停車場不停車收費XIAOYI論文

1、 第一章 引言1.1研究背景 近年來，中國的經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，這樣直接導致了車輛的大幅度增多，所以在高速公路、停車場等收費站的車輛排隊堵塞情況也就更加嚴重，在停車場收費方面，效率低下的傳統(tǒng)收費方式(找零、回票、投幣)在車流量較大時往往使車輛在收費區(qū)域滯留，限制了停車場的快捷方便。收費站車輛的堵塞所浪費的不僅僅是時間，更加浪費了大量的資源，同時造成了嚴重的污染，可以說，電子不停車收費系統(tǒng)的應用勢在必行，也是未來的一個發(fā)展方向。電子不停車收費系統(tǒng)(Electronic Ton Collection system，ETC)就是在這一矛盾中應運而生的。不停車收費是城市智能停車系統(tǒng)的基礎，經(jīng)過測算，不停車收

2、費可比停車收費通行速度快8倍在我城市繁華地段，經(jīng)常出現(xiàn)由于停車場卡口擁堵，從而造成整條街道的擁堵。還有部分司機不停地在各個停車場之間無效行駛，就是為了尋找有效的停車位。在無效行車過程中，造成路面車輛過多，從而形成城市交通擁堵。停車收費以及尋找有效停車場已經(jīng)成為影響城市交通的重要因素。實現(xiàn)交通誘導系統(tǒng)以及不停車收費系統(tǒng)二者的有機結合，就可以實現(xiàn)司機快速找到有效停車場并實現(xiàn)快速停車，從而減少車輛在公共路面停留時間，提高城市道路使用效率。不停車收費系統(tǒng)也是智能交通的基礎條件之一。我國在城市智能交通系統(tǒng)建設的過程中，需要不斷的探索發(fā)展不停車收費的模式，從而建立智能城市交通網(wǎng)絡， 高速公路及城市停車場收

3、費問題不僅僅困擾著中國，為了解決這一問題，很多國家都在積極開發(fā)不停車電子收費系統(tǒng)，并有很多國家已進入實用階段。實踐證明，采用不停車電子收費系統(tǒng)不僅能夠從根本上解決因手工收費過程緩慢而造成的交通堵塞，而且能夠減少收費成本，杜絕征費過程中產(chǎn)生的營私舞弊現(xiàn)象，以及減少車輛油耗，減輕空氣污染，從而產(chǎn)生顯著的社會、經(jīng)濟效益。1.2我國不停車收費系統(tǒng)的研究及發(fā)展 現(xiàn)在我國高速公路收費方式主要分為三種，人工收費，半自動收費，電子不停車收費。其中，人工收費為現(xiàn)階段最為主要的收費方式在我國，不停車收費是近幾年發(fā)展起來的新鮮事物。由于不停車收費能較好地解決收費與堵車問題，1994年廣東省交通廳開始探討不停車收費的

4、可行性。1995年交通部科學技術司正式確立廣東省路橋電子收費系統(tǒng)研究和推廣應用為交通部重點科技攻關項目計劃，由廣東路路通有限公司負責研制。自此，不停車收費作為一種更先進的收費方式在政府及行業(yè)主管部門的支持和關心下，被正式列入國家級科研課題。1997年6月，該課題通過了交通部主持的技術成果鑒定。鑒定認為該系統(tǒng)設計合理，結構嚴謹，切合我國路橋建設多投資主體、多收費公司的管理實際，是我國第一個已經(jīng)實際推廣應用，符合中國國情、民情的路橋電子收費系統(tǒng)，技術上處于國內(nèi)領先地位。1997年8月，廣東省交通廳召開了全省推廣使用路橋電子收費系統(tǒng)會議，要求全省公路收費管理部門和收費站積極配合支持該課題的推廣應用，

5、提高公路收費管理水平。 為更大范圍地使用不停車自動收費，適應公路收費發(fā)展，1997年，交通部科技司在北京和廣東分別召開了“網(wǎng)絡環(huán)境下不停車收費系統(tǒng)攻關項目”座談會。廣東路路通有限公司、首都機場高速公路公司分別介紹了各自在不停車收費方面的試驗、建設、管理和運營等情況。專家通過討論一致認為，根據(jù)我國道路交通的發(fā)展，特別是發(fā)達地區(qū)的道路交通現(xiàn)狀，不停車收費系統(tǒng)的應用已成為緊迫的現(xiàn)實問題，很有必要從政府的角度、從客觀的角度來進行規(guī)范和管理，開展行業(yè)聯(lián)合攻關已非常迫切。目前交通部正在組織有關科研與應用單位進行攻關。交通部組織有關專家編寫了不停車收費系統(tǒng)建設的指導性意見。該文件規(guī)定對區(qū)域甚至全國范圍內(nèi)實現(xiàn)

