(ETC)工作原理綜述

1ETC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(jī)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)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)，所以本文主要針對此類系統(tǒng)進(jìn)行綜述。不停車收費(fèi)系統(tǒng)通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號發(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(fèi)用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實(shí)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(fèi)（ManualTollCollection，簡稱MTC）方式不同，ETC帶來的好處有:無需收費(fèi)廣場，節(jié)省收費(fèi)站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費(fèi)人員，降低收費(fèi)管理單位的管理成本；實(shí)現(xiàn)計算機(jī)管理，提高收費(fèi)管理單位的管理水平；對因缺乏收費(fèi)廣場而無條件實(shí)施停車收費(fèi)的場合，有實(shí)施收費(fèi)的可能；無需排隊(duì)停車，可節(jié)省出行人的時間等；避免因停車收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞，形成新的瓶頸等。ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式，可分為開放式和封閉式；按收費(fèi)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(shí)際情況，在較長的一段時間內(nèi)，ETC和MTC將共存。

示意圖：ETC專用車道（左）和ETC/MTC混合車道（右）

資料來源：上海科技情報所根據(jù)相關(guān)資料整理編制

2ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定

不停車收費(fèi)的車道控制系統(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(OBU)和路邊設(shè)備(RSE)組成，兩者通過短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對車載設(shè)備信息的一次讀寫，即完成收(付)費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式，由于技術(shù)發(fā)展歷史的原因，微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術(shù)（AVC）：在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型，以便按照車型實(shí)施收費(fèi)。也有簡單的方式，即通過讀取車載器中車型的信息。違章車輛抓拍技術(shù)（VEC）：主要由數(shù)碼照相機(jī)、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的車輛用數(shù)碼相機(jī)實(shí)施抓拍措施，并傳輸?shù)绞召M(fèi)中心，通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主，實(shí)施通行費(fèi)的補(bǔ)收手續(xù)。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會，從事ITS標(biāo)準(zhǔn)的制定。TC204技術(shù)委員會下設(shè)16個工作組，其中第5工作組（WG5）負(fù)責(zé)收費(fèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，第15工作組（WG15）負(fù)責(zé)DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定。國際電信組織無線電總會（ITU-Radio）的第8研究組（SG8）負(fù)責(zé)無線電頻率資源的分配，其下設(shè)的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內(nèi)瓦會議上通過了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動式三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)，接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內(nèi)瓦會議上又進(jìn)行表決并通過上述三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)。201*年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認(rèn)的用于ETC的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因和各國國情的不同，目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標(biāo)準(zhǔn)；我國于201*年公布了《關(guān)于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無[201*]277號），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對比分析

目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式，其技術(shù)性能比較如表1：

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)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：

表2ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關(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(jìn)、產(chǎn)品成熟，但與國內(nèi)現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說，如果要使用ETC系統(tǒng)，必須進(jìn)行收費(fèi)站的大規(guī)模改造，投資巨大、建設(shè)周期長、風(fēng)險大。這是經(jīng)濟(jì)并不十分發(fā)達(dá)的我國，尤其是中西部地區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此，國外現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營模式并不適合國內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預(yù)付卡方式開展公路收費(fèi)的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務(wù)是必然的發(fā)展趨勢，所以將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的兼容，發(fā)揮二者互補(bǔ)作用可能是一個最佳的選擇。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(tuán)）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(biāo)簽加雙界面CPU卡電子不停車收費(fèi)裝置，已廣泛應(yīng)用于廣東省不停車收費(fèi)系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點(diǎn)開發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術(shù)為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺的LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項(xiàng)目，包括GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)等；上海城建（集團(tuán)）公司設(shè)計的不停車收費(fèi)系統(tǒng)在虹橋機(jī)場收費(fèi)口已經(jīng)獲得成功應(yīng)用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)的運(yùn)營管理等，承擔(dān)了北京市高速公路電子收費(fèi)“一卡通”不停車收費(fèi)的運(yùn)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公司在收費(fèi)領(lǐng)域的歷史可追溯到上世紀(jì)30年代，其客戶在美國占60%以上，是AVI技術(shù)設(shè)計、集成和維護(hù)的供應(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(jī)的主要制造廠商。歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-FreeASA）公司、奧地利卡普施（KAPSCHTrafficComAB）公司（原瑞典康比特（CombitechAS）公司）、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中，Q-FreeASA是世界領(lǐng)先的提供智能交通系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)全面解決方案的供應(yīng)商，其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。

擴(kuò)展閱讀：電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述1ETC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(jī)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)的設(shè)備和軟件（包括管理）所組成的先進(jìn)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費(fèi)用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術(shù)，所以本文主要針對此類系統(tǒng)進(jìn)行綜述。

