浅谈ETC技术对我国智慧高速公路发展的影响

王玉霞，曾传华，王露萍，张 欢

(西华大学，四川 成都 610039)

1 ETC技术在智慧高速公路发展中的成效

1.1 完善一体化管理体制和运营标准化体系

随着互联网信息技术的迅猛发展，ETC已在国内全面推行，改变了原有以人工为主，按出入路段总计扣费模式，采用统一结算系统进行相应计费，构建了高效、协调的全国高速公路联网运营模式，充分发挥交通部管控全国高速公路的引领作用，有利于消除原来属地化管理的步调不一致、信息不通畅等障碍，完善高速公路跨区域、跨省的协同管理机制。

自2019年全面推行ETC工作后，在促进各省高速公路行业规范，提高一体化运营水平，建设标准化体系等多方面取得显著成效。2019年交通运输部门全面加强了对联网收费、车路协同、运营监测等项目的运营管理。各省在全国统一收费标准框架下，制订了高速公路行业准则、地方标准，使高速公路管理行为统一化。除此之外，各省对ETC配套项目的设备规范和技术标准的统一也十分重视。现各省主要使用的是具有开放框架，可兼容5G技术的中国交通、华为等ETC门架系统，以保护目前基建投资能够向未来智慧高速公路平滑过渡，同时为后续选择发展5G+C-V2X技术奠定了基础。此次高速公路标准化体系建设强调规范接口层，全国“一盘棋”，重点解决信息“碎片化”严重、管理非智能化与信息化等问题。

1.2 全面升级改造基础设施

ETC技术的普及促进了我国高速公路基础设施全面升级，现高速公路已经初步建立道路数据化监控网、通信传输网，极大程度的提升高速公路数据采集能力与通行路网的传输能力。在公路数据采集方面，我国高速公路安装大量ETC门架系统，不仅可实现行驶车辆车牌图像、运行状态等数据的采集，新型ETC数据侦听和故障定位系统等的设计还为今后增装各种采集环境、特殊事件等信息的传感器提供了条件。智能高清摄像头作为ETC门架系统的重要设备，在省界取消收费站工作完成后，其数量在全国高速公路上新增超过10万台，使高速公路监控点覆盖更加全面。目前我国高速公路使用的智能高清摄像头多为华为软件定义摄像机，其具有飞跃场景准确识别、每帧200+车辆画面抓拍技术，可实现车牌、车型特征抓拍率达到99%。

在通行路网的传输能力方面，截至2018年底，我安装ETC门架系统已超过2万套，与尚存的收费站等智慧站点共同提高通信网络覆盖面。各省在ETC门架通信系统组网架构上多采用主备双链路方案，以保证网络传输能力。同时各省多采用具备多业务承载能力和波分复用功能的OTN光传送网，以支持ETC智慧站点之间的数据高效稳定传输。

1.3 加强高速公路智能决策能力

ETC技术普遍实施后，大数据分析、云平台、人工智能等先进技术运用于高速公路管理中，使高速公路已具备初级智能管理能力，但距离智慧公路水平尚远，目前主要运用于辅助人工决策指挥。各省大量安装的智能一体化机柜与ETC门架均具有边缘计算能力，不仅能支持V2X智能终端的云一边协同架构与实时车辆收费稽查，实现运行车辆的实时训练分析。还能进行智慧站点的车牌识别后验证、费率计算离线收费等。除此之外，ETC技术还能进行大数据分析与云计算，将收费云中心、大数据平台与后端构建高速公路联网，可实现数据接入、数据分析、数据共享、人工智能四项。

1.4 促进智能汽车与5G通信产业发展

ETC技术的实施不仅使高速公路通信路和路网得到改造，同时促进了智能汽车与5G通信产业发展。现高速公路采用ETC系统可为兼容5G提供开放架构，而目前新增的5G基站与智能感知定位设备将与路灯杆形成综合体，可提供数据交换和定位服务，为车路协同技术提供支持服务。可见5G+C-V2X技术在车联网技术未来发展中关键作用，由此带动了交通5G通信产业发展。现行ETC技术中运用的是初级形态的电子标签OBU，是实现ETC自由流收费的关键技术，将来它将与路边基站相联，实现信息交互，还能作为智慧交通系统中的车载终端，对车流、道路、基础设施等综合感知进行承载，构建“智能路侧设备+智能电子标签+云端信息服务平台”为框架的前端中心，带动智能汽车行业运行。

2 ETC技术后智慧高速公路发展需解决的主要问题

2.1 经费投入问题

目前我国高速公路ETC技术主要采用DSRC技术进行车-路的通信交互，而未选择更先进的LTE-V2X技术，不仅是因为技术不成熟，最主要的原因是设备成本较高。除了造价昂贵的通信传输网络与ETC门架系统，大量增加RSU路侧单元和5G基站也是实现5G+C-V2X技术的基础，但是RSU路侧单元主要采用9150C-V2X芯片，造价较高，并且密度要达到1个/300 m。5G基站密度也需达到4G的3倍左右，而每个5G基站的成本是50～60万元，5G核心网的造价更是高达1 000～3 000万元，再加上数据处理器与高清摄像机等的设备，采用更先进技术的总造价难于评估。

2.2 实施完全ETC自由流收费的难度

实施完全ETC自由流收费可有效缓解公路重要节点拥堵问题，提高出现便捷度，但要全部实行ETC收费通行，需增设大量ETC门架系统。根据交通运输部门统计，至2020年底，全国估计将建收费站约7500个，假设每个收费站设4个收费通道，那新建设ETC车道大约为3万条，并配备相应的传输通信网络和ETC门架系统。然而ETC门架系统设备昂贵，仅ETC门架系统造价就可高达20万，因此达到真正ETC自由流收费水平，尚需追加巨额投资。除此之外，交通运输部要求收费站取消，其各省必须依法依规开展收费人员安置工作，因此若全部实行ETC收费通行，收费人员分流安排将成为一个重要问题。相关数据统计，若实施完全ETC自由流收费将有10万收费人员安置问题，其难度较大。

3 结 论

智慧高速公路的实现，需要先进的数据分析处理技术，当前实施的ETC技术使通信网、路网、车辆识别技术等达到了信息化、数据化、智能化的初级水准，可有效解决收费问题，提高道路通行率。但在实现车辆间、车路间、车与城市网络间互联互通方面的作用有限。当前，互联网技术和跨省ETC技术在不断的完善和提高，彻底实现智慧高速公路的目标，还需要进一步的探索与努力。