⾼速公路ETC⾃由流收费技术
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ETC(Electronic Toll Collection)电⼦不停车收费系统,是⽬前国际上较为先进的路桥电⼦收费技术,在欧美国家发展较为成熟,很多已采取主线⾃由流化的ETC收费。在我国,ETC技术随着⾼速公路建设不断发展,2015年全国联⽹后更是成为各省⾼速公路重要的缴费⽅式,⽬前ETC缴费占⽐超35%(⼴东43%)。
ETC技术以其⾃动化程度⾼、免停车快速通⾏等特点逐渐被⾼速公路营运⽅、车辆⽤户所接受,但我国ETC技术主要布局于收费站车道,还没有探索ETC⾃由流化收费的⼤规模应⽤实践。
ETC发展存在的问题
(1)技术发展⽅⾯
ETC技术应⽤于收费公路,在欧美国家有⼆⼗多年的历史,主要采取单⽚式电⼦标签(OBU)技术,简单⽅便,成本低,但要求ETC车道覆盖率⾮常⾼,否则,起步阶段⽤户使⽤体验很差。
我国收费公路ETC技术借鉴于邻国⽇本,⽇本在21世纪初开始采⽤两⽚式组合ETC收费技术,即电⼦标签(OBU)+IC 卡模式,该技术更安全、灵活,起步阶段在ETC车道覆盖率低的情况下,可取出IC卡作为通⾏介质。
⼴东最早于2002年引⼊基于5.8GHz DSRC的两⽚式组合ETC收费技术,并将其纳⼊⼴东省联⽹收费地⽅标准,2007年上升为交通运输部标准;2015年9⽉底全国ETC联⽹完成。⽬前,全国建成了超过2万条ETC车道,发展两⽚式组合ETC⽤户近6500万个。江疏影是江珊的女儿
我国收费公路ETC技术⼗多年没有⼤的变⾰。
两⽚式组合收费模式在发展初期适应我国⾼速公路建设国情,在ETC车道覆盖率极低的情况下可满⾜ETC⽤户通⾏需求,但⽬前全国ETC车道覆盖率超过95%(⼴东98.2%),主线和省界站已达到99%(⼴东100%),⼤部分⽤户在绝⼤部分通⾏时不再需要取出IC,两⽚式组合ETC收费技术的灵活性特质在我国现阶段表现不再突出,相反,因交易时与车载单元(OBU)和IC卡安全认证带来的多次通信握⼿、IC卡⾃⾝读写异常所带来的通⾏问题越来越突出。
赵欣瑜老公据统计,ETC车道异常超60%与IC卡相关。
国标ETC核⼼交易时间是270ms,各省因交易复杂程度不⼀,ETC核⼼交易时间普遍超过300ms,核⼼交易时间长、交易异常率⾼导致ETC通⾏速度慢(国标为20公⾥/⼩时),⽤户通⾏体验⼀般。
(2)车道建设⽅⾯
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我国ETC车道建设规模不够超前,⽇本⾼速公路绝⼤部分为ETC收费,每个收费站仅保留⼀条⼈⼯⾃
助收费车道,⽽我国ETC车道级覆盖率(ETC车道占总车道⽐例)不⾜三成(⼴东25.2%),绝⼤部分收费站仅有1⼊1出两条ETC车道。
随着车流量不断增长,单条ETC车道通⾏能⼒饱和,⼴东珠江三⾓洲地区多条ETC车道⽇均通⾏量超过1万车次,很多城市重要出⼊⼝收费站ETC⽇均通⾏量超过5000车次,部分时段出现ETC车道排队情况。