6、統(tǒng)一規(guī)范，特別是統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等方面有重要的作用，保證了在網(wǎng)絡環(huán)境下順利實現(xiàn)不停車自動收費的可能。相關國家標準正在制定中。廣東路路通有限公司在我國率先研制的“路路通不停車自動收費系統(tǒng)”得到了社會的肯定。1998年該系統(tǒng)被國家經(jīng)貿(mào)委確定為國家級新產(chǎn)品、廣東省科技進步二等獎、廣東省交通廳科技進步一等獎和中國企業(yè)新紀錄等一系列榮譽稱號。系統(tǒng)自推廣應用以來在廣東省佛山、南海、順德三市聯(lián)網(wǎng)運行三年多，累計通行超過1000萬車次，性能安全可靠、穩(wěn)定準確，獲得了良好的社會和經(jīng)濟效益。同時，首都機場高速公路、滬寧高速公路等其他省市公路管理部門也將不停車收費系統(tǒng)應用到收費管理中。我們相信隨著我國公路建設

7、的快速發(fā)展，公路收費越來越引起政府、交通管理部門和全社會的關注，不停車自動收費系統(tǒng)以其獨特的優(yōu)勢和魅力在收費管理中的地位將不斷升高，必將發(fā)展為收費主流。1.3不停車收費系統(tǒng)在國外的發(fā)展應用目前國外停車場管理系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已基本進入智能無人化收費的階段。高速公路及停車場收費問題不僅僅困擾著中國，為了解決這一問題，許多國家都在積極開發(fā)不停車收費系統(tǒng)。并有許多國家進入實用階段。歐、美、日等發(fā)達國家和地區(qū)已在一些高速公路上安裝了不停車電子收費系統(tǒng)，車輛通過收費站的最高時速甚至可達200公里/小時，有效地緩解了由于停車收費而造成的交通堵塞狀況。而其使用的收費介質已由傳統(tǒng)接觸讀寫類型收費介質轉變?yōu)榉?/p>

8、接觸類型的新型收費介質。國外停車場收費系統(tǒng)一般采用高度智能化的專用設備，可以實現(xiàn)收費系統(tǒng)的無人化操作。設備制造工藝精良，系統(tǒng)穩(wěn)定性和產(chǎn)品技術水平達到較高水平。停車場管理系統(tǒng)的一個顯著特點是停車交易支付手段的電子化程度非常高，基本上不存在現(xiàn)金交易的現(xiàn)象。許多國外管理系統(tǒng)配備停車車位引導系統(tǒng)、停車車位查詢系統(tǒng)等智能化設備，使停車場管理系統(tǒng)的功能更加豐富。一些國外停車設備廠商正在研究能夠實現(xiàn)‘網(wǎng)絡化存車’的停車場管理系統(tǒng)。這種收費系統(tǒng)依靠INTERNET網(wǎng)絡連接，能夠實現(xiàn)在一個相對廣闊的地域內(nèi)（例如一座城市甚至一個國家）的多個停車場的隨意停車。管理系統(tǒng)會統(tǒng)一調(diào)

9、度車位資源，統(tǒng)一進行交易結算。停車用戶在家中通過網(wǎng)絡就可以預定停車車位，交納停車費用，查詢出行目的地的各類停車信息。這種新型停車場管理方式適應了INTERNET網(wǎng)絡在人們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓街匾默F(xiàn)狀，使停車場管理系統(tǒng)的作用范圍和功能得到了極大的擴展和延伸。（1） 美國美國是當今世界上高速公路最多、設備最完善、路網(wǎng)最發(fā)達的國家。在德可薩斯、路易斯安娜、俄亥俄、紐約、新澤西五州已成功使用自動收費，司機無須停車繳費。在汽車擋風玻璃上安裝一個無線電發(fā)射器，汽車接近收費站高靈敏度天線就測出代表駕駛員和車型電碼的無線電信號，自動從駕駛員在收費站存款中扣除過路費，然后自動打開欄桿放行。（2） 日本日本高速公路

10、現(xiàn)有5054km，本世紀末將達到7900km，實現(xiàn)“一日之國”的宿愿。日本開發(fā)了“汽車不停車自動繳費系統(tǒng)”，并于1997年全面投入使用。自動收費站實行無人管理，只是在汽車正面擋風玻璃上安裝一枚內(nèi)有集成電路的卡片（IC），當汽車以40km/h的速度行駛到收費站時，司機打開IC開關，收費站裝置的自動識別記錄儀（ID）和檢查儀，根據(jù)IC發(fā)出的電波信號及時讀取記錄駕駛員姓名、銀行帳號，并將應該收取的費用輸入用戶的帳號內(nèi)，由銀行收費。（3） 意大利意大利是世界上第一條收費高速公路的誕生地，目前共擁有收費高速公路5000多公里。意大利在30的收費站使用不停車收費設備，該收費方式每分鐘可處理30輛車。 該系

11、統(tǒng)是在汽車擋風玻璃上安裝一專用裝置，出站時天線識別系統(tǒng)自動識別并開啟欄桿放行。自動記費系統(tǒng)將該車應交費用從駕駛員的銀行帳號中扣除。系統(tǒng)工作時全站只需一人在中心控制室值班。（4） 法國法國目前正在推行實施一種先進的收費方法，即Q-free系統(tǒng)，車輛的使用者可以通過當?shù)氐你y行預先支付費用，并購得一張叫作Q-free卡,該卡要貼在汽車擋風玻璃的后面，當車輛進入自動收費通道時，安裝在自動收費通道上的無線電掃描系統(tǒng)將接收過往車輛上Q-free卡發(fā)出的信號，并顯示綠燈，讓其通過。該系統(tǒng)的主計算機，儲存著所有Q-free卡使用者的編號和通過次數(shù)，并自動登記通過收費口的車輛，然后和負責帳款的收費系統(tǒng)聯(lián)系，確定

