探討高速公路ETC 領域中的智能交通系統(tǒng)和交通物聯(lián)網系統(tǒng)技術特點及發(fā)展趨勢和應對策略

熊俊毅

(四川省達州市公路管理局工程機械處)

0 前 言

隨著我國經濟的發(fā)展，交通運輸事業(yè)也在不斷的向前邁進。隨之而來的交通收費管理、道路擁堵、及環(huán)境污染等各種問題也日漸突出，直接影響到了經濟的發(fā)展及人們的正常生活?？茖W技術的不斷發(fā)展也在逐步解決各種交通問題，交通管理的系統(tǒng)也日漸完善，因此智能交通系統(tǒng)也相繼出現在人們的視野中。智能交通融合了先進的衛(wèi)星通訊技術、計算機信息技術、自動化控制技術及網絡平臺技術等多種高精尖技術，對于交通運輸進行快速、精確、有效的管理，在現代交通運輸的管理部門中應用十分廣泛。其中，不停車收費系統(tǒng)(ETC，EleCtroni。TonCofleetion)是該智能交通系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其在現在的高速公路收費管理中，能夠有效提高收費管理效率，車輛的工作效率、高速公路的交通能力以及緩解交通壓力，也因為無需停車而減少了車輛的能源消耗及廢氣排放，實現了節(jié)能環(huán)保。因其在各個方面的優(yōu)勢，使之在各國的交通管理系統(tǒng)中被廣泛應用，迅速形成了一個完整的產業(yè)。其發(fā)展可以分為智能交通系統(tǒng)階段及交通物聯(lián)網系統(tǒng)階段，二者的技術是傳承與發(fā)展的關系，技術特點有區(qū)別也有聯(lián)系，對交通管理部門及使用者帶來了許多方便，節(jié)省了交通運輸成本。國家也在立法上也做出了相應規(guī)定，用以推進交通物聯(lián)網系統(tǒng)的應用。

1 智能交通系統(tǒng)

1.1 智能交通系統(tǒng)的作用

智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System )運用各種高精尖的信息技術及通訊技術，對交通狀況的信息進行收集、處理、整合，掌握路面車輛及人流狀況，最大化利用道路資源，使路面路面車輛及人流的活動達到最佳狀態(tài)，減輕道路的荷載，提高道路使用效率。該系統(tǒng)能為出行者提供實時交通路況，是出行者合理安排出行時間，不僅僅減少高峰段的交通壓力，緩解城市道路擁堵情況，并減少交通事故，還可以降低因交通堵塞引起的能源消耗及尾氣排放，支持環(huán)保。

1.2 智能交通系統(tǒng)的構成

智能交通系統(tǒng)由交通信息采集系統(tǒng)、交通信息處理分析系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)組成，各個系統(tǒng)包括的設備及作用各有不同:①交通信息采集系統(tǒng) 該系統(tǒng)通過各種設備對于路面進行監(jiān)視，如GPS 導航儀、攝像機、紅外雷達監(jiān)測器，收集各種道路信息，彬彬剛傳輸給中央處理系統(tǒng);②信息處理分析系統(tǒng)信息處理分析系統(tǒng)使用信息服務器、地理信息系統(tǒng)的應用層或管理人員直接對于信息采集系統(tǒng)收集到的道路信息進行整理、分類、存儲等工作;③信息發(fā)布系統(tǒng) 該系統(tǒng)將處理好的信息通過網絡、廣電話服務臺等形式放送，使大眾能及時了解到路況信息。

1.3 固有缺陷

智能交通系統(tǒng)是由智能車輛系統(tǒng)發(fā)展而來，其亮點在于其根據外部的交通運輸事業(yè)的作用范圍及功能要求建立獨特的信息收集方式，組成從上到下的信息收集應用模式，該模式也存在著一定的固有缺陷:①覆蓋范圍有限 采集到的信息經過處理后的編碼、通信接口沒有統(tǒng)一的標準，本地信息與外地信息無法有效傳遞、溝通;②信息利用率低 一般信息作為一次性的溝通工具，無法重復利用，許多潛質沒有被充分開發(fā)出來;③系統(tǒng)成本高 功能系統(tǒng)所需設備均為高精尖設備，要配備專業(yè)人才進行操作養(yǎng)護，資金消耗極大，成本較高。

2 交通物聯(lián)網

交通物聯(lián)網是以物聯(lián)網技術為核心，用以達到交通運輸管理的自動化智能化及運行最佳狀態(tài)的新型應用技術。該交通物聯(lián)網技是以網絡技術、傳感網技術、RFID 技術、通信等物聯(lián)網高新科技，把交通要素輸入網絡，如高速公路車流量、路面擁堵狀況、乘客數量、各種交通工具使用率等，使交通要素的信息公開化、系統(tǒng)化，各個交通部門相互溝通，信息資源共享，以便及時了解交通要素的使用狀態(tài)和功能發(fā)揮情況，在采用實時仿真等手段進行決策，實現各種交通要素之間默契配合，相互協(xié)作，使其達到最佳使用效果。該交通物聯(lián)網還可以對各種路況數據進行分析整理，達到準確交通路況信息，并向社會公開發(fā)布，為公眾提供出行貼心服務，提高交通部門的服務質量，獲得較好的社會效益。

