城市中心商业区停车场ETC系统应用与评价

黄慧琼，张泽昆，荣武月

(广西科技大学 机械与交通工程学院，广西 柳州 545006)

随着社会生产力和经济的飞速发展，我国城市小汽车拥有量急剧增长，“停车难”已经成为当今社会交通出行的一大难题[1-2]，尤其是城市中心商业区停车问题愈来愈突出。根据调研和观察，我国城市中心商业区停车场大多存在通行效率低、成本高、停车资源浪费等问题。而解决这些问题可借助智能交通系统，在城市中心商业区停车场使用不停车收费系统，并通过互联网的应用以达到优化资源配置、减少商业区交通拥堵、提高商业区通行效率目的。

我国智能停车场的建设开展时间较晚，直到最近30年才得到进一步发展，因此，智能停车设备远远落后于美国、德国、日本等发达国家[3]。国内目前比较智能化的停车场收费方式是将车牌作为识别车辆信息的标志，将车牌看成人的身份证进行车辆信息采集，在出口处安装POS机或者扫码机，使用户缴费的时间缩短，或者隔空通信传输，实现不停车或者缩短停车时间的方式，在一些新建停车场广为应用[4-5]。虽然这种技术和智能化程度较高，但该技术仍处于不成熟阶段，需要人工辅助，在识别失败的情况下仍需人工计时收费。随着我国ITS的不断发展，智能停车场收费系统的优化改进势在必行，一定会成为将来的社会主流。现有不停车收费系统(简称ETC)主要用在高速公路收费站，极少用在城市中心商业区。ETC在技术上有诸多优势：提高道路通行能力、缓解拥堵发生；实现支付方式的智能化；减少汽车尾气排放量，保护环境；节约土地资源，减少运行成本[6]。本设计的城市中心商业区不停车收费系统是对ETC与城市中心商业区停车场的创新应用，能够有效缓解城市中心商业区停车场中的停车延误问题，也能够有效缓解因停车排队而导致的道路交通拥堵。

1 ETC收费系统简介

电子收费系统ETC( Electronic Toll Collection )，又称不停车电子收费系统，应用了计算机技术、无线通信技术、自动控制技术等联合金融机构，在车辆路过收费卡口时不需要缴纳现金或者停车扫码付款，而是运用电子支付方式，使车辆实现不停车收费。这一技术实现了收费系统的完全自动化，减少了人力、物力的支出和成本，车辆只需要根据实际情况安装电子支付设备，通过ETC专用车道即可被收费，不需要停车[7]。ETC电子收费系统的基本理论是在车辆上安装专门的感应装置，通过无线电信号传输在收费口上进行无线信息交换，再在专门的装置中设置和保存收费的相关数据，可以计算出车辆通过路段所产生的费用，并展现给驾驶员消费者。交费时不需要支付现金，而是根据车载设备，自动扣费。但ETC系统在收费时还需要减速慢行，数据传输较慢，在高峰忙碌时间段仍会导致停车场拥堵。目前，射频识别(RFID)技术的出现，解决了减速慢行所耽搁的时间，真正实现了不停车收费[8-9]。

2 城市中心商业区停车场ETC系统架构

交通运输部在“十三五”规划中提出：在满足可持续发展的前提条件下，要大力加大“互联网+交通运输”的发展，利用物联网、大数据、云计算和移动互联网等技术，大力推广ETC技术在各方面的应用。借鉴高速公路ETC，将ETC技术原理应用在城市中心商业区停车场中，提升城市中心商业区停车场的管理水平，实现ETC收费系统的增值服务，使ETC技术的应用更广泛。

