强劲的“芯”,助推中国ETC高速发展
2020年03月12日 来源:英特尔

  不用等待人工收费窗口的拥挤车流、无需繁琐的取卡刷卡程序,您就可以在全程不停车的情况下完成费用缴纳—轻松快捷的体验背后,是中国ETC(电子收费系统)的快速发展。据中国交通运输部门的统计数据显示,在取消省界实体收费站,使用带有ETC工控机的省界门架站之后,客车平均通过省界的时间由原来的15秒减少为2秒,货车通过省界的平均时间由原来的29秒减少为3秒。ETC对于高速公路通行效率的提升效果非常显著。

  ETC系统可以自动检测及识别车辆,从而无需停车就能完成收费交易,使车辆快速通过收费站,缓解收费站延缓交通的瓶颈效应,提升整体交通效率。除了路桥和停车场收费,ETC系统基于车辆身份识别和金融支付能力,以及门架系统与网络,还可以在交通控制、流量调查、路径标识、拥堵收费与治理、以及交通执法等领域发挥重要的作用。因此,ETC的建设与推广已经成为构建安全、便捷、高效、绿色的现代综合交通运输体系的重要组成部分。

  国家政策开启中国ETC建设高潮
  2019年5月,交通部和发改委下发《加快推进高速公路电子不停车快捷收费应用服务实施方案》,方案明确要求“2019年底前全国ETC用户数量突破1.8亿,各省(区、市)高速公路入口车辆使用ETC比例达到90%以上,高速公路基本实现不停车快捷收费”。

  这一政策引发了ETC建设和改造的高潮,2019年中国ETC市场出现全面爆发。2019年末的2020年全国交通运输工作会上,交通运输部晒出了2019年交通运输“成绩单”。该成绩单显示,截至12月18日,全国ETC用户累计达到1.92亿,新增ETC用户1.15亿,相比2108年年底的7,656万用户增长了150%。工程建设方面,29个联网收费省份改造完成488个省界收费站,275个地级以上城市实现一卡通互联互通,全网收费系统联调联试工作顺利推进。

  正是由于2019年ETC的全面爆发增长,中国ETC渗透率规模从2018年底的32%倍增到74%,一举超越美国、日本和新加坡等许多发达国家与地区。

  ETC的快速发展直接提升了我国高速公路的运行效率。交通运输部2020年1月份的数据显示,车辆通过出入口收费站的速度比去年同期提高了13%,出入口日均拥堵缓行500米以上收费站的数量同比降低21%,平均拥堵时长降低10%。同时,ETC应用还彻底改变了高速公路的组织和运营方式,由分省运营服务变为全网运营服务,有助于加速实现高速公路的信息化、智能化和高质量发展,同时改善居民高速公路出行体验,促进物流产业高效发展,为经济发展做出重要贡献。

  数字化赋能ETC建设
  与传统的人工收费(MTC)不同,ETC在路侧单元(RSU)和车载单元(OBU)之间采用专用短程通信技术进行信息交互,完成车辆身份识别,将相关信息通过网络送往后台,并使用与车辆绑定的银行账户信息进行结算处理,实现自动的非现金支付。ETC已经被广泛应用于路桥和停车场收费,其中高速公路收费是其主要应用场景。目前,中国面向高速公路收费的ETC系统架构如下图所示。

 
图1. 中国高速公路ETC系统架构图

  从图1可以看出,目前中国高速公路ETC系统包括位于高速公路入口和出口的非门架站(包括ETC车道和ETC/MTC混合车道),以及位于高速公路上的省界门架站和非省界门架站等不同收费站和车道类型,可以满足通行车辆(ETC车辆和MTC车辆)的自动或人工收费需求。

  在ETC系统中,工业控制计算机(简称工控机)发挥着至关重要的作用,它既与RSU、高清车牌识别系统及其它车道设备相连,又与站级服务器相连,负责完成ETC相关数据的计算、存储与转发,以及对各种车道设备的控制。根据其所在的ETC收费站和车道种类的不同,ETC工控机的功能也不尽相同。

  英特尔与集和诚合作助力用户加快ETC系统部署
  英特尔与深圳市集和诚科技开发有限公司*(以下简称:集和诚)等合作伙伴密切协作,打造了软硬件紧密融合并可快速部署的ETC工控机产品。这些产品可广泛应用于省界门架站、非省界门架站、位于高速公路入口和出口的非门架站(包括ETC车道、MTC车道和ETC/MTC混合车道)等不同场景。

