广东省高速公路联网收费背景下用户信用体系及防逃费技术的研究与应用

　　关键词: 高速公路联网收费信用体系防逃费ETC

　　一、背景

　　广东省于2014年实施完成全省高速公路联网收费（以下简称联网收费“一张网”）建设，全省撤销主线站，截止目前已形成共计全省51个环的多义性收费路径（广东省采用RFID和5.8G自由流技术分别对MTC和ETC车辆行驶路径进行精确标识及精确收费、精确拆分）。在广东省全省“一张网”的背景下，由于单次高速公路通行费的金额更大，在巨大的利益驱动下，更加激发了各式各样的逃费行为的产生，为全省高速公路带来巨大的通行费损失。在当前，除了传统的倒换卡、冲卡、货车逃称等逃费作弊手段，还催发了采用屏蔽标识路径以达到利用缩短行驶路径等新生逃费手段。

　　在目前全省“一张网”的新形势下，传统的以路段为单位各自防逃打逃已无法适应新形势下的营运管理需求，建立全省高速公路统一、高效的防逃费技术体系已显得尤为迫切。

　　二、高速公路逃费行为分析

　　目前高速公路逃费主要有以下类型：

　　（一）缩短交通路径逃费法

　　1、全省联网收费“一张网”背景下，采用恶意屏蔽路径标识逃费，以达到按照最短路径或最小费额收费以偷逃通行费是新生的逃费手段。

　　2、传统的换卡、倒卡逃费、倒换粤通卡逃费、U型线路逃费、J型线路逃费、甩挂逃费、转货逃费等仍是逃费的主要技术手段。

　　（二）利用流失的PSAM卡进行违法制卡、卖卡

　　在广东省高速公路联网收费“一张网”系统中，票卡（通行卡、粤通卡）的安全信息主要由PSAM卡控制。若PSAM卡丢失、遗失或被盗用，不法分子可能利用来篡改票卡的出入口信息，从而导致路段公司的直接接经济损失。

　　（三）假冒政策性免费车辆逃费法：如假冒绿通车辆、假证/假卡逃费、假牌逃费。

　　（四）非正常通道驶离高速公路逃费法：如利用高速公路缺口逃费、强行冲卡逃费、ETC车道恶意跟车逃费。

　　（五）货车计重收费现场逃费法：如加快车辆速度、冲磅、垫钢板、遮挡光栅、走S型等手段进行逃费。

　　三、联网收费“一张网”下防逃费稽查判别技术

　　（一）动态超时逃费甄别技术

　　司机单独倒卡，自己手里有几张通行卡，互相交换使用，达到多次都少缴通行费的目的。但是基本上都会出现超时的特殊事件。因此超时是甄别筛选逃费流水的有效手段之一。目前广东省采用动态超时技术对于前面描述的作弊办法进行识别。

　　现有收费系统中的超时功能我们称为静态超时，超时的时间是相对不变的，联网区域内不论通行距离的长短一律使用一个超时时间，一般该时间设置相对较大。而动态超时相对于静态超时，是根据站与站之间的通行距离、和通行车辆的车型进行计算，并通过动态超时技术科学准确地识别出真正的超时车辆，为识别作弊行为提供参考依据。

　　动态超时判别公式：

　　出口时间-入口时间=行驶时间<里程/不同车型下限速度+偏移量

　　动态超时时间基本上能够识别相同车牌车辆随机交换通行卡（长距离）和倒卡作弊。

　　（二）出入口车牌识别及高清卡口路径还原技术

　　1、车辆驶入抓拍图像。在入口车道，通过车牌照自动识别系统取得车辆的车牌照信息和车牌照二值化图像，由收费系统将识别的车牌照信息写入通行卡中，且将车辆当前图像抓拍并上传至收费站服务器，同时入口流水和车牌照二值化图像实时上传至省运营平台。

　　2、车辆行驶途中高清卡口车牌识别及图像抓拍。经过高清卡口时，通过车牌照自动识别系统取得车辆的车牌照信息，产生高清卡口流水，高清卡口流水包含车辆牌照信息，实时上传省运营平台。

