淺談ETC技術(shù)對我國智慧高速公路發(fā)展的影響

王玉霞，曾傳華，王露萍，張 歡

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

1 ETC技術(shù)在智慧高速公路發(fā)展中的成效

1.1 完善一體化管理體制和運營標(biāo)準(zhǔn)化體系

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，ETC已在國內(nèi)全面推行，改變了原有以人工為主，按出入路段總計扣費模式，采用統(tǒng)一結(jié)算系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)計費，構(gòu)建了高效、協(xié)調(diào)的全國高速公路聯(lián)網(wǎng)運營模式，充分發(fā)揮交通部管控全國高速公路的引領(lǐng)作用，有利于消除原來屬地化管理的步調(diào)不一致、信息不通暢等障礙，完善高速公路跨區(qū)域、跨省的協(xié)同管理機制。

自2019年全面推行ETC工作后，在促進(jìn)各省高速公路行業(yè)規(guī)范，提高一體化運營水平，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化體系等多方面取得顯著成效。2019年交通運輸部門全面加強了對聯(lián)網(wǎng)收費、車路協(xié)同、運營監(jiān)測等項目的運營管理。各省在全國統(tǒng)一收費標(biāo)準(zhǔn)框架下，制訂了高速公路行業(yè)準(zhǔn)則、地方標(biāo)準(zhǔn)，使高速公路管理行為統(tǒng)一化。除此之外，各省對ETC配套項目的設(shè)備規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一也十分重視。現(xiàn)各省主要使用的是具有開放框架，可兼容5G技術(shù)的中國交通、華為等ETC門架系統(tǒng)，以保護(hù)目前基建投資能夠向未來智慧高速公路平滑過渡，同時為后續(xù)選擇發(fā)展5G+C-V2X技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。此次高速公路標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)強調(diào)規(guī)范接口層，全國“一盤棋”，重點解決信息“碎片化”嚴(yán)重、管理非智能化與信息化等問題。

1.2 全面升級改造基礎(chǔ)設(shè)施

ETC技術(shù)的普及促進(jìn)了我國高速公路基礎(chǔ)設(shè)施全面升級，現(xiàn)高速公路已經(jīng)初步建立道路數(shù)據(jù)化監(jiān)控網(wǎng)、通信傳輸網(wǎng)，極大程度的提升高速公路數(shù)據(jù)采集能力與通行路網(wǎng)的傳輸能力。在公路數(shù)據(jù)采集方面，我國高速公路安裝大量ETC門架系統(tǒng)，不僅可實現(xiàn)行駛車輛車牌圖像、運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的采集，新型ETC數(shù)據(jù)偵聽和故障定位系統(tǒng)等的設(shè)計還為今后增裝各種采集環(huán)境、特殊事件等信息的傳感器提供了條件。智能高清攝像頭作為ETC門架系統(tǒng)的重要設(shè)備，在省界取消收費站工作完成后，其數(shù)量在全國高速公路上新增超過10萬臺，使高速公路監(jiān)控點覆蓋更加全面。目前我國高速公路使用的智能高清攝像頭多為華為軟件定義攝像機，其具有飛躍場景準(zhǔn)確識別、每幀200+車輛畫面抓拍技術(shù)，可實現(xiàn)車牌、車型特征抓拍率達(dá)到99%。

在通行路網(wǎng)的傳輸能力方面，截至2018年底，我安裝ETC門架系統(tǒng)已超過2萬套，與尚存的收費站等智慧站點共同提高通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。各省在ETC門架通信系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)上多采用主備雙鏈路方案，以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。同時各省多采用具備多業(yè)務(wù)承載能力和波分復(fù)用功能的OTN光傳送網(wǎng)，以支持ETC智慧站點之間的數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定傳輸。

1.3 加強高速公路智能決策能力

ETC技術(shù)普遍實施后，大數(shù)據(jù)分析、云平臺、人工智能等先進(jìn)技術(shù)運用于高速公路管理中，使高速公路已具備初級智能管理能力，但距離智慧公路水平尚遠(yuǎn)，目前主要運用于輔助人工決策指揮。各省大量安裝的智能一體化機柜與ETC門架均具有邊緣計算能力，不僅能支持V2X智能終端的云一邊協(xié)同架構(gòu)與實時車輛收費稽查，實現(xiàn)運行車輛的實時訓(xùn)練分析。還能進(jìn)行智慧站點的車牌識別后驗證、費率計算離線收費等。除此之外，ETC技術(shù)還能進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與云計算，將收費云中心、大數(shù)據(jù)平臺與后端構(gòu)建高速公路聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、人工智能四項。

