(ETC)工作原理綜述
1ETC系統(tǒng)簡介
ETC系統(tǒng)是利用微波(或紅外或射頻)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件(包括管理)所組成的先進(jìn)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費(fèi)用。目前,大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù),所以本文主要針對此類系統(tǒng)進(jìn)行綜述。不停車收費(fèi)系統(tǒng)通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置(稱為路邊讀寫設(shè)備,簡稱RSE),識別車輛上設(shè)備(稱為車載器,簡稱OBU)內(nèi)特有編碼,判別車型,計(jì)算通行費(fèi)用,并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛,則視作違章車輛,實(shí)施圖象抓拍和識別,會同交警部門事后處理。
與傳統(tǒng)人工收費(fèi)(ManualTollCollection,簡稱MTC)方式不同,ETC帶來的好處有:無需收費(fèi)廣場,節(jié)省收費(fèi)站的占地面積;節(jié)省能源消耗,減少停車時(shí)的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染;降低車輛部件損耗;減少收費(fèi)人員,降低收費(fèi)管理單位的管理成本;實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理,提高收費(fèi)管理單位的管理水平;對因缺乏收費(fèi)廣場而無條件實(shí)施停車收費(fèi)的場合,有實(shí)施收費(fèi)的可能;無需排隊(duì)停車,可節(jié)省出行人的時(shí)間等;避免因停車收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞,形成新的瓶頸等。ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式,可分為開放式和封閉式;按收費(fèi)站車道配置,可分為ETC專用車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道三類。鑒于我國道路實(shí)際情況,在較長的一段時(shí)間內(nèi),ETC和MTC將共存。
示意圖:ETC專用車道(左)和ETC/MTC混合車道(右)
資料來源:上?萍记閳(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
2ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定
不停車收費(fèi)的車道控制系統(tǒng)包括以下三大關(guān)鍵子系統(tǒng):
車輛自動識別技術(shù)(AVI):主要由車載設(shè)備(OBU)和路邊設(shè)備(RSE)組成,兩者通過短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對車載設(shè)備信息的一次讀寫,即完成收(付)費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式,由于技術(shù)發(fā)展歷史的原因,微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術(shù)(AVC):在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型,以便按照車型實(shí)施收費(fèi)。也有簡單的方式,即通過讀取車載器中車型的信息。違章車輛抓拍技術(shù)(VEC):主要由數(shù)碼照相機(jī)、圖象傳輸設(shè)備、車輛牌照自動識別系統(tǒng)等組成。對不安裝車載設(shè)備OBU的車輛用數(shù)碼相機(jī)實(shí)施抓拍措施,并傳輸?shù)绞召M(fèi)中心,通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主,實(shí)施通行費(fèi)的補(bǔ)收手續(xù)。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會,從事ITS標(biāo)準(zhǔn)的制定。TC204技術(shù)委員會下設(shè)16個(gè)工作組,其中第5工作組(WG5)負(fù)責(zé)收費(fèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定,第15工作組(WG15)負(fù)責(zé)DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定。國際電信組織無線電總會(ITU-Radio)的第8研究組(SG8)負(fù)責(zé)無線電頻率資源的分配,其下設(shè)的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內(nèi)瓦會議上通過了提案,同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz(全)雙工被動式三種DSRC標(biāo)準(zhǔn),接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內(nèi)瓦會議上又進(jìn)行表決并通過上述三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)。201*年,5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認(rèn)的用于ETC的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因和各國國情的不同,目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標(biāo)準(zhǔn);我國于201*年公布了《關(guān)于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》(信部無[201*]277號),也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對比分析
目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式,其技術(shù)性能比較如表1:
資料來源:上海科技情報(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
就ETC系統(tǒng)應(yīng)用來看,國內(nèi)主要以上海和廣東為代表,國際上以日本、歐美為代表,具體舉例比較如
表2:
表2ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較
資料來源:上海科技情報(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
從系統(tǒng)應(yīng)用來看,盡管單片式ETC系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品成熟,但與國內(nèi)現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說,如果要使用ETC系統(tǒng),必須進(jìn)行收費(fèi)站的大規(guī)模改造,投資巨大、建設(shè)周期長、風(fēng)險(xiǎn)大。這是經(jīng)濟(jì)并不十分發(fā)達(dá)的我國,尤其是中西部地區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此,國外現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營模式并不適合國內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預(yù)付卡方式開展公路收費(fèi)的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務(wù)是必然的發(fā)展趨勢,所以將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的兼容,發(fā)揮二者互補(bǔ)作用可能是一個(gè)最佳的選擇。4相關(guān)企業(yè)簡介
