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高速公路不停车收费系统综合评价体系

发表时间:2020-02-01 15:49作者:朝瑶

为了处理好高速公路收费站规模与通行能力间的矛盾,山东省乃至全国高速公路管理部门都在逐步实施不停车收费系统收费方式。然而对于引入不停车收费系统收费方式中涉及的不同收费系统所造成的社会、经济、技术等方面的综合效果分析依然处于探索阶段,还没有很好的评价方法。对此,本文通过分析当前高速公路收费方式的特点,试图借助灰关联度法和层次分析法建立一套对不停车收费系统综合效果的评价指标体系。

本文通过对当前高速公路不同收费方式及不停车收费系统收费的技术特点进行分析之后,提出了在当前收费模式下引入不停车收费系统收费技术的方式,从而为山东省高速公路管理部门顺利引入不停车收费系统收费技术提高工作效率,有效解决收费站面临的瓶颈问题,提供了具有借鉴意义的途径;论文针对引入不停车收费系统技术后的综合效果设计了一套评价指标体系,为不停车收费系统的效果评估提供了一个可供借鉴的参考。

关键词:高速公路;不停车收费系统;评价体系

第一章绪论

1.1问题的提出

自上个世纪八十年代以来,我国公路基础建设发展迅速,逐渐步入了跨越式发展的快车道,而高速公路作为国家和地方的主要交通干线,其建设在20世纪90年代后期的发展速度更是异常迅猛,到2010年底,在我国单就高速公路的通车里程来讲,已达到7.4万千米,在世界上排名第二,其中山东省的高速公路通车里程长达4285千米,在全国位居第四位。我国的公路建设之所以能够取得如此骄人的成绩,主要得益于我国在20世纪80年代引入的“贷款修路、收费还贷”的政策。

随着“贷款修路、收费还贷”政策的实施,人们对公路收费的看法发生了很大的改变,现在人们出行,特别是长途更多的是选择在高速路上行驶。[1]由于近几年来世界上各个国家都在研究公路的收费技术,也都不断的开发出各种相关的收费产品,再加上电子信息技术的迅速发展,跟以前相比公路的收费方式也有了相当大的进步。在这样的大背景下,选择怎样的收费方式既能获取一定的投资效益,又能使我省的高速公路更有效地发挥出其效能,成为当前的研究焦点。

就目前来讲,虽然全球都在使用收费系统,但由于世界各国的技术水平不同,所以各国收费系统在智能化程度,实现的技术手段,应用范围和收费系统类型方面也各不相同。收费系统单从智能化程度方面来说,经历了全人工收费、计算机管理与人工相结合的半自动收费和全自动收费三个阶段。[2]当前,国际上正在致力于研究并完善一种能够运用于桥梁、隧道和公路的,利用很多种尖端技术开发出来的全自动电子收费系统——高速公路不停车收费系统。这种收费系统是一种以车辆自动识别技术为核心,以红外线与微波和车载单元与路侧单元之间专用的短程通信技术为基础,而车载单元通常就是电子标签;另一种是以全球卫星移动通信(GSM)技术和全球卫星定位系统(GPS)为基础的,这两种基础是在收费系统实现的技术手段方面来划分的。高速公路不停车收费系统是实现交通更加智能化的一种至关重要的技术,它可以运用到现代智能化的交通系统中。

    就目前山东省的现状来看,需要大量的资金投入到基础设施建设当中去,而对于投资决策者来说,收费系统由人工的转换为半自动甚至全自动的电子收费系统需要投入多少资金,又能产出多少效益,这是个必须要考虑的问题。不停车收费系统实现了由“少停车”到“不停车”的转变,但是这种转变所引出的交通需求的扩大如果能对此做出准确定量的估算,就能对使用这种不停车收费系统做出的方案的成本和效益的计算提供一个非常给力的参考数据。[3]不得不承认,这种收费系统的确是高科技技术,然而到底使用哪种技术方案能够取得“低投入高产出”的效果,是走缓慢路线,逐步实现还是一步到位,成为目前首要考虑的问题。

目前,世界各个国家的科研人员对这种电子收费技术的探讨和研究越来越深入并趋于成熟,主要是由于收费系统占高速公路在机电设备方面的投资比重很大,而关于这方面所做的专门技术研究及其经济可行性却很少,然而这些研究对于决定采用哪种收费方式又起着至关重要的作用,同时,对土建项目的评估在公路投资建设经济评价当中又占有重要地位。

1.2收费系统在山东省的建设与使用情况

不停车收费系统在山东省的建设与使用发展较快,但使用比例依旧不高。由《山东省高速公路不停车收费建设项目招标公告》可知我省不停车收费系统项目的建设地点有63个路段分中心,282个收费分站,1918个收费车道,17个地市的客服中心以及山东省交通厅高速公路收费结算中心。然而在初期的时候,一个收费站仅仅设立了一进一出两个不停车收费系统不停车收费系统(不停车收费系统)车道,其他的车道还是完全由人工收费,这足以说明人工收费当前还是收费站的主要收费方式。2009年末山东省政府颁布的《山东省公路综合整治年活动实施方案》中提出我省不断加快推进了高速公路不停车收费系统的建设,把管理信息化作为重点开展了一系列对高速公路的整治活动,但到2010年末也只是初步完成了5A级旅游景区、17市城区出入口及其他重要站点的不停车收费系统车道建设,同时还在高速公路上逐步安装视频监控系统。值得庆幸的是山东高速集团将继续加大电子收费营销力度,计划到2015年,实现全省6成高速公路收费站将实现不停车收费,非现金支付使用率将达40%。[4]

第二章高速公路的收费模式简介

2.1山东省高速公路的特征

“贷款修路,收费还贷”政策有很多优点,山东省的高速公路之所以能够发展的如此迅速主要是因为该政策得到了有力的实施。公路收费政策不仅使建设高速公路的资金筹备呈现出多层次,多元化和多渠道的局面,同时也使高速公路建设得到了迅猛发展。此外,公路收费政策还使投资主体、投资形式和管理模式有所变化:现在公路建设的投资主体并不单单是交通部门,而是由经济实体、国内外各类金融机构以及个人等所构成的多元投资主体;[5]投资形式现在由政府与各个投资主体的合作、合资或独资等形式取代了传统的单纯政府投资;而管理模式则是以收费还贷和经营等不同方式的高速公路多种收费管理和运转模式取代了以前的由交通部门一家统管的管理方式。

1)投资方式多样化

我省道路建设的投资方式向多样化方向发展。既有由省政府让地方负责管理经营公司,让其以企业法人的形式存在并对其进行管理,同时还有由国家和地方给予的补贴加贷款进行的投资建设;[6]也有由地方政府、社会集资或合资建设、发行股票和外商等多种融资手段所建设的道路。

2)收费道路

山东省公路建设事业尤其是高等级公路的进一步发展得益于1984年国务院发布的“贷款修路,收费还贷”政策,我省利用该政策为公路事业筹集了大量的建设资金,所以才使公路建设事业得到了有效发展。

