常泰过江通道_ETC系统对过江通道的适应性研究

时间:2019-02-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘要:本文从ETC收费方式的特点开始,通过对ETC收费对过江通道通行能力的影响、对过江交通需求的影响两个方面说明ETC的适应性。通过模型的建立和分析,得出ETC收费方式不会对城市的过江交通需求总量产生太大的抑制作用,但ETC会引导人们采用合理的出行方式。
  关键词:ETC过江交通通行能力公共交通
  Abstract: in this paper the characteristics of charging method ETC from start, through the fee on river channel ETC traffic capacity, influence of the influence of the demand for river-crossing transportation two aspects that the adaptability of the ETC. Through the model and analysis, and concludes that the way to the city won"t charge ETC of total demand river-crossing transportation produced the inhibition of too big, but will guide the rational people ETC of transportation.
  Keywords: ETC river traffic ability public transport
  
  
  中图分类号: U491.2 文献标识码:A文章编号:
  ETC是一种利用电子标签识别为主、车牌识别为辅的自动收费模式。通过收费节点的天线读取已安装电子标签的机动车信息,确认车辆身份,按车辆类别和通行次数记录应缴纳通行费的数额,实现车辆不停车收费。无电子标签的机动车,通过车牌抓拍系统记录并征收通行费。在国内外,ETC系统在各方面,特别是在高速公路方面得到了长足的发展,但是在过江交通上却鲜有研究。本文从通行能力、交通需求等方面研究了ETC在过江通道上的适应性。
  一、ETC收费方式的特点
  1、ETC收费方式的优点
  ETC车道允许车辆在无人监守的情况下、不停车缴费后通过车道收费站,从而大大提高车道的通行能力。具体具有以下优点:
  (1)节省时间,提高收费效率。实施不停车收费,一方面,可以允许车辆高速通过(几十公里以至100多公里),与传统的人工收费8秒出票相比较,不停车收费大大加快了高速公路收费道口的通行能力。据测算,较人工收费车道,ETC车道通行能力将提高4到6倍,从而减少车辆阻塞现象。使用ETC系统,从汽车用户的角度来说节省了时间,使行车更加安全;从业主的角度来说提高了收费效率。
   (2)节约能源,提高环保质量。大幅降低收费口的噪声水平和废气排放,降低环境污染。这一条,从汽车用户的角度来说是省油,从整个社会的角度来说更加环保和更加绿色了。
  (3)降低收费管理费用和基建费用。使公路收费走向电子化,减轻了工作人员的劳动强度,也可以减少收费员出错的机会和参与舞弊的机会,堵住了收费漏洞,节约了大量人力物力,从而降低收费管理的费用,有利于提高车辆的营运效益。这一条对业主的好处最大。
   (4)提供交通管理数据和手段。通过实时采集的收费数据,交通部门能及时掌握完整的路桥车流信息、收费情况,进行交通量的合理分析、整体疏导、管理,为新建路桥提供科学依据。
  2、ETC收费方式的存在问题
  在ETC系统应用的过程中,通过系统集成商及设备提供商的不断努力,ETC系统不断完善,ETC车道过车成功率也不断提高。提升了收费站的通行能力,但是,现实中的ETC系统确实还存在很多问题,有些问题不能仅仅靠软硬件等技术手段来解决,需要辅之以管理手段共同解决。
  (1)兼容性。目前各ETC设备厂家大都已经研发了符合国标的ETC设备,这些设备都需要通过交通部智能交通部门的国标检测以及互通性、兼容性测试才能正式使用。但是各省在实施ETC应用时,有可能在国标基础上提出更加丰富的内容,或在允许的范围内做适当的调整。这就可能导致在各省份进行ETC应用时,出现互通性、兼容性问题。为了解决这个问题将会耗费巨大的人力和物力。
   (2)跟车干扰。跟车干扰有两种情况,第一种情况是前后两车陆续经过ETC车道。RSU与后车的OBU发生了交易车道栏杆抬起未交易的前车驶离了车道,交易完成的后车反而被拦截;第二种情况是前后两车陆续经过ETC车道,RSU与前车发生了交易,紧随其后的车辆在没有交易的状态下,也尾随其后通过了ETC车道。第一种情况的原因可能是前车无OBU、没插卡、OBU灵敏度低、或者由于前车为小车(尤其是挡风玻璃贴有防爆膜) 而后车为客车造成的交易角度不同。第二种情况的原因更可能是后车利用落杆线圈的防砸系统蓄意跟车逃费或者前后两者联合作弊跟车干扰在出口会造成高速公路通行费的流失,在入口则会造成前车用户卡没有成功写入入口信息,到了出口无法进行非现金交易而引发收费纠纷。
   (3)邻道干扰。当ETC车道与相邻车道的车辆均安装有OBU时,RSU与相邻车道的车辆的OBU发生了交易,ETC车道栏杆抬起。ETC车道的车辆驶离车道这个时候ETC车道的车辆实际并没有成功完成交易同样也造成了逃费情况。邻道干扰的问题,主要靠控制RSU的有效交易范围来解决。RSU必须做到交易区域边界明显交易宽度控制在2.5-3m左右,这样就可以很大程度上解决邻道干扰问题。
  (4)OBU安全性和结算数据完整性。ETC车辆的车辆信息固化在OBU里。有以下几种情况可以造成车辆信息错误:OBU 安装人员人工失误、司机通过贿赂安装人员写入低型车信息、司机篡改OBU车型信息或将安装在低型车的0BU放在高型车使用,实现少缴通行费的目的。
  车道系统有可能发生故障,导致车道交易数据没有写入流水文件造成数据丢失,这种情况在MTC车道或ETC车道都有可能发生,如果不能及时发现并处理, 将会给高速公路路段带通行费的损失。
  二、ETC对桥梁通行能力的影响
  首先,对于城市交通最大的影响是:在实行ETC系统后,其对桥梁等过江通道的通行能力的影响,这直接关系着整个城市过江交通状况,若ETC对车辆的运行限制明显,则很显然,ETC收费方式是不适合过江交通的。接下来,本文将会对ETC对过江通道(尤其是过江桥梁)的通行能力的影响进行研究。
  1、ETC交易时间对通行能力的影响
  本文将从排队论的观点出发,研究ETC系统对通行能力的影响。比较安装前后车辆的运行情况。
  
