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5G时代传统ETC将何去何从

作者:华一汽车科技    来源:www.itas-hk.com    发布时间:2019-03-12 11:00    阅读:

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。
 
ETC
 
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。
 
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。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
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,微信在山东推出的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。
 
ETC发展
 
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。
 
主要有两种技术表现形态:
● 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。
 
● 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。
 
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%。
 
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。
 
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。 
 
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 
● 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。
 
● 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。
 
● 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群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。

 

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