5G时代 传统ETC将何去何从

图片来自“东方IC”

ETC（Electronic Toll Collection）电子不停车收费系统，是目前国际上较为先进的路桥电子收费技术，在欧美国家发展较为成熟，很多已采取主线自由流化的ETC收费。

在我国，ETC技术随着高速公路建设不断发展，2015年全国联网后更是成为各省高速公路重要的缴费方式，目前ETC缴费占比超35%（广东43%）。

ETC技术以其自动化程度高、免停车快速通行等特点逐渐被高速公路营运方、车辆用户所接受，但我国ETC技术主要布局于收费站车道，还没有探索ETC自由流化收费的大规模应用实践。

 一、ETC发展存在的问题 

1、技术发展方面

ETC技术应用于收费公路，在欧美国家有二十多年的历史，主要采取单片式电子标签（OBU）技术，简单方便，成本低，但要求ETC车道覆盖率非常高，否则，起步阶段用户使用体验很差。

我国收费公路ETC技术借鉴于邻国日本，日本在21世纪初开始采用两片式组合ETC收费技术，即电子标签（OBU）+IC卡模式，该技术更安全、灵活，起步阶段在ETC车道覆盖率低的情况下，可取出IC卡作为通行介质。

广东最早于2002年引入基于5.8GHz DSRC的两片式组合ETC收费技术，并将其纳入广东省联网收费地方标准，2007年上升为交通运输部标准；2015年9月底全国ETC联网完成。

目前，全国建成了超过2万条ETC车道，发展两片式组合ETC用户近6500万个。

我国收费公路ETC技术十多年没有大的变革。

两片式组合收费模式在发展初期适应我国高速公路建设国情，在ETC车道覆盖率极低的情况下可满足ETC用户通行需求，但目前全国ETC车道覆盖率超过95%（广东98.2%），主线和省界站已达到99%（广东100%），大部分用户在绝大部分通行时不再需要取出IC，两片式组合ETC收费技术的灵活性特质在我国现阶段表现不再突出。

相反，因交易时与车载单元（OBU）和IC卡安全认证带来的多次通信握手、IC卡自身读写异常所带来的通行问题越来越突出。据统计，ETC车道异常超60%与IC卡相关。

国标ETC核心交易时间是270ms，各省因交易复杂程度不一，ETC核心交易时间普遍超过300ms，核心交易时间长、交易异常率高导致ETC通行速度慢（国标为20公里/小时），用户通行体验一般。

2、车道建设方面

我国ETC车道建设规模不够超前，日本高速公路绝大部分为ETC收费，每个收费站仅保留一条人工自助收费车道，而我国ETC车道级覆盖率（ETC车道占总车道比例）不足三成（广东25.2%），绝大部分收费站仅有1入1出两条ETC车道。

随着车流量不断增长，单条ETC车道通行能力饱和，广东珠江三角洲地区多条ETC车道日均通行量超过1万车次，很多城市重要出入口收费站ETC日均通行量超过5000车次，部分时段出现ETC车道排队情况。

而ETC车流量占收费站总车流量普遍不超50%，人工收费仍是主流，在车道资源有限的情况下，ETC车道超前建设需求与MTC仍是主流车道之间的矛盾越发凸显。

ETC车道不可能无限制建设下去，特别是经济发达地区重要城市出入口（如广东珠江三角洲区域）受收费站规模、物理车道条数等因素限制，必须依靠ETC技术自身突破。

3、新技术挑战方面

随着手机移动支付技术的发展，各行各业无现金支付比例越来越高，而高速公路收费长期以来只有现金和ETC支付两种模式，车辆用户要求高速公路行业兼容手机移动支付的呼声不断提高。

近年来，采用后台绑定移动支付账户、前端借助高清图像识别+地图信息技术（GIS）实现不停车收费的创新实践在很多省份如火如荼开展，特别是在大型互联网公司推动下，如支付宝在河南等地推出的无感支付，微信在山东推出的ITC支付等，对ETC技术发展提出了不小的挑战。

而公安部电子车牌技术（基于RFID技术）已在多地开展试验，相关标准已出台，同为车辆身份的微波识别技术，如果在全国机动车推行实施并与支付打通，可能直接取代现有ETC收费技术。

同时，国家大力推行北斗高精度导航技术应用，交通运输部也要求高速公路行业研究该技术在收费、道路拯救、养护等方面的应用，这也将对ETC技术产生威胁。

总而言之，如果ETC技术不能适应新技术、新业态发展，将很有可能被其他新型收费技术跨界取代。

 二、ETC创新发展思路 

ETC技术应该充分发挥自身技术特点，即电子标签识别率高（99%以上，日本达到9999%，远高于高清图像识别）、交易安全可靠性高、可实现无收费站的自由流收费（欧美国家已普遍采用）。