  图1 ETC收费原理图
  如图,车辆通过ETC识别区域时,需要接受两项服务:通行服务和缴费服务。通行服务是指车辆行驶通过ETC识别区域,缴费服务是指车辆完成ETC自动计数收费。车辆的服务时间取决于车辆正常行驶时间(车辆正常通过ETC区域的行驶时间)和ETC交易时间(完成缴费服务的时间),这两项服务是同事进行的,车辆的服务时间是这两者之中的较大值,即是:
  
  式中:T :服务时间;T1:行驶时间;T2(交易时间)。
  在没有安装ETC之前,车辆的服务时间T即是车辆正常的行驶时间:T1。所以当T2>T1时,则说明ETC的交易对车辆的运行产生了限制,降低了车道的通行能力;若T1>T2,则说明ETC的交易时间不会对车辆的正常行驶产生干扰。
  如今,在国内的ETC典型交易时间为250ms,也就意味着T2=0.250s,并且ETC识别区域的长度必须满足车辆有足够的时间进行交易,假若桥上ETC通道限速Vm=100km/h,则ETC识别区域的长度为:
  
  代入数据得L=6.94m,但是实际中L设计成8m,以满足限速100km/h的要求。如果要提高限速标准,则需增加L的长度。但一般城市桥梁的限速不会达到100 km/h。假若桥梁限速度40km/h,则通过ETC识别区域的时间T1=0.72s,所以T1>T2,说明ETC的交易时间不会对车辆的正常行驶产生干扰,不会造成额外的延误。
  2、车辆间隙对通行能力的影响
  跟车干扰是ETC系统的主要问题之一,当车辆之间的间距差距过小时,就可能发生跟车干扰,在桥上实行ETC收费后,由于车辆间距过小,在ETC识别区域可能会存在两辆或以上的车辆,由于各车辆智能卡的灵敏度的不同,识别装置可能先与后车发生交易,而没有与前车进行交易,前车没有自动计数,却通过了收费区域,或是后车紧随前车,识别装置与前车交易时,趁机通过识别区域,出现漏收的现象。在实行ETC收费的桥梁上,尤其是当车流速度较低时,这两种跟车干扰则愈可能发生。
  因此,当车辆通过ETC识别区域时,要尽量避免这种情况,尤其是当识别区域长度L较长时,应当更为注意。为了避免跟车干扰现象的发生,在通过ETC通道时,车辆之间的间距不仅要符合安全行驶的要求,也要满足交易的顺利进行,避免跟车干扰。因此,实际中,识别区域最好只有一辆车通过。
  桥梁上的车流量较大时,车流可看为连续流,在此条件下满足车辆安全行驶的车头间距L1可按下式计算:
  
