ETC(Electronic Toll Collection) 中文称“全自动电子收费”又称为不停车收费。ETC系统采用专用短程无线通信(Dedicated Short-Range Communication)(简称DSRC)技术来完成整个收费过程,保证车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。为此它需要在收费点安装路边设备,术语称为“路侧控制单元”(RSU,Rroad—Side Unit);在行驶车辆上安装车载设备,术语称“车载单元”(OBU,On board Unit也称为车载电子标签);采用DSRC技术完成RSU与OBU之间的通信。
车载单元存有车辆的标识码和其他有关车辆属性的数据,当车辆进入RSU识别区时,能将这些数据传送给RSU,起到车辆身份认证的作用;同时,也可接收、记录由RSU发送的有关数据。“路侧控制单元”设备分别安装在路侧和路面上方,用于读取OBU内的车辆标识码等数据,并对数据进行预处理,然后将数据发送给PDU,术语称“数据处理单元”(Processing Data Unit);也可将有关的各种数据发送给OBU,它是OBU与PDU之间的通信桥梁。
数据处理单元PDU接收RSU送出的有关数据,对车辆身份进行验证并实施有关计算和控制的操作,或通过RSU给OBU发送有关数据。
ETC收费系统的应用在国外从90年代初就已经兴起,国外的ETC技术主要有三个流派,以挪威瑞典厂商Qfree和康比特为代表的欧洲技术,以日本丰田电装三菱为代表的日本技术,还有以无线局域网技术为基础的美国技术。几种技术各有千秋,尤其是欧洲和日本的技术都比较成熟,并得到了大规模的应用。
其中典型的应用有新加坡的ERP系统,道路交通流量控制,可以在市区内容易拥堵的路口、主要的通行口、繁华市中心要道安设RSU,并要求全境的机动车辆安装OBU,即便是接壤的马来西亚的车辆驶入新加坡境内,都需要租用或者购买一个OBU,摩托车也不例外。如果发现路口A堵车,那么第二天开始,通过路口A的车辆,每次通过RSU时都要被扣除1元新币。第二天就会有部分车辆绕路,不走这个路口了。总之,通过辅之以利用经济杠杆来解决拥堵问题,非常有效。
ETC系统中的最核心的两个设备OBU和RSU,是极具技术含量的产品。OBU,也有很多资料上称之为OBE,或者电子标签、Tag,这里所说的电子标签和我们所知的RFID完全不是一回事。由于最近几年电子不停车收费概念的兴起,国内几乎以OBU为电子收费的代名词。而国外很多时候并不是这样称呼的。OBU的分类有很多种,按照供电方式分为有源和无源,有源即指工作时需要外部供电,外部供电的方式还分为长效锂电池、可充电池、更换式干电池、车载电源供电等等;无源指能够通过电感耦合获得工作能量。按照通信方式,分为微波、红外、WLAN、GPS;微波中又分为低频的100kHz、800MHz-900MHz以及2.45GHz、5.8GHz;同样采用5.8GHz的设备也有很多细微差别,比如正负偏离范围不同;还有主动式和被动式之分;OBU的存储区,包括只读的和可读写的。
OBU属于ITS(Intelligent Transport Systems )智能交通系统中的一个分支中的基本设备,是用来和路边架设的RSU通信的微波设备,车辆高速通过RSU时,OBU和RSU之间通过微波通讯,就像非接触卡一样,只是距离更远——10mVS 10cm,频率更高——5.8GHz VS 13.56MHz。车辆通过的时候,识别真假、获得车型、计算费率、扣除通行费,在不知不觉中就完成了收费。
ETC的要求在于:
效率与可靠性。德国的高速路不限速,因此,欧洲的技术要求在车辆以180km时速通过的时候能够正常缴费,国内限速为120km,收费成功率要求在99.99%。
如果是多车道自由流,即在没有栏杆,没有收费亭,自由通过的天线下,ETC对于车辆识别、多OBU识别,准确车辆定位难度极高。两者之间的通信,不是有效距离越远越好,也不是传输速率越高越好,最好的水平应该是RSU的有效感应距离。最传统的OBU,里面只有一个账号,只读,后台扣钱。
在不断的发展中,OBU已经脱离了原有仅用于存储账号付费的限制,新的OBU增加了一个IC卡读写器的功能,可以插一张带有电子钱包或者储值帐户的IC卡,从卡上扣钱。被称为“双片式”,而只有账号的OBU被称为“单片式”。