  该解决方案内含的英特尔®芯片与技术包括:英特尔®酷睿™系列处理器(Intel® Core™ CPU)、英特尔®博锐™技术(Intel® vPro™)、英特尔®H110和英特尔®Q170芯片组(Intel® H110 & Q170 Chipsets)以及英特尔®I219-LM和英特尔®I211-AT以太网控制芯片(Intel® I219-LM & I211-AT Ethernet Controllers),具备算力强劲、低功耗、性能可扩展、安全可靠以及可远程管理等优点。它能够收集、处理以及分析ETC等交通数据,帮助用户加快ETC系统的部署,为智能交通的建设奠定坚实的基础。

 
图2. 集和诚ETC工控机采用的英特尔®芯片与技术
 
  具体而言,基于英特尔技术的ETC工控机具有以下优势:

  l 性能强大:英特尔®酷睿™系列处理器支持不同的操作系统平台,并能够全面满足广泛的负载需求。基于该处理器的集和诚®工控机在低功耗的条件下,可充分胜任对ETC相关数据的计算、存储与转发,以及对各种车道设备的控制等功能,能够支持ETC系统可靠稳定地运行。

  l 高可靠、易维护:集和诚基于英特尔®博锐™技术和英特尔®主动管理技术(AMT),成功开发出集和诚®Remote Management View管理软件工具。该工具可被方便地集成于现有的ETC网络中,让系统管理人员能够随时对ETC工控机进行远程维护,即使是在ETC工控机操作系统没有启动的情况下。因此无需管理人员亲赴现场,极大降低了响应处理时间与运维成本。此外,该解决方案集成的英特尔®Q170芯片组支持能够增强数据可靠性与存储器读写性能的独立硬盘冗余阵列技术(RAID: Redundant Array of Independent Disks),进一步提升了系统的性能。

  l 丰富的扩展性:英特尔®H110和英特尔®Q170芯片组均提供了丰富的PCIe接口以及扩展性,充分支持ETC工控机与多种不同外设的连接与集成,可以满足ETC数据的计算、存储与转发,以及对车道设备的控制等功能需求。
这些ETC工控机产品符合严格的中国与海外相关工业标准与应用规范,均采用加固级无风扇设计,可以在-35℃至+70℃的宽温范围内工作,且具有防尘、防腐蚀、防震动冲击、抗电磁干扰的极高稳定可靠性,能够在恶劣的环境条件下持续可靠地稳定运行。目前这些产品已经在包括国家高速G65(包茂高速)、G93(成渝环线高速)在内的不同省市的ETC系统中成功应用,很好地满足了不同类型的ETC收费站和车道的需求,显著提升了高速公路的通行效率。

  ETC助力智能交通体系构建
  展望未来,ETC将在中国的道路交通中发挥至关重要的作用,助力未来智能交通的车路协同。现有的ETC系统除了实现路桥和停车场收费以及路径标识,还可以被简单升级用来进行交通控制与流量调查、拥堵收费与治理,以及配合交通执法(如监测超速车辆并自动生成罚单)。

  在未来的智能交通体系(ITS)中,ETC系统可以作为基础设施用来支持车路协同。以ETC门架为例,其上不仅可以部署用于ETC功能的RSU和车牌识别设备,还可以部署用于监控路面交通状况的摄像头、雷达以及其它感知设备。当这些感知设备发现异常状况或临时事件,如路面障碍物、交通事故以及路面施工的时候,可以通过基于人工智能的计算机视觉等技术,判断事件或状况类型,据此生成相关安全消息,通过RSU的V2X通信链路及时通知附近的车辆或行人,避免交通事故的发生。ETC门架上还可以部署气象传感器,将监测到的异常气象状况(如大雾、团雾、横风或冰雹等)通过分析处理,生成相关提示信息,并通过RSU发送给车辆,以保障行驶安全。
 
 
图3. 基于ETC门架的车路协同

  此外,车路协同的许多场景需要基于人工智能的计算机视觉技术来进行分析处理,会对网路边缘的计算能力有较高的需求,ETC门架上可部署移动边缘计算(MEC: Multi-Access Edge Computing)设备来应对。英特尔在人工智能和边缘计算领域拥有深厚的技术积累,可以提供丰富多样的产品组合。

  ETC系统在智能交通中扮演着重要的角色,但场景和需求的不断丰富也对工控机、站级服务器和控制中心的服务器等子系统带来了新的挑战。以数据为中心的英特尔公司将以世界领先的端到端技术、强大的底层算力以及丰富的产品组合,联合产业界伙伴,通过丰富的产品和解决方案组合,覆盖终端、边缘和云端的各个环节,满足数据处理、车道设备控制、系统分析和计算机视觉处理等多种负载的需求,助力全球智能交通产业的不断创新和发展。

  有关英特尔与集和诚合力打造ETC解决方案的详细信息,请关注集和诚公众号(ID:SZ_JHCTECH),阅读完整白皮书。

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