中兴通讯ETC不停车收费系统解决方案

    1 ETC不停车收费系统的建设意义

　 随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。截至2010年底，我国公路网总里程达到398.4万公里。其中高速公路由“十五”期末的4.1万公里发展到7.4万公里，越居世界第二位，为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础。高速公路的建设在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈与制约作用。然而，随着经济的持续快速增长，路网通行能力越来越无法满足日益增长的交通流量的需要，造成交通拥挤严重、交通事故频发、环境污染加剧。

　 据《羊城晚报》报道：截止2010年末，全国民用汽车保有量达到8500万辆，其中私人汽车保有量7000万辆。全国汽车产销量增长迅速，2009年国内汽车产销量分别为1379.10万辆和1364.48万辆，同比增长48.30%和46.15%。国内乘用车产销分别完成1038.38万辆和1033.13万辆，同比分别增长54％和53％。 

    随着车辆的日益增多，我国许多大城市，道路拥堵已成疾患，且已由一种交通现象衍变为一种亟须解决的社会问题，造成了巨大的经济损失和环境污染。据央视权威媒体报道，仅北京市每年因堵车造成的损失就高达146亿元。北京城市居民上下班因道路拥堵造成的经济损失为人均375元/年，居全国各大城市首位，竟被冠以“首堵”之名。交通拥堵将大幅增加汽车油耗，进而增加汽车尾气排放量。据相关部门统计，平均车速从40km/h下降到20km/h，将增加31%左右的油耗。北京市曾经对各类污染源对气体污染物排放的贡献率作了分析，机动车对CO、 NOX、HC和PM的排放浓度分担率分别达到了92%、64%、51%和23％，汽车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源，危害着人们的身体健康和经济的可持续发展。据报道，交通拥堵造成经济损失约占GDP的1.7％左右，去年我国道路交通事故死亡人数约11万人，损失37亿；全球十大污染城市中，中国占七个。
　　　　　　　　　　 
　 国内外实践经验证明，当一个国家的交通发展到一定程度，再单纯依靠修建道路设施来解决交通拥挤问题，不仅受投资等诸多条件的制约，而且效果也是有限的。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。例如广佛高速公路，自建成通车后的6年间，交通量增加了5倍，原来的四车道己经饱和，正准备扩展为六车道，然而，持续不断的交通增长需求显然不能由无止境的车道扩展来满足。

　 经过长期和广泛的研究，各发达国家已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高科技技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。ETC（Electronic Toll Collection System）电子不停车收费系统应运而生，ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，而且大大提高过路桥收费的通行效率。ETC也可以作为拥堵收费的一种方式和手段，在一定程度上缓解城市拥堵。

    2 ETC相较于MTC使得交通更加安全

　 收费站的设置在相当程度上影响了交通安全，在收费区类似追尾、侧撞、撞物等交通事故时有发生。ETC系统的实施将很大程度上改变收费区的交通安全状况，主要体现为：

    在ETC系统下减少通车速度发生的变化，使得追尾事故数相应减少； 
    在ETC专用车道上驾驶员操作相对简化，使侧撞、撞物的可能性减小。 
    ETC可以有效缓解交通拥堵 
    ETC能够节省投资运营成本

　 在收费运营方面人工收费存在收费营运效率低、人工收费需要更多的人力付出及运营管理费用以及占用更多的土地资源等问题。实施ETC系统后，运营效率将得到很大提高，投资成本及运营费用将大大降低。

    3 中兴通讯ETC不停车收费系统整体架构

　 如下图所示的中兴通讯ETC不停车收费系统整体架构：在车道子系统各个设备中，电子标签读写天线（路侧单元RSU）直接连接到位于收费亭的车道计算机上，读写天线与车载电子标签之间的信息交换由车道控制应用程序直接控制；

　 其它设备如自动栏杆、费额显示器、车道通行灯、车辆检测器等设备则通过车道控制器与车道计算机连接，由应用程序控制，视频信号通过字符叠加器叠加过车信息后传至收费站的监视器上。

