張 政

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 呂梁南高速公路分公司，山西 汾陽 032200）

隨著國內(nèi)高速公路修建里程的不斷延長與車輛保有量的迅速增多，高速公路交通要求與交通流量增加，加大了高速收費(fèi)站的通車壓力，特別是在車流量高峰階段，收費(fèi)站工作效率大幅度降低，當(dāng)服務(wù)水平無法符合交通量要求時(shí)，收費(fèi)廣場中將會(huì)產(chǎn)生交通擁堵與排長隊(duì)情況，極大影響到收費(fèi)站服務(wù)效果，而且還帶來了較大的安全隱患。但是，采取ETC 系統(tǒng)能夠有效處理這一問題。

近幾年，選擇ETC 系統(tǒng)改善車流堵塞情況已經(jīng)變成世界趨勢，在歐美以及日本等國家均獲得了廣泛使用。電子收費(fèi)的運(yùn)行能力高于人工收費(fèi)運(yùn)行能力的3～8 倍，ETC 既可以提升收費(fèi)站的通行水平、改善收費(fèi)站由于繳費(fèi)而出現(xiàn)的擁堵車流、節(jié)約擴(kuò)建收費(fèi)站的各項(xiàng)支出，并且還能夠降低收費(fèi)者的工作強(qiáng)度、降低由于繳費(fèi)停車引起的生態(tài)污染、提升收費(fèi)管理質(zhì)量等。

基于此，文章在對(duì)某市周圍多條高速道路收費(fèi)站現(xiàn)場調(diào)查及現(xiàn)有探究成果的前提下，對(duì)收費(fèi)站及收費(fèi)站中汽車個(gè)體的行為特點(diǎn)展開了仔細(xì)分析，創(chuàng)建了一種依靠元胞智能機(jī)模型的ETC 收費(fèi)站車流量模型，虛擬研究了ETC 技術(shù)對(duì)收費(fèi)站服務(wù)效果的影響程度，為管理人員科學(xué)設(shè)立ETC 收費(fèi)站通道量、提升收費(fèi)站服務(wù)質(zhì)量帶來了理論基礎(chǔ)。

1 ETC 收費(fèi)站通車流模型

a）本文所介紹的ETC 收費(fèi)站特指兼具ETC 車道與MRC 通道的收費(fèi)站。

b）考量汽車付款方式的不同，汽車被分成兩種：一種是電子付款汽車；另一種為現(xiàn)場付費(fèi)汽車，這種汽車不配置相關(guān)車載設(shè)備。電子付費(fèi)汽車能夠按照具體的交通流情況選取ETC 和MTC 收費(fèi)通道，而現(xiàn)場付款汽車僅能選用MTC 收費(fèi)通道。

c）收費(fèi)站包含高速道路基本路段、收費(fèi)車道以及收費(fèi)廣場過渡段。

2 ETC 系統(tǒng)虛擬模型的創(chuàng)建

ETC 虛擬，指高速道路不停車收費(fèi)的模擬，是經(jīng)過創(chuàng)建虛擬模型借助計(jì)算機(jī)智能產(chǎn)生與具體狀況相一致的ETC 收費(fèi)通車量特殊的車流量，對(duì)汽車通車至收費(fèi)站的每種行駛行為展開模擬與分析，且結(jié)合各種參數(shù)條件來測算收費(fèi)站和收費(fèi)通道的服務(wù)效果。高速道路ETC 虛擬程序的規(guī)劃是基于虛擬模型的，文章探究創(chuàng)建的ETC 虛擬模型是基于收費(fèi)站通車流特征上的[1]。該ETC 虛擬模型通過4 個(gè)基礎(chǔ)模塊構(gòu)成，分別是：交通要求模塊、收費(fèi)中心描述模塊、汽車運(yùn)行模塊與輸出指示模塊。采用計(jì)算機(jī)編程語言實(shí)現(xiàn)虛擬程序的規(guī)劃，先產(chǎn)生程序的結(jié)構(gòu)，然后形成4 種基本類用作程序的支持，這幾個(gè)基本類是：視圖類、資料類、框架類和程序類。基于此，進(jìn)一步細(xì)分這4 個(gè)基本類，建立汽車類、分布類、汽車通行軌跡類、傳輸指標(biāo)類、虛擬通行類、收費(fèi)站幾何系數(shù)類等。

3 收費(fèi)站服務(wù)效果的仿真介紹

高速道路收費(fèi)站的服務(wù)效果是對(duì)收費(fèi)站給高速道路上的車流量提供服務(wù)效果的一種評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定的指標(biāo)涉及密度、延遲、交通密度與車流容量比。由于本文探究的對(duì)象是ETC 收費(fèi)站，有單獨(dú)的ETC通道，唯有在交通擁堵的條件下才可能出現(xiàn)車流排隊(duì)情況，所以車輛平均排隊(duì)長度在這里能夠忽視，以平均延遲視為收費(fèi)站服務(wù)效果的評(píng)定指標(biāo)。