3)管理模式多样化

收费道路的管理模式呈多样化发展趋势。因为道路建设的资金来源不同,负责管理的业主也不一样,由不同业主建设和经营管理的公司根据“谁投资,谁管理,谁受益”的原则,在公司的管理制度和模式,道路设施方面也会有所不同。[7]高速公路是组成道路网络的主要骨架,在道路网络上,由不同业主管理的不同公司有着不同的运作模式,所以道路收费的管理模式也各不相同。

2.2国内高速公路收费系统的主要运行模式

设计高速公路收费系统,不仅仅要考虑道路的类型,交通量的分布,即哪个路段车流多,哪个路段车流少,社会投资现状和社会环境也要考虑在内。此外道路收费的投入与产出比和获得的综合效益是评价道路收费系统设计是否合理的关键。[8]所以还需要对包括收费标准和收费方式、制式在内的收费方案进行合理的选择。收费方式就是如何收取通行费及在划分车型、付费方式、通行卡、停不停车缴费和通行费的计算方法等方面所采取的一系列操作方法,而收费制式则是在哪个具体位置收取道路通行费等。               

2.2.1收费制式

简单来讲,收费制式就是指收取道路通行费的具体位置。当前世界各国采取的收费制式可分为三种:按路段均等收费制、全线均等收费制、和按互通立交区段收费制,即开放式收费,均一式收费和封闭式收费三种。[9]此外,由于各个路段的实际情况也各不相同,有的路段也采取混合形式的收费制式,采用两种或以上的收费制式。如在通车频率较高的常用主线道或匝道栏栅式道路上一般采用均一式与开放式两种相混合的收费制式。连续通车里程在三十千米以上新建或改建的高速公路和通车里程在五十千米以上的一级公路上,按照国家有关政策规定,建成并开始运营之后都可对通行的车辆收取通行费,并应该按照公路的通车长度,隧道和桥梁长度以及车流量的大小及车辆通行的方便度,收费还款期限,需归还的贷款额度和投资额等因素综合考虑来进行收费。

1)开放式收费

采用开放式收费制式的高速公路对外呈“开放”状态,与封闭式收费制式正好相反,其收费站一般建在高速公路的主干线上,通常情况下是每间隔三十至五十千米就设置一个收费站,车辆不再受到控制,可以随便进出各个匝道的出入口,因为在匝道的出入口处将不再设置收费站,而高速公路上每个收费站根据车辆类型不同收费多少也不相同,这点和均一式的收费标准有相似之处,然而每个收费站的收费标准会由于车辆的控制距离不同收费也会有区别。

2)均一式收费

均一式收费是三种收费制式中最简单的一种收费制式,收费站通常设置在高速公路的每个主线两端和匝道的出入口处,在此通行的车辆无论行车里程是多少,只需要经过一个收费站进行缴费。而收费标准也与行车里程没有关系,要根据车型来确定,而且每个收费站的收费标准都是一致的。

3)封闭式收费

封闭式收费的收费标准按照车辆的行驶里程和车辆的类型来进行收费,该收费系统的收费站建设在高速公路的每个出入口处,这样一来高速公路对外界就呈“封闭”的状态。其中有互通立交匝道收费站和主线起终点收费站,分别建在互通立交出入口处和高速公路的主要干线上。

驾驶员要想把车辆驶进封闭式的高速公路,就必须先经过一个入口收费站,其次要想拥有在高速公路上自由行驶的权利,驾驶员就必须从收费岛上的自动票卡发放机上或者人工收费亭来领一张可以记录车辆进出口时间和地址等信息的通行券。[10]车辆要先经过出口收费站才能驶出收费高速公路,这时收费员就会根据车辆行驶里程和车辆类别以及驾驶员手里的通行券等信息自动或人工计算出车辆应缴的通行费金额。通行费金额一般都会按照“三七作五,二舍八入”的原则把需缴金额的个位数字归整到五元或十元来提高结算的速度。由于在我国各省市的高速公路车型分类标准均有所不同,所以国家交通部在2003年推出了行业标准以达到推进联网收费工作的目的。[11]划分车型的方法如表1。

         

1:   收费公路车辆通行费车型分类

类别

车型及规格

客车

货车

一类

7座以下(含)

2吨以下

二类

8—19座

2—5吨(含)

三类

20—39座

5—10吨(含)

四类

40座以上(含)

10一15吨(含)

20英尺集装箱车车

五类


>15吨

40英尺集装箱车车

能够准确充分的预测交通流的分布及其变化趋势,对收费车道和站点进行合理设置,以达到采取与交通量相适应的收费方式和有效划分系统结构的目的,这是设计封闭式收费系统的关键点。此外,虽然封闭式收费所需投资大,系统比较繁杂,管理相对来说难度比较大,建设的周期也长,但它不会出现多收或漏收的现象,收费比较合理。目前大多数经营型高速公路都采用这种收费方式,主要是为了能够及时收回道路的建设资金,还本付息。

4)主线/匝道栏栅式收费

开放式和均一式的混合形式是主线/匝道栏栅式收费系统所采用的收费方式,对通过每个在开放式收费公路上下匝道上增设的收费站的车辆都收取一定的通行费。[12]由于匝道和主线收费站有不同的收费标准,在一定范围内距离主线收费站上下游出入口匝道处将不再设置收费站,这主要是为了避免发生车辆在很短的距离内在主线和匝道收费站连续缴费的情况。

2.2.2通行券种类

如今我国国内正在使用普通纸质通行券、纸基磁票、非接触式Ic卡、纸质条形码通行券和供自动电子收费系统使用的车载标签等六种主要方案。

1)纸券

纸券的券面除了印有日期、入口收费站名、高速公路名称及车辆类型等一系列信息外,还有正在值班的收费员的值班时间和代号,因此纸券只可以使用一次。车辆只有在高速公路入口处领取了纸券才可以进入,当离开公路时也得在出口处交织付费。[13]纸券只适用于人工的收费方式,因为它无需用专门的设备来读、写信息,因此纸券的券面格式和技术规格可以由公路营运管理公司自己来制定。       

在公路开通初期的人工收费方式中,主要用成本低廉,制作和收费处理简单的纸券。但是纸券比较容易伪造,这点给管理者带来很大麻烦。所以,应该组织一支有力度的稽查队伍和一套完善的管理制度,甚至也可以运用仪器来对纸券的发放与回收过程进行监督管理。

2)纸基磁票

在磁票的正面印着不可变更的一些信息以及营运公司的名称;背面是一个记录需要的各种信息的磁条,磁条上有一层薄但均匀的硬性材料。因此说磁票是一种纸质的磁性记录式通行券。