12、支付金額。如果無線電掃描系統(tǒng)未能滿意的接收到過往車輛發(fā)出的信號，如無卡或有卡但已超支，這時不顯示綠燈，該車輛也可以通過自動收費口，但無線電掃描系統(tǒng)立即通過計算機啟動照像系統(tǒng)，將非法通過的車輛號碼拍攝下來，通過警察和銀行部門，根據(jù)帳單執(zhí)行罰款。（5） 新加坡新加坡?lián)碛邢冗M的交通管理系統(tǒng)。1998年3月開始全國各條公路全部實行電子自動收費。新加坡使用的電子公路收費系統(tǒng)，包含兩道閘門，閘門上裝有閱卡器、天線、感應器和自動攝影機等。要進入電子系統(tǒng)控制的收費地區(qū)或路段，車輛必須安裝閱卡器，閱卡器因收費標準不同有不同的設計。車輛進入閘門前，駕車人要確保閱卡器附有現(xiàn)金卡，現(xiàn)金卡也有足夠的存儲現(xiàn)金。當車輛進入

13、收費的第一道閘門時，電子系統(tǒng)的天線就會啟動，“審閱”閱卡器的現(xiàn)金卡；車在進入收費的第二道閘門時，感應器就從閱卡器中扣除規(guī)定的收費；如果沒有閱卡器，或閱卡器的現(xiàn)金卡儲存值不足，攝影機就會自動攝下車輛的牌號，并自動將照片等信息傳到行動中心，執(zhí)法人員就可以追查出違章的車主 1.4本文研究的意義及內(nèi)容為適應繁忙停車的要求，部分停車場在出入停車場汽車通道設置自動道閘和收費崗亭，對所有進出的車輛進行登記及收費，收費的方式為按次停車的人工現(xiàn)金收費，或者預付卡收費。這種收費方式具有比較明顯的弊端： （1）收費人員頻繁接觸大量現(xiàn)金，如何防范收費人員作弊成為一個問題； （2）收費耗時長，處理效率低下，在高峰時期容

14、易造成通道堵塞。 因此，近年出現(xiàn)了若干停車場單位采用基于非接觸IC卡方式的非現(xiàn)金收費系統(tǒng)，發(fā)行專用卡，并由合作銀行負責后臺結算工作。但這一模式也存在一些弊端：（1）在商業(yè)模式上缺少一個統(tǒng)一的卡營運商，難以向用戶提供高效的端對端統(tǒng)一界面客戶服務，例如發(fā)卡、充值、發(fā)票投遞、投訴管理等；（2）在基于后臺轉帳方式的結算交易模式下，為完成轉帳托收手續(xù)，停車場管理者、銀行和每一個車主三者之間，必須簽署三方合同，因此，停車場管理者必須面對很多不同的車主簽署不同的協(xié)議，停車場管理者為此覺得操作上過于煩瑣； （3）無法提供免停車方式的通關交易，通行效率難以有效提高，繁忙期通道堵塞問題無法解決，傳統(tǒng)停車場管理存在

15、著管理成本高、勞動強度大、服務效率低、資金流失和車輛失竊嚴重等各種弊端，無法保障投資者的收益及停放車輛的安全，因而嚴重制約了事業(yè)的發(fā)展。 因此我國大力發(fā)展不停車通行的智能停車場管理系統(tǒng)已成為必要，相對于傳統(tǒng)停車場停車收費停車場具有下優(yōu)勢 優(yōu)勢1：自動化程度高，人力、物力成本節(jié)約大，綜合成本低。 優(yōu)勢2：相對于出入口看管人員手動控制來說，實現(xiàn)了相當程度地自動化，降低了出入口看管人員的工作難度和工作量，降低了人為事故的發(fā)生率。 優(yōu)勢3：相對于近距離刷卡確認身份的停車場系統(tǒng)來說，實現(xiàn)了相當程度的智能化，免除了本單位（系統(tǒng)）車輛的 停車開窗刷卡啟動通行 這個繁瑣過程；取而代之的是無需停車直接通行進出口

16、。 優(yōu)勢4：無需復雜系統(tǒng)軟件，可脫機（脫離電腦控制程序）運行，可在再次聯(lián)機時傳輸脫機運行時的車輛通行記錄（最近2萬條通行記錄）。 第二章 不停車收費系統(tǒng)概述2.1不停車收費系統(tǒng)（ETC）的定義ETC是指車輛在通過收費站時，通過車載電子標簽與路測天線的短程通信，進行車輛識別，信息寫入并自動從預先綁定的IC卡或者銀行賬戶上扣除相應資金，實現(xiàn)不停車收費的電子系統(tǒng)。2.2不停車收費的基本原理 不停車收費系統(tǒng)是利用微波通信原理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，完成不停車收費作業(yè)。系統(tǒng)主要有二個部份組成，即是安裝在汽車上的車載標識卡（也亦為電子標簽或智能標簽）和安裝在收費站的車輛自動識別系統(tǒng)（Automatic Ve

