ETC 系统对收费站服务水平的影响研究

2019-03-12张政

山西交通科技 2019年6期

张政

（山西交通控股集团有限公司吕梁南高速公路分公司，山西汾阳 032200）

随着国内高速公路修建里程的不断延长与车辆保有量的迅速增多，高速公路交通要求与交通流量增加，加大了高速收费站的通车压力，特别是在车流量高峰阶段，收费站工作效率大幅度降低，当服务水平无法符合交通量要求时，收费广场中将会产生交通拥堵与排长队情况，极大影响到收费站服务效果，而且还带来了较大的安全隐患。但是，采取ETC 系统能够有效处理这一问题。

近几年，选择ETC 系统改善车流堵塞情况已经变成世界趋势，在欧美以及日本等国家均获得了广泛使用。电子收费的运行能力高于人工收费运行能力的3～8 倍，ETC 既可以提升收费站的通行水平、改善收费站由于缴费而出现的拥堵车流、节约扩建收费站的各项支出，并且还能够降低收费者的工作强度、降低由于缴费停车引起的生态污染、提升收费管理质量等。

基于此，文章在对某市周围多条高速道路收费站现场调查及现有探究成果的前提下，对收费站及收费站中汽车个体的行为特点展开了仔细分析，创建了一种依靠元胞智能机模型的ETC 收费站车流量模型，虚拟研究了ETC 技术对收费站服务效果的影响程度，为管理人员科学设立ETC 收费站通道量、提升收费站服务质量带来了理论基础。

1 ETC 收费站通车流模型

a）本文所介绍的ETC 收费站特指兼具ETC 车道与MRC 通道的收费站。

b）考量汽车付款方式的不同，汽车被分成两种：一种是电子付款汽车；另一种为现场付费汽车，这种汽车不配置相关车载设备。电子付费汽车能够按照具体的交通流情况选取ETC 和MTC 收费通道，而现场付款汽车仅能选用MTC 收费通道。

c）收费站包含高速道路基本路段、收费车道以及收费广场过渡段。

2 ETC 系统虚拟模型的创建

ETC 虚拟，指高速道路不停车收费的模拟，是经过创建虚拟模型借助计算机智能产生与具体状况相一致的ETC 收费通车量特殊的车流量，对汽车通车至收费站的每种行驶行为展开模拟与分析，且结合各种参数条件来测算收费站和收费通道的服务效果。高速道路ETC 虚拟程序的规划是基于虚拟模型的，文章探究创建的ETC 虚拟模型是基于收费站通车流特征上的[1]。该ETC 虚拟模型通过4 个基础模块构成，分别是：交通要求模块、收费中心描述模块、汽车运行模块与输出指示模块。采用计算机编程语言实现虚拟程序的规划，先产生程序的结构，然后形成4 种基本类用作程序的支持，这几个基本类是：视图类、资料类、框架类和程序类。基于此，进一步细分这4 个基本类，建立汽车类、分布类、汽车通行轨迹类、传输指标类、虚拟通行类、收费站几何系数类等。

3 收费站服务效果的仿真介绍

高速道路收费站的服务效果是对收费站给高速道路上的车流量提供服务效果的一种评定标准，评定的指标涉及密度、延迟、交通密度与车流容量比。由于本文探究的对象是ETC 收费站，有单独的ETC通道，唯有在交通拥堵的条件下才可能出现车流排队情况，所以车辆平均排队长度在这里能够忽视，以平均延迟视为收费站服务效果的评定指标。

假如一段时间内经过收费站的汽车量是n，收费站总长是L，第i 辆汽车经过收费站的时间是t，进到收费站的车速是Vi1，离开收费站的车速是Vi2，排队时间是ti，就要测算高速道路收费站的平均延迟D 的公式：

假定车道编号是j，一段时间内该通道通行的汽车数量是n，第i 辆汽车的排队时间是ti，那么计量高速道路通道平均排队延迟Wi的计量公式是：

4 ETC 虚拟程序的运用

把ETC 程序虚拟和未实行ETC 的状况相对比分析，将ETC 虚拟程序的结果体现出来。对ETC 在各个交通车流量状态下不同的应用率展开分析，且结合ETC 应用的数量及车辆种类所体现出的其对收费站服务质量的变化状况来研究ETC 技术对高速道路收费站服务效果的影响。

当高速道路收费站设立了ETC 车道，ETC 技术应用率在30%、60%以及90%的状况下，计量与分析收费站的平均延迟，且结合ETC 通道设立的数量制定ETC 应用的虚拟结果[2]。用实线来表示实行ETC技术收费状态下的平均延迟，用粗线来表示没有实行ETC 技术收费状态下的平均延迟。图1、图2、图3 分别是ETC 应用率在30%与60%、90%状态下的平均延迟比较图。

图1 ETC 应用率是30%的虚拟结果

图2 ETC 应用率是60%的虚拟结果

图3 ETC 应用率是90%的虚拟结果

通过图1～图3 对比能够发现，a）当ETC 应用率为30%时，收费站服务效果相较于实施以前有明显的提升，当交通量低于1 000 vph 时，配备1 条ETC 通道就能符合车流要求，当交通量超过1 000 vph时，配备2 条ETC 通道最为合适，当交通量很小时，配备3 条ETC 通道效果不好。b）当ETC 应用率为60%时，收费站服务效果相较于30%状态下有明显的提升。配备1 条、2 条甚至3 条ETC 通道的收费站综合服务效果都高于不配备ETC 通道的收费站服务质量[3]。当交通量小于1 400 vph 时，配备1 条ETC 专用通道就能满足要求，当交通量超过1 400 vph时，配备2 条ETC 专用通道最为合适。c）当ETC 应用率是90%时，配备1 条、2 条甚至3 条的ETC 通道收费站综合服务效果都高于现状，并且在任意交通量情况下，配备3 条ETC 通道效果都是最好。