停车场不停车收费-论文

1第一章 引言1.1 研究背景近年来，中国的经济蓬勃发展，这样直接导致了车辆的大幅度增多，所以在高速公路、停车场等收费站的车辆排队堵塞情况也就更加严重，在停车场收费方面，效率低下的传统收费方式(找零、回票、投币)在车流量较大时往往使车辆在收费区域滞留，限制了停车场的快捷方便。收费站车辆的堵塞所浪费的不仅仅是时间，更加浪费了大量的资源，同时造成了严重的污染，可以说，电子不停车收费系统的应用势在必行，也是未来的一个发展方向。电子不停车收费系统(Electronic Ton Collection system，ETC) 就是在这一矛盾中应运而生的。不停车收费是城市智能停车系统的基础，经过测算，不停车收费可比停车收费通行速度快 8 倍在我城市繁华地段，经常出现由于停车场卡口拥堵，从而造成整条街道的拥堵。还有部分司机不停地在各个停车场之间无效行驶，就是为了寻找有效的停车位。在无效行车过程中，造成路面车辆过多，从而形成城市交通拥堵。停车收费以及寻找有效停车场已经成为影响城市交通的重要因素。实现交通诱导系统以及不停车收费系统二者的有机结合，就可以实现司机快速找到有效停车场并实现快速停车，从而减少车辆在公共路面停留时间，提高城市道路使用效率。不停车收费系统也是智能交通的基础条件之一。我国在城市智能交通系统建设的过程中，需要不断的探索发展不停车收费的模式，从而建立智能城市交通网络， 高速公路及城市停车场收费问题不仅仅困扰着中国，为了解决这一问题，很多国家都在积极开发不停车电子收费系统，并有很多国家已进入实用阶段。实践证明，采用不停车电子收费系统不仅能够从根本上解决因手工收费过程缓慢而造成的交通堵塞，而且能够减少收费成本，杜绝征费过程中产生的营私舞弊现象，以及减少车辆油耗，减轻空气污染，从而产生显著的社会、经济效益。1.2 我国不停车收费系统的研究及发展 现在我国高速公路收费方式主要分为三种，人工收费，半自动收费，电子不停车收费。其中，人工收费为现阶段最为主要的收费方式 在我国，不停车收费是近几年发展起来的新鲜事物。由于不停车收费能较好地解决收费与堵车问题，1994 年广东省交通厅开始探讨不停车收费的可行性。1995 年交通部科学技术司正式确立广东省路桥电子收费系统研究和推广应用为交通部重点科技攻关项目计划，由广东路路通有限公司负责研制。自此，不停车收费作为一种更先进的收费方式在政府及行业主管部门的支持和关心下，被正式列入国家级科研课题。21997 年 6 月，该课题通过了交通部主持的技术成果鉴定。鉴定认为该系统设计合理，结构严谨，切合我国路桥建设多投资主体、多收费公司的管理实际，是我国第一个已经实际推广应用，符合中国国情、民情的路桥电子收费系统，技术上处于国内领先地位。1997 年 8 月，广东省交通厅召开了全省推广使用路桥电子收费系统会议，要求全省公路收费管理部门和收费站积极配合支持该课题的推广应用，提高公路收费管理水平。为更大范围地使用不停车自动收费，适应公路收费发展，1997 年，交通部科技司在北京和广东分别召开了“ 网络环境下不停车收费系统攻关项目” 座谈会。广东路路通有限公司、首都机场高速公路公司分别介绍了各自在不停车收费方面的试验、建设、管理和运营等情况。专家通过讨论一致认为，根据我国道路交通的发展，特别是发达地区的道路交通现状，不停车收费系统的应用已成为紧迫的现实问题，很有必要从政府的角度、从客观的角度来进行规范和管理，开展行业联合攻关已非常迫切。目前交通部正在组织有关科研与应用单位进行攻关。交通部组织有关专家编写了不停车收费系统建设的指导性意见。该文件规定对区域甚至全国范围内实现统一规范，特别是统一数据格式、通信协议等方面有重要的作用，保证了在网络环境下顺利实现不停车自动收费的可能。相关国家标准正在制定中。广东路路通有限公司在我国率先研制的“路路通不停车自动收费系统” 得到了社会的肯定。1998 年该系统被国家经贸委确定为国家级新产品、广东省科技进步二等奖、广东省交通厅科技进步一等奖和中国企业新纪录等一系列荣誉称号。系统自推广应用以来在广东省佛山、南海、顺德三市联网运行三年多，累计通行超过 1000 万车次，性能安全可靠、稳定准确，获得了良好的社会和经济效益。同时，首都机场高速公路、沪宁高速公路等其他省市公路管理部门也将不停车收费系统应用到收费管理中。我们相信随着我国公路建设的快速发展，公路收费越来越引起政府、交通管理部门和全社会的关注，不停车自动收费系统以其独特的优势和魅力在收费管理中的地位将不断升高，必将发展为收费主流。1.3 不停车收费系统在国外的发展应用目前国外停车场管理系统经过多年的发展，已基本进入智能无人化收费的阶段。高速公路及停车场收费问题不仅仅困扰着中国，为了解决这一问题，许多国家都在积极开发不停车收费系统。并有许多国家进入实用阶段。欧、美、日等发达国家和地区已在一些高速公路上安装了不停车电子收费系统，车辆通过收费站的最高时速甚至可达 200 公里/小时，有效地缓解了由于停车收费而造成的交通堵塞状况。而其使用的收费介质已由传统接触读写类型收费介质转变为非接触类型的新型收费介质。国外停车场收费系统一般3采用高度智能化的专用设备，可以实现收费系统的无人化操作。