不停車收費(fèi)系統(tǒng)通過路邊車道設(shè)備控制系統(tǒng)的信號發(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(fèi)用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費(fèi)。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實(shí)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(fèi)（ManualTollCollection，簡稱MTC）方式不同，ETC帶來的好處有:無需收費(fèi)廣場，節(jié)省收費(fèi)站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費(fèi)人員，降低收費(fèi)管理單位的管理成本；實(shí)現(xiàn)計算機(jī)管理，提高收費(fèi)管理單位的管理水平；對因缺乏收費(fèi)廣場而無條件實(shí)施停車收費(fèi)的場合，有實(shí)施收費(fèi)的可能；無需排隊(duì)停車，可節(jié)省出行人的時間等；避免因停車收費(fèi)而造成收費(fèi)口堵塞，形成新的瓶頸等。

ETC系統(tǒng)按收費(fèi)站收費(fèi)方式，可分為開放式和封閉式；按收費(fèi)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(shí)際情況，在較長的一段時間內(nèi)，ETC和MTC將共存。示意圖：ETC專用車道（左）和ETC/MTC混合車道（右）

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關(guān)資料整理編制

2ETC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)制定

不停車收費(fèi)的車道控制系統(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(OBU)和路邊設(shè)備(RSE)組成，兩者通過短程通信DSRC完成路邊設(shè)備對車載設(shè)備信息的一次讀寫，即完成收(付)費(fèi)交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式，由于技術(shù)發(fā)展歷史的原因，微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術(shù)（AVC）：在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型，以便按照車型實(shí)施收費(fèi)。也有簡單的方式，即通過讀取車載器中車型的信息。

違章車輛抓拍技術(shù)（VEC）：主要由數(shù)碼照相機(jī)、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的車輛用數(shù)碼相機(jī)實(shí)施抓拍措施，并傳輸?shù)绞召M(fèi)中心，通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主，實(shí)施通行費(fèi)的補(bǔ)收手續(xù)。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年設(shè)立了TC204技術(shù)委員會，從事ITS標(biāo)準(zhǔn)的制定。TC204技術(shù)委員會下設(shè)16個工作組，其中第5工作組（WG5）負(fù)責(zé)收費(fèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，第15工作組（WG15）負(fù)責(zé)DSRC標(biāo)準(zhǔn)的制定。國際電信組織無線電總會（ITU-Radio）的第8研究組（SG8）負(fù)責(zé)無線電頻率資源的分配，其下設(shè)的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內(nèi)瓦會議上通過了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動式三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)，接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內(nèi)瓦會議上又進(jìn)行表決并通過上述三種DSRC標(biāo)準(zhǔn)。201*年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認(rèn)的用于ETC的國際標(biāo)準(zhǔn)。由于歷史的原因和各國國情的不同，目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標(biāo)準(zhǔn)；我國于201*年公布了《關(guān)于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無[201*]277號），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應(yīng)用對比分析

目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式，其技術(shù)性能比較如表1：

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)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：

表2ETC系統(tǒng)應(yīng)用比較

資料來源：上海科技情報所根據(jù)相關(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(jìn)、產(chǎn)品成熟，但與國內(nèi)現(xiàn)有的收費(fèi)系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說，如果要使用ETC系統(tǒng)，必須進(jìn)行收費(fèi)站的大規(guī)模改造，投資巨大、建設(shè)周期長、風(fēng)險大。這是經(jīng)濟(jì)并不十分發(fā)達(dá)的我國，尤其是中西部地區(qū)建設(shè)ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此，國外現(xiàn)有的ETC技術(shù)方案及運(yùn)營模式并不適合國內(nèi)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預(yù)付卡方式開展公路收費(fèi)的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務(wù)是必然的發(fā)展趨勢，所以將IC卡技術(shù)和ETC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的兼容，發(fā)揮二者互補(bǔ)作用可能是一個最佳的選擇。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(tuán)）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(biāo)簽加雙界面CPU卡電子不停車收費(fèi)裝置，已廣泛應(yīng)用于廣東省不停車收費(fèi)系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術(shù)有限公司重點(diǎn)開發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術(shù)為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)平臺的LBS軟件產(chǎn)品和LBS應(yīng)用項(xiàng)目，包括GPS不停車收費(fèi)系統(tǒng)等；上海城建（集團(tuán)）公司設(shè)計的不停車收費(fèi)系統(tǒng)在虹橋機(jī)場收費(fèi)口已經(jīng)獲得成功應(yīng)用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設(shè)備軟件的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)和智能交通系統(tǒng)的運(yùn)營管理等，承擔(dān)了北京市高速公路電子收費(fèi)“一卡通”不停車收費(fèi)的運(yùn)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公司在收費(fèi)領(lǐng)域的歷史可追溯到上世紀(jì)30年代，其客戶在美國占60%以上，是AVI技術(shù)設(shè)計、集成和維護(hù)的供應(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(jī)的主要制造廠商。

歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-FreeASA）公司、奧地利卡普施（KAPSCHTrafficComAB）公司（原瑞典康比特（CombitechAS）公司）、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中，Q-FreeASA是世界領(lǐng)先的提供智能交通系統(tǒng)與收費(fèi)系統(tǒng)全面解決方案的供應(yīng)商，其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。

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