強勁的“芯”,助推中國ETC高速發展
2020年03月12日 來源:英特爾

  不用等待人工收費窗口的擁擠車流、無需繁瑣的取卡刷卡程序,您就可以在全程不停車的情況下完成費用繳納—輕松快捷的體驗背后,是中國ETC(電子收費系統)的快速發展。據中國交通運輸部門的統計數據顯示,在取消省界實體收費站,使用帶有ETC工控機的省界門架站之后,客車平均通過省界的時間由原來的15秒減少為2秒,貨車通過省界的平均時間由原來的29秒減少為3秒。ETC對于高速公路通行效率的提升效果非常顯著。

  ETC系統可以自動檢測及識別車輛,從而無需停車就能完成收費交易,使車輛快速通過收費站,緩解收費站延緩交通的瓶頸效應,提升整體交通效率。除了路橋和停車場收費,ETC系統基于車輛身份識別和金融支付能力,以及門架系統與網絡,還可以在交通控制、流量調查、路徑標識、擁堵收費與治理、以及交通執法等領域發揮重要的作用。因此,ETC的建設與推廣已經成為構建安全、便捷、高效、綠色的現代綜合交通運輸體系的重要組成部分。

  國家政策開啟中國ETC建設高潮
  2019年5月,交通部和發改委下發《加快推進高速公路電子不停車快捷收費應用服務實施方案》,方案明確要求“2019年底前全國ETC用戶數量突破1.8億,各。▍^、市)高速公路入口車輛使用ETC比例達到90%以上,高速公路基本實現不停車快捷收費”。

  這一政策引發了ETC建設和改造的高潮,2019年中國ETC市場出現全面爆發。2019年末的2020年全國交通運輸工作會上,交通運輸部曬出了2019年交通運輸“成績單”。該成績單顯示,截至12月18日,全國ETC用戶累計達到1.92億,新增ETC用戶1.15億,相比2108年年底的7,656萬用戶增長了150%。工程建設方面,29個聯網收費省份改造完成488個省界收費站,275個地級以上城市實現一卡通互聯互通,全網收費系統聯調聯試工作順利推進。

  正是由于2019年ETC的全面爆發增長,中國ETC滲透率規模從2018年底的32%倍增到74%,一舉超越美國、日本和新加坡等許多發達國家與地區。

  ETC的快速發展直接提升了我國高速公路的運行效率。交通運輸部2020年1月份的數據顯示,車輛通過出入口收費站的速度比去年同期提高了13%,出入口日均擁堵緩行500米以上收費站的數量同比降低21%,平均擁堵時長降低10%。同時,ETC應用還徹底改變了高速公路的組織和運營方式,由分省運營服務變為全網運營服務,有助于加速實現高速公路的信息化、智能化和高質量發展,同時改善居民高速公路出行體驗,促進物流產業高效發展,為經濟發展做出重要貢獻。

  數字化賦能ETC建設
  與傳統的人工收費(MTC)不同,ETC在路側單元(RSU)和車載單元(OBU)之間采用專用短程通信技術進行信息交互,完成車輛身份識別,將相關信息通過網絡送往后臺,并使用與車輛綁定的銀行賬戶信息進行結算處理,實現自動的非現金支付。ETC已經被廣泛應用于路橋和停車場收費,其中高速公路收費是其主要應用場景。目前,中國面向高速公路收費的ETC系統架構如下圖所示。

 
圖1. 中國高速公路ETC系統架構圖

  從圖1可以看出,目前中國高速公路ETC系統包括位于高速公路入口和出口的非門架站(包括ETC車道和ETC/MTC混合車道),以及位于高速公路上的省界門架站和非省界門架站等不同收費站和車道類型,可以滿足通行車輛(ETC車輛和MTC車輛)的自動或人工收費需求。

  在ETC系統中,工業控制計算機(簡稱工控機)發揮著至關重要的作用,它既與RSU、高清車牌識別系統及其它車道設備相連,又與站級服務器相連,負責完成ETC相關數據的計算、存儲與轉發,以及對各種車道設備的控制。根據其所在的ETC收費站和車道種類的不同,ETC工控機的功能也不盡相同。

  英特爾與集和誠合作助力用戶加快ETC系統部署
  英特爾與深圳市集和誠科技開發有限公司*(以下簡稱:集和誠)等合作伙伴密切協作,打造了軟硬件緊密融合并可快速部署的ETC工控機產品。這些產品可廣泛應用于省界門架站、非省界門架站、位于高速公路入口和出口的非門架站(包括ETC車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道)等不同場景。