17、chicle Identification,簡稱AVI）。車載標識卡主要用于記錄與車輛有關的數(shù)據(jù)，如車輛類型、車牌號碼、相關卡號和銀行帳戶等。收費站車輛自動識別系統(tǒng)，有一個安裝在收費車道上方的無線電收發(fā)器用于讀寫出車載標識卡與收費相關的數(shù)據(jù)。當車輛通過不停車收費車道時，無線電收發(fā)器發(fā)出一個信號，喚醒車載標識卡（車載標識卡平時處于睡眠狀態(tài)）。車載標識卡返回一個響應信息后，無線電收發(fā)器發(fā)出交易代碼信息，讀寫車載標識卡實現(xiàn)車輛的自動識別和數(shù)據(jù)交換，獲取通行車輛的類型、所屬用戶等數(shù)據(jù)，并根據(jù)車載標識卡的是否有效控制相關設備指揮車輛的通行。其通行費通過計算機網(wǎng)絡從用戶在銀行開設的專用帳戶中自動繳納，從而

18、實現(xiàn)不停車收費。如下圖所示 圖2.1工作效果圖 圖2.2系統(tǒng)工作原理圖2.3不停車收費系統(tǒng)的構成及其功能射頻自動識別不停車收費系統(tǒng)按其功能可分為自動識別控制子系統(tǒng)5、自動判斷型子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、車輛檢測子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)和信號控制子系統(tǒng)等。1）自動識別控制子系統(tǒng)主要由射頻自動識別讀寫器、UHF射頻自動識別卡，微波天線車道道閘控制機、收費員計算機終端等組成，它是整個不停車收費系統(tǒng)的核心，負責控制不停車收費車道所有設備的運行、收費業(yè)務操作的管理以及與收費站計算機的通信和數(shù)據(jù)交換。2）自動判斷型子系統(tǒng)主要由光柵、高度檢測器、軸數(shù)檢測器等組成，它通過采集車輛的高度和軸數(shù)等參數(shù)，經(jīng)綜合分析比較

19、來判別車輛的車型； 該子系統(tǒng)至少可以判別3 種以上車型。自動判斷型子系統(tǒng)在有些場合可以由用戶選擇使用6。3）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由射頻天線和射頻電子標簽卡構成。射頻電子標簽被安裝在汽車擋風玻璃內(nèi)側的上方，在電子標簽上寫有標簽編號、車號、車主、車型、應繳金額、剩余金額和有效期等信息；微波天線被安裝在收費島的前端，它通過微波技術從射頻電子標簽卡上讀取有關信息，并同步傳送給車道控制主機。4）閉路電視子系統(tǒng)主要由車道攝像機和收費站的監(jiān)視器等組成。車道攝像機被安裝在收費島的前端，主要用于拍攝非法通過的違章車輛。5）信號控制子系統(tǒng)主要由通行信號燈、偏叉信號燈和自動欄桿等組成，用于提醒駕駛員正確使用不停車收費

20、車道。6）車輛檢測子系統(tǒng)主要由3 組環(huán)形線圈組成。第一組環(huán)形線圈（ENTER LOOP）被安裝在收費島的入口處，用于激活天線讀取電子標簽的信息；第二組環(huán)形圈（ESC LOOP）被安裝在收費島的中間出口處，用于控制通行信號燈和偏叉信號燈的狀態(tài)；第三組環(huán)形線圈（EXIT LOOP）被安裝在收費島的出口端，用于統(tǒng)計車流量，并控制自動欄桿、通行信號燈和偏叉信號燈的工作狀態(tài)。圖2.3攝像機及微波發(fā)射系統(tǒng) 圖2.4系統(tǒng)聯(lián)系圖2.4停車場不停車收費系統(tǒng)的特點與傳統(tǒng)人工收費相比，不停車收費系統(tǒng)具有更高的通行能力，更低的排放環(huán)境污染，更便捷的付款服務，更準確的運營數(shù)據(jù)服務，更少的基建和人員投入。 第三章 我國E

21、TC的分類，優(yōu)缺點及解決措施3.1不停車收費系統(tǒng)（ETC）的分類電子不停車收費技術發(fā)展過程中，出現(xiàn)過多種類型的收費系統(tǒng)，根據(jù)車輛通過收費站的速度，收費車道結構和通行券類型，目前形成的各種系統(tǒng)可歸納為混合式電子不停車收費系統(tǒng)和自由流電子不停車收費系統(tǒng)兩種。 （1）電子不停車收費用戶較少時，收費站一般采用混合收費方式，既要有電子不停車收費車道，也必須保留原半自動收費車道。電子不停車收費應用初 期，混合式收費不可避免。 圖3.1混合車道示意圖(2)當電子不停車收費用戶在全體用戶中已成為大多數(shù)時，宜采用自由流式電子不停車收費。國外趨向于取消收費亭。實施電子不停車收費，車輛無需減速，以正常形式車速通過收

