中国国内ETC的现状 以及发展的总体趋势
ETC系统已经成为智能运输系统(Intelligent Transportation System,ITS)的一个重要组成部分。本文描述了国际上不停车收费系统的技术发展趋势,以及国内在这方面的实践。
ETC是国际上正在努力开发并推广的一种用干公路、大桥和隧道的电子自动收费系统。ETC技术在国外已有较长的发展历史,美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已经局部联网并逐步形成规模效益。我国以IC卡、磁卡为介质,采用人工收费方式为主的公路联网收费方式无疑也受到达一潮流的影响。
实施ETC的意义
不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。在传统采用车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统,在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费,可以允许车辆高速通过,故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化,可降低收费管理的成本,有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高,所以,可以缩小收费站的规模,节约基建费用和管理费用。另外,不停车收费系统对于城市来说,就不仅仅是一项先进的收费技术,它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥。隧道,不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点,有效提高这些市政设施的资金回收能力。
ETC的现行标准
国外标准化工作进展情况
从全球讲,国际标准比组织(ISO)第204技术委员会专门负责城市和乡村交通信息和控制系统领域的标准化工作,其第5工作组负责收费技术标准的制定,第15工作组负责专用短程通信协议DSRC标准的制定。不停车收费系统中车道天线和车载电子标签所采用的通信协议就是DSRC。
而在欧洲,欧洲标准化委员会(CEN)第278委员会承担欧洲管理运输系统领域技术的标准化工作,CEN/TC278还代表欧洲标准化委员会参加ISO/TC204的工作。CEN/TC278第1工作组针对自动收费领域(包括电子货币在交通运输领域的支付,以及通过GSM网进行自动收费)的技术做标准化研究,第9工作组具体负责专用短程通信DSRC的标准化工作。
ISO/TC204委员会目前尚未制汀出全球统一的技术标准,因为美国,日本等发达国家的技术标准与欧洲标准并不一致,目前仍处于协商之中。
二、ETC在我国的发展
在中国,1995年,国家技术监督局正式批准交通部承担ISO/TC204国内归口工作,秘书处设在交通部公路科学研究所。1996年,交通部成立了中国交通工程设施(公路)标委会。1998年,国家计委立项委托交通部公路科学研究所开展"交通工程标准化体系研究",并要求尽快制定本领域急需的二十多项国家标准,其中就包括"公路不停车收费应用技术条件"的编制工作。
ETC在实际中的应用
一、ETC在国外应用情况
国际上,美国,欧洲、日奉很早就针对不停车收费系统中的研发枝术、工程实施、标准规范进行了深入研究,并向国际标准化组织提交了有关不停车收费标准的草案,欧洲和日本提出的标准较为成熟,获得了较广泛的厂商支持。但各发达国家在ETC技术推进和联网收费方面都经历了较为漫长的过程。
在美国,电子不停车收费方式已经成为美国回收公路投资和养护费用的高效率手段,最著名的联网运行电子不停车收费系统是E-zPass系统。1997年7月,"E-Zpass"工程的最终运行方案开始付诸实施和运行。从E-Zpass系统开通起,ETC的交易量持续增长,截止1998年12月,仅经过1年半的时间,共计23条专用ETC车道的电子不停车收费网络就承担了整个月平均交易量的43%,高峰时段甚至达到55%~60%。网络化运行的电子不停车收费系统效益和吸引力充分体现出来。E-ZPass系统采用了专用车道,混合车道两种模式,都有收费员值班。E-Zpass专用车道规定厂时速不超过5英里的限制,并有相应的标志牌提示,以便于给收费人员和道路使用者确保一个安全的收费环境。另外美国基本上是采用开放式收费制式构成的网络。
葡萄牙的Via Varde电子收费系统可以算作欧洲具有代表意义的联网电子收费系统之一,由葡萄牙最大的公路运营商BRISA公司管理。收费系统采用封闭式和开放式相结合的模式。事实已证明,ViaVarde电子收费系统是既有利于道路使用者又有利于道路运营商的有 效收费手段。根据运营报表统计数据,人工收费车道(MIC)的平均通行能力为200辆/小时,电子收费车道的平均通行能力为1500辆/小时,1条ETC车道的通行能力是MIC车道通行能力的7倍。该ETC车道的显著特点是没有自动栏杆,车辆能以不低干80km/h的速度通行。如果没有Via Varde系统,运营公司将不得不多修建2000多条人工收费车道以解决收费拥堵问题。
在日本,推进ITS被政府和企业提高到很高程度,其中就包括电子不停车收费。由于技术上的难度和协调问题,时至1999年才开始真正实施全国性的ETC网络建设,首先建成的是东京附近的首都圈ETC工程。在总结了有关经验后,从2000年开始大坂,名古屋等多条高速公路ETC建设,共计约100多个收费站,400多条ETC车道。按计划应该干2001年初投入运行,但由于联网调试上的难度,到目前为止仍在进行之中。日本采取的是接触式CPU卡加两片式电子标签和双ETC天线的方案,车道设双向打开的高速栏杆,无人职守,具有很高的安全性和车道通行能力,有完善的密钥扩散机制和电子标签发行流通体系,但车道系统投资和电子标签成本部很高,与我国的公众消费水平有较大差距,道路运营公司难以接受。