2.1 总体架构

本设计的城市中心商业区停车场ETC系统主要由IC卡、车载接收机、收费显示板、车辆识别装置、检测器及电视监控等组成。驾驶员将办理的ETC一卡通插入到车载接收机上，当车辆进入ETC收费车道，车辆会与电子收费装置进行数据交换，车辆识别装置对车辆进行分类，识别车辆的型号，电视监控会与RFID车牌进行数据传输，得到车辆信息。当车辆即将离开停车场时，从车辆进入ETC收费点(处)入口到停车场的停车时间，可使ETC电子通信系统进行数据交换，在停车场出入口实现无人值守的自动化不停车通行及电子扣费等非现金支付手段，如图1所示。

图1 停车场ETC系统总体架构

2.2 无人值守管理系统

在停车场总体架构中，突出点是该架构中的无人值守管理系统。根据停车场的工作流程以及功能可将系统分为出入口控制、车辆识别、计费设施、车位引导以及管理中心。出入口控制根据实际情况可采取单向或双向进出设计。单向设计即进口、出口分别位于不同方向，而双向设计进出口位于同一个方向，一条通道方便车辆进入，另一条通道方便车辆驶出。为使停车场管理更方便，考虑到有常驻车辆停车和临时车辆停车，所需要的手续不同。因此，每个通道再设计两条通道，分别给常驻停车车辆通行和临时停车车辆通行，更大空间地提高了效率。出入口车辆识别装置采用RFID技术对车牌进行识别，由于RFID技术良好的稳定性以及较长的使用寿命，具有更好的应用。当车辆进入停车场时，停车场进口处的车辆检测系统能够读取车辆信息，并快速进行车位匹配。如果是常驻车辆停车，则显示停到固定的默认停车位，若是临时车辆停车，在有预定的情况下则按照预定的车位进行停车，若是没有预定，则按照随机车位分配给车辆，即临时车位。在停车者得到停车信息之后，系统会对车辆进行智能引导，对应的车位会显示不同的颜色对停车者予以提醒，若是停错了位置，车位处的传感器会发出报警信号，使车主停到正确位置，如图2、图3所示。

图2 车辆进入停车场停车流程

图3 车辆驶出停车场流程

2.3 物联网系统及移动客户端

城市中心商业区停车场ETC系统设计离不开物联网系统和该区域移动金融应用及线上线下互动领域的加速拓展[10-11]。物联网系统是利用多种传感器通过互联网遵循一定的协议与标准，实现物与物、物与人之间的信息交换，从而达到智能控制。基本框架由三部分组成，分别为感知层、网络层和应用层。应用层主要进行信息处理、应用集成、云计算、解析服务以及网络管理等；网络层主要有电信网、专用网络以及延伸网络；感知层主要是通信模块，主要有传感器、全球定位系统、激光扫描器以及二维码等。

移动客户端利用互联网带来的便捷性，通过手机APP进行车辆定位和停车场导航功能，有的可以实现停车记录的查询和电子发票的开具，促进了停车场管理系统的信息化和网络化。随着商业区停车场ETC的推广，一系列停车场增值业务也将同步上线。如停车建议、停车导航、寻车导引、停车资讯等功能均可通过手机APP或微信等工具实现[12]，完全依赖于这些使用工具开发的功能模块。停车场运营中心通过集中式管理软件和系统管理平台，进行车道运行状况及停车场远程管理与监控，向车主用户提供体验良好的停车服务，也提高了运营工作效率，有效降低运营成本。