22、費區(qū)域，并完成收費，常稱為自由流式電子不停車收費。3.2電子標簽（OBU)的分類按采用技術分 (1)被動式：RSU 發(fā)射無線電信號，OBU將數(shù)據(jù)信息調(diào)制到副載波，再與RSU 發(fā)射來的RF信號相乘（FM調(diào)制），調(diào)制后的信息反射回RSU，OBU并不自己產(chǎn)生信號，直接耦合電磁波來產(chǎn)生發(fā)射能量。 (2)主動式：OBU與RSU雙方都具有微波無線振蕩器，可對等地相互發(fā)射無線電波。為了實現(xiàn)雙工通信，上下行傳輸各使用了一個頻率，即通常所謂的頻分雙工（FDD）。 3.2. 2按電子標簽型式分(1)單片式電子標簽：通常具有只讀區(qū)和可讀寫區(qū)兩個數(shù)據(jù)區(qū)，只讀區(qū)用于存放電子標簽標識碼、車牌號數(shù)據(jù)和車型數(shù)據(jù)等強制性固定信

23、息，可讀寫區(qū)用于存放可更改的臨時信息，如出入口編號和出入時間、帳戶資金余額、個人ETC用戶信息等。 (2)雙片式電子標簽：即帶IC卡接口的電子標簽，是可讀寫型的。IC卡與電子標簽相對獨立，電子標簽內(nèi)部帶有微處理器和大容量內(nèi)存，具有復雜運算、內(nèi)存用戶識別信息和車型數(shù)據(jù)且與車道天線通信的功能，IC卡中存有金額或用戶帳戶信息。在車輛進入ETC收費區(qū)域前，將IC卡插在電子標簽內(nèi)，電子標簽可預先讀取IC卡中的相關信息；當車輛通過ETC收費區(qū)域時，RSU將通過OBU讀取IC卡中的金額或帳戶信息，根據(jù)收費額自動在IC卡中扣款，或將收費信息記入該帳戶，進行后臺結算。3.3不停車收費系統(tǒng)（ETC）的優(yōu)點1,方便

24、客戶出行:聯(lián)網(wǎng)后客戶可以持卡通過收費口，而不必停車繳費極大的方便了出行。 2提高收費車道的通行利：與人工收費相比，一輛車通過收費站最快需要6到8秒；而通過電子不停車收費系統(tǒng)，需要的時間會小于一秒，從而使車道的通行能力提高了六倍以上。 3提高了管理效益你：可大量減少收費人員，節(jié)省25%-40%日常管理費用，同時還可以減少由于車型判別和收費操作差錯，以及人為貪占通行費所造成的大量資金流失。4環(huán)保節(jié)能：據(jù)專家分析，一輛車從剎車，停車，到再次啟動，其油耗和磨損的綜合費用超過0.2元。使用電子不停車收費系統(tǒng)避免了車輛在收費站的剎車，起步等環(huán)節(jié)，使車輛的油耗和磨損大為減少。達到了節(jié)約能源，保護環(huán)境的效果。

25、5減少交通堵塞和擁擠。3.4我國電子不停車收費系統(tǒng)存在的不足 雖然我國ETC建設取得了一定的成績，但是相比歐美，日本等國家，我國的ETC還存在很多的不足，這主要表現(xiàn)在兩方面：（1）技術方面相對落后，服務水平有待提高。美國和歐洲部分國家的ETC專用道，不僅不用停車，還不用減速，也可以順利扣減費用，國內(nèi)的大部分ETC專用道通行時，汽車必須減速到20公里，接近欄桿處才有反應。另外，我國ETC還存在著跟車干擾嚴重，自動欄桿附近存在通信盲區(qū)，各類ETC之間無法兼容，部分ETC車道不支持貨車通行等他技術問題。（2)政策方面優(yōu)惠不足，用戶關注度不高，目前我國一套ETC電子標簽價格在420元左右。而在美國，電

26、子標簽一般都是奉送，只對部分用戶收取10美元的押金，歸還電子標簽時退還押金。日本電子標簽價格為500日元，約合人民幣35元，為先用后付型卡片。3.5針對我國ETC不足采取的措施一是學習國外成功經(jīng)驗，不斷提升技術創(chuàng)新?？朔щy，破解技術難題，加強對高速移動條件下的自動收費，以及逃費抓拍技術的研究。 二是采取多種措施，降低ETC用戶安裝車載設備的成本。通過采取財政補貼，銀行合作，企業(yè)支持的多種形式，鼓勵廣大用戶安裝使用ETC車載設備，對ETC用戶實行新的費用折扣優(yōu)惠計劃。 三是加強政策扶持和宏觀管理，大力推廣具有自我知識產(chǎn)權的產(chǎn)品。采用“政府為主導，市場為主體，各類社會企業(yè)參與和推動”的運作模式，

27、嚴把技術標準，不斷創(chuàng)新技術，完善服務。 第四章ETC經(jīng)濟效益的分析與計算 4.1概述 電子收費(Electronic Toll Collection, ETC)系統(tǒng),又稱不停車電子收費系統(tǒng),是電子技術、計算機技 術、激光應用技術以及信息通信技術的產(chǎn)物.通過安裝在車輛擋風玻璃上的電子標識卡(存儲與車輛收費 有關的信息,如預繳金額、車輛型號、車牌號碼、車主的有關資料等)與安裝在收費車道旁的讀寫收發(fā)器,通 過微波或紅外線進行快速的數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)按相應的標準計算金額,通過聯(lián)網(wǎng)的銀行或提前預繳的賦值卡 進行結算,實現(xiàn)車輛的不停車收費.國外實施ETC實踐已證明,采用電子收費系統(tǒng)可以從根本上解決人工 收費而