1.4 促進(jìn)智能汽車與5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展

ETC技術(shù)的實施不僅使高速公路通信路和路網(wǎng)得到改造，同時促進(jìn)了智能汽車與5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)高速公路采用ETC系統(tǒng)可為兼容5G提供開放架構(gòu)，而目前新增的5G基站與智能感知定位設(shè)備將與路燈桿形成綜合體，可提供數(shù)據(jù)交換和定位服務(wù)，為車路協(xié)同技術(shù)提供支持服務(wù)。可見5G+C-V2X技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展中關(guān)鍵作用，由此帶動了交通5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)行ETC技術(shù)中運用的是初級形態(tài)的電子標(biāo)簽OBU，是實現(xiàn)ETC自由流收費的關(guān)鍵技術(shù)，將來它將與路邊基站相聯(lián)，實現(xiàn)信息交互，還能作為智慧交通系統(tǒng)中的車載終端，對車流、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等綜合感知進(jìn)行承載，構(gòu)建“智能路側(cè)設(shè)備+智能電子標(biāo)簽+云端信息服務(wù)平臺”為框架的前端中心，帶動智能汽車行業(yè)運行。

2 ETC技術(shù)后智慧高速公路發(fā)展需解決的主要問題

2.1 經(jīng)費投入問題

目前我國高速公路ETC技術(shù)主要采用DSRC技術(shù)進(jìn)行車-路的通信交互，而未選擇更先進(jìn)的LTE-V2X技術(shù)，不僅是因為技術(shù)不成熟，最主要的原因是設(shè)備成本較高。除了造價昂貴的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)與ETC門架系統(tǒng)，大量增加RSU路側(cè)單元和5G基站也是實現(xiàn)5G+C-V2X技術(shù)的基礎(chǔ)，但是RSU路側(cè)單元主要采用9150C-V2X芯片，造價較高，并且密度要達(dá)到1個/300 m。5G基站密度也需達(dá)到4G的3倍左右，而每個5G基站的成本是50～60萬元，5G核心網(wǎng)的造價更是高達(dá)1 000～3 000萬元，再加上數(shù)據(jù)處理器與高清攝像機等的設(shè)備，采用更先進(jìn)技術(shù)的總造價難于評估。

2.2 實施完全ETC自由流收費的難度

實施完全ETC自由流收費可有效緩解公路重要節(jié)點擁堵問題，提高出現(xiàn)便捷度，但要全部實行ETC收費通行，需增設(shè)大量ETC門架系統(tǒng)。根據(jù)交通運輸部門統(tǒng)計，至2020年底，全國估計將建收費站約7500個，假設(shè)每個收費站設(shè)4個收費通道，那新建設(shè)ETC車道大約為3萬條，并配備相應(yīng)的傳輸通信網(wǎng)絡(luò)和ETC門架系統(tǒng)。然而ETC門架系統(tǒng)設(shè)備昂貴，僅ETC門架系統(tǒng)造價就可高達(dá)20萬，因此達(dá)到真正ETC自由流收費水平，尚需追加巨額投資。除此之外，交通運輸部要求收費站取消，其各省必須依法依規(guī)開展收費人員安置工作，因此若全部實行ETC收費通行，收費人員分流安排將成為一個重要問題。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，若實施完全ETC自由流收費將有10萬收費人員安置問題，其難度較大。

3 結(jié) 論

智慧高速公路的實現(xiàn)，需要先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，當(dāng)前實施的ETC技術(shù)使通信網(wǎng)、路網(wǎng)、車輛識別技術(shù)等達(dá)到了信息化、數(shù)據(jù)化、智能化的初級水準(zhǔn)，可有效解決收費問題，提高道路通行率。但在實現(xiàn)車輛間、車路間、車與城市網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)互通方面的作用有限。當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和跨省ETC技術(shù)在不斷的完善和提高，徹底實現(xiàn)智慧高速公路的目標(biāo)，還需要進(jìn)一步的探索與努力。