设备制造工艺精良，系统稳定性和产品技术水平达到较高水平。停车场管理系统的一个显著特点是停车交易支付手段的电子化程度非常高，基本上不存在现金交易的现象。许多国外管理系统配备停车车位引导系统、停车车位查询系统等智能化设备，使停车场管理系统的功能更加丰富。一些国外停车设备厂商正在研究能够实现网络化存车 的停车场管理系统。这种收费系统依靠 INTERNET 网络连接，能够实现在一个相对广阔的地域内（例如一座城市甚至一个国家）的多个停车场的随意停车。管理系统会统一调度车位资源，统一进行交易结算。停车用户在家中通过网络就可以预定停车车位，交纳停车费用，查询出行目的地的各类停车信息。这种新型停车场管理方式适应了 INTERNET 网络在人们日常生活中越来越重要的现状，使停车场管理系统的作用范围和功能得到了极大的扩展和延伸。（1） 美国美国是当今世界上高速公路最多、设备最完善、路网最发达的国家。在德可萨斯、路易斯安娜、俄亥俄、纽约、新泽西五州已成功使用自动收费，司机无须停车缴费。在汽车挡风玻璃上安装一个无线电发射器，汽车接近收费站高灵敏度天线就测出代表驾驶员和车型电码的无线电信号，自动从驾驶员在收费站存款中扣除过路费，然后自动打开栏杆放行。（2） 日本日本高速公路现有 5054km，本世纪末将达到 7900km，实现“一日之国” 的宿愿。日本开发了“汽车不停车自动缴费系统” ，并于 1997 年全面投入使用。自动收费站实行无人管理，只是在汽车正面挡风玻璃上安装一枚内有集成电路的卡片（IC） ，当汽车以 40km/h的速度行驶到收费站时，司机打开 IC 开关，收费站装置的自动识别记录仪（ID）和检查仪，根据 IC 发出的电波信号及时读取记录驾驶员姓名、银行帐号，并将应该收取的费用输入用户的帐号内，由银行收费。（3） 意大利意大利是世界上第一条收费高速公路的诞生地，目前共拥有收费高速公路 5000 多公里。意大利在 30的收费站使用不停车收费设备，该收费方式每分钟可处理 30 辆车。 该系统是在汽车挡风玻璃上安装一专用装置，出站时天线识别系统自动识别并开启栏杆放行。自动记费系统将该车应交费用从驾驶员的银行帐号中扣除。系统工作时全站只需一人在中心控制室值班。（4） 法国法国目前正在推行实施一种先进的收费方法，即 Q-free 系统，车辆的使用者可以通4过当地的银行预先支付费用，并购得一张叫作 Q-free 卡,该卡要贴在汽车挡风玻璃的后面，当车辆进入自动收费通道时，安装在自动收费通道上的无线电扫描系统将接收过往车辆上 Q-free 卡发出的信号，并显示绿灯，让其通过。该系统的主计算机，储存着所有 Q-free卡使用者的编号和通过次数，并自动登记通过收费口的车辆，然后和负责帐款的收费系统联系，确定支付金额。如果无线电扫描系统未能满意的接收到过往车辆发出的信号，如无卡或有卡但已超支，这时不显示绿灯，该车辆也可以通过自动收费口，但无线电扫描系统立即通过计算机启动照像系统，将非法通过的车辆号码拍摄下来，通过警察和银行部门，根据帐单执行罚款。（5） 新加坡新加坡拥有先进的交通管理系统。1998 年 3 月开始全国各条公路全部实行电子自动收费。新加坡使用的电子公路收费系统，包含两道闸门，闸门上装有阅卡器、天线、感应器和自动摄影机等。要进入电子系统控制的收费地区或路段，车辆必须安装阅卡器，阅卡器因收费标准不同有不同的设计。车辆进入闸门前，驾车人要确保阅卡器附有现金卡，现金卡也有足够的存储现金。当车辆进入收费的第一道闸门时，电子系统的天线就会启动， “审阅 ”阅卡器的现金卡；车在进入收费的第二道闸门时，感应器就从阅卡器中扣除规定的收费；如果没有阅卡器，或阅卡器的现金卡储存值不足，摄影机就会自动摄下车辆的牌号，并自动将照片等信息传到行动中心，执法人员就可以追查出违章的车主 1.4 本文研究的意义及内容为适应繁忙停车的要求，部分停车场在出入停车场汽车通道设置自动道闸和收费岗亭，对所有进出的车辆进行登记及收费，收费的方式为按次停车的人工现金收费，或者预付卡收费。这种收费方式具有比较明显的弊端：（1）收费人员频繁接触大量现金，如何防范收费人员作弊成为一个问题；（2）收费耗时长，处理效率低下，在高峰时期容易造成通道堵塞。 因此，近年出现了若干停车场单位采用基于非接触 IC 卡方式的非现金收费系统，发行专用卡，并由合作银行负责后台结算工作。但这一模式也存在一些弊端：（1）在商业模式上缺少一个统一的卡营运商，难以向用户提供高效的端对端统一界面客户服务，例如发卡、充值、发票投递、投诉管理等；（2）在基于后台转帐方式的结算交易模式下，为完成转帐托收手续，停车场管理者、5银行和每一个车主三者之间，必须签署三方合同，因此，停车场管理者必须面对很多不同的车主签署不同的协议，停车场管理者为此觉得操作上过于烦琐；（3）无法提供免停车方式的通关交易，通行效率难以有效提高，繁忙期通道堵塞问题无法解决，传统停车场管理存在着管理成本高、劳动强度大、服务效率低、资金流失和车辆失窃严重等各种弊端，无法保障投资者的收益及停放车辆的安全，因而严重制约了事业的发展。因此我国大力发展不停车通行的智能停车场管理系统已成为必要，相对于传统停车场停车收费停车场具有下优势优势 1：自动化程度高，人力、物力成本节约大，综合成本低。 