⽽ETC车流量占收费站总车流量普遍不超50%,⼈⼯收费仍是主流,在车道资源有限的情况下,ETC车道超前建设需求与MTC仍是主流车道之间的⽭盾越发凸显。ETC车道不可能⽆限制建设下去,特别是经济发达地区重要城市出⼊⼝(如⼴东珠江三⾓洲区域)受收费站规模、物理车道条数等因素限制,必须依靠ETC技术⾃⾝突破。
(3)新技术挑战⽅⾯
随着⼿机移动⽀付技术的发展,各⾏各业⽆现⾦⽀付⽐例越来越⾼,⽽⾼速公路收费长期以来只有现⾦和ETC⽀付两种模式,车辆⽤户要求⾼速公路⾏业兼容⼿机移动⽀付的呼声不断提⾼。
近年来,采⽤后台绑定移动⽀付账户、前端借助⾼清图像识别+地图信息技术(GIS)实现不停车收费的创新实践在很多省份如⽕如荼开展,特别是在⼤型互联⽹公司推动下,如⽀付宝在河南等地推出的⽆感⽀付,在⼭东推出的ITC⽀付等,对ETC技术发展提出了不⼩的挑战。
⽽公安部电⼦车牌技术(基于RFID技术)已在多地开展试验,相关标准已出台,同为车辆⾝份的微波识别技术,如果在全国机动车推⾏实施并与⽀付打通,可能直接取代现有ETC收费技术。
同时,国家⼤⼒推⾏北⽃⾼精度导航技术应⽤,交通运输部也要求⾼速公路⾏业研究该技术在收费、道路拯救、养护等⽅⾯的应⽤,这也将对ETC技术产⽣威胁。
总⽽⾔之,如果ETC技术不能适应新技术、新业态发展,将很有可能被其他新型收费技术跨界取代。
ETC创新发展思路
ETC技术应该充分发挥⾃⾝技术特点,即电⼦标签识别率⾼(99%以上,⽇本达到99.99%,远⾼于⾼清图像识别)、交易安全可靠性⾼、可实现⽆收费站的⾃由流收费(欧美国家已普遍采⽤)。
因此,ETC技术发展创新,⼀是要彻底改变⽬前国标ETC交易模式,改两⽚式组合ETC收费为“电⼦标签识别+后台账户扣费”模式,⼤幅降低国标ETC核⼼交易时间,减少IC卡⽚交易耗时并⼤幅降低异常率,提⾼ETC整体通⾏效率。
⼆是改变⽬前单ETC车道交易的技术模式,将ETC前置于收费匝道或主线,通过与收费站所有车道的组合联动,在不突破现有国标ETC技术的前提下,实现以距离换速度、以冗余交易换成功率的⽬的,同时⼤幅降低收费站ETC建设成本,缓解ETC车道与MTC建设平衡的⽭盾,提⾼收费站整体通⾏效率。
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牛萌萌图片个人资料主要有两种技术表现形态:
(1)匝道ETC⾃由流+匝道收费站联动
技术实现思路:在收费站匝道以龙门架⽅式部署ETC设备,将ETC收费提前到匝道进⾏,相当于预设⼀条⾃由流化ETC 交易车道。对低速(≤80公⾥/⼩时)经过匝道的ETC车辆提前交易,⽽收费⼴场的ETC和MTC车道只需要进⾏交易车辆名单核对和补充⼆次冗余交易(⼀次交易未成功前提下),即可快速完成车辆收费。
该技术通过“匝道交易、车道验证”模式,极⼤地提升了收费站ETC车道通⾏能⼒,通过与MTC车道联动,进⽽实现收费⼴场ETC化的⽬标,达到提升收费⼴场整体车辆通⾏能⼒的⽬的,如图1所⽰。
(图1:匝道ETC⾃由流车道布局⽰意图)
(2)主线ETC⾃由流+主线收费站联动
技术思路:在匝道ETC⾃由流技术基础上,进⼀步提⾼ETC车辆在⾼速⾏驶(≥100公⾥/⼩时)条件下的⼀次交易成功率;同时,⾰新ETC天线技术,探索单个ETC天线管理多条车道(2条或以上)的可靠性,降低主线ETC⾃由流建设成本。主线ETC⾃由流车道布局如图2所⽰。