  式中:L0:停车时的车辆安全间距(m),通常去L0=2m;
  Lc:车辆的车身长度(m),通常标准车(小汽车)取Lc=5m;
  v:车辆的行驶速度(m/s);
  t:反映时间,大车1.8s,小车1.2s;
  I:与车重,路面阻力系数,粘着系数及坡度有关的参数,I的取值可按下表查询;在通常的城市道路中(坡度?|4%|),其I可近似取0.054。
  表1参数I与坡度的关系
  
  
   通过计算和查询有关资料,当以满足通行能力最大为条件时,L1与速度v的关系在下表表出:
  表2L1与速度v的关系
  
  
  式中:L:ETC识别区域长度;Lc:车辆长度;
  又 ,所以
  
  当限速Vm=100km/h,L取8m,则L2=13m,当车辆是大车时,数值会增大,以此值与L1比较,则会发现当车辆的行驶速度较高时,L1满足ETC识别的间距要求,当车速下降,特别是低于20km/h时,L1则会不满足要求,此时,车辆之间间距过小,则可能会引起跟车干扰,为了避免跟车干扰,则自然要求车辆保持相对较大的间距,因而引起通行能力的降低。而且当ETC识别长度较长时,例如取12m,以增大车辆通过速度的限制,那么跟车干扰的现象发生的可能性将增大,为了避免跟车干扰,车辆间距要求则越严格,对车辆的行驶干扰则愈大。
  三、 ETC收费方式对过江交通需求的影响
  1、ETC收费方式对过江交通需求总量的影响
  过江交通在许多城市中是城市交通的主要问题之一,有时候过江交通总量的增长速度也是衡量着整个城市经济发展。因此,随着城市的社会和经济发展,过江交通需求是不断在增长的,过江交通的通畅对城市的发展具有非凡的意义。ETC收费方式对过江交通的需求的有着怎样的影响,这些也是值得探讨的。
  本文将人们的过江需求归为两类:一类是刚性需求,即无论采用收费方式和收费水平,人们都会过江,收费方式和收费水平不会对此类交通需求产生抑制作用;另一类是隐性需求,即人们日常活动中可有可无的过江需求,这类需求受收费方式和收费水平的影响较大。
  比如家和工作的地点分别在江河的两岸,每天的工作出行就是刚性的过江需求,这类需求不受过江收费方式和水平的影响,ETC收费方式对于这类出行不会产生抑制作用,除非居民把家搬到工作的一岸,工作出行则无需过江,然而这也与ETC收费方式无多少关系,无论是否采用ETC收费,居民搬家是对工作方便的,实行ETC收费只会对此类决策起到些许的促进作用,例如其他的刚性需求,上学,办公,过江公交等等,都不会收到ETC收费方式的影响。刚性出行是人们日常生活和工作所必须的,这类出行无疑占过江出行的大部分。
  而隐性出行,比如城市的一岸会有一个演唱会,住在另一岸的你可能会因为过江的额外收费而取消这次出行,这就显示了ETC收费方式的调节作用。然而,ETC这种调节对交通需求的调节作用对出行总量会产生很大的影响。例如,你可能原本是打算开自己的车去看演唱会,因为考虑到过桥收费和停车困难,就会乘坐公交或者地铁,或是与他人共乘,减少出行费用,ETC对交通需求的管理并没有控制交通出行的总量,而是改变了其出行方式,只有各种出行方式的费用和不便都超出承受范围时,人们才会取消出行。因此,ETC收费方式对隐性出行的影响是很复杂的,但至少一点可以肯定,ETC方式会引导人们的理性出行,采用合适的出行方式,但对于人们的出行总量不会产生较大影响。
  综上所述,ETC收费方式并不能抑制占出行大部分的刚性需求,对于隐性需求,更多的是引导其采用合理的出行方式,因而,ETC收费方式对于过江交通需求的总量控制的效果是有限的。但是ETC收费方式会引导人们合理出行,采用合理的出行方式,加大人们对公共交通的使用,这是很有意义的。
  2、ETC对公交分担率的影响
  许多城市存在过江交通的公交分担率过低的问题,提高过江交通公交分担率是改善过江交通的任务之一。随着过江交通实行ETC收费方式之后,会对人的出行方式产生深远影响。ETC收费的标准会引导人们交通方式的选择,从而对过江交通的公交分担率产生影响。本文将以Logit模型为基础,研究ETC系统对公交分担率的影响。模型如下:
   ,
   ,
  式中: ,:分别代表着ij之间过江交通中汽车和公交的划分率;
  :分别代表着ij之间过江交通中汽车和公交的效益项;
  :分别代表着ij之间汽车和公交的行驶时间;
  :分别代表着ij之间汽车和公交的费用;
   :调查数据标定的参数,α,时间参数,β,费用参数,γ,其他因素对方式选择的影响。γ越大,在同等情况下,偏好小汽车的较多,α,β一般为负数。
  ETC收费方式是不停车收费,对行驶时间的影响非常小,可以忽略。对于公交,是不需要缴纳通行费的,因此,ETC收费影响最大的是小汽车的费用cijc,随着采用ETC收费,每次通过的费用将会升高,而β的值为负数,所以效益项Vijc的值降低,引起小汽车的划分率Pijc的下降。反过来说,即是公共交通的划分率将会升高。因此,随着ETC的使用,城市公共交通的划分率会得到提高。
  同时,我们也应该注意到公共交通的服务能力是有限的,线路的承受能力也是有限的,在城市交通中是存在一个合适的公共交通的划分率,在这个划分率上公共交通才发挥最大的作用。因此,我们可以根据合理的交通的划分率反过来推算合适的ETC收费标准,为决策提供数据基础。也提醒决策者应该理性选择收费标准,ETC的收费水平对过江交通的影响是复杂和深远的。
  汽车的费用包括汽车的行驶费用和ETC收费,因此:
  