优势 2：相对于出入口看管人员手动控制来说，实现了相当程度地自动化，降低了出入口看管人员的工作难度和工作量，降低了人为事故的发生率。 优势 3：相对于近距离刷卡确认身份的停车场系统来说，实现了相当程度的智能化，免除了本单位（系统）车辆的 停车开窗刷卡启动通行 这个繁琐过程；取而代之的是无需停车直接通行进出口。 优势 4：无需复杂系统软件，可脱机（脱离电脑控制程序）运行，可在再次联机时传输脱机运行时的车辆通行记录（最近 2 万条通行记录） 。6第二章 不停车收费系统概述2.1 不停车收费系统（ETC）的定义ETC 是指车辆在通过收费站时，通过车载电子标签与路测天线的短程通信，进行车辆识别，信息写入并自动从预先绑定的 IC 卡或者银行账户上扣除相应资金，实现不停车收费的电子系统。2.2 不停车收费的基本原理不停车收费系统是利用微波通信原理，实现数据的高速传输，完成不停车收费作业。系统主要有二个部份组成，即是安装在汽车上的车载标识卡（也亦为电子标签或智能标签）和安装在收费站的车辆自动识别系统（Automatic Vechicle Identification,简称 AVI） 。车载标识卡主要用于记录与车辆有关的数据，如车辆类型、车牌号码、相关卡号和银行帐户等。收费站车辆自动识别系统，有一个安装在收费车道上方的无线电收发器用于读写出车载标识卡与收费相关的数据。当车辆通过不停车收费车道时，无线电收发器发出一个信号，唤醒车载标识卡（车载标识卡平时处于睡眠状态） 。车载标识卡返回一个响应信息后，无线电收发器发出交易代码信息，读写车载标识卡实现车辆的自动识别和数据交换，获取通行车辆的类型、所属用户等数据，并根据车载标识卡的是否有效控制相关设备指挥车辆的通行。其通行费通过计算机网络从用户在银行开设的专用帐户中自动缴纳，从而实现不停车收费。如下图所示 7图 2.1 工作效果图图 2.2 系统工作原理图2.3不停车收费系统的构成及其功能射频自动识别不停车收费系统按其功能可分为自动识别控制子系统5、自动判断型子系统、数据采集子系统、车辆检测子系统、闭路电视子系统和信号控制子系统等。1）自动识别控制子系统主要由射频自动识别读写器、UHF 射频自动识别卡，微波天线车道道闸控制机、收费员计算机终端等组成，它是整个不停车收费系统的核心，负责控制不停车收费车道所有设备的运行、收费业务操作的管理以及与收费站计算机的通信和数据交换。2）自动判断型子系统主要由光栅、高度检测器、轴数检测器等组成，它通过采集车辆的高度和轴数等参数，经综合分析比较来判别车辆的车型； 该子系统至少可以判别3 种以上车型。自动判断型子系统在有些场合可以由用户选择使用6。3）数据采集子系统主要由射频天线和射频电子标签卡构成。射频电子标签被安装在8汽车挡风玻璃内侧的上方，在电子标签上写有标签编号、车号、车主、车型、应缴金额、剩余金额和有效期等信息；微波天线被安装在收费岛的前端，它通过微波技术从射频电子标签卡上读取有关信息，并同步传送给车道控制主机。4）闭路电视子系统主要由车道摄像机和收费站的监视器等组成。车道摄像机被安装在收费岛的前端，主要用于拍摄非法通过的违章车辆。5）信号控制子系统主要由通行信号灯、偏叉信号灯和自动栏杆等组成，用于提醒驾驶员正确使用不停车收费车道。6）车辆检测子系统主要由3 组环形线圈组成。第一组环形线圈（ENTER LOOP）被安装在收费岛的入口处，用于激活天线读取电子标签的信息；第二组环形圈（ESC LOOP）被安装在收费岛的中间出口处，用于控制通行信号灯和偏叉信号灯的状态；第三组环形线圈（EXIT LOOP）被安装在收费岛的出口端，用于统计车流量，并控制自动栏杆、通行信号灯和偏叉信号灯的工作状态。图2.3摄像机及微波发射系统9图 2.4 系统联系图2.4 停车场不停车收费系统的特点与传统人工收费相比，不停车收费系统具有更高的通行能力，更低的排放环境污染，更便捷的付款服务，更准确的运营数据服务，更少的基建和人员投入。第三章 我国 ETC 的分类，优缺点及解决措施3.1 不停车收费系统（ETC）的分类电子不停车收费技术发展过程中，出现过多种类型的收费系统，根据车辆通过收费站的速度，收费车道结构和通行券类型，目前形成的各种系统可归纳为混合式电子不停车收费系统和自由流电子不停车收费系统两种。（1）电子不停车收费用户较少时，收费站一般采用混合收费方式，既要有电子不停车收费车道，也必须保留原半自动收费车道。电子不停车收费应用初 期，混合式收费不可避免。10。图 3.1 混合车道示意图(2)当电子不停车收费用户在全体用户中已成为大多数时，宜采用自由流式电子不停车收费。国外趋向于取消收费亭。实施电子不停车收费，车辆无需减速，以正常形式车速通过收费区域，并完成收费，常称为自由流式电子不停车收费。3.2 电子标签（OBU)的分类3.2.1 按采用技术分(1)被动式：RSU 发射无线电信号，OBU 将数据信息调制到副载波，再与 RSU 发射来的 RF 信号相乘（FM 调制） ，调制后的信息反射回 RSU，OBU 并不自己产生信号，直接耦合电磁波来产生发射能量。(2)主动式：OBU 与 RSU 双方都具有微波无线振荡器，可对等地相互发射无线电波。