  該解決方案內含的英特爾®芯片與技術包括:英特爾®酷睿™系列處理器(Intel® Core™ CPU)、英特爾®博銳™技術(Intel® vPro™)、英特爾®H110和英特爾®Q170芯片組(Intel® H110 & Q170 Chipsets)以及英特爾®I219-LM和英特爾®I211-AT以太網控制芯片(Intel® I219-LM & I211-AT Ethernet Controllers),具備算力強勁、低功耗、性能可擴展、安全可靠以及可遠程管理等優點。它能夠收集、處理以及分析ETC等交通數據,幫助用戶加快ETC系統的部署,為智能交通的建設奠定堅實的基礎。

 
圖2. 集和誠ETC工控機采用的英特爾®芯片與技術
 
  具體而言,基于英特爾技術的ETC工控機具有以下優勢:

  l 性能強大:英特爾®酷睿™系列處理器支持不同的操作系統平臺,并能夠全面滿足廣泛的負載需求;谠撎幚砥鞯募驼\®工控機在低功耗的條件下,可充分勝任對ETC相關數據的計算、存儲與轉發,以及對各種車道設備的控制等功能,能夠支持ETC系統可靠穩定地運行。

  l 高可靠、易維護:集和誠基于英特爾®博銳™技術和英特爾®主動管理技術(AMT),成功開發出集和誠®Remote Management View管理軟件工具。該工具可被方便地集成于現有的ETC網絡中,讓系統管理人員能夠隨時對ETC工控機進行遠程維護,即使是在ETC工控機操作系統沒有啟動的情況下。因此無需管理人員親赴現場,極大降低了響應處理時間與運維成本。此外,該解決方案集成的英特爾®Q170芯片組支持能夠增強數據可靠性與存儲器讀寫性能的獨立硬盤冗余陣列技術(RAID: Redundant Array of Independent Disks),進一步提升了系統的性能。

  l 豐富的擴展性:英特爾®H110和英特爾®Q170芯片組均提供了豐富的PCIe接口以及擴展性,充分支持ETC工控機與多種不同外設的連接與集成,可以滿足ETC數據的計算、存儲與轉發,以及對車道設備的控制等功能需求。
這些ETC工控機產品符合嚴格的中國與海外相關工業標準與應用規范,均采用加固級無風扇設計,可以在-35℃至+70℃的寬溫范圍內工作,且具有防塵、防腐蝕、防震動沖擊、抗電磁干擾的極高穩定可靠性,能夠在惡劣的環境條件下持續可靠地穩定運行。目前這些產品已經在包括國家高速G65(包茂高速)、G93(成渝環線高速)在內的不同省市的ETC系統中成功應用,很好地滿足了不同類型的ETC收費站和車道的需求,顯著提升了高速公路的通行效率。

  ETC助力智能交通體系構建
  展望未來,ETC將在中國的道路交通中發揮至關重要的作用,助力未來智能交通的車路協同,F有的ETC系統除了實現路橋和停車場收費以及路徑標識,還可以被簡單升級用來進行交通控制與流量調查、擁堵收費與治理,以及配合交通執法(如監測超速車輛并自動生成罰單)。

  在未來的智能交通體系(ITS)中,ETC系統可以作為基礎設施用來支持車路協同。以ETC門架為例,其上不僅可以部署用于ETC功能的RSU和車牌識別設備,還可以部署用于監控路面交通狀況的攝像頭、雷達以及其它感知設備。當這些感知設備發現異常狀況或臨時事件,如路面障礙物、交通事故以及路面施工的時候,可以通過基于人工智能的計算機視覺等技術,判斷事件或狀況類型,據此生成相關安全消息,通過RSU的V2X通信鏈路及時通知附近的車輛或行人,避免交通事故的發生。ETC門架上還可以部署氣象傳感器,將監測到的異常氣象狀況(如大霧、團霧、橫風或冰雹等)通過分析處理,生成相關提示信息,并通過RSU發送給車輛,以保障行駛安全。
 
 
圖3. 基于ETC門架的車路協同

  此外,車路協同的許多場景需要基于人工智能的計算機視覺技術來進行分析處理,會對網路邊緣的計算能力有較高的需求,ETC門架上可部署移動邊緣計算(MEC: Multi-Access Edge Computing)設備來應對。英特爾在人工智能和邊緣計算領域擁有深厚的技術積累,可以提供豐富多樣的產品組合。

  ETC系統在智能交通中扮演著重要的角色,但場景和需求的不斷豐富也對工控機、站級服務器和控制中心的服務器等子系統帶來了新的挑戰。以數據為中心的英特爾公司將以世界領先的端到端技術、強大的底層算力以及豐富的產品組合,聯合產業界伙伴,通過豐富的產品和解決方案組合,覆蓋終端、邊緣和云端的各個環節,滿足數據處理、車道設備控制、系統分析和計算機視覺處理等多種負載的需求,助力全球智能交通產業的不斷創新和發展。

  有關英特爾與集和誠合力打造ETC解決方案的詳細信息,請關注集和誠公眾號(ID:SZ_JHCTECH),閱讀完整白皮書。

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