28、造成的交通堵塞和擁擠問題,大大提高道路的通行能力,減少車輛因停車收費而造成的能源消耗及 尾氣排放帶來的環(huán)境污染.但ETC是一個牽涉到交通、通信、金融等多方面的系統(tǒng),投入大,風險高,實施 后可能帶來許多影響有效的降低投資風險,估測社會經(jīng)濟收益,是投資者、使用者以及政府等各方面都希 望的,對于這些問題的解決,也許最好的辦法就是對ETC進行社會經(jīng)濟影響評價.本文以滬寧高速(上海 -南京)上?；蚴召M站為例,通過實際數(shù)據(jù)調(diào)查及計算機模擬對假定花橋收費站實施電子收費系統(tǒng)進行評 價,為投資興建ETC項目提供依據(jù).4.2評價指標及方法 從實施ETC系統(tǒng)以后能增加通行能力、提高運行效率、減少能源消耗及尾氣排放

29、、改善安全性和建設ETC 所需成本等六個方面建立指標體系。效益方面:行程時間節(jié)省、增加通過量、速度標準差的降低、減少能耗、減少尾氣排放成本方面:系統(tǒng)設備和維護成本、車載設備和維護成本.在評價方法上以成本效益分析(CBA )方法為主，即將ETC項目的成本(cost)和效益benefit)都折算 成貨幣進行評價然而在評價過程中，有一些影響(效益)很難簡單地折算成貨幣定量化，如通過量增加、速 度標準差的降低和尾氣排放減少等,因此僅僅采用成本效益分析還是不夠的.針對成本效益分析方法的不 足，本文將多目標決策方法運用到ETC項目的評價中，結合兩種主要多目標決策評價方法-層次分析法 (AHP)和數(shù)據(jù)包絡法

30、(DEA)的優(yōu)點,設計了 AHP和DEA綜合集成的評價模型,并與CBA方法結合，力求對ETC項的影響進行全面可靠的評價.4.3評價方案設計及計算機模擬 根據(jù)ETC原理,本章以滬寧高速公路花橋收費站為實例進 行計算機模擬,設計的評價方案包括交通量分別為800vehA、 1000veh/h、 1200veh/h、 1400veh/h、 1600veh/h、1800veh/h 和ETC裝備車輛占有率分別為20%、40%和60%的條件下,建有 一個或兩個ETC收費車道的情況具體車型比例及自由流速度 見表1,車輛通過人工收費口平均耗時20s,通過ETC車道時速 度為30- 40km /h,平均耗時3s

31、。通過模擬得到車輛行程時間，通過量速度標準差等基礎數(shù)據(jù)(見表2),并由文獻推薦的油耗模型和車輛尾氣排放物公式，分別計算出車輛行駛整條路段的燃油平均消耗和尾氣排放量(含CO、HC和 NOx)的相應數(shù)據(jù)(見表2)。 類型小客車中客車大客車小貨車中貨車大貨車拖掛比例35. 2%1. 6%5. 2%8. 4%24 .8%15 .6%9 .2%自由流速度(km /h)120100100100907575表1上海收費站車輛類型比例及自由流速度表4.4可貨幣化指標的幣值測度貨物節(jié)約在途時間效益 貨物節(jié)約在途時間的效益以及貨物運輸速度提高引起自己周轉期縮短而獲得效益來考慮，按在途物資所需資金利息的減少來計算。

32、計算公式如下： BHS=j=47Qhj×Wj×Phj×TS3600×i (4-1) 種車平均載貨噸位(噸/輛),見表3 (考慮額定載重(客)量和實載率情況);Phj表示第j種車在途貨物的平 均價格(元/噸)(依據(jù)參考文獻8中的貨物影子價格,并結合實際各種車型所載貨物給出小貨車為340元/ 噸、中貨車為280元/噸、大貨車為220元/噸、拖掛為180元/噸)；TS表示實施ETC所節(jié)省的時間(秒)； i表示社會折現(xiàn)率(10%) 其中根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)確定價(對于貨車是平均載重噸位,對于客車是平均載 客人數(shù))表4.2模擬數(shù)據(jù)匯總交通量(veh /h)ETC裝備車

33、輛 占有率()單位車輛平均 行程時間(s)終點交通量(veh /h)速度標準差(km /h)單位車輛能耗(L /km )單位車輛尾氣 排放量(kg/veh)8000%139. 453735. 40. 15430.06226520%130.867133. 290. 13120.06150040%122 370530. 580. 13050.06089560%11971328 490. 12890.05990010000%142 765536 20. 17280.06320020%135.481234. 050. 14300.06150040%123.784730. 970. 14020.0602

34、4060%120.990229. 130. 13140.05990012000%148.576536 890. 17870.06156520%140.497134. 950. 15420.06083540%124.7106031. 420. 14790.06010560%121.3116929. 940. 14010.05990014000%156.282538 020. 18230.06171020%149.2104035. 140. 15920.06083540%126.6115331. 870. 15030.06010560%122.4126231. 060. 14860.0593751