为了实现双工通信，上下行传输各使用了一个频率，即通常所谓的频分双工（FDD） 。3.2. 2 按电子标签型式分(1)单片式电子标签：通常具有只读区和可读写区两个数据区，只读区用于存放电子标签标识码、车牌号数据和车型数据等强制性固定信息，可读写区用于存放可更改的临时信息，如出入口编号和出入时间、帐户资金余额、个人 ETC 用户信息等。(2)双片式电子标签 ：即带 IC 卡接口的电子标签，是可读 写型的。IC 卡与电子标签相对独立，电子标签内部带有微处理器和大容量内存，具有复杂运算、内存用户识别信息和11车型数据且与车道天线通信的功能，IC 卡中存有金额或用户帐户信息。在车辆进入 ETC收费区域前，将 IC 卡插在电子标签内，电子标签可预先读取 IC 卡中的相关信息；当车辆通过 ETC 收费区域时，RSU 将通过 OBU 读取 IC 卡中的金额或帐户信息，根据收费额自动在 IC 卡中扣款，或将收费信息记入该帐户，进行后台结算。3.3 不停车收费系统（ETC）的优点1,方便客户出行:联网后客户可以持卡通过收费口，而不必停车缴费极大的方便了出行。2 提高收费车道的通行利：与人工收费相比，一辆车通过收费站最快需要 6 到 8 秒；而通过电子不停车收费系统，需要的时间会小于一秒，从而使车道的通行能力提高了六倍以上。3 提高了管理效益你：可大量减少收费人员，节省 25%-40%日常管理费用，同时还可以减少由于车型判别和收费操作差错，以及人为贪占通行费所造成的大量资金流失。4 环保节能：据专家分析，一辆车从刹车，停车，到再次启动，其油耗和磨损的综合费用超过 0.2 元。使用电子不停车收费系统避免了车辆在收费站的刹车，起步等环节，使车辆的油耗和磨损大为减少。达到了节约能源，保护环境的效果。5 减少交通堵塞和拥挤。3.4 我国电子不停车收费系统存在的不足虽然我国 ETC 建设取得了一定的成绩，但是相比欧美，日本等国家，我国的 ETC 还存在很多的不足，这主要表现在两方面：（1）技术方面相对落后，服务水平有待提高。美国和欧洲部分国家的 ETC 专用道，不仅不用停车，还不用减速，也可以顺利扣减费用，国内的大部分 ETC 专用道通行时，汽车必须减速到 20 公里，接近栏杆处才有反应。另外，我国 ETC 还存在着跟车干扰严重，自动栏杆附近存在通信盲区，各类 ETC 之间无法兼容，部分 ETC 车道不支持货车通行等他技术问题。 （2)政策方面优惠不足，用户关注度不高，目前我国一套 ETC 电子标签价格在 420 元左右。而在美国，电子标签一般都是奉送，只对部分用户收取 10 美元的押金，归还电子标签时退还押金。日本电子标签价格为 500 日元，约合人民币 35 元，为先用后付型卡片。3.5 针对我国 ETC 不足采取的措施一是学习国外成功经验，不断提升技术创新。克服困难，破解技术难题，加强对高速移动条件下的自动收费，以及逃费抓拍技术的研究。12二是采取多种措施，降低 ETC 用户安装车载设备的成本。通过采取财政补贴，银行合作，企业支持的多种形式，鼓励广大用户安装使用 ETC 车载设备，对 ETC 用户实行新的费用折扣优惠计划。三是加强政策扶持和宏观管理，大力推广具有自我知识产权的产品。采用“政府为主导，市场为主体，各类社会企业参与和推动”的运作模式，严把技术标准，不断创新技术，完善服务。第四章 ETC 经济效益的分析与计算 4.1 概述13电子收费(Electronic Toll Collection, ETC)系统,又称不停车电子收费系统,是电子技术、计算机技 术、激光应用技术以及信息通信技术的产物.通过安装在车辆挡风玻璃上的电子标识卡(存储与车辆收费 有关的信息,如预缴金额、车辆型号、车牌号码、车主的有关资料等)与安装在收费车道旁的读写收发器,通 过微波或红外线进行快速的数据交换,系统按相应的标准计算金额,通过联网的银行或提前预缴的赋值卡 进行结算,实现车辆的不停车收费.国外实施 ETC 实践已证明,采用电子收费系统可以从根本上解决人工 收费而造成的交通堵塞和拥挤问题,大大提高道路的通行能力,减少车辆因停车收费而造成的能源消耗及 尾气排放带来的环境污染.但 ETC 是一个牵涉到交通、通信、金融等多方面的系统,投入大,风险高,实施 后可能带来许多影响有效的降低投资风险,估测社会经济收益,是投资者、使用者以及政府等各方面都希 望的,对于这些问题的解决,也许最好的办法就是对 ETC 进行社会经济影响评价.本文以沪宁高速(上海 -南京)上海花桥收费站为例,通过实际数据调查及计算机模拟对假定花桥收费站实施电子收费系统进行评 价,为投资兴建ETC 项目提供依据.4.2 评价指标及方法从实施 ETC 系统以后能增加通行能力、提高运行效率、减少能源消耗及尾气排放、改善安全性和建设 ETC 所需成本等六个方面建立指标体系。效益方面: 行程时间节省、增加通过量、速度标准差的降低、减少能耗、减少尾气排放成本方面:系统设备和维护成本、车载设备和维护成本.在评价方法上以成本效益分析(CBA ) 方法为主，即将 ETC 项目的成本(cost) 和效益 benefit)都折算 成货币进行评价然而在评价过程中，有一些影响(效益)很难简单地折算成货币定量化，如通过量增加、速 度标准差的降低和尾气排放减少等,因此仅仅采用成本效益分析还是不够的.