王開登
ETC是電子不停車收費系統(tǒng)(Electronic Toll Collection)的簡稱,是對傳統(tǒng)人工半自動收費系統(tǒng)(Manual Semi-automatic Toll Collection,簡稱MTC )優(yōu)化升級后的收取車輛通行費的新技術(shù),也是目前世界上最先進、最穩(wěn)定的路橋收費方式。
一、ETC系統(tǒng)的運行
ETC的工作原理:是利用專用短程微波通訊(Dedicated Short-Range Communication,簡稱DSRC)技術(shù),通過路側(cè)單元(Road-Side Units ,簡稱RSU)與車載單元(On Board Unit, 簡稱OBU)通過信息交換,自動識別車輛,采用電子支付方式,自動完成車輛通行費扣除的全自動收費方式。
ETC的工作方式:當ETC系統(tǒng)檢測到車輛進入ETC車道時,安裝在收費站的RSU與車載的OBU自動進行信息交換,與微波天線連接的ETC車道計算機根據(jù)電子標簽內(nèi)存儲的信息識別車輛的信息,根據(jù)行駛里程從插入OBU中的磁卡扣除通行費,交易成功后,車道欄桿自動抬起,車輛駛出通過后,欄桿自動降下。整個收費過程不需人工干預(yù),用戶可不停車快速通過。
(一)路側(cè)單元RSU的功能:
路側(cè)單元RSU(即微波讀寫天線),由微波天線和讀寫控制器組成。微波天線是一個微波收發(fā)模塊,通常與天線控制器、抓拍系統(tǒng)、車檢線圈、信號通行燈、高速自動欄桿、費額顯示器等設(shè)備互聯(lián),完成對互聯(lián)設(shè)備的各種控制功能、通信功能和處理功能。負責信號和數(shù)據(jù)的接收/發(fā)送、調(diào)制/解調(diào)、編碼/解碼、加密/解密;讀寫控制器是控制發(fā)射和接收數(shù)據(jù)以及處理向上位機收發(fā)信息的模塊。DSRC微波天線以5.8GHz微波無線DSRC協(xié)議的通訊方式與兩片式OBU及IC卡進行數(shù)據(jù)交換,實時采集和更新標簽和IC卡中的信息,并通過串行口與計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊。最后通過數(shù)據(jù)處理單元(Processing Data Unit,簡稱PDU)完成數(shù)據(jù)交換,它是OBU與PDU之間的通信橋梁。
(二)車載單元OBU的功能:
車載單元OBU主要由MCU微控制處理器與通過SPI總線共同完成射頻芯片BK5822的接收發(fā)射。MOSI、MISO、CLK、CSN組成總線SPI與BK5822的四根信號通道提供一個8MHZ的速率,通過SPI進行傳輸通訊,在讀寫寄存器進行數(shù)據(jù)控制傳輸。
(三)ETC車道機電系統(tǒng)功能:
1、與車道上行駛的車輛進行通訊;系統(tǒng)能夠通過DSRC鏈路準確、可靠地與通過ETC車道并持有有效的電子標簽的車輛進行通信,讀寫車輛身份及相關(guān)的收費信息。
2、檢測車輛的到來和離開并對車輛進行計數(shù),同時傳送檢測結(jié)果。結(jié)合車輛識別判斷來車是否持有OBU。
3、當車輛通過車道時,抓拍設(shè)備自動對車輛圖像進行抓拍并保存比對。
4、在入口車道將入口收費站、車類等信息寫入IC卡;在出口車道,根據(jù)車輛經(jīng)過的入口收費站、車輛類型,對費率進行查詢,計算通行費金額,回寫出口標識,完成收費交易過程,紀律和存儲相關(guān)信息。
5、根據(jù)車道計算機控制指令正確控制車道設(shè)備的功能,進行相應(yīng)的交通指揮操作。
6、完成車道和收費站之間的數(shù)據(jù)交換。
7、收費車道系統(tǒng)能獨立作業(yè)工作,當收費站計算機不工作或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時,不影響正常工作,作業(yè)參數(shù)、數(shù)據(jù)記錄均存儲在當?shù)亍?/p>
8、如果車輛在通過ETC車道時出項異常,車道系統(tǒng)將發(fā)布指令攔截該車輛,不允許通過。
9、對于出現(xiàn)的異常情況,ETC車道系統(tǒng)軟件根據(jù)ETC車道操作流程給出處理,并與硬件系統(tǒng)一起協(xié)作防止跟車、砸車等現(xiàn)象的發(fā)生。
10、具備異常交易的判斷和處理能力,對于重復(fù)扣款等異常情況能夠及時做出判斷。
二、ETC在智能交通中的作用
面對當今世界全球化、信息化的發(fā)展趨勢,傳統(tǒng)的交通技術(shù)和手段已不能適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。智能交通將是交通事業(yè)發(fā)展的必然選擇,是交通事業(yè)的一場革命。
(一)ETC產(chǎn)生的背景:
高速公路對于促進經(jīng)濟增長、提高生活質(zhì)量、降低能源消耗、減少環(huán)境污染以及維護國家安全有重要作用,要建設(shè)“人民滿意、保障有力、世界領(lǐng)先”的交通強國,如何提升高速公路通行能力和通行效率,成為高速公路的焦點問題,而提高高速公路收費站的通行效率就是我們亟待解決的問題, ETC的推廣使用,基本實現(xiàn)了安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的通行模式。
(二)歷年政策匯總:
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2023年中國高速公路智能化行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析》,我國對ETC的發(fā)展非常重視,從2010年出臺相關(guān)政策法規(guī)到 2019年提出車輛使用ETC比例達到90%,短短9年時間,從無到有,從有到使用比例達到90%,可以說是一次質(zhì)的飛躍。具體詳見圖表1:
《關(guān)于促進高速公路電子不停車收費(ETC)系統(tǒng)應(yīng)用健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》 加快推進ETC應(yīng)用,2019年5月 《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》 2019年底前各?。▍^(qū)、市)在籍汽車ETC安裝率達到80%以上,高速公路入口車輛使用ETC比例達到90%。
(三)目前的現(xiàn)狀
全國29個省份基本實現(xiàn)了高速公路ETC聯(lián)網(wǎng)運營,截止2019年3月,高速公路主線收費站ETC覆蓋率達到98.15%,匝道收費站覆蓋率達到97.06%,ETC用戶量和使用率分別達到8072.63萬和44.83%,全國目前還有229個高速公路省界收費站在運行,高速公路出、入口收費車道中ETC車道占比分別只有23.3%和31.3%,汽車ETC安裝率僅為33.6%,高速公路ETC支付率僅為44.8%,距離實現(xiàn)不停車快捷收費還有明顯差距。特別是2018年12月28日,蘇魯和川渝兩組試點省份率先取消15個高速公路省界收費站,經(jīng)過5個月的聯(lián)網(wǎng)運營,試點省份高速公路通行效率大幅提升,取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。