磁票上的信息需要由读卡机来读取,读卡机作为收费系统的通用设备,因此其读和写的方式以及磁票的规格就必须得符合相关要求。那么读卡机是怎样进行工作的呢?当信号电流通过读卡机的磁头线圈且磁带与磁头之间有相对运动时,已经被磁化的地方在磁带上就会产生与电信号大小成正比,方向相对应的剩磁层。此时电信号就会被转化成磁信号在磁带上进行保存;与之相反,如果不存在电信号的磁头与磁带之间有相对运动时,磁信号就会被转化为磁头线圈中的电信号,这样就能重新读出磁票上的信息。[14]

如果磁票打印了使用信息就不能再重复使用,它是一次性的通行券。一般而言,作为发票使用,磁票的正面有入口编号、日期时间和出口编号、日期时间以及路费金额、车型等主要信息。驾驶员在进入高速公路前在入口处领取该磁票,会在磁票的正面打印一些可视信息,并且读卡机也会在磁条上写入入口编号、日期时间、操作车道以及车型等许多信息。当车辆离开高速公路时收费员会检验车型,计算出通行费金额并把这些信息打印出来,读卡机读出该车辆的入口编号和时间才可放行。

使用磁票有两大好处,一就是其具有很高的管理效率,人工操作的地方少,大多都是由计算机和相关设备来处理的。特别是在磁票表面一般会有部分的打印信息,这样在收费设备突发故障的情况下收费员就可以根据这些信息继续进行操作。其次,磁票操作比较简单,不容易被伪造,同时制造磁票的成本也不高。但是,由于磁票只能使用一次,不能当做储值卡来用,只适合现金交易,这也算是使用磁卡的一个不便之处。

3)非接触式智能卡

如果想把非接触式IC卡当作通行卡来成功使用,由于其一次性投资很大,就必须得控制流失率,才能降低每次的使用成本。非接触式IC卡方案之所以能够实现非接触和IC卡无源读写主要是因为它把IC卡技术和射频识别技术有效地结合了起来,因此才使其拥有了操作简单、安全指数高、信息量大、可靠性高、寿命长等许多优点。

4)纸质条形码通行券

纸质条形码有一维和二维条形码两种。目前,在国内的一些高速公路和国外停车场应用了一维条形码收费系统,效果也相当不错,而二维条形码则主要在我国一些南方省市得到了较好的应用,主要是由于其综合性能很符合通行券的使用要求。条形码通行券不用接触可以自动识读条形码,自动打印明文字符和条形码。此外,通行券的原材料成本非常低,用普通纸张制造即可。[15]而条形码扫描仪和打印机都是工业级普通产品,不仅具有很高的可靠性,其技术支持和系统集成也能得到充分保证。二维条形码主要是在九十年代才发展起来,其具有存储量大、信息可冗余保存,监测并纠正错误等很多优点。同时,它还具有加密功能,信息安全性很高。

到目前为止,条形码是国内外最经济实用,应用也最广泛的自动识别技术。它本身只是记录信息的由一组按固定编码规则排列的空、条符号构成的一种图案或者符号,它之所以能够为相应的管理系统提供及时准确的信息是因为它里面包含的信息可以一次性解码读出。[16]条形码具有很强的保密性,能够防止各种卡片和证件的伪造;可靠性和安全指数也很高,数据容量大,还具有良好的纠错能力;它灵活简便,录入数据的速度很快;此外,在不便联网和远离数据库的地方还能够进行数据采集;正因为条形码具有如此多的优点,所以其应用非常广泛。

非接触式IC卡本身就存在很多问题,与之相比,二维条形码通行券具有非常明显的优点:一,它符合传统收费管理的需要,有明文打印,对通信系统和设备的依赖性不大;二,数据安全指数高,信息容量也很大;三,管理比较简单灵活,一次性使用,而且可以及时快速打印;四,可以较好的适应分段建设、逐步成网,联网速度不会被机电系统的建设进程所影响。因为它可以明文打印,所以建好一段就可以联网开通一段。因此随着设备的国产化和二维条形码这种技术的引进,很多的设计研究人员和专家开始把精力放在如何才能在封闭式收费系统中将二维条形码作为其通行券的问题上面。

(5)车载标签(TAG)

车载标签是一种无线通讯设备,它不仅体积小、重量轻,而且还能发射和接收微波信号,一般会在车头的挡风玻璃上安装该标签,可以说它是电子收费系统的通行券。如果用户觉得麻烦,不想在收费站前停车的话,就可以购买这样的专用车载标签,即先预付一笔钱给银行作为通行费,这样在高速公路上的通行费就会由收费设备自动征收,用户在行驶的过程中就无须再停车缴费。

2.2.3付款方式

车辆通行费的收取方式与收费系统结构和功能有密切关系,同时也会影响收费路段的车辆通行速率。我们既能够通过现金支付这种传统的收费手段来收取费用,也可以借助电子系统实现预付款、后付款和通过银行转帐等方式来实现支付。

(1)现金

现金支付作为一种最为传统的支付方式,具有适用性广的特点,在道路收费系统未完全建立的时候可以发挥非常重要的作用,同时开放式收费系统和跨地区道路中常常也会采用这种收费方式。[17]现金支付的具体过程是,驾驶员在经过收费亭时,由收费员收取现金并且给予驾驶员相应的发票或者其他凭据。然后有专业的财务员对收缴的现金进行清点及核对,核对无误之后交由道路运营公司将其运送至银行结算。在整个费用收取的流程中现金是实现所有操作的载体。

现金支付具有收取流程简单,收费车道配备的设备少,建设周期短等方面的优势;非常适用于那些不是常常使用某一特定路段的用户,例如外地车辆经过本地路段时,使用现金缴费会非常方便。综合考虑我省各方面的基本情况,现金支付方式拥有其他的收费方式所没有的优点。同时它也存在许多缺点,其中最明显的影响最大的就是现金支付降低了服务的效率,从而间接影响了道路的通行速率,甚至会使相关的路段发生拥堵现象。此外现金的管理也需要大量的人力资源,而且会增加管理的难度。

(2)预付款支付

使用者可以到道路的运营公司办理一张储值卡,通过使用卡里面的预付款来支付道路通行费。同时道路公司应该采取积极的营销措施,根据预付款的金额,给予相应的优惠。[18]如此道路过往车辆需要支付通行费时,只需要在储值卡中扣除等额的预付款,既节省了大量现金管理方面的人力资源,也提高道路的管理水平。

储值卡通常设有一个余额下限,以免出现支付时余额不足的情况。储值卡因非自然因素造成损坏的,可以申请退还剩余的预存款。当过了储值卡的有效期时,可以把余款转到另一张仍在有效期之内的卡里。

预付款支付最大的优点是在支付过程中不需要使用现金,缩短了相关的处理时间,提高了道路的通行效率;减少与现金接触的人员,降低资金管理的风险;交易由台前转移到了幕后,提高了现场的工作效率,提高道路的通行速率。[19]但是,这种支付方式的交易过程透明性较差,在整个过程中,银行职能仅仅局限于储存这一单一的功能,使用者与运营公司进行现金交易,道路运营公司需要新建一个系统来管理收费数据库和磁卡数据库,使相关政府机构的难以实现全局管理和财务监督。