35、6000%165. 392238 970. 19380.06157040%129.3134132 140. 16140.06108960%123.5145431. 870. 15320.06004360% *122.2150630. 540. 15030.05912518000%193 7107240. 210. 20210.06156540%134.7153833. 690. 16730.06104260%1273.4164832 310. 16070.06010560% *125.9170331. 460. 15910.059375 注:數(shù)據(jù)基于試驗路段1小時交通量；*表示建有兩個ETC收

36、費車道.表4.3各車型的當量噸位標準車型小客1中客2大客3小貨4中貨5大貨6拖掛7噸(人)/輛2 6910. 2721 381. 394. 209. 1021 27旅客節(jié)約時間效益計算模型如下： BKS=j=3Qhj×Wj×ICTS3600×0.5 (4-2)式中：BKS表示旅客節(jié)約在途時間效益(元/小時);Qtj表示第j種客車的小時交通量(輛/小時)；Ic表示 計算每一旅客的國民收入份額(人均年國民收入總額/(365 X 8); 0.5表示考慮有50%的在途旅客創(chuàng)造價 值;其它同上，計算結果見表4.燃油消耗節(jié)省效益 計算模型如下： BRY=Q×F

37、15;Pry=1.25 （4-3） 式中：BRY表示燃油消耗節(jié)省的效益(元/小時)；Q表示交通量(輛/小時)；F表示表示興建ETC車道以 后車輛平均燃油節(jié)省(升/公里)；Py表示燃油平均價格(元/升),在此為2 99元/升;1 25表示表示收費 站總長為1 25公里計算結果見表4 表4.4貨幣測度的增量效益 單位 元占有率交通20%40%60%60% *800veh /h193 79305. 91354. 211000veh/h251 33452 49537. 091200veh/h288 54533 30733. 901400veh/h303 02868 94974. 401600veh/h

38、1161. 011369. 441423 781800veh/h1992 872257. 972314 41 注：*表示建有兩個ETC收費車道 4.5成本效益分析(CBA) 本文的ETC系統(tǒng)經(jīng)濟評價中,經(jīng)濟效益主要有三部分構成,即:貨物節(jié)約在途時間效益、旅客節(jié)約時 間效益和燃油消耗節(jié)省的效益評價ETC系統(tǒng)預期壽命為10年,期末殘值為0,年折現(xiàn)率為10% 匯總效益可計算ETC系統(tǒng)效益現(xiàn)值： PRB=(BHS+BKS+BRY) ×6×365×1.110-10.1×1.110/10000 （4-4）式中：PVB表示代表以10年為一個周期的效益現(xiàn)值,其中貼現(xiàn)率為

39、10%.實施ETC的成本應該包括網(wǎng)絡建設成本、車道建設成本、中心及收費站軟件成本、攝像儀成本、讀寫器成本、車載電子標簽成本和它們的維護費用實施單ETC車道網(wǎng)絡建設費用為300萬元左右,建設雙 ETC車道應加上50萬元的網(wǎng)絡建設費用,具體費用見表5所示3 表4.5 系統(tǒng)成本設備網(wǎng)絡建設車道建設ETC軟件攝像儀讀寫器電子標簽成本費用維護費用維護費用維護費用維護費用維護費用維護單ETC車道成本(萬元）3003013 51 35545. 490. 94. 50.450.0270.003雙ETC車道增加成本(萬元）50513 51 359Q 990. 94. 50.45單ETC車道成本現(xiàn)值為： PVC=

40、（300+13.5+54+9+4.5+0.027×demand×POC0.7) （4-5）雙ETC車道成本現(xiàn)值為： PVC=（300+13.5+54+9+4.5+0.027×demand×POC0.7) +(30+1.35+5.4+0.9+0.45+0.003×demand×POC/0.7)1.110-10.1×1.110 (4-6)兩式中：PVC表示代表以10年為一個周期的成本現(xiàn)值；Demand表示交通量；POC表示ETC裝備車輛 比例.相應的凈現(xiàn)值N PV與成本效益比BCR分別為：NVP=PVB-PVC (4-7) BC

41、R=PVC (4-8)以上各值的計算結果見表4.6 . 表4.6成本效益 單位:萬元 交通量800veh /h1000veh /h1200veh /h1400veh /h1600veh /h1800veh/h20%PVB424 4055Q 41631 91663 61PVC677 42692 99708 57724 15NPV-253 02-142 59-76 66-60 54BCR0. 62640 79420 89180 916440%PVB669 95990 951167 931902 972542 61PVC739 72770 88802 04833 19864 36NPV-69 772

42、20 07365 891069 781678 26BCR0. 90571 28551 45622 28402 941760%PVB775 721176 231607 242133 932999 08PVC802 04848 77895 50942 23988 96NPV-26 31327 47711 711191 702010 12BCR0. 96721 38581 79482 26483. 032660% *PVB3118 095068 56PVC1155 461202 19NPV1962 633866 37BCR2 69864 21614.6 AHP/DEA分析 盡管以上應用CBA方法對長