德国对大型货车采用OBU加GPS定位的方式跟踪、定位,同时扣费。日本的VICS系统,由政府和车辆制造厂商共同推动,在新出厂的车辆上配置车载设备,不但能完成付费,同时也能实现路况信息传递、播报,与路边的扩展后的RSU设备进行更多的数据交换,甚至导航、下载音乐等等。
严格意义上来说,微波方式的OBU及其配套产品,属于通信行业,与手机制造行业有些相似。手机就是一个双片式的OBU。它们的区别在于频率不同、操作距离不同、通信协议不同、用户不同。尽管如此,二者仍属于同一行业。但与智能卡行业相比,有天壤之别,如果说有联系,那仅仅是都需要实现一个IC卡读写器的功能。
国内该领域的开发,最早开始于2001年,广东省交通厅策划在全省实现ETC,交通集团成立了埃特斯公司,专门开发ETC设备,应用于广东的粤通卡系统中,深圳金溢则作为第二个供货商给粤通卡系统供应OBU和RSU,迄今为止,先后有很多公司曾经试图涉足但又放弃了。目前这个市场还处于混战阶段,没有一个清晰的可遵循的标准,没有一个强力的管理协调机构、没有一个成功的业内领袖企业。更有甚者,反对这个现有标准的人,比支持这个标准的人要多得多。
链接
ETC标准出台始末
中国ETC的标准化工作最初开始于2001年,由交通部所属的公路研究所“国家智能交通系统工程技术研究中心(ITSC)”牵头负责,与丰田电装(又称DENSO)共同在上海进行了一个试点项目,下面是该项目的介绍:
上海市虹桥国际机场“组合式电子不停车收费系统”于2001年7月10日在上海开通,此系统采用的是国家智能交通系统工程技术研究中心提出的,适用于高速公路联网收费的组合式电子收费系统,该项目是国家经贸委和交通部确定的“高等级公路电子收费系统技术开发和产业化创新”项目的示范工程,国家智能交通系统工程技术研究中心协助进行了此项目的研究与开发。由于该项目属于示范工程,在达到研究与示范的目的后并未向社会推广,这就是电子收费中国国家标准的第一次尝试。
在停滞了一段时间后,ITSC又将目光转向了欧洲技术,对欧洲几家研究DSRC技术的厂商产生了兴趣,欧盟也开始将几个欧洲主要的DSRC产品制造商的技术进行整合,制定通用且兼容的欧洲标准,各欧洲厂商也都在积极参与标准的制订。
与此同时,以广东省交通集团为主体的二级公司新软集团、三级公司埃特斯公司也在建立自己的电子收费体系。广东省曾经出台过一个政策——高速公路收费车道如果在收费口排队超过5辆车,从第六辆车开始,免收通行费。该政策的提出推动了广东省电子收费系统的建设工作,交通集团所属的企业从道路土建施工、道路机电设施,到软件开发、硬件设计、通信技术俱全,经过几年的努力,终于独立实现了电子不停车收费体系,建立了广东省地方标准,这是当时国内最成功、最大、最市场化的一个ETC系统。
2003年9月,经国家标准化管理委员会批准成立“全国智能运输系统标准化技术委员会”(China National Technical Committee of IntelligentTransport Systems Standardization,TC-ITS)。该委员会负责组织全国性智能运输系统标准化技术工作,以及智能运输系统领域的标准化技术归口工作,主要工作范围拟定为:地面交通和运输领域的先进交通管理系统、先进交通信息服务系统、先进公共运输系统、电子收费与支付系统、货运车辆和车队管理系统、智能公路及先进的车辆控制系统、双向和多模式的交通短程通信和信息交换,以及交通基础设施管理信息系统中的技术和设备标准化。至此,ITSC终于获得了制定国家标准的资格和权利。
在广东省大力推进、制订标准的同时,全国很多地方也纷纷开始了ETC和不停车收费系统的建设。甘肃高速、重庆高速、河南高速、昆石高速、上海高速、江苏高速、山东高速、厦门大桥、北京机场高速、华北高速、太旧高速、成都机场高速等等都在实施中,然而最终几乎没有一个得到了良性发展。
直至2006年,交通部意识到十几年来一直只关注道路的土建施工,而简单追求道路公里数的增加已经不是解决道路通行,尤其是城市辐射道路拥堵问题的办法,车辆数量增加的速度远远快于修路的速度,急需要加强道路信息化、提高道路利用率。其次是在很多地区的高速公路密度加大,已经成网状,中间收费站过多,已经让高速公路高速不起来了。省际互通,取消路间收费站迫在眉睫。
经过长时间争论和思考,标委会与各方面达成一致,决定采用国家标准,这个国家标准是经过某国内厂家起草、各方势力争执之后出台的。该标准的技术是先进的,体系是完善的,但产品尚未经过实际应用,成熟性与稳定性有待检验。