假如一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過收費(fèi)站的汽車量是n，收費(fèi)站總長是L，第i 輛汽車經(jīng)過收費(fèi)站的時(shí)間是t，進(jìn)到收費(fèi)站的車速是Vi1，離開收費(fèi)站的車速是Vi2，排隊(duì)時(shí)間是ti，就要測算高速道路收費(fèi)站的平均延遲D 的公式：

假定車道編號(hào)是j，一段時(shí)間內(nèi)該通道通行的汽車數(shù)量是n，第i 輛汽車的排隊(duì)時(shí)間是ti，那么計(jì)量高速道路通道平均排隊(duì)延遲Wi的計(jì)量公式是：

4 ETC 虛擬程序的運(yùn)用

把ETC 程序虛擬和未實(shí)行ETC 的狀況相對(duì)比分析，將ETC 虛擬程序的結(jié)果體現(xiàn)出來。對(duì)ETC 在各個(gè)交通車流量狀態(tài)下不同的應(yīng)用率展開分析，且結(jié)合ETC 應(yīng)用的數(shù)量及車輛種類所體現(xiàn)出的其對(duì)收費(fèi)站服務(wù)質(zhì)量的變化狀況來研究ETC 技術(shù)對(duì)高速道路收費(fèi)站服務(wù)效果的影響。

當(dāng)高速道路收費(fèi)站設(shè)立了ETC 車道，ETC 技術(shù)應(yīng)用率在30%、60%以及90%的狀況下，計(jì)量與分析收費(fèi)站的平均延遲，且結(jié)合ETC 通道設(shè)立的數(shù)量制定ETC 應(yīng)用的虛擬結(jié)果[2]。用實(shí)線來表示實(shí)行ETC技術(shù)收費(fèi)狀態(tài)下的平均延遲，用粗線來表示沒有實(shí)行ETC 技術(shù)收費(fèi)狀態(tài)下的平均延遲。圖1、圖2、圖3 分別是ETC 應(yīng)用率在30%與60%、90%狀態(tài)下的平均延遲比較圖。

圖1 ETC 應(yīng)用率是30%的虛擬結(jié)果

圖2 ETC 應(yīng)用率是60%的虛擬結(jié)果

圖3 ETC 應(yīng)用率是90%的虛擬結(jié)果

通過圖1～圖3 對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，a）當(dāng)ETC 應(yīng)用率為30%時(shí)，收費(fèi)站服務(wù)效果相較于實(shí)施以前有明顯的提升，當(dāng)交通量低于1 000 vph 時(shí)，配備1 條ETC 通道就能符合車流要求，當(dāng)交通量超過1 000 vph時(shí)，配備2 條ETC 通道最為合適，當(dāng)交通量很小時(shí)，配備3 條ETC 通道效果不好。b）當(dāng)ETC 應(yīng)用率為60%時(shí)，收費(fèi)站服務(wù)效果相較于30%狀態(tài)下有明顯的提升。配備1 條、2 條甚至3 條ETC 通道的收費(fèi)站綜合服務(wù)效果都高于不配備ETC 通道的收費(fèi)站服務(wù)質(zhì)量[3]。當(dāng)交通量小于1 400 vph 時(shí)，配備1 條ETC 專用通道就能滿足要求，當(dāng)交通量超過1 400 vph時(shí)，配備2 條ETC 專用通道最為合適。c）當(dāng)ETC 應(yīng)用率是90%時(shí)，配備1 條、2 條甚至3 條的ETC 通道收費(fèi)站綜合服務(wù)效果都高于現(xiàn)狀，并且在任意交通量情況下，配備3 條ETC 通道效果都是最好。

5 研究結(jié)論

本文根據(jù)ETC 具體運(yùn)用狀況及其通過對(duì)高速道路ETC 收費(fèi)站現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果的探究，創(chuàng)建了ETC技術(shù)虛擬模型，主要獲得了如下幾點(diǎn)研究結(jié)論：

a）根據(jù)實(shí)地調(diào)研狀況，對(duì)高速道路ETC 收費(fèi)站展開形式化描述，為以后研究打好了基礎(chǔ)。

b）定義了評(píng)定ETC 收費(fèi)站服務(wù)效果的效率指標(biāo)，虛擬分析了各種仿真計(jì)劃下4 通道封閉型收費(fèi)站ETC 通道數(shù)的最佳配備數(shù)量，這一結(jié)論也適用在其他4 通道封閉型收費(fèi)站中。

在后期研究中，會(huì)不斷豐富收費(fèi)站服務(wù)效果的效率評(píng)估指標(biāo)，并探究多通道封閉型收費(fèi)站ETC 通道數(shù)量配備最佳解的布局規(guī)律。