因此，ETC技术发展创新，一是要彻底改变目前国标ETC交易模式，改两片式组合ETC收费为“电子标签识别+后台账户扣费”模式，大幅降低国标ETC核心交易时间，减少IC卡片交易耗时并大幅降低异常率，提高ETC整体通行效率。

二是改变目前单ETC车道交易的技术模式，将ETC前置于收费匝道或主线，通过与收费站所有车道的组合联动，在不突破现有国标ETC技术的前提下，实现以距离换速度、以冗余交易换成功率的目的，同时大幅降低收费站ETC建设成本，缓解ETC车道与MTC建设平衡的矛盾，提高收费站整体通行效率。

主要有两种技术表现形态：

1、匝道ETC自由流+匝道收费站联动

技术实现思路：在收费站匝道以龙门架方式部署ETC设备，将ETC收费提前到匝道进行，相当于预设一条自由流化ETC交易车道。

对低速（≤80公里/小时）经过匝道的ETC车辆提前交易,而收费广场的ETC和MTC车道只需要进行交易车辆名单核对和补充二次冗余交易（一次交易未成功前提下）,即可快速完成车辆收费。

该技术通过“匝道交易、车道验证”模式，极大地提升了收费站ETC车道通行能力,通过与MTC车道联动，进而实现收费广场ETC化的目标，达到提升收费广场整体车辆通行能力的目的。

2、主线ETC自由流+主线收费站联动

技术思路：在匝道ETC自由流技术基础上，进一步提高ETC车辆在高速行驶（≥100公里/小时）条件下的一次交易成功率；同时，革新ETC天线技术，探索单个ETC天线管理多条车道（2条或以上）的可靠性，降低主线ETC自由流建设成本。

 三、技术验证 

广东省在2017年开展匝道ETC自由流技术研究，并在2017年底至2018年初先后开通东新南浦站、广珠西石洲站和广清新华站三套匝道ETC自由流收费系统，整体试点达到预期效果，单条ETC车道通行速度理论值提升3倍以上，整个收费站广场通行效率提升30%。

核心指标验证一：匝道一次交易成功率。

即匝道ETC交易成功次数占整个收费站ETC通行次数的比例，通过测试，匝道一次交易成功率超过98%。

核心指标验证二：ETC车道核心交易时间。

即在匝道完成ETC交易后，在收费站ETC车道验证时的核心交易时间，由原来的约300ms大幅下降至目前的15～30ms。

核心指标验证三：MTC车道通行能力。

即没有采用匝道ETC自由流完成预交易前的ETC用户进入MTC车道完成交易的时间，与采用匝道ETC自由流技术后已完成匝道预交易的ETC车辆进入联动的MTC车道的交易时间对比，MTC车道通过车牌识别验证预交易名单库，可实现MTC车道准快速通行。 

广东匝道ETC自由流技术于2018年5月7日通过中国公路协会组织的技术评价，专家一致认为该技术是对现有ETC技术的有益创新，项目研究成果在国内达到领先水平。

四、ETC技术发展趋势展望 

1、完全ETC自由收费形态，不与任何收费站组合，主线自由流方式下以高速、高可靠的一次交易成功率完成不停车收费。在ETC用户成为绝对主流、高速公路去现金化收费基本实现、信用体系更加完善等前提下，完全ETC自由流将成为高速公路收费主要技术形态。

2、ETC技术主动拥抱各类新技术，如移动支付技术、电子车牌技术、高清视频识别+地图信息技术、北斗高精度定位技术等，做好融合发展，使ETC识别准确率更高、交易速度更快、线上化发展思路更清晰，进一步焕发出ETC技术新的生命力。

3、跟进智能电子标签特别是具备移动通信（4G，未来5G）能力的智能电子标签的发展，在满足ETC自由流收费的同时，丰富路与车之间的信息交互内容，为将来过渡到车路协同（V2X）技术，提前构建起完整的“智能电子标签+智能路侧设备+云端信息服务平台”的基础框架。

（注：目前基于5.8GHz DSRC的ETC收费技术与基于5.8GHz DSRC的车路协同技术并不等同，这里更强调在现有ETC技术下建立起未来车路协同服务体系架构，不受限于未来采取何种通信技术）

 五、结束语 

2018年5月16日，李克强总理在国务院常务会议上提出“推动取消高速公路省界收费站”。消息一出，如巨石投水，给高速公路行业带来不小的震动。

作为高速公路从业者，应冷静分析该政策出台的动因，社会更多地呼唤高速公路在收费后能提供更加高效、快捷的通行服务。

我们应顺应时代发展潮流，以新时代交通发展满足人民群众便捷出行的美好需求为目的，大力推动诸如主线ETC自由流收费等新兴技术应用。

随着国家法制和信用体系的不断完善，也许在不远的将来，物理的省界、匝道、端头收费站等都将不复存在，真正让广大车主在高速公路上实现“无感通行”的极致体验。