探讨高速公路ETC 领域中的智能交通系统和交通物联网系统技术特点及发展趋势和应对策略

熊俊毅

(四川省达州市公路管理局工程机械处)

0 前 言

随着我国经济的发展，交通运输事业也在不断的向前迈进。随之而来的交通收费管理、道路拥堵、及环境污染等各种问题也日渐突出，直接影响到了经济的发展及人们的正常生活。科学技术的不断发展也在逐步解决各种交通问题，交通管理的系统也日渐完善，因此智能交通系统也相继出现在人们的视野中。智能交通融合了先进的卫星通讯技术、计算机信息技术、自动化控制技术及网络平台技术等多种高精尖技术，对于交通运输进行快速、精确、有效的管理，在现代交通运输的管理部门中应用十分广泛。其中，不停车收费系统(ETC，EleCtroni。TonCofleetion)是该智能交通系统中的重要环节，其在现在的高速公路收费管理中，能够有效提高收费管理效率，车辆的工作效率、高速公路的交通能力以及缓解交通压力，也因为无需停车而减少了车辆的能源消耗及废气排放，实现了节能环保。因其在各个方面的优势，使之在各国的交通管理系统中被广泛应用，迅速形成了一个完整的产业。其发展可以分为智能交通系统阶段及交通物联网系统阶段，二者的技术是传承与发展的关系，技术特点有区别也有联系，对交通管理部门及使用者带来了许多方便，节省了交通运输成本。国家也在立法上也做出了相应规定，用以推进交通物联网系统的应用。

1 智能交通系统

1.1 智能交通系统的作用

智能交通系统(Intelligent Transport System )运用各种高精尖的信息技术及通讯技术，对交通状况的信息进行收集、处理、整合，掌握路面车辆及人流状况，最大化利用道路资源，使路面路面车辆及人流的活动达到最佳状态，减轻道路的荷载，提高道路使用效率。该系统能为出行者提供实时交通路况，是出行者合理安排出行时间，不仅仅减少高峰段的交通压力，缓解城市道路拥堵情况，并减少交通事故，还可以降低因交通堵塞引起的能源消耗及尾气排放，支持环保。

1.2 智能交通系统的构成

智能交通系统由交通信息采集系统、交通信息处理分析系统、信息发布系统组成，各个系统包括的设备及作用各有不同:①交通信息采集系统 该系统通过各种设备对于路面进行监视，如GPS 导航仪、摄像机、红外雷达监测器，收集各种道路信息，彬彬刚传输给中央处理系统;②信息处理分析系统信息处理分析系统使用信息服务器、地理信息系统的应用层或管理人员直接对于信息采集系统收集到的道路信息进行整理、分类、存储等工作;③信息发布系统 该系统将处理好的信息通过网络、广电话服务台等形式放送，使大众能及时了解到路况信息。

1.3 固有缺陷

智能交通系统是由智能车辆系统发展而来，其亮点在于其根据外部的交通运输事业的作用范围及功能要求建立独特的信息收集方式，组成从上到下的信息收集应用模式，该模式也存在着一定的固有缺陷:①覆盖范围有限 采集到的信息经过处理后的编码、通信接口没有统一的标准，本地信息与外地信息无法有效传递、沟通;②信息利用率低 一般信息作为一次性的沟通工具，无法重复利用，许多潜质没有被充分开发出来;③系统成本高 功能系统所需设备均为高精尖设备，要配备专业人才进行操作养护，资金消耗极大，成本较高。

2 交通物联网

交通物联网是以物联网技术为核心，用以达到交通运输管理的自动化智能化及运行最佳状态的新型应用技术。该交通物联网技是以网络技术、传感网技术、RFID 技术、通信等物联网高新科技，把交通要素输入网络，如高速公路车流量、路面拥堵状况、乘客数量、各种交通工具使用率等，使交通要素的信息公开化、系统化，各个交通部门相互沟通，信息资源共享，以便及时了解交通要素的使用状态和功能发挥情况，在采用实时仿真等手段进行决策，实现各种交通要素之间默契配合，相互协作，使其达到最佳使用效果。该交通物联网还可以对各种路况数据进行分析整理，达到准确交通路况信息，并向社会公开发布，为公众提供出行贴心服务，提高交通部门的服务质量，获得较好的社会效益。

交通物联网以云计算机技术从上到下的开发信息资源，其采用先收集信息再发挥功能进行处理的应用模式，其构成部分及其各种功能都是根据统一化的交通运输信息收集、处理、保存的技术需要而建立的，因此采集交通信息用做到及时、准确、完整，才能使其技术得到最大的发挥，其也是交通物联网发挥功能机制及效果的大前提与核心。其在功能的发挥领域除了各类交通管理部门之外，还可以对于大众运输业的正常运转提供有效的信息。

