速进出的通行模式EMTC，通过详细阐述，认为EMTC能大大降低车道的建设成本，提高车道利用率，极大地提升高速公路车辆通行能力，真正实现车辆"秒过"快速通行、全自动收费控制模式，能够产生巨大的经济效益和社会效益，具有一定的应用实践价值。
参考文献：
（1）汪丹.江西省高速公路ETC发展现状及对策研究[J]. 华东交通大学学报， 2014， (6).
（2）乔川龙 廖飞.一种基于"互联网+"的高速公路快速通行模式研究[J].中国交通信息化，2015，（12）.
（3）何兴高 周明天 秦志光等.高速公路收费系统的设计与实现[J]. 计算机应用， 2002， 22(5).
（4）王涛 刘娜 王爽心.]ETC中的车道控制系统设计[J]. 仪器仪表学报， 2006， 27(z1).
（5）郭敏.高速公路收费系统[M]. 人民交通出版社，北京，2002-7-1.
（6）http：//news.zol.com.cn/621/6215291.html.2016微信数据报告.
（7）韩栋.基于微信平台的长治高速出行信息服务系统 [J]. 中国交通信息化， 2015， (z1).
（8）张晓磊 杨健.基于微信平台的高速公路ETC缴费服务分析[J]. 中国交通信息化， 2014， (11).
作者简介
乔川龙：就职于湖南省交通运输厅科技信息中心 博士，主要研究方向智能交通。