43、春收費站實施ETC系統(tǒng)進行了詳細的分析,還是遺漏了一些難以幣值 化但對系統(tǒng)來說重要的指標：1)速度標準差,速度標準差反映車流的平穩(wěn)性,高的速度標準差通常表明 頻繁的擁阻,較差的舒適性，多發(fā)事故。2)通行能力增加，通行能力增加主要反映在模擬通過量這個指標 上高的通行能力能有效使用車道的道路空間，提高車道的利用效率；3)尾氣排放的減少,尾氣排放意味 著環(huán)境的污染，現(xiàn)在我們越來越重視環(huán)境問題,這個指標也是不能忽視的.對這些難以幣值化的指標，需要 借助多目標決策方法.數(shù)據(jù)包絡分析方法(DEA)是基于評價對象(稱為決策單元DMU)的輸入、輸出數(shù) 據(jù),從相對有效性角度對各DMU進行評定、排序的多目標決策方

44、法.其特點是在評價各DMU時選擇最有利于該DMU的權,評價結果不受任何人為因素的影響，而且不需事先假定輸入和輸出的函數(shù)關系直接 進行包絡分析，因此在多目標評價中有著廣泛的應用前景.目標單元DMUj0的相對效率hj0(0 < hj0 < 1) (DEA測度值）可通過求解如下分式規(guī)劃的方法獲得 Maxinize hj0=r=1turyrj0 （4-9） Subject toi=1mvixu0=1 （4-10） r=1turyrj-i=1mvixij<=0,j=1,2,3,n （4-11） ur,vi0,r=1,2,r,i=1,2,m式中，Yij = DMUJ產(chǎn)出r的數(shù)量；Xij=

45、 DMUJ投入i的數(shù)量；Ur =產(chǎn)出r的權重;a =輸入i的權重；n=DMUs的個數(shù)；t=輸出的個數(shù);m=輸入的個數(shù). 但此模型的結論完全依賴于實際數(shù)據(jù),而不能反映各指標相對重要性上的差異.為了克服這一不足， 以反映決策者對不同指標的偏好,考慮到ETC項目在社會、經(jīng)濟、環(huán)境、安全各方面的重要性程度,通過有關專家的充分調(diào)查,采用AHP方法確定了權重分配向量,得到如下的權重域 W=v1, v2|0.337<=r2r1<=0.786 v1, v20 （4-12） Z=u1, u2, u3,u4, u5|0.689<=u2u10.856.1.207<=u3u11.468 （4-

46、13） 0.508<=u4u1<=0.612，0.214<=u5/u1<=0.638，ur0 （r=1,2,5) 將該權重域和上述DEA模型有機地結合起來,可得到基于權重域的用于ETC項目社會經(jīng)濟影響均 和非均一綜合集成的AHP/EA評價模型。 Maxinize hj0=r=1turyrj0 （4-9） Subject toi=1mvixu0=1 （4-10） r=1turyrj-i=1mvixij<=0,j=1,2,3,n (4-11) urZ, viW， r=1,2,m 通過求解上述數(shù)學規(guī)劃就可以得到方案DMU J0的優(yōu)先順序值,即目標函數(shù)的最優(yōu)h0 ,而最優(yōu)

47、解v；, u；即為該方案對應的最優(yōu)指標權重.我們在應用DEA進行評價時,是將每一個方案定義為DMU ,其輸入指標是Z1系統(tǒng)設備建設及維護 成本年值(萬元)、Z2車載設備及維護成本年值(萬元)；輸出指標包括節(jié)省的行程時間 (K =交通量X 旅行的時間節(jié)省TS/1000)、模擬通過量增加車流平穩(wěn)性指標Y3(Y3為實施ETC前后速度標準差的差值能源消耗節(jié)省交通量X單位車輛能源消耗的節(jié)省)和尾氣排放的減少（交通量X單位 車輛尾氣排放的減少）. 表4.7評價指標系數(shù)及評價結果交通量百分比DMUX1X 2Y1Y 2Y 3Y4Y 5DEA效率值BCR相對值AHP /bEA效率值排序80020%DMU1100

48、 1113 726 881342 1118 48Q 6121.0000 1290 3171840%DMU 2100 1127 4413. 681684. 8219. 041. 0961.0000 1860 3751560%DMU 3100 1141 1616 321766 9120. 321. 8921.0000 1980 37117100020%DMU 4100 1117 157 301572 1529. 801. 7001.0000 1630.3721640%DMU 5100 1134 3019. 001925. 2332 602 9601.0000 2640.4321460%DMU 61

49、00 1151 4421. 802477. 0741. 403 3001.0000 2840.49711120020%DMU710Q1120589.722061.9429.400.87610000.1831340%DMU 810Q11411628562955. 4736961.75210000.2991060%DMU 9100116173326440469546321998Q9840.3688140020%DMU 101001124019.8021528832341.22510000.1881240%DMU 1110011480141.443286154482.24710000.469960%

50、DMU 1210011720247.32437696474657160040%DMU 1310011548757.6041968351.840.77010000.604660%DMU 1410011823166.885327.1064.962.443Q9870.622460% *DMU 1512270823168.9658484369.603.91210000.5545180040%DMU 16100116173106.204666526264Q94110001.000260%DMU 17100119260119.345767.9074.52262810000.980160%DMU 18122709260122.0463187577.40394210000.86534.7數(shù)據(jù)分析及結論從CBA和AHP/DEA分析中可以看出,ETC系統(tǒng)的效率是隨著交通量和裝備ETC車輛