　　3、车辆驶出车牌识别及图像抓拍。在出口车道，通过车牌照自动识别设备再次识别车牌照并由收费系统软件进行出入口车牌照校验，如果一致则按正常收费流程操作；如果不一致，从省运营平台调出该车的二值化入口图像，与该车进行核对，从而确定该车是否为换卡逃费车，从而防止由于换卡而引起通行费的流失。

　　4、路径还原比对稽查。由于车辆由驶入、途中及驶出均有车牌识别和图片抓拍，即可全路径还原该车辆的全程行驶路径，且可与收费流水建立绑定关系。应用省运营平台对相关疑似逃费车辆通过对其收费路径、标识路径、高清卡口三条路径比对，即可清晰判别该车辆是否逃费。该稽查手段对于各类跑长买短逃费手段均可做到有效稽查。

　　在运营过程中，省运营平台处理高清卡口流水时，根据车牌和流水时间获取相应的入口流水，建立关联关系；在处理出口流水时，如通行卡没有对应的入口流水信息，则根据车牌和流水时间获取相应的入口流水，建立关联关系；高清卡口、出入口车牌识别系统、车道收费系统、省运营平台的系统时钟必须保持同步。

　　图1高清车牌识别系统构成框图

　　

图2高清车牌识别系统组成结构示意图

　　（三）PSAM卡安防技术

　　在现有联网收费系统基础上加强PSAM卡安全防范，各系统所涉及的功能如下图所示：

　　图3系统功能结构图

　　由省中心下传PSAM卡黑名单参数，路段中心系统接收区域管理点下传的PSAM卡黑名单及例外车道表等PSAM卡安全防范参数并下发至所有车道；登记管理PSAM卡的安装使用信息；检查异常使用的PSAM卡；盘点本路段使用的PSAM卡。车道收费系统启动时验证PSAM卡合法性；入口车道系统对入口信息（包括所用的PSAM卡）进行加密，并将其内容写入票卡；出口车道系统验算票卡的入口信息及其加密内容，从而校验其真伪；出口车道系统检查入口用的PSAM卡是否在PSAM卡黑名单之内。并对黑名单PSAM卡车辆进行拦截。

　　四、基于Logit模型的高速公路用户信用评价体系

　　高速公路用户信用度的计算可以通过对车辆流水数据的采集，进而提取用户行驶频率、正常交易次数和里程、异常（根据动态超时等判别条件）交易次数和里程等信息通过logit模型进行拟合来判断。Logit模型是最早的离散选择模型，也是目前应用最广的模型。Logit模型是Luce（1959）根据IIA特性首次导出的；Marschark（1960）证明了Logit模型与最大效用理论的一致性；Marley（1965）研究了模型的形式和效用非确定项的分布之间的关系，证明了极值分布可以推导出Logit形式的模型；McFadden（1974）反过来证明了具有Logit形式的模型效用非确定项一定服从极值分布。此后Logit模型在心理学、社会学、经济学及交通领域得到了广泛的应用，并衍生发展出了其他离散选择模型，形成了完整的离散选择模型体系，如Probit模型、NL模型（NestLogitmodel）、MixedLogit模型等。

　　所谓的Logit模型就是指事件发生的概率服从标准的Logistic累积概率分布函数，而Logistic分布函数就是：

　　（1）

　　本文中可以表示行驶频率、正常交易次数和里程、异常（根据动态超时等判别条件）交易次数和里程等信息；Y=1可以代表高速公路用户信用状况好，Y=0代表信用状况差，B为不同变量的影响系数。令，则

　　（2）

　　如果模型中的是隐藏变量，即无法观测，但是可以找到一个同相对应的可观测的二分类变量：

　　（3）

　　则上述模型可以变为：

　　（4）

　　在这一模型中，与或者是B早以不是线性关系，这样便不能使用简单的OLS估计法，本文对上述模型进行处理变形。首先：

　　（5）

　　两边同时取对数：

　　（6）

　　也就是将条件概率转化为事件发生概率与不发生概率的比值，然后取对数，便得到这样就转化为线性函数了。

　　通过基于数据挖掘技术Logit建模实现过程包括流水数据采集、数据筛选(数据分类、样本选取、样品分析)、数据清洗、数据变换处理(数据规范化、数据离散化和分层)、特征变量处理(特征变量区分、特征变量分组)、数据抽样、构建Logit回归分析模型、进行模型测试与模型评估，从而实现高速公路用户量化的信用度评估指标是系统建设的主要任务，流程如图所示：

