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概要

全球經濟與城市化的持續發展驅動了交通流量的快速增長，現有的交通基礎設施無法滿足快速增長的交通需求。通過對交通基礎設施進行數字化和智能化升級，推動智能交通系統（ITS: Intelligent Transportation System）的建設，已成為全球各主要國家交通管理部門的重要任務。中國政府于 2019 年 9 月發布了《交通強國建設綱要》。這個綱要提出，不斷推進現代綜合交通運輸體系的發展，到 2035 年將中國基本建設成為世界交通強國。

其中，電子收費系統（ETC: Electronic Toll Collection）作為智能公路交通的重要組成部分，目前正在路橋和停車場收費等場景發揮著重要作用，在提升交通效率和挖掘交通數據的價值中扮演著重要角色。

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^* 或 JHCTECH）等合作伙伴推出了面向 ETC 系統的產品和解決方案，能夠在道路邊緣側與云端對于 ETC 等交通數據進行收集、處理以及分析，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。

背景：快速發展的中國ETC建設

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。2019 年 5 月，中國交通運輸部辦公廳印發《關于大力推動高速公路 ETC 發展應用工作的通知》，要求積極推動 ETC 的安裝使用，為取消高速公路省界實體收費站創造條件。按照計劃，到 2019 年底，中國各省（區、市）汽車 ETC 安裝率將達到 80% 以上，通行高速公路的車輛 ETC 使用率達到 90% 以上，高速公路基本實現不停車快捷收費。

其中，高速公路省界實體收費站的取消具有劃時代的意義，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，為經濟發展作出重要貢獻。

與傳統的人工收費（MTC: Manual Toll Collection）不同，ETC 在路側單元（RSU: Road Side Unit）和車載單元（OBU: On- Board Unit）之間采用專用短程通信技術（DSRC: Dedicated Short Range Communications）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，并基于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 系統架構如圖 1 所示。

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（OBU 車輛和 CPC 車輛）的自動或人工收費需求。其中，省界門架站是一種架設在高速公路上方，具備計費和路徑標識等功能的系統，其上安裝了可與 OBU 進行通信的 RSU，以及高清車牌識別系統、車型分類器與車輛檢測器等設備，能夠在車輛正常高速行駛的情況下進行車輛身份識別與計費，替代了原來需車輛減速通過的傳統省界 ETC 收費站，大大提高了通行效率。

挑戰：面向ETC系統的工業控制計算機設計

在 ETC 系統中，工業控制計算機（Box PC 或 Industrial PC，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（Toll Station Server）相連，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 工控機的功能也不一樣：

解決方案：基于英特爾^®架構的ETC工控機解決方案

集和誠基于英特爾®架構研發了系列 ETC 工控機，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（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。

英特爾與集和誠等合作伙伴密切協作，實現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 車道和 ETC/MTC 混合車道）等不同場景。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的穩定運行。

上述 ETC 工控機產品的型號、應用場景和技術參數如表 1 所示。

效果：顯著提升高速公路的通行效率

隨著取消省界實體收費站項目的推進和系統的持續升級，中國高速公路 ETC 系統對于工控機的要求不斷提升。目前，英特爾與集和誠合作打造的 ETC 工控機解決方案已經在不同的省（市、區）的 ETC 系統中成功應用，很好的滿足了不同類型的 ETC 收費站和車道的需求。

據中國交通運輸部的統計數據顯示，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，貨車通過省界的時間由原來的 29 秒減少為 3 秒。高速公路通行效率的提升效果非常顯著。

在中國 ETC 系統的改造升級中，基于英特爾®架構的集和誠®ETC 工控機發揮了重要的作用。僅舉以下兩例：

國家高速 G65（包茂高速）：該高速公路在湖南省境內路段穿越山區，氣候變化頻繁、海拔落差大、環境比較惡劣。使用了基于英特爾®架構的各型號集和誠®ETC 工控機，被廣泛部署在省界門架站、非省界門架站和位于各個出入口的非門架站（圖 2），充分滿足了用戶在不同場景下的應用需求， 獲得了 ETC 用戶的高度評價。

國家高速 G93（成渝環線高速）：其部分路段在節假日期間的車流量達到 3 萬量/天左右，這對于 ETC 系統的應對能力提出了較大的挑戰。在使用集和誠®ETC 工控機之后，交通管理部門能夠對 ETC 計費數據進行高速處理，并且滿足了穩定性和可靠性等方面的需求，舒緩了因人工收費或者省界實體收費站帶來的通行瓶頸效應，進一步提升了高速公路的通行效率。

展望：ETC 助力未來智能交通的車路協同

現有的 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（VII: Vehicle-Infrastructure Integration），如圖 3 所示。在 ETC 門架上，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。

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: Mobile 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。

如圖 4 所示，針對于未來支持車路協同的 ETC 系統中的計算機視覺應用，英特爾提供了各類算力不同的通用處理器（包括英特爾®凌動™、酷睿™和至強R 系列處理，專用視覺處理器（VPU: Vision Processing Unit）英特爾®Movidius®Myriad X™以及基于 VPU 或 FPGA 的硬件加速處理方案。另外，為了支持跨不同芯片平臺的開發，英特爾提供 OpenVINO™軟件工具套件，其內含豐富的軟件工具，極大地提升了開發者的工作效率，縮短了產品研發時間。英特爾以豐富完善的硬件和軟件平臺，為 ETC 系統未來的發展和演進奠定了堅實的基礎。

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，助力于全球智能交通產業的不斷創新和發展。

 

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    1、http://www.mot.gov.cn/zhuanti/shoufeiglzdgg/zhengcefg/201907/t20190704_3221068.html

2、 http://m.news.cctv.com/2019/06/09/ARTIq5Q7MKChAP6UV9S7fk6i190609.shtml

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