大陆不少业主在投资初期,忽视兼容的重要性和技术要点,以至后期当业主需要扩大和升级整个ETC系统时,主动权都掌握在国外厂商的手中,而从大陆的发展经验来看,愈发显现ETC产业本土化的重要性。
智能型运输系统(Intelligent Transportation System;ITS)所牵涉的系统及应用相当广泛,但其发展为一整合性的新服务,因此大部分的专家都预估其市场会非常庞大,尤其日本更将ITS视为振兴其经济发展的主轴,对ITS相关商机的预估相当乐观(参看表一)。目前ITS在商用进展较快的应用仍以ETC(Electronic Toll of Collection)为主,甚至有逐渐以ETC为核心来驱动ITS产业发展的趋势。
ETC是一个集中无线通讯、计算机网络及信息处理、自动控制等多项高新技术在公路自动收费综合系统中的应用,它利用车载单元(或电子卷标)自动与安装在路侧或门架上的微波天线进行信息交换,中心控制计算机则根据电子卷标中存储的信息识别出道路使用者,然后自动从道路使用者的银行账号或储值卡中扣除通行费。最明显的优点是可以不停车收费,从而大幅度提高了车道收费站的处理效率,以及收费公路的疏通能力。
ETC系统可以分为开放式ETC和封闭式ETC,前者读取车载智能装置(如电子卷标)有关的信息,按相关费额进行收费,功能简单,适用于单个收费站点使用;后者要综合车辆的入口信息及费率表得出其相应费额进行收费,系统复杂,适用于全路段ETC收费。
在ETC系统中,对车载智能装置的读写控制主要采用无线通讯技术,如915MHz、2.45GHz、5.8GHz等频段的通讯设备,以及相应的计算机数字传输控制、后台结算协议处理等装置。
各国ETC进展
ETC(电子不停车收费系统)是ITS领域中一个特殊的应用,由于它涉及交通基础设施投资的回收,又是缓解收费站交通堵塞的有效手段,而且潜在的消费群巨大,因此各个国家都把ETC作为ITS领域最先投入应用的系统来开发。即使是以前很少有公路收费的国家(如美国、德国等),考虑到扩大道路建设资金的来源,以及鼓励私人投资公路建设或控制大城市的交通量,都纷纷将ETC引入道路系统;此外还致力于开发附加于电子收费系统上的其它加值服务。
美国是最早对电子收费系统进行研究开发的国家,至1996年,已有50条公路、隧道和桥梁装备各种电子收费系统,用户数将近200万(以车载电子单元的数量计),其它欧洲国家如英、法、义、西等许多国家,都已有不同规模的ETC系统投入使用。
日本亦十分重视ETC技术的开发,在90年代初期就有许多大公司开始研究;1995年建设省开始推动,1996年政府拨款70亿日元支持ETC技术的开发,并制订了「日本电子收费系统共同研究开发计划」,建立全国统一的技术标准规范,目前已进入实用阶段。
除了欧、美、日以外,新兴的工业国家和发展中国家也开始ITS之全面开发和研究,如韩国由建设交通部制定了全面的ITS框架结构和发展计划,新加坡已经在全国开始推行不停车电子收费,马来西亚、香港等地也都已有电子收费系统投入实际使用,取得了良好的效果。我国也于1998年11月15日在中山高速公路上推行高速公路电子收费ETC系统的试用计划,并于2003年公开招标,准备以BOT方式推动ETC建设,已在2003年12月25日公布,由7家投标厂商中甄选3家入围厂商(参看表二),厂商采用DSRC技术为主,且技术来源皆来自欧美厂商。
来源:RFID射频快报
中国大陆交通部门也已经把ETC的开发和应用,列为ITS领域首先启动的项目。针对公路管理部门对ETC系统的需求,中国大陆交通部科技司于1998年1月,下达了「网络环境下ETC收费系统研究与推广应用」的联合攻关项目,旨在全面系统地研究ETC收费系统的技术构成、接口规范、电磁兼容性、网络结算等技术细节,以保障全中国大陆各大区域内的系统相互兼容,从而确保公路管理公司及最终用户的利益,促进ETC收费系统市场健康且快速发展。在此课题的研究基础上,中国交通工程设施(公路)标委会和中国ISO/TC204技术委员会将完成ETC收费系统DSRC标准化。
