王玉霞，曾傳華，王露萍，張 歡

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

1 ETC技術(shù)在智慧高速公路發(fā)展中的成效

1.1 完善一體化管理體制和運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)化體系

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，ETC已在國內(nèi)全面推行，改變了原有以人工為主，按出入路段總計(jì)扣費(fèi)模式，采用統(tǒng)一結(jié)算系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)費(fèi)，構(gòu)建了高效、協(xié)調(diào)的全國高速公路聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營模式，充分發(fā)揮交通部管控全國高速公路的引領(lǐng)作用，有利于消除原來屬地化管理的步調(diào)不一致、信息不通暢等障礙，完善高速公路跨區(qū)域、跨省的協(xié)同管理機(jī)制。

自2019年全面推行ETC工作后，在促進(jìn)各省高速公路行業(yè)規(guī)范，提高一體化運(yùn)營水平，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化體系等多方面取得顯著成效。2019年交通運(yùn)輸部門全面加強(qiáng)了對(duì)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、車路協(xié)同、運(yùn)營監(jiān)測等項(xiàng)目的運(yùn)營管理。各省在全國統(tǒng)一收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)框架下，制訂了高速公路行業(yè)準(zhǔn)則、地方標(biāo)準(zhǔn)，使高速公路管理行為統(tǒng)一化。除此之外，各省對(duì)ETC配套項(xiàng)目的設(shè)備規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一也十分重視?，F(xiàn)各省主要使用的是具有開放框架，可兼容5G技術(shù)的中國交通、華為等ETC門架系統(tǒng)，以保護(hù)目前基建投資能夠向未來智慧高速公路平滑過渡，同時(shí)為后續(xù)選擇發(fā)展5G+C-V2X技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。此次高速公路標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)強(qiáng)調(diào)規(guī)范接口層，全國“一盤棋”，重點(diǎn)解決信息“碎片化”嚴(yán)重、管理非智能化與信息化等問題。

1.2 全面升級(jí)改造基礎(chǔ)設(shè)施

ETC技術(shù)的普及促進(jìn)了我國高速公路基礎(chǔ)設(shè)施全面升級(jí)，現(xiàn)高速公路已經(jīng)初步建立道路數(shù)據(jù)化監(jiān)控網(wǎng)、通信傳輸網(wǎng)，極大程度的提升高速公路數(shù)據(jù)采集能力與通行路網(wǎng)的傳輸能力。在公路數(shù)據(jù)采集方面，我國高速公路安裝大量ETC門架系統(tǒng)，不僅可實(shí)現(xiàn)行駛車輛車牌圖像、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的采集，新型ETC數(shù)據(jù)偵聽和故障定位系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)還為今后增裝各種采集環(huán)境、特殊事件等信息的傳感器提供了條件。智能高清攝像頭作為ETC門架系統(tǒng)的重要設(shè)備，在省界取消收費(fèi)站工作完成后，其數(shù)量在全國高速公路上新增超過10萬臺(tái)，使高速公路監(jiān)控點(diǎn)覆蓋更加全面。目前我國高速公路使用的智能高清攝像頭多為華為軟件定義攝像機(jī)，其具有飛躍場景準(zhǔn)確識(shí)別、每幀200+車輛畫面抓拍技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車牌、車型特征抓拍率達(dá)到99%。

在通行路網(wǎng)的傳輸能力方面，截至2018年底，我安裝ETC門架系統(tǒng)已超過2萬套，與尚存的收費(fèi)站等智慧站點(diǎn)共同提高通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。各省在ETC門架通信系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)上多采用主備雙鏈路方案，以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。同時(shí)各省多采用具備多業(yè)務(wù)承載能力和波分復(fù)用功能的OTN光傳送網(wǎng)，以支持ETC智慧站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定傳輸。

1.3 加強(qiáng)高速公路智能決策能力

ETC技術(shù)普遍實(shí)施后，大數(shù)據(jù)分析、云平臺(tái)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用于高速公路管理中，使高速公路已具備初級(jí)智能管理能力，但距離智慧公路水平尚遠(yuǎn)，目前主要運(yùn)用于輔助人工決策指揮。各省大量安裝的智能一體化機(jī)柜與ETC門架均具有邊緣計(jì)算能力，不僅能支持V2X智能終端的云一邊協(xié)同架構(gòu)與實(shí)時(shí)車輛收費(fèi)稽查，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行車輛的實(shí)時(shí)訓(xùn)練分析。還能進(jìn)行智慧站點(diǎn)的車牌識(shí)別后驗(yàn)證、費(fèi)率計(jì)算離線收費(fèi)等。除此之外，ETC技術(shù)還能進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與云計(jì)算，將收費(fèi)云中心、大數(shù)據(jù)平臺(tái)與后端構(gòu)建高速公路聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享、人工智能四項(xiàng)。