交通物聯(lián)網以云計算機技術從上到下的開發(fā)信息資源，其采用先收集信息再發(fā)揮功能進行處理的應用模式，其構成部分及其各種功能都是根據統(tǒng)一化的交通運輸信息收集、處理、保存的技術需要而建立的，因此采集交通信息用做到及時、準確、完整，才能使其技術得到最大的發(fā)揮，其也是交通物聯(lián)網發(fā)揮功能機制及效果的大前提與核心。其在功能的發(fā)揮領域除了各類交通管理部門之外，還可以對于大眾運輸業(yè)的正常運轉提供有效的信息。

3 智能交通系統(tǒng)與交通物聯(lián)網在高速公路不停車收費領域的發(fā)展與應用

智能交通系統(tǒng)及交通物聯(lián)網從本質上講都屬于智能交通的范圍，二者都對交通運輸的智能化起到了不可替代的作用，并在高速公路不停車收費領域得到廣泛應用與良好的發(fā)展，目前在我國的不停車電子收費系統(tǒng)在技術上，智能交通系統(tǒng)一般是以DSRC 技術為核心的5.8G 有源電子終端現場業(yè)務交易系統(tǒng);而交通物聯(lián)網是以RFID 技術為核心的無源電子標簽后臺業(yè)務交易系統(tǒng)。

3.1 以RFID 技術為為核心的不停車電子收費系統(tǒng)

車輛駛入RSU 主機射頻輻射范圍內，隨即激活RFID 電子標簽，RFID 電子標簽將ID 發(fā)送給RSU 主機，主機接受信號后，經過網絡傳輸，將信息送達至智能處理系統(tǒng)，進行身份認證，并在后臺實行交易工作，完成扣款過程。交易成功后，將信息反饋給現場控制設備，其隨即做出反應，抬起杠桿，將車輛放行。

3.2 以DSRC 技術為核心的ETC 系統(tǒng)

車輛駛入RSU 主機射頻輻射范圍內，隨即激活該車輛的OBU 設備，并對其發(fā)出指令，進行身份認證，進而發(fā)出一系列指令，OBU 設備其也會對RSU 主機的交易命令有所回應，通過執(zhí)行一系列復雜的交易命令后，完成整個收費過程。交易成功后，現場控制裝置即會作出反應，抬起杠桿，將車輛放行。該交易信息在經過后臺系統(tǒng)一點時間的操作，處理好之后，上傳至系統(tǒng)數據庫，并保存。

4 技術發(fā)展方向

根據目前ETC 系統(tǒng)的應用情況來看，其發(fā)展方向應是終端設備操作更加簡便，其交易信息直接經過后臺的網絡傳輸交由計算機的技術處理。其只需要獲得車輛的身份信息，對其認證后即可實現自動交易。其身份被認證后還可以進行其他操作，在ETC 系統(tǒng)的功能應用上進行廣度上的橫向發(fā)展，終端設備也可以更加精致化，如設備的規(guī)格逐步變小，精致的與計算機大小一致，且顯示屏可以任意折疊;還可以設計出車輛“身份證”，即由網絡芯片、RFID、及觸摸式顯示屏構成，包含了車輛完整身份信息的RFID，車主只需在車內進行觸屏操作，就可以輕松完成交易過程，信息也會在后臺被傳輸至處理系統(tǒng)進行處理和保存。

5 技術推廣對策

現在許多國家都在廣泛推廣應用交通物聯(lián)網技術。在臥軌其還處于推廣階段，但是其對于智能交通系統(tǒng)的取而代之是不可逆轉的大趨勢。在這個階段內，高速公路中不停車收費電子系統(tǒng)的應用可以將RFID 為核心的物聯(lián)網系統(tǒng)技術與以DSRC 為核心的智能交通系統(tǒng)技術相結合。在該系統(tǒng)推廣的準備階段，將每個高速公路的收費站安裝RSU 主機設備，該主機設備的價格為3 ～5 萬元，雖然在一定程度上提高了收費站成本，但在另一方面，車主在選擇車載設備時，可以考慮價格較為實惠的電子標簽，取代車載OBU 設備，同樣可以達到控制成本的效果。在設備的供應上，政府相關部門可以與供應廠家進行聯(lián)合，共同進行技術研發(fā)，從根本上降低設備造價，淘汰過時及性價比不高的產品。

6 總 結

交通運輸物聯(lián)網的管理客體是一般的交通工具，如汽車、火車、高鐵、飛機，交通工具的受益者即乘客;交通基礎設施，如汽車站、火車站、機場、港口、鐵路等。交通運輸網聯(lián)網系統(tǒng)即為該類交通要素的連接進而形成完整的領域性物聯(lián)系統(tǒng)。該交通運輸物聯(lián)網作用體現在諸多客體要素交叉形成的功能領域內，使之的管理按照一定的流程進行，達到各種交通信息的及時交流及監(jiān)控的效果，提高高速公路管理部門對于路面狀況的管理效率及路面突發(fā)事件的處理能力，將高速公路的經濟價值及社會價值發(fā)揮到最大。

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