业者画地为牢
ETC最早引进中国大陆是在90年代中期,那时部分经济发达地区的高速公路车流量激增,导致收费口交通堵塞、环境污染等一系列问题。据中国ISO/TC204委员会统计资料,当年仅广州地区停车等待交费损失的车时就达数百万小时,由此导致的汽油浪费达数亿人民币,因此部分经济发达省市开始引进ETC系统,以解决人工收费方式的不足。1996年,广东省佛山市通达高技术实业公司引进了美国TI公司的ETC收费设备,开发了ETC收费系统软件,在佛山、顺德、南海等地建立ETC车道并投入使用,当年底,北京首都高速公路发展有限公司与美国AMTECH公司签订协议,在首都机场高速公路进行为期3个月的ETC收费系统试验,该系统第2年投入试运行。
从1996年至今,全中国大陆境内已经有十几个省市相继开通了两百多条ETC车道(参见表三),但是高速公路管理公司各自引进互不兼容的ETC系统,在高速公路区域联网收费乃至全国联网收费趋势越来越明确的情况下,ETC系统互不兼容的问题便显得更加严重,如不能解决这个问题,势必会阻碍ETC的发展。
从表三中显示,5.8GHz系统应用地域范围最广,遍及中国大陆十余个省市;2.45GHz系统区域应用规模最大,仅在深圳地区就有100多条车道和4.5万用户;915MHz系统应用最早,价格最便宜;而这3种系统互不兼容,画地为牢,固守着自己的阵地。
现在大陆的ETC市场与十几年前的欧洲市场非常类似。那时的欧洲标准不统一,诸侯割据,互不兼容,即使是同一个频段的产品,由于数据格式和通讯协议不同,相互之间也不能兼容,厂商都想走垄断之路,所占领的市场绝对不让其它厂商进来,就像圈地一样,然而随着时代的发展,强烈的互连互通市场需求,使得欧洲部分ETC生产厂商逐渐放弃不具备兼容性的第一、二代产品,现在欧洲的厂商如康比特、阿尔卡特、CSSI等公司,所设计开发的新一代产品都遵循CEN/GSS/A1协议,实现单一通讯协议下的完全兼容。因此,呼吁中国大陆不应重蹈欧洲之覆辙,要尽快制定ETC标准,并建立与之相呼应的权威产品检测机构等说法不断出现。
外资企业在大陆的投入普遍较小,有些国外厂商利用大陆业主不熟悉产品技术特性的弱点,推销不能兼容,甚至是技术先进地区淘汰的产品,而最普遍的问题,是外商不提供其核心技术及后台技术,系统不能兼容,售后服务差等。
以兼容性比例,欧洲基于CEN/GSS/A1协议的产品,都可以实现在单通讯协议下的兼容。所谓单通讯协议下的兼容,是指ETC硬设备在客户第一次采购后,不需要ETC厂商再进行任何软件和硬件升级,由业主或系统整合商透过ETC厂商最初提供的电子卷标读写密钥成功,进行读写天线和电子卷标之间的交互读写。
对于已经存在于市场上的未遵循此技术规范之产品,则需要对设备软硬件进行适当的升级,使产品能在两种协议下实现通讯(即双协议)。使用双协议通讯的产品,兼容性将提高,但是由于系统中存在两种通讯协议,在进行交易时,判断使用的协议类型将占用较多交易时间,影响系统的稳定性。
大陆不少业主在投资初期,忽视兼容的重要性和技术要点,以至后期当业主需要扩大和升级整个ETC系统时,主动权都掌握在国外厂商的手中;如北京首都机场高速路较早引进美国AMTECH公司的ETC系统,产品售后服务的优劣成为业主最大负担。国外厂商处理中国所有需求都非常慎重,不轻易透露技术核心,连普通的备用手持天线也不愿提供,甚至一个损坏的车载电子卷标都要拿回国外修改。相较之下,大陆本土产品可以提供较为完善的售后服务,因此从大陆的发展经验来看,愈发显现ETC产业本土化的重要性。