國內(nèi)企業(yè):包括廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司、廣東路路通有限公司、深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司、上海城建(集團(tuán))公司、北京速通電子科技有限公司、北京紫光捷通科技有限公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司、瑞典康比特(中國)交通系統(tǒng)有限公司、四川新源現(xiàn)代智能科技有限公司等。其中,廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司研制了兩片式電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡電子不停車收費(fèi)裝置,已廣泛應(yīng)用于廣東省不停車收費(fèi)系統(tǒng);深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點(diǎn)開發(fā)以3S(GPS、GIS、RS)和通信技術(shù)為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺的LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項(xiàng)目,包括GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)等;上海城建(集團(tuán))公司設(shè)計(jì)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)在虹橋機(jī)場收費(fèi)口已經(jīng)獲得成功應(yīng)用;北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)的運(yùn)營管理等,承擔(dān)了北京市高速公路電子收費(fèi)“一卡通”不停車收費(fèi)的運(yùn)營、管理、服務(wù)。
美國企業(yè):包括TransCore公司、AMTECH公司、TI公司、MFS公司等。其中,TransCore公司在收費(fèi)領(lǐng)域的歷史可追溯到上世紀(jì)30年代,其客戶在美國占60%以上,是AVI技術(shù)設(shè)計(jì)、集成和維護(hù)的供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)者。
日本企業(yè):包括TOYOTA汽車公司、MATSUSHITA電氣公司、NISSAN公司、MITSUBISHI電氣公司等。其中,TOYOTA是ETC讀卡機(jī)的主要制造廠商。歐洲企業(yè):包括挪威科瑞(Q-FreeASA)公司、奧地利卡普施(KAPSCHTrafficComAB)公司(原瑞典康比特(CombitechAS)公司)、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中,Q-FreeASA是世界領(lǐng)先的提供智能交通系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)全面解決方案的供應(yīng)商,其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。
擴(kuò)展閱讀:電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述
電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述1ETC系統(tǒng)簡介
ETC系統(tǒng)是利用微波(或紅外或射頻)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、圖象識別技術(shù)等高新技術(shù)的設(shè)備和軟件(包括管理)所組成的先進(jìn)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費(fèi)用。目前,大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù),所以本文主要針對此類系統(tǒng)進(jìn)行綜述。
不停車收費(fèi)系統(tǒng)通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置(稱為路邊讀寫設(shè)備,簡稱RSE),識別車輛上設(shè)備(稱為車載器,簡稱OBU)內(nèi)特有編碼,判別車型,計(jì)算通行費(fèi)用,并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛,則視作違章車輛,實(shí)施圖象抓拍和識別,會同交警部門事后處理。
與傳統(tǒng)人工收費(fèi)(ManualTollCollection,簡稱MTC)方式不同,ETC帶來的好處有:無需收費(fèi)廣場,節(jié)省收費(fèi)站的占地面積;節(jié)省能源消耗,減少停車時(shí)的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染;降低車輛部件損耗;減少收費(fèi)人員,降低收費(fèi)管理單位的管理成本;實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理,提高收費(fèi)管理單位的管理水平;對因缺乏收費(fèi)廣場而無條件實(shí)施停車收費(fèi)的場合,有實(shí)施收費(fèi)的可能;無需排隊(duì)停車,可節(jié)省出行人的時(shí)間等;避免因停車收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞,形成新的瓶頸等。
ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式,可分為開放式和封閉式;按收費(fèi)站車道配置,可分為ETC專用車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道三類。鑒于我國道路實(shí)際情況,在較長的一段時(shí)間內(nèi),ETC和MTC將共存。示意圖:ETC專用車道(左)和ETC/MTC混合車道(右)
資料來源:上?萍记閳(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
2ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定
不停車收費(fèi)的車道控制系統(tǒng)包括以下三大關(guān)鍵子系統(tǒng):
車輛自動識別技術(shù)(AVI):主要由車載設(shè)備(OBU)和路邊設(shè)備(RSE)組成,兩者通過短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對車載設(shè)備信息的一次讀寫,即完成收(付)費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式,由于技術(shù)發(fā)展歷史的原因,微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術(shù)(AVC):在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型,以便按照車型實(shí)施收費(fèi)。也有簡單的方式,即通過讀取車載器中車型的信息。