　　图4Logit系统实现流程图

　　采用的变量是高速公路用户的信用状况Y，Y=1代表信用状况好，Y=0代表信用状况差。通过对高速公路收费站通行流水（1年约26亿条记录）、高清卡口照片等信息进行统计分析，提取用户行驶频率、正常交易次数和里程、异常（根据动态超时等判别条件）交易次数和里程等信息作为自变量。模型选取了广东省2014年到2015年年底的36000条初始样本数据建立模型，通过对模型进行测试结果表明效果良好。

　　五、基于信用评价体系的车辆信息库的建立

　　（一）车辆初始基础信息采集建立

　　车辆基础信息包括车辆车牌、车型、车种、颜色等信息，ETC车辆通行流水可自动提取OBU及非现金支付卡等相关车辆信息形成ETC车辆信息库的基本信息；MTC车辆可通过具备出口车牌识别的流水生成MTC车辆初始库。

　　（二）车辆基础信息的完善

　　通过现场稽查车辆信息登记及后台车辆稽查车辆信息完善等相关手段，对疑似或逃费车辆信息库进行分类完善，除了人工完善车辆的基础信息外，还应通过相应车辆的稽查结论由系统自动累加该车辆的历史逃费信息（含多次逃费类别、逃费总金额、主要逃费行驶线路等），叠加补充相关车辆信息库数据。

　　（三）基于信用评价体系的车辆信息库的建立

　　通过车辆用户行驶数据大数据挖掘，应用Logit信用评价模型对已形成的车辆信息库中的车辆信用度进行动态评价，并叠加至车辆信息库，建立形成全省基于信用评价体系的车辆信息库。

　　六、联网收费“一张网”防逃费技术体系应用

　　广东省的防逃费体系是基于已建立的全省的联网收费运营管理数据平台，应用该平台实时汇集全省高速公路收费流水数据、高清卡口抓拍及车牌识别数据、出入口车牌识别数据等。平台系统通过不同的作弊筛选条件，为全省各路段提供疑似逃费流水；各路段稽查人员对本路段出口或途径本路段的相关疑似逃费流水进行稽查，形成逃费流水稽查数据，相关稽查结果及逃费证据链全省共享；根据相关车辆的逃费情况，经审核后形成全省的黑名单；黑名单生成后由省中心统一下发至全省各路段及车道，再由全省各车道通过黑名单拦截系统，进行逃费车辆拦截及追缴通行费。系统还利用移动互联网技术开发了移动APP收费稽查软件，可利用移动终端查询相关车辆的逃费历史及逃费证据链，为现场打击逃费车辆提供技术手段。

　　图5防逃体系业务框架

　　（一）收费流水采集。车道收费系统的出入口收费流水到路段、车道逃费自动取证系统的逃费取证流水（包括流水、图像、视频）、车道出入口高清车牌识别系统的高清车牌识别流水、路段高清卡口系统的高清卡口流水统一上传到路段中心汇总。路段中心再统一上传出入口收费流水、出入口高清车牌识别流水、高清卡口流水、逃费取证流水到省运营平台数据中心汇总。

　　（二）收费稽查。路段稽查人员通过省运营平台稽查疑似逃费的收费流水数据，形成车辆灰名单和黑名单以及逃费证据链。疑似逃费数据来源可以有多种，如交易状态为特殊事件、超时行驶、屏蔽标识的出口收费流水稽查；有入口没出口的入口收费流水稽查；通过大数据分析得出复合卡流失车辆较多的数据稽查，通过大数据分析得出卡流失的入口和出口等。稽查得出逃费结论后，根据一定的规则形成车辆灰名单和黑名单，形成车辆逃费信息和相应的逃费证据链，相关联的图像上传省运营平台数据中心集中存储。