    4 中兴通讯ETC不停车收费系统优势及特色 

    高一致性设计，有效减少跟车干扰：解决跟车干扰的问题，其根本在于解决路侧设备RSU的覆盖区域的连续与稳定，同时解决车载单元OBU的一致性，解决了这两个问题，基本可以保证先进入交易区域的车辆首先进行交易，后进入交易区域的车辆后进行交易，从而解决跟车干扰问题。中兴通讯路侧设备RSU通讯区域可以精确控制在5～8米的范围内，同时车载单元OBU采用业内最为成熟的单芯片设计，一致性高，不同OBU的差别控制在±1db，相当于通讯距离最多相差1米，同时OBU的通讯交易灵敏度远高于唤醒灵敏度（唤醒灵敏度为-40db，交易灵敏度为-50db），使得OBU一旦被路侧设备唤醒必然能够进行准确的交易通讯，可以大大降低跟车干扰的发生。 

    高端天线技术，有效抑制邻道干扰：中兴通讯的OBU天线采用收发一体设计，显著提高增益，减小水平半功率波瓣宽度，可以有效抑制邻道干扰。
    中兴通讯OBU的水平方向图如图所示。国标要求OBU天线的半功率波瓣宽度要小于70度，业界大多数产品的指标均为70度左右，而中兴通讯的指标为小于40度，远远优于国标要求，可以更加有效的抑制邻道干扰。 

    独特网管功能，轻松远程配置设备：中兴通讯是业内唯一一家提供电信级网管系统的公司，可远程实时监控，即在监控中心可以看到整个网络的收费情况；远程管理路侧设备，实现远程升级、告警处理，大大降低了维护运营成本。

　 网管系统具有良好扩展性，系统以组件的方式提供功能、以服务总线提供服务、可分可合的软件架构、软件升级方便快速；设备的可操控性强，可方便的增加和修改设备配置参数、能实时监控设备的运行状态、设备软件版本更新方便、能对设备与标签间的业务进行验证、能诊断设备硬件状态；友好的界面设计、一致的界面风格、操作简单方便。 

    先进的天线阵，有效解决前向干扰：中兴通讯先进的天线阵解决方案采用多天线覆盖多车道，分布式交易的方案，是一种多车道自由流系统方案，在前向干扰以及自由流问题上具有特有的解决方案。该方案计算能力强大，完全可以满足城市路桥ETC自由流系统的要求。 

    自动温度补偿，适应更宽温度范围：中兴通讯依托长期的研发积淀，在RSU上采用了先进的自动温度补偿机制，尤其在低温环境下，通过此机制为设备的正常工作提供了基础，有效的保证了RSU的输出功率不受环境温度变化的影响，从而保证RSU的天线覆盖范围不受环境温度的影响，稳定可靠 

    自动功率定标，保证设备功率精准：中兴通讯的RSU在出厂前均经过自动化功率定标，保证不同的RSU配置相同功率时没有差异，保证发射功率的一致性。
　 自动功率定标技术是中兴通讯的专有技术，路侧设备RSU可根据无线环境的变化而进行自动实时调整，确保在实际应用环境中覆盖区域的稳定。 

    快速交易能力，保证更短交易时间：设计独特的软件架构，专利技术优化RAM的使用和管理，加快通信数据的编解码速度，缩短软件处理命令时间，保证车载单元OBU与路侧单元RSU及发行稽查设备完成快速交易。独特的唤醒方式，极短的唤醒时间，更有效的缩短了交易时间。 

    先进软件架构，满足快速定制需求：中兴通讯RSU具有先进的操作系统平台，有强大的文件管理、内存管理、网络管理等功能，同时有更好的功能扩展性。在通信协议的实现上采用先进的层次结构和组件架构，满足国标要求，可快速为各地需求做出定制化服务。 

    双重供电模式，延长标签使用寿命：中兴通讯OBU采用锂亚电池加太阳能电池的双重供电模式，有效保障了电子标签的使用寿命。 

    超宽输入电压，适应各种电网环境：中兴通讯RSU电源支持交流220V/110V两种模式，可以在85V～300V的宽电压输入范围内正常工作，能够适应偏远地区等恶劣的电网环境。 

    先进EMC设计，适应各种电磁环境：RSU的电磁兼容性（EMC）是一项非常重要的质量指标，它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作，关系到电磁环境的保护问题。

　 中兴通讯RSU采用了先进的EMC设计，具有很强的抗电磁干扰能力和很低的电磁能量辐射，产品通过中兴通讯严格的EMC测试。中兴通讯的EMC测试标准比国家标准更加严格。