尽管国外ETC系统运行很成功,具有一定特色,但有些技术特点和运营方法能否适合中国,需要结合我国道路使用者的行为特点深入评估分析。以车道部分为例,有专用车道、混合车道两种模式,有收费员值班管理和无人值班管理两种模式、有设高速栏杆和不设栏杆两种模式,有低速通行模式和高速通行模式。从违章逃费行为的处理看,有现场处理和图像抓拍事后处理两种模式。如果ETC运营模式不能很好地提供免停车快速通行服务,不能减少收费值班员,将无法体现出明显的吸引力,推广应用的前景将无疑受到影响。
二、ETC在我国应用简介
1996年10月,交通部公路科学研究所与日本丰田汽车公司就不停车收费系统进行了中日技术交流和现场演示会,与会各省交通厅及公路管理部门的领导和专家对此项技术表示了极大兴趣。1996年底,首都高速公路发展公司与美国Amtech公司在首都机场高速路进行了不停车收费试验。到1998年,广东省佛山市通达高技术实业公司引进美国TI公司的不停车收费设备,在佛山、顺德、南海等地建立了20余条不停车收费车道并投入使用,但是该系
统工作在915MHz的频段,而该频段在中国已经分配给移动通信使用,并且与中国将采用的5.8GHz标准不符。
为规范和促进不停车收费在国内的应用,交通部于1998年组织交通部公路科学研究所等有关单位开展网络环境下不停车收费系统的研究,对有关接口规范和技术指标给出了指导性意见,并在1999年组织北京、广东、江苏、四川的交通厅开展示范工程建设。同时,也计划在更多的省、市开展推广工作,以充分发挥网络不停车收费系统的优势。
但是总的来说,国内公路ETC工作仍处于试验和探索阶段,个别路段正在进行试点,大范围和大规模的推广ETC,特别是联网运行,条件仍不具备。其主要原因是:
交通量的需求不迫切;
道路使用者的需求不迫切;
现有的收费设施,尤其是收费广场和收费车道不能满足或适应ETC的需要;
系统造价比较高,关键设备需要引进等。
基于上述理由,各地区,各路段必须根据本地的具体情况,特别是道路使用者的需求,作好规划,逐步实施,切忌人云亦云,一哄而上。笔者认为,在现有的收费广场上设置ETC专用车道,形成MIC和ETC相结合的混合式收费模式不失为是一种比较适合我国国情的做法。
ETC的发展趋势
目前,国内正在加速建设"五纵七横"国道主干线高速公路,预计到2002年,"两纵两横三个重要路段"国道主干线将基本贯通,一个贯穿全国主要人中城市的高速公路网络将初步形成。
在高速公路建设快速发展的同时,我国高速公路收费系统也有了很大的发展。十多年来,高速公路收费系统已经由全面引进阶段逐步过渡到自主开发与引进相结合的阶段。主要体现在按区域联网收费,按线路联网收费、采用高新科学技术提高收费管理手段三个方面。随着社会,经济的快速发展,特别是跨省市同道主干线高速公路网络的逐步形成,社会对收费系统的技术要求将会越来越高,自动化程度较高的收费技术必然逐步取代传统的人工作业方式,ETC技术会在适宜的路段得到采用,但要形成网络尚需较长过程。
从目前的情况来看.我国人工收费技术发展成熟,相当长时间内仍占宅导地位。但非现金支付方式将受到欢迎,尤其是在采用非接触IC卡做通行券的路网中,它能很好地避免现金交易的弊端。方便道路使用者的技术进步总是会受到社会普遍欢迎的,尤其在初期,我国宜发展中国ITS体系框架描述的路桥隧停车自动收费业务,并不一定全上不停车的高速ETC收费业务。
国内已有部分运营了五六年的高速公路,其交通量已经达到相当水平,部分收费站的通行能力确实不能满足高峰交通的需要,面临扩建收费站和改建ETC车道的选择。在这个时候,实施ETC收费显然要优于进行土建扩展。
我国鼓励围绕大城市发展卫星城市和大型居住区,这时城间往返交通流量会很大,且交通流密度很高,同时要求的道路服务水平也高,实施停车自动收费业务和下停车的高速ETC收费业务的需求将是客观存在的。
能够兼容IC卡收费和ETC电子收费的两片式电子标签及其组合式电子收费技术方案将成为公路网自动化收费技术发展的探索和关注焦点。在以IC卡收费为基础的系统中开展ETC电子付费较为容易,仅需在交通拥堵的收费站或有特别需求的收费站安装ETC车道系统就可以,没有必要让ETC系统自身单独构成一个封闭式网络。涉及的主要工作是车道改造任务.有一定的工作量,但不存在重复投资或浪费的问题。
当前,我国已有单位在开展ETC核心产品的研发工作,个别单位已有小批量样机可供试验。"十五"期间,国内此领域的研究将会得到加强,这已体现在科技部发布的促进智能交通领域产品开发的"十五"攻关计划中,国产ETC核心设备将形成批量生产能力,产品价格将下降,ETC车道投资将接近人们的心理预期。
从更长其的角度看ETC技术除了服务干电子收费外,很有潜力扩展到加油,停车,门禁,出入控制等领域。在国际社会未来的发展中,区域范围内的互换性,多车道自由流技术,带智能卡的双片式电子标签将是研究和发展的热点。
国际社会收费技术的发展日新月异,更先进的基于全球卫星导航系统和移动通信网(GNSS/CN)的虚拟电子收费技术应用接口标准PrENV ISO 17575编制已展开深入工作。尽可能利用可共享的信息技术提高生产效率、降低生产成本仍然是国际社会追求的目标。 虽然我国高速公路本身已经局部联网,但一些不适宜的机电系统和收费技术已经制约了高速公路服务水平的提高。研究高速公路合理、有效、低成本收费的有效手段和相关技术,对于降低高速公路运营成本、提高服务水平、解决高速公路融资者、运营管理者、道路使用者、社会公众等渚多方面矛盾将具有重要意义。但要使在智能交通系统领域中具有重要地位的ETC技术能充分发挥其作用和优势,还需要对技术准点进行攻关、对社会环境进培育。