(图2:主线ETC⾃由流车道布局⽰意图)
技术验证
⼴东省在2017年开展匝道ETC⾃由流技术研究,并在2017年底⾄2018年初先后开通东新南浦站、⼴
珠西⽯洲站和⼴清新华站三套匝道ETC⾃由流收费系统,整体试点达到预期效果,单条ETC车道通⾏速度理论值提升3倍以上,整个收费站⼴场通⾏效率提升30%。部分试点收费站实拍图⽚如图3所⽰。
(图3:试点收费站匝道ETC⾃由流实拍图⽚)
核⼼指标验证⼀:匝道⼀次交易成功率。
即匝道ETC交易成功次数占整个收费站ETC通⾏次数的⽐例,通过测试,匝道⼀次交易成功率超过98%。
核⼼指标验证⼆:ETC车道核⼼交易时间。
即在匝道完成ETC交易后,在收费站ETC车道验证时的核⼼交易时间,由原来的约300ms⼤幅下降⾄⽬前的15~
30ms。
(图4:ETC车道核⼼交易时间⽐对图)
核⼼指标验证三:MTC车道通⾏能⼒。
即没有采⽤匝道ETC⾃由流完成预交易前的ETC⽤户进⼊MTC车道完成交易的时间,与采⽤匝道ETC⾃由流技术后已完成匝道预交易的ETC车辆进⼊联动的MTC车道的交易时间对⽐,MTC车道通过车牌识别验证预交易名单库,可实现MTC车道准快速通⾏。
(图5:MTC车道交易时间对⽐图)
⼴东匝道ETC⾃由流技术于2018年5⽉7⽇通过中国公路协会组织的技术评价,专家⼀致认为该技术是对现有ETC技术的有益创新,项⽬研究成果在国内达到领先⽔平。
ETC技术发展趋势展望
(⼀)完全ETC⾃由收费形态,不与任何收费站组合,主线⾃由流⽅式下以⾼速、⾼可靠的⼀次交易成功率完成不停车收费。在ETC⽤户成为绝对主流、⾼速公路去现⾦化收费基本实现、信⽤体系更加完善等前提下,完全ETC⾃由流将成为⾼速公路收费主要技术形态。
(⼆)ETC技术主动拥抱各类新技术,如移动⽀付技术、电⼦车牌技术、⾼清视频识别+地图信息技术、北⽃⾼精度定位技术等,做好融合发展,使ETC识别准确率更⾼、交易速度更快、线上化发展思路更清晰,进⼀步焕发出ETC技术新的⽣命⼒。
(三)跟进智能电⼦标签特别是具备移动通信(4G,未来5G)能⼒的智能电⼦标签的发展,在满⾜ETC⾃由流收费的同时,丰富路与车之间的信息交互内容,为将来过渡到车路协同(V2X)技术,提前构建起完整的“智能电⼦标签+智能路侧设备+云端信息服务平台”的基础框架(注:⽬前基于5.8GHz DSRC的ETC收费技术与基于5.8GHz DSRC的车路协同技术并不等同,这⾥更强调在现有ETC技术下建⽴起未来车路协同服务体系架构,不受限于未来采取何种通信技术)。
结束语
2018年5⽉16⽇,李克强总理在国务院常务会议上提出“推动取消⾼速公路省界收费站”。消息⼀出,如巨⽯投⽔,给⾼速公路⾏业带来不⼩的震动。
作为⾼速公路从业者,应冷静分析该政策出台的动因,社会更多地呼唤⾼速公路在收费后能提供更加⾼效、快捷的通⾏服务。我们应顺应时代发展潮流,以新时代交通发展满⾜⼈民众便捷出⾏的美好需求为⽬的,⼤⼒推动诸如主线ETC ⾃由流收费等新兴技术应⽤。
随着国家法制和信⽤体系的不断完善,也许在不远的将来,物理的省界、匝道、端头收费站等都将不复存在,真正让⼴⼤车主在⾼速公路上实现“⽆感通⾏”的极致体验。