针对成本效益分析方法的不 足，本文将多目标决策方法运用到 ETC 项目的评价中，结合两种主要多目标决策评价方法-层次分析法 (AHP)和数据包络法(DEA) 的优点,设计了 AHP 和 DEA 综合集 成的评价模型,并与 CBA 方法结合，力求对 ETC 项的影响进行全面可靠的评价.4.3 评价方案设计及计算机模拟根 据 ETC 原 理 ,本 章 以 沪 宁 高 速 公 路 花 桥 收 费 站 为 实 例 进 行 计 算 机 模 拟 ,设 计 的 评价 方 案 包 括 交 通 量 分 别 为 800vehA、 1000veh/h、 1200veh/h、 1400veh/h、 1600veh/h、 1800veh/h 和 ETC 装 备 车 辆 占 有 率 分 别 为 20%、 40%和 60%的 条 件 下 ,建 有 一 个 或 两 个 ETC 收 费 车 道 的 情 况 具 体 车 型 比 例 及 自 由 流 速 度 见 表 1,车 辆 通 过 人 工 收费 口 平 均 耗 时 20s,通 过 ETC 车 道 时 速 度 为 30- 40km /h,平 均 耗 时 3s 。通 过 模 拟 得 到 车14辆 行 程 时 间 ， 通 过 量 速 度 标 准 差 等 基 础 数 据 (见 表 2),并 由 文 献 推 荐 的 油 耗 模 型 和 车 辆 尾气 排 放 物 公 式 ， 分 别 计 算 出 车 辆 行 驶 整 条 路 段 的 燃 油 平均消 耗 和 尾 气 排 放 量 (含CO、 HC 和 NOx)的 相 应 数 据 (见 表 2)。 表 1 上海收费站车辆类型比例及自由流速度表4.4 可货币化指标的币值测度4.4.1 货物节约在途时间效益货物节约在途时间的效益以及货物运输速度提高引起自己周转期缩短而获得效益来考虑，按在途物资所需资金利息的减少来计算。计算公式如下： 种车平均载货吨位( 吨 /辆 ),见表 3 (考虑额定载重 (客)量和实载率情况); Phj 表示第 j 种车在途货物的平 均价格(元/吨)(依据参考文献 8 中的货物影子价格,并结合实际各种车型所载货物给出小货车为 340 元/ 吨、中货车为 280 元/ 吨、大货车为 220 元/吨、拖挂为 180 元/吨)；T S 表示实施 ETC 所节省的时间( 秒)； i 表示社会折现率(10%) 其中根据实际调查数据确定价( 对于货车是平均载重吨位,对于客车是平均载 客人数)表 4.2 模拟数据汇总交通量(veh /h)ETC 装备车辆 占有率( )单位车辆平均 行程时间 (s)终点交通量(veh /h)速度标准差(km /h)单位车辆能耗(L /km )单位车辆尾气 排放量(kg/veh)0% 139. 4 537 35. 4 0. 1543 0.06226580020% 130.8 671 33. 29 0. 1312 0.061500类型 小客车 中客车 大客车 小货车 中货车 大货车 拖挂比例 35. 2% 1. 6% 5. 2% 8. 4% 24 .8% 15 .6% 9 .2%自由流速度(km /h) 120 100 100 100 90 75 751540% 122 3 705 30. 58 0. 1305 0.06089560% 119 713 28 49 0. 1289 0.0599000% 142 7 655 36 2 0. 1728 0.06320020% 135.4 812 34. 05 0. 1430 0.06150040% 123.7 847 30. 97 0. 1402 0.060240100060% 120.9 902 29. 13 0. 1314 0.0599000% 148.5 765 36 89 0. 1787 0.06156520% 140.4 971 34. 95 0. 1542 0.06083540% 124.7 1060 31. 42 0. 1479 0.060105120060% 121.3 1169 29. 94 0. 1401 0.0599000% 156.2 825 38 02 0. 1823 0.06171020% 149.2 1040 35. 14 0. 1592 0.06083540% 126.6 1153 31. 87 0. 1503 0.060105140060% 122.4 1262 31. 06 0. 1486 0.0593751600 0% 165. 3 922 38 97 0. 1938 0.0615701640% 129.3 1341 32 14 0. 1614 0.06108960% 123.5 1454 31. 87 0. 1532 0.06004360% * 122.2 1506 30. 54 0. 1503 0.0591250% 193 7 1072 40. 21 0. 2021 0.06156540% 134.7 1538 33. 69 0. 1673 0.06104260% 1273.4 1648 32 31 0. 