淺談ETC技術對我國智慧高速公路發展的影響

王玉霞，曾傳華，王露萍，張 歡

(西華大學，四川 成都 610039)

1 ETC技術在智慧高速公路發展中的成效

1.1 完善一體化管理體制和運營標準化體系

隨著互聯網信息技術的迅猛發展，ETC已在國內全面推行，改變了原有以人工為主，按出入路段總計扣費模式，采用統一結算系統進行相應計費，構建了高效、協調的全國高速公路聯網運營模式，充分發揮交通部管控全國高速公路的引領作用，有利于消除原來屬地化管理的步調不一致、信息不通暢等障礙，完善高速公路跨區域、跨省的協同管理機制。

自2019年全面推行ETC工作后，在促進各省高速公路行業規范，提高一體化運營水平，建設標準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網收費、車路協同、運營監測等項目的運營管理。各省在全國統一收費標準框架下，制訂了高速公路行業準則、地方標準，使高速公路管理行為統一化。除此之外，各省對ETC配套項目的設備規范和技術標準的統一也十分重視。現各省主要使用的是具有開放框架，可兼容5G技術的中國交通、華為等ETC門架系統，以保護目前基建投資能夠向未來智慧高速公路平滑過渡，同時為后續選擇發展5G+C-V2X技術奠定了基礎。此次高速公路標準化體系建設強調規范接口層，全國“一盤棋”，重點解決信息“碎片化”嚴重、管理非智能化與信息化等問題。

1.2 全面升級改造基礎設施

ETC技術的普及促進了我國高速公路基礎設施全面升級，現高速公路已經初步建立道路數據化監控網、通信傳輸網，極大程度的提升高速公路數據采集能力與通行路網的傳輸能力。在公路數據采集方面，我國高速公路安裝大量ETC門架系統，不僅可實現行駛車輛車牌圖像、運行狀態等數據的采集，新型ETC數據偵聽和故障定位系統等的設計還為今后增裝各種采集環境、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門架系統的重要設備，在省界取消收費站工作完成后，其數量在全國高速公路上新增超過10萬臺，使高速公路監控點覆蓋更加全面。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，其具有飛躍場景準確識別、每幀200+車輛畫面抓拍技術，可實現車牌、車型特征抓拍率達到99%。

在通行路網的傳輸能力方面，截至2018年底，我安裝ETC門架系統已超過2萬套，與尚存的收費站等智慧站點共同提高通信網絡覆蓋面。各省在ETC門架通信系統組網架構上多采用主備雙鏈路方案，以保證網絡傳輸能力。同時各省多采用具備多業務承載能力和波分復用功能的OTN光傳送網，以支持ETC智慧站點之間的數據高效穩定傳輸。

1.3 加強高速公路智能決策能力

ETC技術普遍實施后，大數據分析、云平臺、人工智能等先進技術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，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同架構與實時車輛收費稽查，實現運行車輛的實時訓練分析。還能進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技術還能進行大數據分析與云計算，將收費云中心、大數據平臺與后端構建高速公路聯網，可實現數據接入、數據分析、數據共享、人工智能四項。

1.4 促進智能汽車與5G通信產業發展

ETC技術的實施不僅使高速公路通信路和路網得到改造，同時促進了智能汽車與5G通信產業發展。現高速公路采用ETC系統可為兼容5G提供開放架構，而目前新增的5G基站與智能感知定位設備將與路燈桿形成綜合體，可提供數據交換和定位服務，為車路協同技術提供支持服務。可見5G+C-V2X技術在車聯網技術未來發展中關鍵作用，由此帶動了交通5G通信產業發展。現行ETC技術中運用的是初級形態的電子標簽OBU，是實現ETC自由流收費的關鍵技術，將來它將與路邊基站相聯，實現信息交互，還能作為智慧交通系統中的車載終端，對車流、道路、基礎設施等綜合感知進行承載，構建“智能路側設備+智能電子標簽+云端信息服務平臺”為框架的前端中心，帶動智能汽車行業運行。

2 ETC技術后智慧高速公路發展需解決的主要問題

2.1 經費投入問題

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

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點擁堵問題，提高出現便捷度，但要全部實行ETC收費通行，需增設大量ETC門架系統。根據交通運輸部門統計，至2020年底，全國估計將建收費站約7500個，假設每個收費站設4個收費通道，那新建設ETC車道大約為3萬條，并配備相應的傳輸通信網絡和ETC門架系統。然而ETC門架系統設備昂貴，僅ETC門架系統造價就可高達20萬，因此達到真正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。相關數據統計，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 論

智慧高速公路的實現，需要先進的數據分析處理技術，當前實施的ETC技術使通信網、路網、車輛識別技術等達到了信息化、數據化、智能化的初級水準，可有效解決收費問題，提高道路通行率。但在實現車輛間、車路間、車與城市網絡間互聯互通方面的作用有限。當前，互聯網技術和跨省ETC技術在不斷的完善和提高，徹底實現智慧高速公路的目標，還需要進一步的探索與努力。