3 智能交通系统与交通物联网在高速公路不停车收费领域的发展与应用

智能交通系统及交通物联网从本质上讲都属于智能交通的范围，二者都对交通运输的智能化起到了不可替代的作用，并在高速公路不停车收费领域得到广泛应用与良好的发展，目前在我国的不停车电子收费系统在技术上，智能交通系统一般是以DSRC 技术为核心的5.8G 有源电子终端现场业务交易系统;而交通物联网是以RFID 技术为核心的无源电子标签后台业务交易系统。

3.1 以RFID 技术为为核心的不停车电子收费系统

车辆驶入RSU 主机射频辐射范围内，随即激活RFID 电子标签，RFID 电子标签将ID 发送给RSU 主机，主机接受信号后，经过网络传输，将信息送达至智能处理系统，进行身份认证，并在后台实行交易工作，完成扣款过程。交易成功后，将信息反馈给现场控制设备，其随即做出反应，抬起杠杆，将车辆放行。

3.2 以DSRC 技术为核心的ETC 系统

车辆驶入RSU 主机射频辐射范围内，随即激活该车辆的OBU 设备，并对其发出指令，进行身份认证，进而发出一系列指令，OBU 设备其也会对RSU 主机的交易命令有所回应，通过执行一系列复杂的交易命令后，完成整个收费过程。交易成功后，现场控制装置即会作出反应，抬起杠杆，将车辆放行。该交易信息在经过后台系统一点时间的操作，处理好之后，上传至系统数据库，并保存。

4 技术发展方向

根据目前ETC 系统的应用情况来看，其发展方向应是终端设备操作更加简便，其交易信息直接经过后台的网络传输交由计算机的技术处理。其只需要获得车辆的身份信息，对其认证后即可实现自动交易。其身份被认证后还可以进行其他操作，在ETC 系统的功能应用上进行广度上的横向发展，终端设备也可以更加精致化，如设备的规格逐步变小，精致的与计算机大小一致，且显示屏可以任意折叠;还可以设计出车辆“身份证”，即由网络芯片、RFID、及触摸式显示屏构成，包含了车辆完整身份信息的RFID，车主只需在车内进行触屏操作，就可以轻松完成交易过程，信息也会在后台被传输至处理系统进行处理和保存。

5 技术推广对策

现在许多国家都在广泛推广应用交通物联网技术。在卧轨其还处于推广阶段，但是其对于智能交通系统的取而代之是不可逆转的大趋势。在这个阶段内，高速公路中不停车收费电子系统的应用可以将RFID 为核心的物联网系统技术与以DSRC 为核心的智能交通系统技术相结合。在该系统推广的准备阶段，将每个高速公路的收费站安装RSU 主机设备，该主机设备的价格为3 ～5 万元，虽然在一定程度上提高了收费站成本，但在另一方面，车主在选择车载设备时，可以考虑价格较为实惠的电子标签，取代车载OBU 设备，同样可以达到控制成本的效果。在设备的供应上，政府相关部门可以与供应厂家进行联合，共同进行技术研发，从根本上降低设备造价，淘汰过时及性价比不高的产品。

6 总 结

交通运输物联网的管理客体是一般的交通工具，如汽车、火车、高铁、飞机，交通工具的受益者即乘客;交通基础设施，如汽车站、火车站、机场、港口、铁路等。交通运输网联网系统即为该类交通要素的连接进而形成完整的领域性物联系统。该交通运输物联网作用体现在诸多客体要素交叉形成的功能领域内，使之的管理按照一定的流程进行，达到各种交通信息的及时交流及监控的效果，提高高速公路管理部门对于路面状况的管理效率及路面突发事件的处理能力，将高速公路的经济价值及社会价值发挥到最大。

［1］ 左翊.ETC 系统在京珠高速湖北段的应用［J］.中国交通信息产业，2009，(8):73－74.

［2］ 张海亮. 智能交通物联网发展展望［J］. 中国交通信息化，2010，(12):30－32.

［3］ 颜桐，吴京蓬，段作义.ETC 发展现状及存在的问题［J］. 中国电子商情(RFID 技术与应用)，2009，23(5):38－40.

［4］ 杨祥妹，徐明，柯翔，王健.长三角联网ETC 在沪苏浙高速的应用［J］.中国交通信息产业，2009，(6):66.

［5］ 付铮.基于RFID 技术的高速公路电子不停车收费系统分析与设计［D］.北京邮电大学，2010.