3 商业区停车场ETC系统的社会经济效益分析与评价

3.1 社会经济效益分析

在智慧交通的迅猛发展下，“互联网+ETC”项目有着极大的发展空间。当ETC系统在城市中心商业区停车场实施后，在电子支付和车位数据共享平台建设完成的基础上，能够使停车场实现无人值守、不停车非现金支付、集中管理等，这将发挥出巨大的社会经济效益。主要体现在三个方面，即停车场收费经营者的效益、停车使用者的效益及非使用者，即社会效益。对于停车场收费经营者来说，停车场运营管理成本主要是人工。ETC的出现，停车服务趋于自动化、标准化，少了安保、现金管理等岗位，使经营管理方实现“减员增效”。与此同时，由于便捷的设备以及停车的方便，使停车场停车费的征收率提高。对于停车场的一些硬件设备，属于自动化与机电一体化的产品，由计算机系统来管理，设备的耐用性强，售后服务成本低[13]。对于停车使用者来说，其收费效益主要在于车辆行驶时间节约效益、节约能源消耗效益、驾驶压力的减轻以及交通事故成本的减少等。ETC系统使用后，驾驶员在通过收费点(处)时，行驶时间较以往更少；由于减少了机动车怠速，能源消耗量也比以往更少；同时，车辆不停车也减轻了驾驶员的驾驶压力，不用分心去寻找零钱或是停车交流沟通，缓解了驾驶员的心理压力；由于ETC收费系统增加了停车场的通行能力，减少停车延误，因此也减少了交通事故。对于社会而言，ETC不停车收费系统的使用，满足了社会可持续发展的要求，汽车通行时减少了尾气的排放，同时也减少了因为刹车和震动而产生的噪音。由于停车更加方便快捷，对城市中心商业区而言，能够带动停车场周边商业区的发展。

3.2 社会经济效益评价

由于城市中心商业区停车场ETC系统对社会经济效益难以精确地定量分析，但系统使用后的评价可用模糊层次综合评价法来进行评价[14]。

3.2.1 确定评价系统要素及其层次结构模型

确定评价系统的要素集合U，U={U1,U2,U3,U4}。由专家会议法得U1为交通性能，U2为运营效率，U3为能源环境，U4为交通安全。建立层次结构模型，如图4所示。

图4 层次结构模型

3.2.2 确定评价要素优先级向量

根据9标度法建立判断矩阵，如表1所示。

因此,一致性检验通过。

根据判断矩阵，计算各要素的优先级向量。首先计算矩阵各行元素乘积的4次根

将上述计算结果正交化,得交通性能、运营效率、能源环境、交通安全的优先级向量为(0.450 2,0.183 8,0.106 1,0.259 9)。

按照优先级别排序，可得评价要素顺序为交通性能、交通安全、营运效率、能源环境。

3.2.3 模糊综合评价

由AHP法确定各评价要素的权系数向量为PT=(P1,P2,P3,P4)=(0.450 2,0.183 8,0.106 1,0.259 9)。

确定评价基准以及相应的价值量E，E=(E1,E2,E3,E4)=(1,0.7,0.4,0.1)，即评价可分为四级，分别对应优、良、中、差四个评价等级。停车场ETC系统的影响评议结果如表2所示。

表2 专家对ETC系统对交通影响的评议结果

其中dij为矩阵中D=(dij)的元素

得到模糊综合评判矩阵

对模糊综合评判矩阵进行加权，得到模糊综合评价结果

S=PR=

最终评价等级为

N=SET=

因此该系统的最终评价等级为0.64，介于0.4～0.7之间，但接近0.7，属于中等级别接近良好水平。因此，城市中心商业区停车场ETC系统的应用通过模糊综合评价为良好水平。

4 结束语

城市中心商业区停车场ETC系统凭借其实时车位空闲数据共享和不停车电子支付技术，给社会带来了便捷和效益，满足社会和经济的可持续发展要求。目前许多城市都已将“互联网+停车”智能模式引入汽车后市场[15]。虽然发展迅速，但“互联网+ETC”仍处于新生期。至今还未实现的清晰商业闭环，加上停车业所具有的独特风险，其面临的难题也不在少数，经验与教训可借鉴新加坡模式[16]。本研究仅对商业区停车场ETC系统作大致的应用介绍，其详细设计未能具体展开。此外，城市中心商业区节假日、周末停车场车位大都存在饱和情况，停车难、寻车难的问题日益凸显。为此，将商业区多个停车场ETC系统联网起来应用可实现资源共享，对联网系统进行投资估算及定量化的社会经济效益评价将是进一步的研究方向。