電子不停車收費系統(tǒng)ETC工作原理綜述

1、電子不停車收費系統(tǒng)(ETC) 工作原理綜述智能交通系統(tǒng)（ITS）是目前世界交通運輸領(lǐng)域前沿研究課題，也是我國交通科技發(fā)展重點方向，其核心是針對日益嚴重交通需求和環(huán)境保護壓力，采用信息技術(shù)、電子通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等對傳統(tǒng)交通運輸系統(tǒng)進行深入改造，以提高系統(tǒng)資源使用效率、系統(tǒng)安全性，減少資源消耗和環(huán)境污染。     電子（不停車）收費系統(tǒng)（ETC：Electronic Toll Collection）是ITS（Intelligent Transport System）領(lǐng)域中一個重要方面。它涉及交通基礎(chǔ)設(shè)施投資回收

2、，又是緩解收費站交通堵塞“瓶頸”有效手段，減少了環(huán)境污染，各國都把不停車收費系統(tǒng)作為ITS領(lǐng)域最先投入應(yīng)用系統(tǒng)來開發(fā)。我國交通部門已經(jīng)把不停車收費系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用列為我國ITS領(lǐng)域首先啟動項目，并“十五”期間列入交通科技技術(shù)創(chuàng)新重點之一。     1 ETC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)、計算機技術(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)設(shè)備和軟件（包括管理）所組成先進系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費用。目前，大多數(shù)

3、ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)，本文主要針對此類系統(tǒng)進行綜述。     不停車收費系統(tǒng)路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)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，計算通行費用，并自動從車輛用戶專用帳戶中扣除通行費。對使用ETC車道未安裝車載器或車載器無效車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。     與傳統(tǒng)人工收費（Manual Toll Collection，簡稱MTC）方式不同，ETC帶來好處有

4、:無需收費廣場，節(jié)省收費站占面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時廢氣排放和對城市環(huán)境污染；降低車輛部件損耗；減少收費人員，降低收費管理單位管理成本；實現(xiàn)計算機管理，提高收費管理單位管理水平；對因缺乏收費廣場而無條件實施停車收費場合，有實施收費可能；無需排隊停車，可節(jié)省出行人時間等；避免因停車收費而造成收費口堵塞，形成新瓶頸等。     ETC系統(tǒng)按收費站收費方式，可分為開放式和封閉式；按收費站車道配置，可分為ETC專用車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道三類。鑒于我國道路實際情況，較長一段時間內(nèi)，ETC和MTC將共存。  &#

5、160;  示意圖：ETC專用車道（左）和ETC/MTC混合車道（右）         資料來源：上海科技情報所相關(guān)資料整理編制         2 ETC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及標準制定     不停車收費車道控制系統(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(O

6、BU)和路邊設(shè)備(RSE)組成，兩者短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對車載設(shè)備信息一次讀寫，即完成收(付)費交易所必須信息交換手續(xù)。目前用于ETC短程通信主微波和紅外兩種方式，技術(shù)發(fā)展歷史原因，微波方式ETC已成為各國DSRC主流。    自動車型分類技術(shù)（AVC）：ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛車型，車型實施收費。也有簡單方式，即讀取車載器中車型信息。     違章車輛抓拍技術(shù)（VEC）：主要由數(shù)碼照相機、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車輛用數(shù)碼相機實施抓拍措施，并

7、傳輸?shù)绞召M中心，車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛車主，實施通行費補收手續(xù)。     國際標準化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會，從事ITS標準制定。TC204技術(shù)委員會下設(shè)16個工作組，其中第5工作組（WG5）負責收費技術(shù)標準制定，第15工作組（WG15）負責DSRC標準制定。國際電信組織無線電總會（ITU-Radio）第8研究組（SG8）負責無線電頻率資源分配，其下設(shè)工作組WP8A已1999年2月19日舉行日內(nèi)瓦會議上了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動式三種DSRC標準，

8、接著1999年11月底ITU-R/SG8日內(nèi)瓦會議上又進行表決并上述三種DSRC標準。2000年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認用于ETC國際標準。歷史原因和各國國情不同，目前國際上形成了以歐洲、北美為代表5.8 GHz被動式和以日本為代表5.8 GHz主動式兩種DSRC通信標準；我國于2002年公布了使用5.8GHz頻段頻率事宜通知（信部無2002277號），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。     3 ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對比分析     目前AVI使用微

9、波DSRC通信規(guī)約主要存主動式和被動式兩種工作方式，其技術(shù)性能比較如    表1：     表1 DSRC主動式和被動式技術(shù)性能比較     資料來源：上海科技情報所相關(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： &#

10、160;   表2 ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較     資料來源：上?？萍记閳笏嚓P(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、產(chǎn)品成熟，但與國內(nèi)現(xiàn)有收費系統(tǒng)是完全隔離。也就是說，要使用ETC系統(tǒng)，必須進行收費站大規(guī)模改造，投資巨大、建設(shè)周期長、風險大。這是經(jīng)濟并不十分發(fā)達我國，尤其是中西部區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)最大障礙。，國外現(xiàn)有ETC技術(shù)方案及運營模式并不適合國內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費客觀形勢要求。采用高安全性預(yù)付卡方式開展公路收費電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)

11、務(wù)是必然發(fā)展趨勢，將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進行有機兼容，發(fā)揮二者互補作用可能是一個最佳選擇。     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）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簽加雙界面CPU卡電子不停車收費裝置，已廣泛應(yīng)

12、用于廣東省不停車收費系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點開發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術(shù)為核心、以全國理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項目，包括GPS不停車收費系統(tǒng)等；上海城建（集團）公司設(shè)計不停車收費系統(tǒng)虹橋機場收費口已經(jīng)獲成功應(yīng)用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)運營管理等，承擔了北京市高速公路電子收費“一卡通”不停車收費運營、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公司收費領(lǐng)域歷

13、史可追溯到上世紀30年代，其客戶美國占60%以上，是AVI技術(shù)設(shè)計、集成和維護供應(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讀卡機主要制造廠商。     歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-Free ASA）公司、奧利卡普施（KAPSCH TrafficCom AB）公司（原瑞典康比特（Combitech AS）公司）、Kapsch、GEA、CS Route、Autostrade、FELA、Ascom Monetel、Efkon、