違章車輛抓拍技術(shù)(VEC):主要由數(shù)碼照相機(jī)、圖象傳輸設(shè)備、車輛牌照自動識別系統(tǒng)等組成。對不安裝車載設(shè)備OBU的車輛用數(shù)碼相機(jī)實(shí)施抓拍措施,并傳輸?shù)绞召M(fèi)中心,通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主,實(shí)施通行費(fèi)的補(bǔ)收手續(xù)。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會,從事ITS標(biāo)準(zhǔn)的制定。TC204技術(shù)委員會下設(shè)16個(gè)工作組,其中第5工作組(WG5)負(fù)責(zé)收費(fèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定,第15工作組(WG15)負(fù)責(zé)DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定。國際電信組織無線電總會(ITU-Radio)的第8研究組(SG8)負(fù)責(zé)無線電頻率資源的分配,其下設(shè)的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內(nèi)瓦會議上通過了提案,同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz(全)雙工被動式三種DSRC標(biāo)準(zhǔn),接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內(nèi)瓦會議上又進(jìn)行表決并通過上述三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)。201*年,5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認(rèn)的用于ETC的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因和各國國情的不同,目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標(biāo)準(zhǔn);我國于201*年公布了《關(guān)于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》(信部無[201*]277號),也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對比分析
目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式,其技術(shù)性能比較如表1:
資料來源:上?萍记閳(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
就ETC系統(tǒng)應(yīng)用來看,國內(nèi)主要以上海和廣東為代表,國際上以日本、歐美為代表,具體舉例比較如表2:
表2ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較
資料來源:上海科技情報(bào)所根據(jù)相關(guān)資料整理編制
從系統(tǒng)應(yīng)用來看,盡管單片式ETC系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品成熟,但與國內(nèi)現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說,如果要使用ETC系統(tǒng),必須進(jìn)行收費(fèi)站的大規(guī)模改造,投資巨大、建設(shè)周期長、風(fēng)險(xiǎn)大。這是經(jīng)濟(jì)并不十分發(fā)達(dá)的我國,尤其是中西部地區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此,國外現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營模式并不適合國內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預(yù)付卡方式開展公路收費(fèi)的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務(wù)是必然的發(fā)展趨勢,所以將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的兼容,發(fā)揮二者互補(bǔ)作用可能是一個(gè)最佳的選擇。4相關(guān)企業(yè)簡介
國內(nèi)企業(yè):包括廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司、廣東路路通有限公司、深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司、上海城建(集團(tuán))公司、北京速通電子科技有限公司、北京紫光捷通科技有限公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司、瑞典康比特(中國)交通系統(tǒng)有限公司、四川新源現(xiàn)代智能科技有限公司等。其中,廣州市埃特斯通訊設(shè)備有限公司研制了兩片式電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡電子不停車收費(fèi)裝置,已廣泛應(yīng)用于廣東省不停車收費(fèi)系統(tǒng);深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點(diǎn)開發(fā)以3S(GPS、GIS、RS)和通信技術(shù)為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺的LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項(xiàng)目,包括GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)等;上海城建(集團(tuán))公司設(shè)計(jì)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)在虹橋機(jī)場收費(fèi)口已經(jīng)獲得成功應(yīng)用;北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)的運(yùn)營管理等,承擔(dān)了北京市高速公路電子收費(fèi)“一卡通”不停車收費(fèi)的運(yùn)營、管理、服務(wù)。
美國企業(yè):包括TransCore公司、AMTECH公司、TI公司、MFS公司等。其中,TransCore公司在收費(fèi)領(lǐng)域的歷史可追溯到上世紀(jì)30年代,其客戶在美國占60%以上,是AVI技術(shù)設(shè)計(jì)、集成和維護(hù)的供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)者。
日本企業(yè):包括TOYOTA汽車公司、MATSUSHITA電氣公司、NISSAN公司、MITSUBISHI電氣公司等。其中,TOYOTA是ETC讀卡機(jī)的主要制造廠商。
歐洲企業(yè):包括挪威科瑞(Q-FreeASA)公司、奧地利卡普施(KAPSCHTrafficComAB)公司(原瑞典康比特(CombitechAS)公司)、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中,Q-FreeASA是世界領(lǐng)先的提供智能交通系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)全面解決方案的供應(yīng)商,其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。
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