1607 0.060105180060% * 125.9 1703 31. 46 0. 1591 0.059375注:数据基于试验路段 1 小时交通量；* 表示建有两个 ETC 收费车道.表 4.3 各车型的当量吨位标准车型 小客 1 中客 2 大客 3 小货 4 中货 5 大货 6 拖挂 7吨(人)/ 辆 2 69 1Q 27 21 38 1. 39 4. 20 9. 10 21 274.4.2 旅客节约时间效益计算模型如下：式中：B KS 表示旅客节约在途时间效益(元/小时);Q tj 表示第 j 种客车的小时交通量(辆/小时) ； Ic 表示 计算每一旅客的国民收入份额(人均年国民收入总额 /(365 X 8); 0.5 表示考虑有 50%的在途旅客创造价 值;其它同上，计算结果见表 4.4.4.3 燃油消耗节省效益计算模型如下：17式中：B RY 表示燃油消耗节省的效益 (元/小时)；Q 表示交通量(辆/小时)；F 表示表示兴建 ETC 车道以 后车辆平均燃油节省 (升/公里)；P y 表示燃油平均价格(元/ 升),在此为 2 99 元/升;1 25 表示表示收费 站总长为 1 25 公里计算结果见表 4 表 4.4 货币测度的增量效益 单位 元占有率交通20% 40% 60% 60% *800veh /h 193 79 305. 91 354. 211000veh/h 251 33 452 49 537. 091200veh/h 288 54 533 30 733. 901400veh/h 303 02 868 94 974. 401600veh/h 1161. 01 1369. 44 1423 781800veh/h 1992 87 2257. 97 2314 41注 ： *表 示 建 有 两 个 ETC 收 费 车 道4.5 成 本 效 益 分 析 (CBA)本 文 的 ETC 系 统 经 济 评 价 中 ,经 济 效 益 主 要 有 三 部 分 构 成 ,即 :货 物 节 约 在 途 时 间 效 益 、旅 客 节 约 时 间 效 益 和 燃 油 消 耗 节 省 的 效 益 评 价 ETC 系 统 预 期 寿 命 为 10 年 ,期 末 残 值为 0,年 折 现 率 为 10% 汇 总 效 益 可 计 算 ETC 系 统 效 益 现 值：式 中 ： PVB 表 示 代 表 以 10 年 为 一 个 周 期 的 效 益 现 值 ,其 中 贴 现 率 为 10%.实 施 ETC 的成 本 应 该 包 括 网 络 建 设 成 本 、 车 道 建 设 成 本 、 中 心 及 收 费 站 软 件 成 本 、 摄 像 仪 成 本 、 读写器 成 本 、 车 载 电 子 标 签 成 本 和 它 们 的 维 护 费 用 实 施 单 ETC 车 道 网 络 建 设 费 用 为 300万 元 左 右 ,建 设 双 ETC 车 道 应 加 上 50 万 元 的 网 络 建 设 费 用 ,具 体 费 用 见 表 5 所示318表 4.5 系 统 成 本设备 网络建设 车道建设 ETC 软件 摄像仪 读写器 电子标签成本 费用 维护 费用 维护 费用 维护 费用 维护 费用 维护 费用 维护单ETC车道成本(万元）300 30 13 5 1 35 54 5. 4 9 0. 9 4. 5 0.45 0.027 0.003双ETC车道增加成本(万元）50 5 13 5 1 35 9 Q 9 9 0. 9 4. 5 0.45单 ETC 车道成本现值为： PVC=（300+13.5+54+9+4.5+0.027demandPOC0.7)双 ETC 车道成本现值为：两式中：P VC 表示代表以 10 年为一个周期的成本现值；D emand 表示交通量；P OC表示 ETC 装备车辆 比例.相应的净现值 N PV 与成本效益比 BCR 分别为：NVP=PVB-PVC BCR=PVC 以上各值的计算结果见表 4.6 . 表 4.6 成本效益 单位:万元 交通量 800veh /h 1000veh /h 1200veh /h 1400veh /h 1600veh /h 1800veh/hPVB 424 40 55Q 41 631 91 663 61PVC 677 42 692 99 708 57 724 15NPV -253 02 -142 59 -76 66 -60 5420%BCR 0. 6264 0 7942 0 8918 0 916440% PVB 669 95 990 95 1167 93 1902 97 2542 6119PVC 739 72 770 88 802 04 833 19 864 36NPV -69 77 220 07 365 89 1069 78 1678 26BCR 0. 9057 1 2855 1 4562 2 2840 2 9417PVB 775 72 1176 23 1607 24 2133 93 2999 08PVC 802 04 848 77 895 50 942 23 988 96NPV -26 31 327 47 711 71 1191 70 2010 1260%BCR 0. 9672 1 3858 1 7948 2 2648 3. 