(3)银行专用帐户支付

这种支付方式与前一种类似,最大的区别就是,使用者需要在道路运营公司指定的、具有办理资格的银行申请专用的账号,办理相关的储值卡,在里面预存一定数额的现金。当需要支付通行费时,收费系统的收费管理中心会把使用者的信息发送至银行,银行负责将通行费从用户账户转存到道路运营公司的账户上。这种预付款方式只有在使用者获得储值卡的过程中有现金交易,其他的过程实现了电子化,避免了因现金交易而产生的各种问题。

这种支付方式具有以下几个优势,首先道路运营公司不需要新建售卡点,可以借助银行现有的服务网点来实现销售,节约了成本。其次,把大批量的业务数据交给银行处理,减轻了收费管理中心的负担。第三,银行可以实现业务扩张,扩大用户的范围。[20]银行的加入会帮助到运营公司规避因用户恶意逃费带来的风险。它比较适合自动化程度较高的收费系统。这种方式提高了业务办理以及资金流向的透明度,有利于政府机构实现有效的监督和管理。

(4)信用保障支付

后付款方式能够为道路运营公司以及长期的用户带来实惠。它建立在长期使用者和道路运营公司签订先使用后付款协议的基础之上。使用者使用借记卡来支付通行费。按照定线定费制或定长定费制来收取费用,使用者按国定时间到银行结算。

车辆在通过高速公路时,收费设备会根据车辆的相关信息,把收费的有关信息存储在记账卡。收费管理中心根据使用者的相关信息计算路费,产生一张月结单。运营商定期整理月结单,把费用的总额报告银行,银行负责把相应的款项转存到道路运营公司的账户。这种方式给高速公路以及道路运营公司都带来了效益,高速公路不再需要处理大量的现金,大大降低了收费所需的时间,提高了道路的通行效率;运营公司不再需要处理大量现金,省去了现金结算的繁杂手续;使用者也可以选择更加快速的快速通道,节约行驶的时间。这种方式能够为支付过程中的各方带来实惠,既方便了使用者的资金周转,也便于运营公司实现对资金的高效利用。[21]这种收费方式需要有简单易用的操作设备以及强大的数据处理能力提供支持,所以系统设计的时候需要把这些要求考虑在内,采取有效措施提高系统在这方面的能力。

2.2.4收费车道特征

收费车道是组成收费系统的最基本单位。由于我国的高速公路普遍采用的是全封闭式收费,因此,道路的车道数量和所采用的收费方式会对道路的通行能力有较大影响。

车道按收费方式可以大致化为有人和无人操作车道或者停车收费和不停车收费车道两种。他们也是一一对应的,不停车车道和无人操作对应,停车车道和有人操作对应。收费时停不停车和道路的通行速率关系密切,因此,通常车道主要以停车和不停车作为划分的基本标准。

2.3高速公路收费系统的基本性质

高速公路收费系统的成本较高,需要在管理方面投入巨额资金。国家在收费道路的造型、设计、建造、调试、和验收方面都有较高的标准。它的高水准性主要体现在以下几个方面:

有效提高通行费的征收率。系统能够准确判断车的型号,快速计算出通行费的数额,有效降低漏费的几率;可以实现对整个缴费过程的全程监控,降低贪污腐败发生的概率。

对道路的通行率基本无影响。对于停车缴费的系统,需要保证系统本身安全运行的同时,增强收费员自身的素质,减少业务办理所需的时间,以此提高道路的通行效率。

数据管理效率较高。系统需要处理大量的财务数据,同时还要处理和传输交通率和车辆信息等多种数据,所以应该提高数据在传输过程中的准确率。

能够有效的控制交通。采用在道路路口设置入口匝道的方式来控制交通,提高系统相关的软硬件水平。

设备故障率低。把系统因设备问题而瘫痪的风险降到最低,避免因设备失效而引起的数据丢失,确保设备健康稳定运行。

降低投资成本。收费系统成本的高低取决于所选择的付费方式与系统的选型。而这些和道路的交通量规划有着密切的联系,所以应该把交通量规划作为系统选型的重要依据。

2.4半自动收费系统

收费系统通常由三个部分组成,他们分别是:收费站、收费车道和收费管理中心。收费站依据实际的车流情况,设置相应数量的入口和出口车道。收费岛将道路划分成一条条收费车道,岛上装有多种专业的收费装置。在收费车道前面设置一个宽度大于车道路面的收费场地,供车辆等候和进行车辆起步以及停车之用;在场地的旁边建立起相应的监控设备,密切掌握道路的收费情况。半自动收费系统由电子计算机来统一管理。[22]充分结合监控设备,收费车,收费管理公司的优势,加快系统的运作速度,提高系统的使用效率。扩大系统的适应范围。将系统打造成一个集交通数据采集,道路交通控制和交通监控等功能于一体的多功能系统。这些功能的具体需求是:

收费——简化业务办理的过程,提高单位时间内的业务办理数量,开具发票以便日后的统计和检查;

控制——合理分配车道,建立起完善的应急预案,发生紧急情况时采取有效措施疏导交通,确保道路安全的基础上保证道路的流畅运行;

监控——封闭式收费道路提供在入口车道发卡、出口车道验卡服务,整个费用的支付过程都将在监控设备的密切注视下进行,系统将会自动按车型以及行车距离计算出费用的数额,并对现场的情况加以处理之后传送至收费管理中心。

停车收费会减低道路的通行效率。增加了业务办理的复杂度,延长了车辆在收费站停留的时间。一些主干道的收费站往往会整条道路交通最薄弱的地方,是阻碍道路运力水平提升的一大障碍,在道路设计的时候需要充分考虑到这一点。

2.5电子收费系统

随着技术的不断发展,电子收费系统也经历着从无到有,从单一到复杂的发展过程。目前存在的系统主要可以划分为自动电子收费系统和收费站电子收费,两种系统的运作流程和车道的装备都存在一定的差别。如果电子收费系统的用户所占的比例不大时,就要求两种收费方式并存,以此来满足各方的需求。在电子收费系统未完全建立的时候,仍然需要保留收费站模式的收费系统,以确保公路收费系统的健康与稳定。事实上,前面所提到的电子收费系统也就是所谓的收费站电子收费系统,接下的一个章节将主要介绍电子收费系统。

