智能卡的电子收费系统
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2020-11-14
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智能卡的电子收费系统智能卡的电子收费系统
在某些国家，通常需要对某些公路的使用收费，它和统一标价的收费相反，这种收费是和使用状况有关的。换
言之，收费额取决于使用公路的经常性和车辆类型，到目前为止，还是在过路收费亭用现金付费的。少量单独
的电子系统采用了各种类型的卡，已在过去几年中用于（公路建设与保养）收费系统，到目前为止，所有系统
的缺点是它们明显地阻滞了交通流。因为，车辆必须要么停下来要么慢到步行的速度，收费站也要占用大量的
空间。 为了克服这些问题，德国交通部在1993年决定开始对自动收费系统进行大型现场试验，选择的公路
是Cologne和Bonn之间的A55高速公路，由10个不同公司提供的不同系统在1994年5月至1995年6月间
在某些国家，通常需要对某些公路的使用收费，它和统一标价的收费相反，这种收费是和使用状况有关的。换言之，收费
额取决于使用公路的经常性和车辆类型，到目前为止，还是在过路收费亭用现金付费的。少量单独的电子系统采用了各种类型
的卡，已在过去几年中用于（公路建设与保养）收费系统，到目前为止，所有系统的缺点是它们明显地阻滞了交通流。因为，
车辆必须要么停下来要么慢到步行的速度，收费站也要占用大量的空间。
为了克服这些问题，德国交通部在1993年决定开始对自动收费系统进行大型现场试验，选择的公路是Cologne和Bonn之
间的A55高速公路，由10个不同公司提供的不同系统在1994年5月至1995年6月间都进行了测试。
几项基本需求被用来评估被测试的系统。首先，交通应能正常流通而不受通过收费站的影响。然而，在德国“正常交通
流”意味着高达250km/h的速度，这就要求不可能用开得过快来躲避收费系统。而且，过路收费站或委托征收点不再允许被用
来收费。要求收费系统应适合于安装在跨线桥和路牌龙门上，所用系统应当支持单车道和多车道，从技术上来说不希望交通被
约束单行车道，因为这将严重地限制交通流。
一个补充的需求（它不是原来就预见到的，而是在项目进行过程中发生的），就是收费的完全不具名性，日益成为普通群
众对整个试验关注的关键因素。自动收费时应当没有可能去记录一台车辆的运转简档或监视专门车辆行进的路程。所有建议的
系统都只有一支付选项，对它来说只要支付了费用的车辆的不具名性就应得到保证。仅在征收费用失败时车辆才会被拍照，注
册的所有者就会被追溯到并被送达一适当的处罚通知。当然，这些在试验时并未真正发生过，因为在试验时只使用了“假钱”。
几乎所有建议的自动收费系统都使用智能卡来存储电子钱币，这就是为什么我们在这里提出这个命题的原因。因为，在未
来它有可能变得对智能卡产业是重要的。
所有的系统都有一台安装在车辆上的设各，被称为板上单元0BU（On-Board Unit）或车内单元IVU（In-Vehicle Unit）以
及另外的必要的设各，这台设备由汽车电池驱动。在旅客车厢，每个系统都有一台智能卡终端，一个显示器和一个简单的小键
盘，还有一条到外部世界的链路，它可是单向或双向的，随系统而定。通常是一条由CEPT为这一应用推荐的5，795～
5，805CHz的微波链路，有些系统使用400～500MHz无线电信号或红外线。使用红外线的不利之处自然在于它的传输受气候
条件的影响较大，如大雪或大雾。在参加试验的系统中，所谈到的0BU的大量生产价格在100～300德国马克之间，随配置而
定。
控制站按需要沿机动车道安装在跨线桥或路牌龙门架上，不需要对公路结构做修改。所用智能卡并未含有复杂的电子钱
包，只不过是很简单而快速的借出命令。部分是出于没有使用真正钱币的事实，部分是由于可用于交易的时间很短。在有些系
统中，最佳的处理到了把卡的ATR缩短到了4字节的程度，以便留下足够的时间用于真正的借支。根据不受限制的交通流，这
是完全可以理解的。在250km/h的速度时，一台车每秒行进70m，控制站的通信范围在5.86Hz时为5m。由此得出的通过时间
为70ms，在此时间内车辆在控制站的范围里，在这段时间区间内，卡必须执行下述处理：
·卡复位并传输ATR（≈10ms）；
·DES加密以鉴别卡（≈12ms）；
·对EEPROM的写入访问以存储新余额（≈2×3.5ms）；
·与卡往来的数据传输（≈30ms）。
另外的时间需要用于0BU和电子收费站之间的数据传输，可以算出时间的利用是非常紧张的。智能卡被驱动在最高允许工
作频率（通常为5MHz），0BU和收费站之间的数据传输率为lMb/s，实际高于OBU和卡之间的传输率。因此，只对｀总的传
输时间有一点点影响。
下面我们叙述三个代表的系统，是从现场试验的10个系统中选出来的。由于某些用到的系统除了一些技术细节外基本上
是相同的，我们就不用名字来标志任何系统了，它们可以作为这类应用的代表。
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