0326PVB 3118 09 5068 56PVC 1155 46 1202 19NPV 1962 63 3866 3760% *BCR 2 6986 4 21614.6 AHP/DEA 分析尽管以上应用 CBA 方法对长春收费站实施 ETC 系统进行了详细的分析,还是遗漏了一些难以币值 化但对系统来说重要的指标：1)速度标准差,速度标准差反映车流的平稳性,高的速度标准差通常表明 频繁的拥阻,较差的舒适性，多发事故。2)通行能力增加，通行能力增加主要反映在模拟通过量这个指标 上高的通行能力能有效使用车道的道路空间，提高车道的利用效率；3)尾气排放的减少,尾气排放意味 着环境的污染，现在我们越来越重视环境问题,这个指标也是不能忽视的.对这些难以币值化的指标，需要 借助多目标决策方法.数据包络分析方法(DEA)是基于评价对象 (称为决策单元 DMU)的输入、输出数 据,从相对有效性角度对各 DMU 进行评定、排序的多目标决策方法.其特点是在评价各 DMU 时选择最有利于该 DMU 的权,评价结果不受任何人为因素的影响，而且不需事先假定输入和输出的函数关系直接 进行包络分析，因此在多目标评价中有着广泛的应用前景.目标单元 DMUj0 的相对效率 hj0(0 hj0 1) (DEA 测度值）可通过求解如下分式规划的方法获得20式中，Yij = DMUJ 产出 r 的数量；Xij= DMUJ 投入 i 的数量；Ur =产出 r 的权重;a =输入 i 的权重；n=DMUs 的个数；t=输出的个数;m=输入的个数.但此模型的结论完全依赖于实际数据,而不能反映各指标相对重要性上的差异.为了克服这一不足， 以反映决策者对不同指标的偏好,考虑到 ETC 项目在社会、经济、环境、安全各方面的重要性程度,通过有关专家的充分调查,采用 AHP 方法确定了权重分配向量,得到如下的权重域：将该权重域和上述 DEA 模型有机地结合起来,可得到基于权重域的用于 ETC 项目社会经济影响均 和非均一综合集成的 AHP/EA 评价模型。21通过求解上述数学规划就可以得到方案 DMU J0 的优先顺序值,即目标函数的最优h0 ,而最优解 v；, u ；即为该方案对应的最优指标权重.我们在应用 DEA 进行评价时,是将每一个方案定义为 DMU ,其输入指标是 Z1 系统设备建设及维护 成本年值(万元)、Z2 车载设备及维护成本年值(万元)；输出指标包括节省的行程时间 (K =交通量 X 旅行的时间节省 TS/1000)、模拟通过量增加车流平稳性指标 Y3(Y3 为实施 ETC 前后速度标准差的差值能 源 消 耗 节 省 交 通 量 X 单位车辆能源消耗的节省)和尾 气 排 放 的 减 少（ 交 通 量 X 单位 车辆尾气排放的减少）.表 4.7 评价指标系数及评价结果交通量百分比DMU X1 X 2 Y1 Y 2 Y 3 Y4 Y 5DEA效率值BCR相对值AHP /bEA效率值排序20% DMU1 100 11 13 72 6 88 134 2 11 18 48 Q 612 1.000 0 129 0 317 1840% DMU 2 100 11 27 44 13. 68 168 4. 82 19. 04 1. 096 1.000 0 186 0 375 1580060% DMU 3 100 11 41 16 16 32 176 6 91 20. 32 1. 892 1.000 0 198 0 371 172220% DMU 4 100 11 17 15 7 30 157 2 15 29. 80 1. 700 1.000 0 163 0.372 1640% DMU 5 100 11 34 30 19. 00 192 5. 23 32 60 2 960 1.000 0 264 0.432 14100060% DMU 6 100 11 51 44 21. 80 247 7. 07 41. 40 3 300 1.000 0 284 0.497 1120% DMU7 10Q11 2058 9.72 206 1.94 29. 40 0.876 1000 0.183 1340% DMU 8 10Q11 4116 2856 295 5. 47 36 96 1.752 1000 0.299 10120060% DMU 9 10011 6173 3264 404 695 46 32 1998 Q984 0.368 820% DMU 10 10011 2401 9.80 215 288 32 34 1.225 1000 0.188 1240% DMU 11 10011 4801 41.44 328 615 44 8 2.247 1000 0.469 9140060% DMU 12 10011 7202 47.32 437 696 47. 18 3269 1000 0.465 740% DMU 13 10011 5487 57.60 419 683 51. 84 0.770 1000 0.604 660% DMU 14 10011 8231 66.88 532 7.10 64. 