第三章高速公路不停车收费系统简介

3.1国内外高速公路不停车收费系统应用现状

3.1.1国外高速公路不停车收费系统应用现状

世界上第一个不停车收费系统于一九九八年诞生于美国Lincon隧道,到目前为止美国国内的交通运输管理机构已经发展至十多个,在许多的美国高速公路上相继开通了不停车收费车道,仅一九九七年四月在华盛顿地区就有多达50条车道设置了该类型的车道,它能够帮助公路的建设者快速的收回成本。一九九五年六月由日本建设省和公路管理公司牵头,聚集了日本境内的10余家企事业单位进行了一次大规模实验。[24]实验结束后的第二年在相关的日本政府部门的领导下制定了一套关于不停车收费系统的草案,该草案被送至国家标准化组织第204委员会(150/TC204),于一九九八年正式将系统推向全日本。欧洲的不停车技术起步更早,发展更成熟,应用范围更广,欧洲的第一次不停车收费服务发生在一九八六年的挪威Bergen,从这个时候开始不停车收费系统开始快速发展,此后欧盟境内的许多国家相继开展不停车道路系统的开发与建设。ASTAP于一九九九年二月在瑞士日内瓦召开的工TU-R/SGS/WPSA会议上提出一个主要内容是 “TICS:DSRCATS.SGHz”的提案,该提案获得与会各国的普遍认可。该系统此后也顺利的成为道路收费系统中车路短程通信(DSRC)的国际标准。

在世界范围内,美国、欧洲、日本在不停车收费系统的研究中处于领先地位,与此同时其他的发展中国家也在积极研究相关的技术,韩国已经制定了相关的不停车系统的长期发展规划,新加坡也开始在全国推进不停车收费系统的建设。在我国的香港特别行政区和台湾省已有部分路段设置了不停车收费系统。

3.1.2国内高速公路不停车收费系统应用现状

我国在不停车系统方面的研究起步较晚,但在1998-2003这五年间,道路交通系统的智能化水平不断提高,不停车收费系统的研究获得飞速发展。相关的管理机构也大力支持与此相关的各种科学技术研究。从一九九八年六月开始,交通部集合交通部公路科学研究所、广东省交通厅、江苏省交通厅、四川省交通厅、西安公路科学研究所、北京市交通局开展了以“新时期信息时代背景下不停车收费系统的基础研究与推广”为方向的联合项目研究。[25]该项目的研究成果于2000年纳入到交通部发布的《高速公路网络系统收费暂行管理条例》。到2003年年底,我国的电子收费系统发展速度进一步加快,有些项目开始试运营,但是总体的规模依然较小,难以形成规模效益。

这种情况在2007发生了根本性的变化,当年年底不停车收费系统开始在沪宁、沪嘉等长江下游的道路上试运行,广东也开始改变传统的收费方式,开始把不停车收费技术和半自动收费技术(MTC)应用到道路的收费中来,经过四年的发展,不停车收费系统的规模已扩大至40余条道路120余条车道。

在这个时候交通运输部根据实际情况抓住时机把不停车收费系统推向全国其他地方,在京津冀和长三角经济区积极开展试点工作。此举将有利于整合试点区域内的道路收费系统,加快区域内服务一体化的进程。不停车收费技术的广泛使用进一步提高道路的通行速率,缩小了收费站的规模,为用户提供更好更优质的服务,将各区域的交通系统紧密的联系在一起。[226]同时借助它的普及,我们可以在此基础上找寻未来道路建设、管理的方法,并且提高资金回收的能力。

3.2高速公路不停车收费系统的流程与效果

第一、使用者可以通过客户服务中心提出申请以获得车载电子标签,这个设备是整个系统的一部分,系统可以通过它来收取费用。

第二、客户服务中心将会给使用者一个专用的账户,使用者只需要在账户中预存一定金额的预存款,账户就可以正常使用了。

第三、使用者从客户服务中心得到一个电子标签,这个标签里面存储着使用者的账户信息以及车辆信息。

第四、电子标签放置在车辆的指定区域,便于设备的检测。

第五、当车辆靠近收费站时,系统自动运作,用户根据指示灯和指示牌的指示准确进入装有不停车收费系统的车道。自动车辆识别子系统根据计算机从电子标签中读出的信息识别出驾驶者和车辆的基本信息,并与电子标签内存储的信息进行比对。如果二者完全一样,车道控制系统会产生费用收取记录并将其存储至收费站的计算机系统。假如发生异常情况,车道控制系统会自动启动紧急措施,调用交通控制系统才有效措施拦截违章车辆,或者转由人工方式收费方式处理。与此同时,逃费抓拍系统也迅速开始工作,拍下违章车辆的牌照,方便以后准备处理。采用不停车收费系统,使用者支付通行费时不再需要使用现金,实现了业务办理的自动化。

第六、在系统设置的特定时间,专营公司下属的收费站所使用的收费管理计算机系统开始与结算中心进行数据传送。

第七、专营公司将用户的通行费支付记录上传至不停车收费系统,结算中心据此记录进行结算,结算完成之后使用者的账户会生成前一日的支付记录,资金也就由使用者的账户转至专营公司的账户。

第八、客户服务中心依据结算中心的使用者账户信息,帮助使用者了解账户的资金动向,以及为其查询费用收取的清单。

第九、使用者需要让账户的余额维持在一定的数额之上,以免出现余额不足的问题。

3.3高速公路不停车收费系统的技术简介

如何让不停车收费系统在现实工作中充分发挥它的优点,快速而安全的完成收费过程,充分挖掘道路的通行潜力,吸引更多的客户来使用这一先进的收费方式,在它的道路控制系统中必须含有两个重要的分系统:

第一、自动车辆识别系统(Automatic Vehicle Identification System)

第二、自动车型分类系统 (Automatic Vehicle Classification System)

第三、逃费抓拍系统   (Video Enforcement System)

自动车辆识别系统(AVI)的工作原理是借助安装一种名为微波天线的设备,来获得车载电子标签里面所存储的信息;如车主、车型、ID号等,并根据这些基本信息来确定车辆是否有资格通过不停车收费车道。

自动车型分类系统(AVC)的工作过程是依靠安装在道路内和道路周围的传感装置来检测车辆的具体类型,并与车载电子标签装置所存储的信息进行比对,避免人为换卡情况的发生,确保系统准确无误的收取费用。

逃费抓拍系统(VES)可以捕捉那些未配有电子标签却使用不停车道路的车辆图像,便于通知其交付费用。

3.3.1自动车辆识别系统(AVL)

车辆自动识别系统(AVI系统)工作流程是首先使用装备在道路两旁的信号收发装置来检测过往车辆的信号,然后把信息交给信号处理装置在计算机的支持下完成过往车辆的辨别工作。

通常不停车收费道路的上方或道路旁会装有微波天线,天线和以天线为主体的读写器上,读写器以天线为媒介向电子标签发出信号,电子标签开始工作,电子标签返回一个特定车辆的唯一的ID号码,这个号码可以帮助系统确定用户的身份信息。[27]可读写的电子标签、带智能卡的电子标签,包含许多其他的信息。读写器作用就是接受相关的控制信息刷新标签,标签在使用之前,要先初始化,并存入使用者的基本信息。

3.3.2自动车型分类系统(AVC)

自动车型分类系统在不停车收费车道中发挥着重要作用,在对车型的核对过程中有举足轻重的作用。

其角色功能具体如下:

就收费系统而言,收费标准的制定是因车而异的,即:车辆的道路通行费是根据车辆的具体型号来制定的。车辆的辨别在人工收费系统中需要人力来手动完成;反之,在不停车系统中,这个过程主要由专业的设备和计算系统共同完成。

    自动车型分类系统能够自动对车辆的类型进行分类,这个系统的基础是收费系统的硬件以及应用程序。它主要由各种类型的传感装置和车辆类型分类设备组成,这些传感装置能够测量出车辆的物理特征,测量出的信息被送到处理机进行汇总,而信息处理装置能够根据传感装置传输回来的物理特征信息辨别车辆的类型。

自动车型分类系统在手工收费系统中主要的任务是帮助收费人员辨别车辆的类型;而在电子收费系统中,自动车型分类系统的作用更大,既可以计算车辆的通行费数额,也可以核对车载点在标签上的车辆信息,以保证电子标签使用的安全性。自动车型分类系统所计算出来的费额应该谨慎处理,尤其是将它作为收费的依据时更应该慎重考虑。但是它能够用来检测和核对车型。

3.3.3逃费抓拍系统(VES)

逃费抓拍系统从属于不停车收费车道系统,具有鲜明的特色。真正意义上的不停车收费,道路前方是不会有阻拦装置的。但是如果没有阻拦装置,有些驾驶员会存在侥幸心理而故意逃费,即便是安装有栏杆自动收费车道,也设有高速摄像系统来捕捉逃费车辆的图像。

其功能概述如下:

向过往的车辆收取通行费是回收道路建设资金的可靠方法,能够实现成本的快速回收,并将资金迅速投入新的道路建设。不停车系统实现的是电子化收费,收费过程不需要收费人员的参与,除此之外的收费系统,费用收取的方式是光卡收费或者由客户到收费车道前由收费员收取。收费员与光卡可以降低客户的逃费欲望,提高通行费收取率。[28]但由于使用不停车收费系统在车辆行进的过程中完成收费过程,仅仅只提高了道路的通行效率,因此,许多部门都不太看好不停车收费系统。有时候一些用户会误以为不停车收费系统没有约束和防范逃费的措施而故意逃费,这将会给专营公司带来经济损失。

逃费抓拍系统是借助收费系统的各种设备以及应用程序,来抓拍违规过往车辆图像信息的系统。在不停车收费系统,它的职责是捕捉那些违章通行车辆的图像信息,系统借助这些信息可以确定车的来源、车主、牌照号码等车辆的基本信息,便于搜寻相关的违章车辆。在本文所述的车道系统中,检测线圈2的作用是发出指令,指示摄像头抓拍经过线圈2的违章车辆。管理部门会采取征收高额逃费车辆补收费,以此降低逃费事件的发生几率,降低因客户逃费而带来的损失。如果车主拒绝付费,则可以通过法律的途径加以解决。

第四章高速公路不停车收费系统综合评价的理论方法

4.1灰色系统评价模型

高速公路进行不停车收费系统的综合评价需要考虑很多因素,即有定性指标也有定量指标,按照灰色系统的定义,对这类系统的评价属灰色系统决策问题。[29]灰色理论之中灰色关联度分析,就是用来分析不同指标间关联程度的有效方法,该方法是根据关联度的大小对不同方案和目标间的关联程度进行描述,并以此进行排序,最后作出评价的。

4.1.1评价目标与备选方案

{xi(0)(k),(备选方案i=1,2…,n,评价指标k=1,2…,m)}表示第i方案第k项指标的数值,以{x0(0)(k)}表示总目标中第k项因素的目标,它是由n个方案中m个指标的最佳数值所组成。

4.1.2数据的无量纲化

为确保不同方案间相同指标具有可比性,需要对原始数据采取无量纲化处理,即令

                    1)

                      2)

式中,为第k项指标在n个方案中的最大值以及最小值(i=1,2n, k=1,2…,m)。公式(1)适用于值越大效用越大的指标属性,公式(2)则适用于值越大而效用越小的指标属性。

4.1.3关联系数计算

以理想方案m个评价指标的无量纲值构成参考数据列{x0(k)|(k=1,2,m)以各被选方案的m项指标的无量纲值构成比较数据列{xi(k)|,(i=l,2n   k=l,2…,m)}。

然后根据下式计算不同参考数据列及比较数据列的关联系数                   (3)

式中,0i(k)指参考数据和第i个比较数据列在第k项指标处的绝对差,

0i(k)=|x0(k)-xi(k)|;  X。与xi在第k项指标处的关联系数; 为分辨系数, 取值在O至1之间。

4.1.4计算关联度

关联系数只能够反映比较数据列和参考数据列在指标处的关联程度,这一信息是孤立、分散的,并不能反映全部m个指标的整体关联度。所以,将m项关联系数取平均值之后作目标值(参考数据列)与不同备选方案(比较数据列)的整个关联程度的度量,即为关联度

             (i=1,2,,n)                (4)

比较ri的大小,就能够对不同备选方案作出排序,之后进行决策。因为各项指标在方案决策中具有不同的影响程度,为了反映这种差别,需要关联度进行加权计算

           (i=1,2,,n)                 (5)

式中,w是指不同指标在方案决策中的权重。它的计算需要采用下文中介绍层次分析法。

4.2层次分析法

层次分析法是一种将定性与定量进行结合的评价分析方法。该方法的核心思想是:“将所研究的问题进行分解,进而组成多层次的阶梯式分析结构模型,并最后归纳为最低层对最高层来讲相对重要性的确定。每一层次的元素(目标、因素和指标)相对于其上层某一元素的单排序计算,能够简化为一系列成对元素的互相比较。”[30]所以系统都需要以一定的信息作为基础,层次分析法的基础主要是人们对各个层次中各元素的相对重要性作出的判断。相对重要性通过相对标注的形式给出,这样求制定者具备一定的专业经验及判定能力,但是相对比例标度的给定仍具有主观性特点。判断通过一种合适的标度用数据来表示,构成判断矩阵。(这一矩阵表示对上层次的某个元素、本层次和它有关元素之间相对重要性的比较),进一步计算矩阵的最大特征值及其影响向量。按照矩阵原理,前者用于一致性检验,后者主要是为某一层次元素相对于其上层某元素的相对重要性权重,通常把这种计算称之为层次当排序。在计算得出某一层次相对于其上层各元素的排序权值之后,再用上一层次本身的权值进行综合,对层次总排序进行计算,这样沿着递阶层次结构,从上到下就能够计算出最低层元素相对于最高层元素的相对重要性,也就是权重。[31]利用层次分析法来解决问题,主要可以分为四个步骤,如下文所示:

4.2.1建立递阶层次结构

这是层次分析法中的第一步也是最重要的一步。首先,将复杂问题进行分解不同组成部分,即元素,然后将这些元素根据属性不同进一步分成若干组,以形成不同层次。处于相同层次的元素作为准则,会对其下层的某些元素起到支配作用,与此同时它本身又受其上层元素的支配。这种自上而下的支配关系就形成了一个递阶层次。位于最上面的层次一般只有一个元素,是分析问题的预定口标,以及理想结果;位于中间的层次通常是准则、子准则;决策的方案则包括在最低一层。典型的层次可以通过下图表示:

1:阶梯层次示意图

层次数的多少与问题的复杂程度以及所需分析的详尽程度直接相关。每一层次中的元素通常不会超过九个,因为同一层中元素数目过多会使得两两比较判断困难加大,层次结构的好坏对解决问题有着极为重要的影响。层次结构应该建立在决策者已经对所面临的问题有着全面深入认识的基础之上。

4.2.2构造两两比较判断矩阵

递阶层次结构建立以后,就确定了上下层次间元素的隶属关系。如果将上一层次的元素Ck作为准则,则它对下一层次的元素A1A2An就具有支配关系,我们要达到的目的就是在准则Ck下,依据它们的相对重要性赋予A1A2An相应的权重。对多数社会经济问题,尤其是对于人的判断有重要影响的问题,并不容易直接获取这些元素的权重,通常需要采取适当的方法来导出它们的权重。[32]层次分析法对权重的确定采用的是两两比较的方法。

该步骤中,做决策需要反复回答问题:在准则Ck AiAj两个元素哪个更重要,重要多少,需要对重要多少赋予一定数值。这里采用1-9的比例标度,其含义见表1

1:标度的含义

标度值

含义

1

表示两个元素相比,具有同样重要性  

3

表示两个元素相比,一个元素比另一个元素稍微重要

5

表示两个元素相比,一个元素比另一个元素明显重要

7

表示两个元素相比,一个元素比另一个元素强烈重要

9

表示两个元素相比,一个元素比另一个元素极端重要

例如,准则是社会经济效益,那么子准则就可以分为社会、环境和经济效益。如果认为经济效益与社会效益相比更重要,它们的比例标度取5。则社会效益于经济效益的的标度就是1/5。对于n个元素来说,得到两两比较判断矩阵A

判断矩阵具有以下性质:

                                               6

                                                

我们称A为正的互反矩阵。

1-9的操作方法是把思维判断数量化的一种很好的方法。首先,在区分不同事物本质差别时,人们通常习惯于用相同、较强、强、很强、极端强等语言,对此做进一步的细分,就可以在各相邻两级中分别插入折衷提法就很缜密,所以对多数决策判断来讲1-9级的标度是适用的。其次,根据心理学的实验成果可知,多数人对不同事物在相同属性上差别的分辨能力处在5-9级之间,因此采用1-9的标度可以反映多数人的判断能力。[33]最后,如果被比较的元素的属性位于不同的数量级,通常需要把较高数量级的元素做进一步的分解,以保证被比较元素在所考虑的属性上有相同或者接近的数量级。若因素ij比较得aij,则因素ji比较的判断力就是aji

第五章高速公路不停车收费系统综合评价的指标体系

5.1基于技术因素的系统综合评价指标

因为电子收费系统项目技术经济评价具有其特殊性,而且如今山东省还没有一条高速公路实行完全的封闭式不停车收费,所以评价指标与一般的公路建设评价不同。[34]在对技术性能评价进行评价时,将延误时间,通过率,管理效率及通行费征收率设定为评价指标。

5.1.1收费车道出入口平均通过率

平均通过率 ,是指收费车道在单位时间内完成收费服务,可以通过的平均最大车辆数。将平均通过率取倒数就可以得到平均最小服务时间TS TS共同反映收费车道的通行能力的大小。

停车收费p=3600/TS                                     7)

不停车收费 =Vs s                    (8)

式中: 代表单车道车辆平均通过率(辆/h·车道);

Ts代表收费服务时间(S/辆),它包括车辆挪位时间(服从负指数分布,对小客车取5-6s)及收费时间(随付款方式,自动化程度以及通行券型式而变化);

Vs代表通过收费车道的平均车速,(km/h);

 s代表收费车道的平均车辆密度,(辆/km·车道)。

不同收费系统的出入口车道平均通过率有所差别,需要分别进行考虑。最终确定将收费站出入口的平均通过率作为计算的指标。

平均通过率

M=k                                                                   9)

式中:

M代表平均通过率(辆/h);

K代表开放的收费车道数。

只要有人介入的收费方式,无论采取何种设备,人工操作熟练程度都会对收费服务时间产生影响。

5.1.2平均延误时间Td

将设计车速作为参考基准,当车辆通过收费站时因为减速、排队等候、办理收费以及启动加速都会增加时间,将这部分时间称为延误时间,它限制了车道通行能力,同时也是对收费站服务水平的反映,在此,先介绍公式美、日两国推荐的排队等待时间的期望值公式:

                       (10)

公式(10)中:TW代表车辆排队等候的平均值(S/辆);

 代表站前没有车辆的概率:

P代表交通强度,  为单位时间内到达收费站的平均车辆数(辆/h)。

延误时间的计算是将车辆进站减速、排队等候、收费手续办理及启动加速至正常车速所需时间的加和。[35]因此延误时间计算公式表示为为:

停车收费

                    (11)

当车辆通过不停车收费匝道有时也需减速,因此也会出现延误时间。

不停车收费:

                 12)

式中:SlS2分别表示为车辆过停车收费站时的减速距离和加速距离,km;

S3,S4分别表示车辆过不停车收费站的减速距离和加速距离,km;

Vn代表设计车速或者允许的最高车速,km/h;

V1代表通过不停车收费匝道设定的最高车速,km/h。

其他符号意义同前。

出入口的平均延误时间应该分别计算。

目前我省收费站的服务水平多数是采用1—3级,就是平均一条收费车道允许有1-3辆车进行排队等候,在交通高峰时期通常会超过3辆。尤其是通过不同公司管辖的多条收费道路时,主线收费站前会有较多车辆排队等候,延误时间较长,加大用户的时间成本和经济成本。

5.1.3通行费征收率

收费系统的主要功能是将应该征收的费额全部收回。但是实际工作中存在的差错和费额人为流失往往导致费额征收率低于100%。其中差错主要表现在:设备执行错误(如车型判别错误、磁卡读写出错等)和人为操作差错,而人为差错则往往是指在收费过程的某些环节存在的作弊可能性,这是一个长期难以解决的费额流失数量估计问题。通常情况下,高精度设备比人工操作的出错率低。防作弊功能主要体现在:减少或删除收费过程中的人工操作环节;将影响收费金额的操作全部记录在案,以备事后检查。半自动收费系统可以完全提供第二方面的功能,但只能部分体现第一方面的功能。而全自动收费系统则完全摒弃了人工操作界面,从而降低了出错率,提高了费额征收率。该项指标属于定性指标,其分值需要专家进行评分得出。