总结大陆发展经验,在引进国外设备时,投资方在货比三家,进行可靠兼容性测试和咨询,并得到厂家郑重的书面承诺后,还是可以买到应得的技术和服务,实现真正的自主选择权。然而,要真正彻底地解决「圈地」问题,打破技术壁垒,大陆将积极研究开发出具有自主知识产权的ETC核心技术。
采纳现有国际标准以换取时间
中国ISO/TC204委员会考虑到国际DSRC标准化发展趋势,以及大陆ETC系统应用需求日趋强烈的现状,认为大陆已经没有时间,也没有必要重新制定一套全新的ETC标准,吸收采纳现有且成熟的国际标准,将是最为可行的方式。
1998年5月,中国ISO/TC204委员会向无线电管理委员会提出,将5.8GHz频段分配给智能运输系统技术领域的短距通讯(包括ETC系统),选用5.8GHz作为微波短距通讯中心频段的理由是,大陆通讯系统标准与欧洲标准体系较接近,无线电频率资源的分配大致相同(900MHz主要用于行动通讯系统,2.45GHz用于医疗设备和家用微波器具,5.8GHz用于卫星通讯、工业、军事、科研和扩频通讯等)。5.8GHz频段背景噪声小,解决该频段的干扰和抗干扰问题比915MHz和2.45GHz容易,且5.8GHz频段的设备供货商较多,有利于大陆ETC系统的设备引进,有利于降低系统成本、展开智能运输领域的其它服务。目前,大陆基于5.8GHz频段的DSRC标准已经编制完成,并上报国家标准化委员会,已于近期确定频段,但相关标准仍在研拟中。
大陆国家ITS中心、全国ITS标准化技术委员会,主要负责交通专用短距通讯的标准化工作,目前基于5.8GHz的「交通专用短距通讯」国家标准制定工作正在进行当中,物理层、数据链路层、应用层三项国标已经于2002年底完成征求意见工作,标准审批已于2003年上半年开始。而有关电子不停车收费的四项标准,基于专用短距通讯的ETC应用接口框架,电子收费的数据结构及属性寻址、服务原语、交易模式也已在制定当中,目前初稿已基本完成,很快就会进入意见征求阶段。
ETC政策对大陆本土厂商的冲击
正负方意见并陈
对于DSRC频段之争,部分大陆专家认为,915MHz和2.45GHz的RFID系统虽可用于诸如物流、门禁控制等自动物品分类识别领域,但其各项指针对于电子收费这样的高速、高安全性要求的应用而言,并不适宜。
ISO/TC204在其报告中明确指出,5.8GHz的DSRC系统适用于与安全(Safety & Security)相关的ITS应用领域,首先就是电子不停车收费领域;加上5.8GHz的DSRC系统在国际上已经获得绝大多数使用电子收费系统国家之认可,这些国家包括法国、西班牙、葡萄牙、挪威、瑞典、奥地利、瑞士、日本、韩国、南非、智利、巴西、澳大利亚等。然而采用5.8GHz频段的DSRC标准,对于915MHz和2.45GHz频段的ETC设备制造商而言,该标准的公布对大陆本土企业造成之冲击是相当严重的。
部分反对DSRC设立单一频段的大陆本土厂商认为,从近年来国际上对DSRC技术的各种争论来看,单一、强制性专门用于ETC的DSRC技术,已不能满足不同发展水平国家的需要,应该注意到DSRC技术还处于不断发展变化的过程中,更广泛的应用包括车辆防盗、停车场自动计费、加油站、交通管理、保险、税收、养路费等,都需要全盘的规划,以充分利用资源。另外,ETC技术发源于国外,国际上对制定标准的问题已争论了十几年,到现在为止仍然无法达成共识,部分专家更建议允许多频点ETC技术共存;反观大陆的ETC应用,既没有自己成熟的生产厂商,又没有自主开发的核心技术和零部件,无论是2.45GHz还是5.8GHz,大规模的应用案例不多。
因此本土厂商建议在制定标准时,应充分结合大陆国情国力等多种因素,不应全面依循某些尚未完善的国外标准,且推行标准仍需注意,关键在于如何选择时机和怎样才有利于国家与民族的利益。另外,如果不能得到大陆本土产品研发企业及制造业的强力支持,以国外主流的5.8GHz DSRC标准作为主要参考依据及标准的制定,无异为外国产品垄断大陆市场打开方便之门。