96 2.443 Q987 0.622 4160060% *DMU 1512270823168.96 584843 69. 603.9121000 0.554 540% DMU 16 10011 6173 106.20 466 652 62 64 Q941 1000 1.000 260% DMU 17 10011 9260 119.34 576 7.90 74. 52 2628 1000 0.980 1180060% DMU 18 12270 9260 122.04 631 875 77. 40 3942 1000 0.865 323244.7 数据分析及结论从 CBA 和 AHP/DEA 分析中可以看出,ETC 系统的效率是随着交通量和装备 ETC车辆的占有率的 增加而增加的.在 CBA 分析中,交通量为 800veh/h(每天保证 6 小时以上交通量大于 800veh/h),其装备 ETC 车辆占有率为 20%、40% 、60%都是不可行的,表现为各自 NPV 为负值,BCR 1,并且在占有率为 20%,交通量分别为 1000veh/h、1200veh/h和 1400veh/h 的方案也是不可行的.由于 CBA 分析中忽略了一 些难以货币化的重要指标,因此 CBA 应该是一个比较保守性的评价.加上这些在 CBA 中遗漏的指标,应用 AHP/DEA方法进行分析,从结果上来看,交通量为 1000veh/h,占有率 40%的方案在 CBA 分析中是可行 性方案,在 AHP/DEA 中排序为 14,而在占有率为 20%,交通量为 1200veh/h 和1400veh/h 的方案的 AHP /DBA 排序分别为 13 和 12,这就说明加上难以货币化指标之后,上述两个方案也是可行性方案.从是否建设双 ETC 车道的情况来看,通过 CBA 和 AHP/EA 分析在 ETC 车辆占有率为 60%, 交通量分别为 1600veh/h 和 1800veh/h 建有一个或两个 ETC 车道,结果表明建有一条 ETC 车道的 BCR 的相对值和 AHP /DEA 效率值都大于在相同情况下建有两条ETC 车道的 BCR 的相对值和 AHP /DEA 效率值 ,说明当交通量不是非常大时(如小于1800veh/h),采用单车道电子收费方式将能取得更佳的社会经济综合效果. 本章将 CBA、AHP 和 DEA 三种方法相结合来对 ETC 项目的社会效益来进行分析,CBA 方法能提供 直观的成本与效益的货币化值,这也正是政府和投资者所关心的,但其可靠性是依赖于可货币化指标的多 少来确定的。 AHP/DEA 是一种均一和非均一综合集成的多目标评价模型,既重视客观情况又尊重决策者主观偏好,这一特性使我们能够评价用货币难以计算的影响。可以说,将三种方法集成,不仅适用于 ETC 项目社会经济影响评价,而且对 ITS 项目的评价也是很有适用价值的。25第五章 ETC 在停车场中的应用5.1 停车场停车用户分类 停车场管理系统运行过程是以顾客停车取车的过程为基础的，停车场的工作流程也始终以用户车辆进出停车场的流程 3 为中心。停车场用户一般分为临时用户和固定用户两大类。当车辆驶入/出停车场天线通信区时，天线以微波通讯的方式与车载射频卡进行双向数据交换，从射频卡上读取车辆的相关信息，自动识别射频卡并判断车卡是否有效和合法性，车道控制电脑显示与该射频卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中，车道控制电脑根据独到的数据进行判断来做出放行或禁止的决策。(1) 临时用户 临时用户是指临时使用停车场停车的用户，这类用户的停车行为一般具有临时性、随机性、使用频次低的特征。临时用户潜在数量庞大且身份不确定。 (2) 固定用户 固定用户是指长期固定使用停车场停车的用户，这类用户的停车行为一般具有长期性、规律性、使用频次高的特征。固定用户一般是停车场附近单位的工作人员或生活区的住户，数量在一定时间内是确定的5.2 停车场不停车收费系统的工作流程 （1）进口流程当装有车载器的车辆要进入停车场，在经过第 1 个感应线圈时，车道天线与OBU 进行通信读取并识别出车辆，记录所需数据，上传到停车场收费控制中心，并自动启动栏杆放行，当车辆经过第 2 个感应线圈后栏杆自动关闭。如果车辆未装OBU，或有外来访客车辆，在经过第 1 个感应线圈时，车道天线未读取 OBU 相关信息，车道摄像机自动抓拍来访车辆图片并保存到本地硬盘，系统同时提示保安发卡，驾驶员领卡，并在 IC 卡读写器上刷卡后，自动栏杆打开，车辆进入停车场。（2）出口流程 业主车辆驶进出口车道天线通信区时， 栏杆自动打开放行， 当经过第 2 个感应线圈后， 栏杆自动关闭。对于来访车辆要离开停车场， 经过第 1 个感应线圈时判断其身份， 提示刷卡， 系统自动计算出停车时间金额， 并显示在费额显示器上， 当来访车辆付款后小区值班人员按栏杆机打开按钮， 来访车辆方可驶出停车场26图 5.1 不停车收费停车场5,3 停车场不停车收费系统功能模块 停车场管理系统软件的主界面， 该系统主要有以下 5 大功能模块， 即车辆管理模块、费管理模块、记录与查询模块、车辆监控与管理模块、统计模块。（1） 车辆管理模块