基于定量化的收費站系統(tǒng)評價與分析

張濤林++馬珍++付倩茜++鄧智穎

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.203

摘 要：該文通過排隊論模型，確定了當排隊數(shù)大于5時人工收費系統(tǒng)的工作效率提高不明顯，而且超過收費車道的通行能力。在此基礎上，團隊在實地調(diào)研與總結(jié)前人研究經(jīng)驗的基礎上，建立了相關(guān)的四個重要評價指標：碰撞次數(shù)Nc、吞吐量T、扇出系統(tǒng)面積和司機滿意度Roh。根據(jù)這四個重要的評價指標，建立了高速公路收費站的綜合評價模型，并得出了模型的收費站系統(tǒng)評價結(jié)果參考表。

關(guān)鍵詞：收費站 排隊 指標 模型

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0203-02

隨著交通量的快速增長，一些城市的收費公路（包括收費高速公路），由于交通量基本達到了飽和，每天有很長一段時間的行車速度己經(jīng)低于設計最低速度，并在收費站出入口形成了排隊，收費站成為交通的“瓶頸”，這樣將導致等候車輛延誤時間大大增加，影響主線車流通行，降低了收費站的服務水平，減少了收費道路經(jīng)營者的收入等問題。

1 最佳排隊數(shù)的確定

通過排隊理論模型，該文在兩種不同情況下模擬了不同排隊長度和不同數(shù)量的收費站之間的關(guān)系的大量數(shù)據(jù)：收費站的入口和出口。通過模擬我們可以得到當排隊車輛數(shù)逐漸增加的時候，人工收費員的工作效率也會有很大提高。但是當排隊車輛數(shù)超過5輛的時候，工作效率提高不明顯，這主要與人的心理因素有關(guān)。從理論通行能力計算結(jié)果看，排隊數(shù)超過5輛后，交通量增加不明顯。因此，該文中理論通行能力的確定采用排隊5輛車的計算結(jié)果。

2 收費系統(tǒng)的安全性能評估

在通過大量實踐數(shù)據(jù)以及前人研究的基礎上，該文通過碰撞次數(shù)（以及事故預防）Nc，延誤時間，最優(yōu)建設面積（以及成本）以及司機的滿意度Roh對模型進行評估，從而得到最優(yōu)的收費廣場模型。各模塊具體的評價模型如下介紹。

2.1 碰撞次數(shù)等級評價模型

收費廣場出口和入口都會建設有漸變段， 目的是引導車輛能夠更加安全和順暢地通過收費廣場。漸變率的設計對于司機能否更加安全行車具有很大的影響。漸變率對于收費廣場的服務水平評價并不好衡量，因此本文中通過不同的漸變率對應的碰撞次數(shù)的不同來建立等級評價模型。通過對于數(shù)據(jù)進行回歸分析， 建立出漸變率與碰撞次數(shù)之間的數(shù)學模型

式中，Nc是對應收費廣場漸變率的交通碰撞預測數(shù)；x為漸變率。在回歸分析之中，模型的相關(guān)系數(shù)為R2=0.8621，說明這兩個因數(shù)的相關(guān)性很大，這個模型建立是有意義的。

通過數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合高速公路收費系統(tǒng)的服務水平有關(guān)知識，我們建立以下性能評判級別表，其中一級為碰撞次數(shù)小于5，二級為小于10，三級為小于28，四級為大于28。

2.2 吞吐量等級評價模型

如果單位時間內(nèi)匯入收費系統(tǒng)的車輛過多，而收費系統(tǒng)在單位時間能夠處理的交通量又是有限的，必然會影響收費系統(tǒng)整體的性能。因此該文中定義吞吐量作為衡量收費系統(tǒng)的一個評價指標。吞吐量T定義為每小時通過廣場末端加入L外出車道的車輛數(shù)量，即為每個車道單位時間內(nèi)能夠流入的車輛數(shù)aij的總和。其中一級為大于0.25，二級為大于0.19，三級為大于0.13，四級為小于0.13。

2.3 形狀及面積等級評價模型

通過數(shù)據(jù)可以分析并計算出四通道和六通道相應的值，由此得出下列數(shù)據(jù)見表1。

2.4 司機滿意度

顯然等待時間會直接影響到司機通過收費系統(tǒng)的滿意度，因此下面可以用司機等待時間來衡量司機的滿意度。通過合理的設計收費系統(tǒng)，能夠盡量減少司機在系統(tǒng)中逗留的時間，增加司機對于服務系統(tǒng)的滿意程度。其中我們認定平均排隊車輛數(shù)小于1時，服務為一級。小于4時為二級，小于8時為三級，大于8時為四級。其中級別越高對應的乘客滿意度越高。

3 綜合性能評價模型

綜合前面的分析，得出系統(tǒng)評價參數(shù)表和評分情況表2，建立關(guān)于收費站系統(tǒng)的綜合性能評價模型。將該文中各參數(shù)的一級評分定為4分，二級為3分，三級為2分，一級為1分。

4 結(jié)語

該文在深入分析和模擬汽車收費站的基礎上，通過排隊論模型分析出了最佳的汽車排隊數(shù)為5，并在此基礎上深入探究了關(guān)于收費站性能的評價指標，分別為司機滿意度，碰撞次數(shù)，吞吐量以及面積四個指標，并對各指標進行了量化分析，從而定量化的判定出收費站的合理性，為收費站的改進及設計提供參考，從而間接的優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)，提高路網(wǎng)流暢程度。

參考文獻

[1] 張敏，陳紅，吳曉武.高速公路收費站安全評價模型[J].中國安全科學學報，2009，19（10）：139-144.

[2] 黃輝先，阮挺，周倩朝.高速公路收費站模型優(yōu)化設計的研究[J].計算機工程與應用，2010，46（26）：215-218.

[3] 謝軍.高速公路通行能力分析與服務質(zhì)量評價研究[D].長安大學，2007.

[4] 王形華，許倫輝.匯流交叉路口車輛通行權(quán)分配方案的確定[J].贛南師范學院學報，2000（6）：45-48.