  式中: :ij之间小汽车的ETC收费;
   t:ij之间小汽车的运行费用;
  假设在ij之间的合理的公交分担率是 ,代入以上的模型可得:
  
  式中: , :分别代表着ij之间汽车和公交的行驶时间;
   :分别代表着ij之间汽车和公交的费用;
  α,β,γ:调查数据标定的参数,α,时间参数,β,费用参数,γ,其他因素对方式选择的影响。γ越大,在同等情况下,偏好小汽车的较多,α,β一般为负数;
   :ij之间小汽车的ETC收费;
   :ij之间小汽车的运行费用;
  由上式得出的ETC收费标准是从合理的公交分担率的角度出发得到的,可以帮助决策者正确制定合理的收费标准,合理配置交通分布。
  四、结论
  本文通过对ETC收费系统对过江交通的研究,表明:
  (1)ETC交易时间对车辆的运行不会产生负面影响,也不会降低道路的通行能力。
  (2)ETC收费方式,为了避免跟车干扰,所需要的车辆间距的要求,在车流速度较高时,对车辆行驶的影响不明显,当车流速度较低时,会限制车辆的运行,引起通行能力的降低;因此,在桥梁上实施ETC系统,就必须保证车流的速度,以使车辆快速通过,提高系统的效率,避免系统的负面影响。
  (3)ETC收费方式不会对城市的过江交通需求总量产生太大的抑制作用,但ETC会引导人们采用合理的出行方式,理性出行;同时,ETC的使用会提高城市的公共交通的划分率,对于改善过江交通的现状是很有意义的。
  
  参考文献:
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  [2]李宪春.ETC想说爱你不容易.观点,2006,8:11~12
  [3]陈国华.ETC防跟车干扰问题解决方案.中国交通信息化,2010,10:72~74
  
  作者简介:
  赵学艺(1976.12-),甘肃白银人,工程师,2002年毕业于重庆交通学院土木工程(桥梁与隧道工程)专业,学士学位,参加工作后致力于高速公路建设管理及项目前期工作。
  张起铭(1980.9-)男,甘肃平凉人,工程师,就职于甘肃省交通服务公司,2002年毕业于长安大学(交通工程)专业,学士学位,参加工作后致力于公路工程施工管理。
  注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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