大陆厂商极力争取研发出具有自主知识产权的专用ETC产品,例如能用于电子卷标与读写器的专用芯片及其固件,寻找能满足ETC电子收费投资最少、见效最快的技术路线,以及相关技术手段和支持产品。
针对具体应用领域,大陆本土厂商认为,大陆的国情与西方不同,将没有针对大陆国情进行改良设计的系统引进,不但费用昂贵、服务没有保障,而且容易产生其它问题。在国外,ETC技术主要应用于自由流收费,其国家法规、个人信用、以及司机的驾驶习惯均与大陆不同。大陆的情况要复杂得多,最典型的例子是非法车辆闯关问题;在国外自由流收费环境下,对于非法通过的车辆只要进行拍照并寄送罚单就可以解决,而在大陆就行不通。
从技术角度来看,大陆的ETC车道必须加设栏杆,这时如果一辆非法车和一辆合法车相继进入车道,往往会给系统造成逻辑混乱,一旦系统承认了合法车辆,栏杆就会打开,这样非法车辆也得以通行;而国外引进的产品没有这方面之技术改进,为解决这个问题,只能将天线置于车道前端,在露天环境下,很容易造成设备老化、能量消耗,进而引发质量问题。目前大陆已有部分本土厂商开发出具有独立知识产权的多天线技术,一个车道中最多可以带6对天线,解决上述问题。国外引进之5.8GHz产品价格约为普通车道收费设备的5倍左右,如果也采用双天线技术,将为高速公路营运者带来更大的资金压力。
大陆地域辽阔,与公路联网ETC系统息息相关的全国性金融结算联网信用体系、计算机数据通讯传输网络、以及市场服务机制等配套基础条件尚不完备。因此,大陆联网ETC标准的形成与制定,需要一个长期且严谨的认证过程,如脱离实情、国情,若因循国外标准并匆忙加以推行,不仅无规范市场的作用,反而会导致公路信息化建设资金投入与产出严重失衡。
再者,ETC技术本身在不断发展,即使在国际上,包括高成本的5.8GHz ETC系统在内的多层互操作等协议标准,能否达成一致尚有疑问。因此,大陆本土厂商多建议,大陆应寻求一种低成本、高效益、实用型的ETC联网解决方案;而在制定联网ETC标准时,须以市场需求为导向,因地制宜,实行多频点、多形式ETC前端(指车道设备)共存,先制定统一的后端(指联网结算平台)标准,以经济区域或中心城市划分公路联网ETC分中心,分中心之间的ETC系统应借助公路联网收费平台,以技术成熟、低成本的金融级智慧卡(如手持非接触卡等)为公共信息媒介,促进全大陆公路ETC联网快速且健全地发展。
政策强力统一频段
但是负责标准编制工作的国家ITS中心有关人员强调,中国交通部「高速公路联网收费暂行技术要求」第一章中就明确指出,实现联网收费需要具备的前提条件之一,就是要实现通行券(卡)类型和编码格式,以及通行券(卡)读写设备技术规格的统一,而「前端系统统一」是实现联网收费的必要前提之一,在目前高速公路联网收费的大环境下,要实行多频点、多形式ETC前端共存,是完全不可行的,大陆不可能针对电子收费设备制定多种技术标准,没有统一标准势必会造成系统建设和产品市场的混乱,目前联网收费建设中遇到的种种困难足以说明这个问题,因此建立统一的电子收费系统标准是必然选择。
如「高速公路联网收费暂行技术要求」中明确指出,根据收费技术的发展趋势和大陆实际情况,建议选择5.8GHz频段、主/被动通讯方式兼容的ETC电子卷标读写器、以及可擦写的「单片式」和「两片式」电子卷标构成ETC之AVI系统。中华人民共和国信息产业部2002年7月2日发布「关于使用5.8GHz频段频率事宜的通知」,文中明确指出,自发文之日起,5725~5850MHz频段作为点对点或点对多点扩频通讯系统、高速无线局域网、宽带无线接取系统、蓝芽技术设备、及车辆无线自动识别系统等无线电台站的共享频段。
所以根据前述的分析,显然大陆官方将DSRC的频段定为5.8GHz之态度是确定的。但是大陆本土厂商则倾向于后端系统的标准化,以及前端系统的开放采用多频点方式之建议,以寻求在大陆ETC