1.4 促進(jìn)智能汽車與5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展

ETC技術(shù)的實(shí)施不僅使高速公路通信路和路網(wǎng)得到改造，同時(shí)促進(jìn)了智能汽車與5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)高速公路采用ETC系統(tǒng)可為兼容5G提供開放架構(gòu)，而目前新增的5G基站與智能感知定位設(shè)備將與路燈桿形成綜合體，可提供數(shù)據(jù)交換和定位服務(wù)，為車路協(xié)同技術(shù)提供支持服務(wù)?？梢?G+C-V2X技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)未來發(fā)展中關(guān)鍵作用，由此帶動(dòng)了交通5G通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)行ETC技術(shù)中運(yùn)用的是初級(jí)形態(tài)的電子標(biāo)簽OBU，是實(shí)現(xiàn)ETC自由流收費(fèi)的關(guān)鍵技術(shù)，將來它將與路邊基站相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息交互，還能作為智慧交通系統(tǒng)中的車載終端，對(duì)車流、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等綜合感知進(jìn)行承載，構(gòu)建“智能路側(cè)設(shè)備+智能電子標(biāo)簽+云端信息服務(wù)平臺(tái)”為框架的前端中心，帶動(dòng)智能汽車行業(yè)運(yùn)行。

2 ETC技術(shù)后智慧高速公路發(fā)展需解決的主要問題

2.1 經(jīng)費(fèi)投入問題

目前我國高速公路ETC技術(shù)主要采用DSRC技術(shù)進(jìn)行車-路的通信交互，而未選擇更先進(jìn)的LTE-V2X技術(shù)，不僅是因?yàn)榧夹g(shù)不成熟，最主要的原因是設(shè)備成本較高。除了造價(jià)昂貴的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)與ETC門架系統(tǒng)，大量增加RSU路側(cè)單元和5G基站也是實(shí)現(xiàn)5G+C-V2X技術(shù)的基礎(chǔ)，但是RSU路側(cè)單元主要采用9150C-V2X芯片，造價(jià)較高，并且密度要達(dá)到1個(gè)/300 m。5G基站密度也需達(dá)到4G的3倍左右，而每個(gè)5G基站的成本是50～60萬元，5G核心網(wǎng)的造價(jià)更是高達(dá)1 000～3 000萬元，再加上數(shù)據(jù)處理器與高清攝像機(jī)等的設(shè)備，采用更先進(jìn)技術(shù)的總造價(jià)難于評(píng)估。

2.2 實(shí)施完全ETC自由流收費(fèi)的難度

實(shí)施完全ETC自由流收費(fèi)可有效緩解公路重要節(jié)點(diǎn)擁堵問題，提高出現(xiàn)便捷度，但要全部實(shí)行ETC收費(fèi)通行，需增設(shè)大量ETC門架系統(tǒng)。根據(jù)交通運(yùn)輸部門統(tǒng)計(jì)，至2020年底，全國估計(jì)將建收費(fèi)站約7500個(gè)，假設(shè)每個(gè)收費(fèi)站設(shè)4個(gè)收費(fèi)通道，那新建設(shè)ETC車道大約為3萬條，并配備相應(yīng)的傳輸通信網(wǎng)絡(luò)和ETC門架系統(tǒng)。然而ETC門架系統(tǒng)設(shè)備昂貴，僅ETC門架系統(tǒng)造價(jià)就可高達(dá)20萬，因此達(dá)到真正ETC自由流收費(fèi)水平，尚需追加巨額投資。除此之外，交通運(yùn)輸部要求收費(fèi)站取消，其各省必須依法依規(guī)開展收費(fèi)人員安置工作，因此若全部實(shí)行ETC收費(fèi)通行，收費(fèi)人員分流安排將成為一個(gè)重要問題。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，若實(shí)施完全ETC自由流收費(fèi)將有10萬收費(fèi)人員安置問題，其難度較大。

3 結(jié) 論

智慧高速公路的實(shí)現(xiàn)，需要先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，當(dāng)前實(shí)施的ETC技術(shù)使通信網(wǎng)、路網(wǎng)、車輛識(shí)別技術(shù)等達(dá)到了信息化、數(shù)據(jù)化、智能化的初級(jí)水準(zhǔn)，可有效解決收費(fèi)問題，提高道路通行率。但在實(shí)現(xiàn)車輛間、車路間、車與城市網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)互通方面的作用有限。當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和跨省ETC技術(shù)在不斷的完善和提高，徹底實(shí)現(xiàn)智慧高速公路的目標(biāo)，還需要進(jìn)一步的探索與努力。