ETC系統的運行及在智能交通中的作用

王開登

ETC是電子不停車收費系統（Electronic Toll Collection）的簡稱，是對傳統人工半自動收費系統（Manual Semi-automatic Toll Collection，簡稱MTC ）優化升級后的收取車輛通行費的新技術，也是目前世界上最先進、最穩定的路橋收費方式。

一、ETC系統的運行

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，通過路側單元（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車道計算機根據電子標簽內存儲的信息識別車輛的信息，根據行駛里程從插入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，用戶可不停車快速通過。

（一）路側單元RSU的功能：

路側單元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模塊，通常與天線控制器、抓拍系統、車檢線圈、信號通行燈、高速自動欄桿、費額顯示器等設備互聯，完成對互聯設備的各種控制功能、通信功能和處理功能。負責信號和數據的接收/發送、調制/解調、編碼/解碼、加密/解密;讀寫控制器是控制發射和接收數據以及處理向上位機收發信息的模塊。DSRC微波天線以5.8GHz微波無線DSRC協議的通訊方式與兩片式OBU及IC卡進行數據交換，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絡通訊。最后通過數據處理單元（Processing Data Unit，簡稱PDU）完成數據交換，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據控制傳輸。

（三）ETC車道機電系統功能：

1、與車道上行駛的車輛進行通訊;系統能夠通過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的收費信息。

2、檢測車輛的到來和離開并對車輛進行計數，同時傳送檢測結果。結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，根據車輛經過的入口收費站、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，紀律和存儲相關信息。

5、根據車道計算機控制指令正確控制車道設備的功能，進行相應的交通指揮操作。

6、完成車道和收費站之間的數據交換。

7、收費車道系統能獨立作業工作，當收費站計算機不工作或網絡出現異常時，不影響正常工作，作業參數、數據記錄均存儲在當地。

8、如果車輛在通過ETC車道時出項異常，車道系統將發布指令攔截該車輛，不允許通過。

9、對于出現的異常情況，ETC車道系統軟件根據ETC車道操作流程給出處理，并與硬件系統一起協作防止跟車、砸車等現象的發生。

10、具備異常交易的判斷和處理能力，對于重復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、信息化的發展趨勢，傳統的交通技術和手段已不能適應經濟社會發展的需求。智能交通將是交通事業發展的必然選擇，是交通事業的一場革命。

（一）ETC產生的背景：

高速公路對于促進經濟增長、提高生活質量、降低能源消耗、減少環境污染以及維護國家安全有重要作用，要建設“人民滿意、保障有力、世界領先”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，基本實現了安全、便捷、高效、綠色、經濟的通行模式。

（二）歷年政策匯總：

據前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國高速公路智能化行業市場前瞻與投資戰略規劃分析》，我國對ETC的發展非常重視，從2010年出臺相關政策法規到 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%，可以說是一次質的飛躍。具體詳見圖表1：

《關于促進高速公路電子不停車收費（ETC）系統應用健康發展的指導意見》 加快推進ETC應用，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年底前各省（區、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）目前的現狀

全國29個省份基本實現了高速公路ETC聯網運營，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，經過5個月的聯網運營，試點省份高速公路通行效率大幅提升，取得了良好的經濟和社會效益。