文档介绍：ETC不停车收费系统
摘要
本文通过对全人工车道、人工/ETC混合车道、ETC专用车道三种收费口的研究,综合分析影响车主等待时间的因素,引入收费方式、车流量等变因,同时应用软件matlab、lingo结合收集到的数据进行分析,使模型需要解决的问题得到更好的解决。针对第一个问题,本文将采取排队论模型。首先,通过查阅资料得知通行能力指的是在一定的道路和交通条件下,道路上某一路段单位时间内通过某一断面的最大车辆数,本文将考虑三种收费口自单位时间一个小时内能通过的车辆数,通过计算得到全人工收费、人工/ETC混合收费、ETC专用车道收费的通行能力分别为200、785和900辆;其次以A9徐泾收费口为例,通过附录二得知该收费口分别具有三个出入口,将其视为多服务平台模型M/M/s/?进行求解。
至于问题二,本文基于高速路口的车流量与三种收费方式的收费时间等变因考虑设置各种收费车道的数量,首先将分别考虑全人工收费口、人工/ETC混合收费口以及ETC收费口,视为单服务台等待制模型M/M/1/?,而此情况只有ETC车道满足??1的要求,其他两种车道若采用单服务台等待制模型M/M/1/?将导致排队队长无限,本文对其进行改进为多服务平台模型M/M/s/?,当满足??1的条件时,全人工车道至少需要设置10个,人工/ETC混合车道至少需要3个,而10个全人工车道将也导致高速公路进口段堵塞,本文将其排除,只考虑设置3个人工/ETC混合车道和1个ETC专用车道。
而第三个问题要求建立模型分析影响车主安装OBU装置的主要原因,通过查阅资料,本文从节约时间,付款方便性,节能环保,安全性和装置费用这五个方面进行分析,由于这些因素难以定量考虑,于是本文将采用层次模型建立成对比较矩阵,并进行一致性检验,直至符合检验要求,求出其最大特征值和特征向量。通过准则层权值进行分析得知车主购买OUB装置时考虑的方向主要是节约时间和付款方便性两个方面。
本文的特色在于合理运用题目的资料,根据各个小问相应的需求建立排队模型和层次模型,对其相关的变因进行深入分析,能为收费站的建设提供可靠的依据。
关键字:排队论、层次分析法、LINGO、MATLAB、车道设置
一、问题重述
目前,电子不停车收费系统(ETC)是世界上最先进的收费系统,是智能交通系统的服务功能之一。使用ETC系统,车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用,通过收费站时便不用人工缴费,也无须停车高速费将从卡中自动扣除,此系统特别适用于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下使用。近几年我国的电子不停车收费系统的研究和实施取得了一定的进展。
和传统的人工收费系统不同,ETC技术是以IC卡作为数据载体,通过无线数据交换方式实现收费计算机与IC卡的远程数据存取功能。计算机可以读取IC卡中存放的有关车辆的固有信息(如车辆类别、车主、车牌号等)、道路运行信息、征费状态信息。按照既定的收费标准,通过计算,从
IC卡中扣除本次道路使用通行费。当然,ETC也需要对车辆进行自动检测和自动车辆分类。
车辆装了车载器(OBU)后,当行驶至ETC车道时,安装在车道上方的检测器接收到车载器发射的信号后,栏杆自动抬起,让车辆通过。
电子不停车收费(ETC)技术是解决高速公路收费口拥堵、节约高速公路用地资源及节能减排的有效手段。相比较正在使用的人工半自动收费方式,电子不停车收费技术可使车道通行能力提升3-5倍(正常情况下“人工半自动收费方式”通行一辆小客车约需16-20秒,使用电子不停车收费方式后仅需3-5秒)。
了解关于ETC系统的相关信息(不限于所给出的资料,可以结合其他相关资料),解决以下问题:
(1)建立模型,对全人工收费、人工/ETC混合收费、ETC专用车道收费时间及三种收费方式下收费口的通行能力进行估算。并以A9徐泾收费口为例,考察原有的全人工收费方式、现有的人工/ETC混合收费方式、以及未来将混合车道转为ETC专用车道收费方式,三种不同的车道设置下道路整体通行能力(分别考察出口与入口)。
(2)设置ETC专用车道可以吸引车主安装OBU装置,但是人工收费道口的减少在目前阶段反而会使得拥堵情况更加严重。建立模型以说明如何设置收费车道数量(包括一般车道、ETC专用车道或者ETC/人工混合车道数目),并就如下在某个高速公路进口前路段(单向)所监测到的流量数据进行说明。
(3)建立模型,分析影响车主安装OBU装置的主要原因。结合模型分析
5月15日后交通管理部门推广ETC的一系列措施对车主安装OBU装置的影响。
二、问题分析
问题一的分析:
本题要求建立模型,对全人工收费、人工/ETC混合收费、ETC专用车道收费时间及三种收费方式下收费口的通行能力进行估算,其通行能力指的是在一定的道路和