　　（三）灰单、黑名单、预警数据下发。车辆灰名单和黑名单信息以及车辆逃费证据链全省范围内共享，由省运营平台下发到路段直至车道收费系统。

　　（四）黑名单车辆的预警和拦截指令。省运营平台通过处理实时上传的入口收费流水、高清卡口流水，发现灰名单和黑名单车辆后，根据规则定向下发预警信息到路段直至车道，同时也直接推送预警信息到移动客户端，提醒现场人员提前做好稽查准备工作。在高速公路出口车道，高清车牌识别系统自动识别车牌，车道拦截系统如果发现灰名单车辆，则自动提醒收费人员；如果发现黑名单车辆，则进行预警，车道不抬栏杆，转人工追缴处理。

　　（五）移动互联网技术应用。基于后台的省运营管理平台，开发移动APP应用程序，并应用移动终端设备，有效开展收费现场打逃工作。

　　1、逃费车辆证据链查询和调取功能。被车道依据逃费黑名单拦截下来的逃费车辆，可应用移动终端，查询逃费车辆证据链系统中该车的所有逃费历史和逃费证据（图片及视频），现场有效震慑逃费违法人员，确保打击效果。

　　2、黑名单定向预警功能。应用移动客户端用户接受灰名单、黑名单车辆预警推送信息，提前做好稽查准备，尤其是绿通、计重灰名单，提醒车道重点关注。

　　3、闯关车、绿通车等逃费记录登记。现场稽查人员可以通过移动终端拍照、登记闯关车辆、绿通车辆等信息；事后监督稽查人员通过省运营管理平台对现场逃费记录进行稽查确认，并形成灰黑名单，有效开展下一步黑名单车辆拦截追缴工作。

　　（六）证据链数据存储。建立省中心、路段中心、收费车道的三级证据链数据存储架构。利用省运营管理平台，全省各路段均可实时、透明地查询到相关逃费车辆各级存储的证据链。

　　

图6防逃体系证据链存储框架

　　1、省运营平台。集中存储逃费车辆信息、车辆灰名单和车辆黑名单、出入口收费流水及图像、高清车牌识别流水及图像、高清卡口流水及图像、防逃取证流水及图像等，形成完整的逃费车辆证据链。

　　2、路段中心系统。逃费车辆出入口抓拍图像、高清卡口抓拍图像、监控视频分布存储在路段中心系统，路段中心同时接收存储省运营平台下发的车辆灰名单和车辆黑名单信息。

　　3、车道收费系统。存储省运营平台下发的车辆灰名单和车辆黑名单信息。

　　（七）用户信用数据应用。建立基于用户信用体系的车辆信息库，对信用差的逃费车辆予以重点打击，对于信用好的客户提供更为优质便捷如路况信息推送等服务。

　　七、结语

　　广东省高速公路联网收费“一张网”的实施对防逃费技术提出了更高要求，通过建立以全省联网收费运营管理平台为基础，结合高清车牌识别系统、车道自动拦截系统、ETC逃费取证系统、移动互联网和基于信用评价体系的车辆信息库等技术的应用，形成全省统一的防逃费体系，在全省“一张网”条件下发挥巨大作用。随着全国高速公路ETC联网收费的开展，利用ETC的作弊行为也将大幅度增加。在此情况下，利用全省防逃体系，并结合ETC车道应用高清车牌识别等技术也将为全国ETC联网防逃费发挥巨大作用。

　　八、参考文献

　　[1]余健玲.高速公路通行卡管理问题分析及对策建议[J].东方企业文化,2014,(15):209-209.

　　[2]黄军飞高速公路联网收费通行卡精确管理[J]-中国交通信息化2011(4)30-31

　　[3]赵彦,吴淑玲,林志恒,常天海.高速公路通行卡逃费行为预测模型研究[J]-中国科技论文2015(19)2245-2251

　　[4]张爱华.浅析高速公路通行卡逃费的稽查管理[J]-管理观察2012(15)139-140

　　作者简介

　　陈海华：广东省交通集团有限公司

　　刘小峰：广东省交通集团有限公司

　　摘要：目前各省市正大力推进高速公路全省联网收费，传统的以路段为单位各自防逃打逃已无法适应新形势下的营运管理需求。广东省通过对新形势下高速公路逃费行为进行分析，提出了联网收费下防逃费判别稽查技术，建立了全省高速公路统一、高效的防逃费技术体系和车辆用户信用体系。