5.1.4管理效率

现阶段,我国高速公路的收费形式还是以现金为主,所以收费站每天会征收大量费额,而收费管理主要就是保证现金当日安全上缴,并及时进行财务处理(即完成当班结算)。收费系统除了具有收费的功能,还具有交通信息同步采集的功能,如车辆总行程、各站进出交通量、车型的时空分布等,这些都是高速公路营运管理的原始数据,需要及时处理、传输至收费管理中心,由收费中心转发给监控部门和区段管理中心,实时掌握全路收费情况和交通流状态。人工收费和功能简单的计算机辅助管理系统都不可能具有上述各项功能。[36]所以,除了要建设半自动和全自动的管理系统外,还需要建立收费管理中心,并配备必要的硬件和功能完善的软件,负责全线收费数据的处理。该项指标也属于定性指标,其分值需要专家进行评分得出。各种类型收费方式的性能指标如下(见表1)。其中,只能用定性的分级来表示通行费征收率和管理效率两个指标

1: 各型收费方式的性能指标

收费方式名称

入口通过率(辆/h)

出口通过率(辆/h)

出入口总延时(s)

通行费征收率

管理效率

人工收费+微机管理

450

180

185

5(一般)

5(一般)

半自动微机+IC卡预付收费

430

250

47

6(高)

6(高)

电子车牌停车自动收费

450

450

34

7(很高)

7(很高)

电子车牌不停车自动收费

1500

1500

2

7(很高)

7(很高)

5.2基于经济因素的评价指标

这一因素影响下的评价体系的构建是以投资者为出发点的。收费系统的投资者最关注的是投资效益和投资回收速度。现以项目本身所发生的成本—效益进行分析。其中所考虑的成本和效益是项目决策的最主要影响因子。这一点正好与文中所用到的灰关联度法和AHP法相吻合。

5.2.1预计发生的成本C

这一成本是指系统改造完成后第一年投入的初始成本。主要由两部分构成:

1)初期投入的设备添置费C1

系统改造需要在原有收费系统设备的基础上添置新设备,包括:不停车收费系统车道控制器、不停车收费系统主机等。其成本即表现为:初期不停车收费系统设备添置费C1

2)设备日常维护费C2

该费用主要是用于日常维护或更新不停车收费系统本身的损耗零件,如:内设电源、电池等,还用于支付系统稳定运行所需要的维护费用。此项开支按年进行统计得出。

预计发生的成本C=C1+C2

5.2.2预计产生的经济效益B

1)增加的通行费收入B1

要想尽快收回成本,不但要降低营运成本还需要尽力提高销售利润。高速公路唯一的销售收入就是通行费。费额与车辆总行程数直接相关。因此需要争取使更多车辆转移到高速公路上来。当然,这不但与高速路所在地的经济发展水平有关,还与两条平行公路的行驶时间差、用户心理及通行费额等因素有关。而用户心理又直接受到排队长短、受收费手续是否简便、交通拥挤、路况、安全性等因素的影响。美日两国学者根据调查统计曾推出多种路径选择模型用来估算公路交通量转移率。下面介绍一种计算从一般公路到收费高速路的交通转移率的公式,应用该公式需要实践调查。

                                13)

式中:P代表所有调查者中愿改走收费道路的被驾驶员所占比例,称为交通转移率,(%);

C代表出入口总延误时间(min);t代表两道路的行驶时间差(min);

a代表与通行费额有关的用户心理参数,参数取值见表2;

 代表与车型用途相关的用户心理参数,参数取值见表3;

K代表转移率上限,一般取1。

1:从不收费道路转移到收费道路的交通

上式应按车型分别计算。图1为美日学者拟合得出的有关小汽车的转移曲线图。由图可知,如果收费站延误180s可以节省60min就愿上高速路的占调查者总人数的60%。假设驾驶员人数与交通量相对应,那么增加的通行费收入B1就可以表示为:

 不收费公路上各种车型的交通量×该车型的转移率×通行费

2:不同通行费影响下的a值

通行费(元)

a取值

≤20

2.5

25

3

30-35

3.5

40

4

45

4.5

≥50

5

3:不同运输用途的

运输种类

 代号

取值

经常通行的公共运输客车

 1

0.25

经常通行的货车

 2

0.1

经常通行的私人车

 3

0.1

偶尔通行的私人车

 4

0.3

偶尔途经此地的货车

 5

0.25

2)节约的营运成本B2

有很多途径可以降低营运成本,其中不停车收费系统节省的最显著的一项费用就是人员工资。非不停车收费系统的收费员及其后勤人员通常要占公路营运公司总人数的2/3以上,而不停车收费系统,可以大大减少收费员人数及相应开支,大幅度降低营运管理成本。因为营运成本人员工资所占比重很大,所以将节省的收费员工资看做节约的营运成本。

B2=节省的收费员人数×每人年工资

5.3基于社会环境因素的综合评价指标

5.3.1用户的可接受程度

不同的电子收费系统所要求的通行券媒质也有很大的差异。电子收费系统越先进,它所要求的通行券在技术构造和生产工艺上都很高。如最先进的不停车电子收费系统,需要采用电子车牌照,即以电子标签(TAG)为通行媒介,其造价很高而且需要用户自己购买。所以,较高的购买价格会影响到车主对使用电子收费系统的消费倾向,进而影响用户对于先进技术的接受程度。经统计分析,几乎100%的用户都青睐可多次使用的磁卡(如非接触IC卡等);而只有20%的用户表示愿意接受电子标签。

5.3.2环境污染程度

这一指标是通过衡量各方案对大气质量的影响来确定的。而大气质量的影响则是通过对不同方案下的汽车排队延时的百分差来度量。对各个方案来讲,排队延时(混合收费系统的总共延误时间)越长,尾气排放量就会越大。该指标值是计算是将其它方案和延时最短方案取百分差来测得的。

综上所述,在对不停车收费系统进行综合评价时时,将总延误时间、出入口平均通过率、管理效率、通行费征收率作为技术因素评价指标;将设备日常维护费用、初期投入的设备添置费、节约的营运成本、增加的通行费收入作为经济因素评价指标;环境污染程度、用户的可接受程度作为社会环境因素评价指标,就可以得到不停车收费系统综合评价的整个指标体系,如图2所示。

2:高速公路不停车收费系统综合评价体系

第六章结论

第一,本文分析了高速公路不同收费方式以及不停车收费系统收费的技术特点,提出了在当前收费模式下引入不停车收费系统收费技术的方式,从而为山东省高速公路管理部门进一步提高不停车收费系统收费技术使用率以不断提高工作效率,解决高速路收费站面临的瓶颈问题,提供了具有借鉴意义的途径。

第二,论文利用以灰色系统关联度原理,充分结合采用AHP法确定权重,根据不停车收费系统收费方式转变后的多因素、多指标性,提出了用于项目决策的关联度法。可以为高速路管理部门针对具体道路选择采取何种收费方式。

第三,论文针对引入不停车收费系统技术后的对其综合效果的评定设计了一套评价指标体系,为高速路不停车收费系统的效果评估提供了具有借鉴意义的参考。

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