黃慧瓊，張澤昆，榮武月

(廣西科技大學(xué) 機(jī)械與交通工程學(xué)院，廣西 柳州 545006)

隨著社會(huì)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)城市小汽車(chē)擁有量急劇增長(zhǎng)，“停車(chē)難”已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)交通出行的一大難題[1-2]，尤其是城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)問(wèn)題愈來(lái)愈突出。根據(jù)調(diào)研和觀察，我國(guó)城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)大多存在通行效率低、成本高、停車(chē)資源浪費(fèi)等問(wèn)題。而解決這些問(wèn)題可借助智能交通系統(tǒng)，在城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)使用不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以達(dá)到優(yōu)化資源配置、減少商業(yè)區(qū)交通擁堵、提高商業(yè)區(qū)通行效率目的。

我國(guó)智能停車(chē)場(chǎng)的建設(shè)開(kāi)展時(shí)間較晚，直到最近30年才得到進(jìn)一步發(fā)展，因此，智能停車(chē)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家[3]。國(guó)內(nèi)目前比較智能化的停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)方式是將車(chē)牌作為識(shí)別車(chē)輛信息的標(biāo)志，將車(chē)牌看成人的身份證進(jìn)行車(chē)輛信息采集，在出口處安裝POS機(jī)或者掃碼機(jī)，使用戶繳費(fèi)的時(shí)間縮短，或者隔空通信傳輸，實(shí)現(xiàn)不停車(chē)或者縮短停車(chē)時(shí)間的方式，在一些新建停車(chē)場(chǎng)廣為應(yīng)用[4-5]。雖然這種技術(shù)和智能化程度較高，但該技術(shù)仍處于不成熟階段，需要人工輔助，在識(shí)別失敗的情況下仍需人工計(jì)時(shí)收費(fèi)。隨著我國(guó)ITS的不斷發(fā)展，智能停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)勢(shì)在必行，一定會(huì)成為將來(lái)的社會(huì)主流?，F(xiàn)有不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ETC)主要用在高速公路收費(fèi)站，極少用在城市中心商業(yè)區(qū)。ETC在技術(shù)上有諸多優(yōu)勢(shì)：提高道路通行能力、緩解擁堵發(fā)生；實(shí)現(xiàn)支付方式的智能化；減少汽車(chē)尾氣排放量，保護(hù)環(huán)境；節(jié)約土地資源，減少運(yùn)行成本[6]。本設(shè)計(jì)的城市中心商業(yè)區(qū)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)是對(duì)ETC與城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用，能夠有效緩解城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)中的停車(chē)延誤問(wèn)題，也能夠有效緩解因停車(chē)排隊(duì)而導(dǎo)致的道路交通擁堵。

1 ETC收費(fèi)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電子收費(fèi)系統(tǒng)ETC( Electronic Toll Collection )，又稱不停車(chē)電子收費(fèi)系統(tǒng)，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等聯(lián)合金融機(jī)構(gòu)，在車(chē)輛路過(guò)收費(fèi)卡口時(shí)不需要繳納現(xiàn)金或者停車(chē)掃碼付款，而是運(yùn)用電子支付方式，使車(chē)輛實(shí)現(xiàn)不停車(chē)收費(fèi)。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了收費(fèi)系統(tǒng)的完全自動(dòng)化，減少了人力、物力的支出和成本，車(chē)輛只需要根據(jù)實(shí)際情況安裝電子支付設(shè)備，通過(guò)ETC專用車(chē)道即可被收費(fèi)，不需要停車(chē)[7]。ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)的基本理論是在車(chē)輛上安裝專門(mén)的感應(yīng)裝置，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)傳輸在收費(fèi)口上進(jìn)行無(wú)線信息交換，再在專門(mén)的裝置中設(shè)置和保存收費(fèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出車(chē)輛通過(guò)路段所產(chǎn)生的費(fèi)用，并展現(xiàn)給駕駛員消費(fèi)者。交費(fèi)時(shí)不需要支付現(xiàn)金，而是根據(jù)車(chē)載設(shè)備，自動(dòng)扣費(fèi)。但ETC系統(tǒng)在收費(fèi)時(shí)還需要減速慢行，數(shù)據(jù)傳輸較慢，在高峰忙碌時(shí)間段仍會(huì)導(dǎo)致停車(chē)場(chǎng)擁堵。目前，射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的出現(xiàn)，解決了減速慢行所耽擱的時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)了不停車(chē)收費(fèi)[8-9]。

2 城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)架構(gòu)

交通運(yùn)輸部在“十三五”規(guī)劃中提出：在滿足可持續(xù)發(fā)展的前提條件下，要大力加大“互聯(lián)網(wǎng)+交通運(yùn)輸”的發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，大力推廣ETC技術(shù)在各方面的應(yīng)用。借鑒高速公路ETC，將ETC技術(shù)原理應(yīng)用在城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)中，提升城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)的管理水平，實(shí)現(xiàn)ETC收費(fèi)系統(tǒng)的增值服務(wù)，使ETC技術(shù)的應(yīng)用更廣泛。

2.1 總體架構(gòu)

本設(shè)計(jì)的城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)主要由IC卡、車(chē)載接收機(jī)、收費(fèi)顯示板、車(chē)輛識(shí)別裝置、檢測(cè)器及電視監(jiān)控等組成。駕駛員將辦理的ETC一卡通插入到車(chē)載接收機(jī)上，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車(chē)道，車(chē)輛會(huì)與電子收費(fèi)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，車(chē)輛識(shí)別裝置對(duì)車(chē)輛進(jìn)行分類，識(shí)別車(chē)輛的型號(hào)，電視監(jiān)控會(huì)與RFID車(chē)牌進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，得到車(chē)輛信息。當(dāng)車(chē)輛即將離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)時(shí)，從車(chē)輛進(jìn)入ETC收費(fèi)點(diǎn)(處)入口到停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)時(shí)間，可使ETC電子通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在停車(chē)場(chǎng)出入口實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的自動(dòng)化不停車(chē)通行及電子扣費(fèi)等非現(xiàn)金支付手段，如圖1所示。

圖1 停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.2 無(wú)人值守管理系統(tǒng)

在停車(chē)場(chǎng)總體架構(gòu)中，突出點(diǎn)是該架構(gòu)中的無(wú)人值守管理系統(tǒng)。根據(jù)停車(chē)場(chǎng)的工作流程以及功能可將系統(tǒng)分為出入口控制、車(chē)輛識(shí)別、計(jì)費(fèi)設(shè)施、車(chē)位引導(dǎo)以及管理中心。出入口控制根據(jù)實(shí)際情況可采取單向或雙向進(jìn)出設(shè)計(jì)。單向設(shè)計(jì)即進(jìn)口、出口分別位于不同方向，而雙向設(shè)計(jì)進(jìn)出口位于同一個(gè)方向，一條通道方便車(chē)輛進(jìn)入，另一條通道方便車(chē)輛駛出。為使停車(chē)場(chǎng)管理更方便，考慮到有常駐車(chē)輛停車(chē)和臨時(shí)車(chē)輛停車(chē)，所需要的手續(xù)不同。因此，每個(gè)通道再設(shè)計(jì)兩條通道，分別給常駐停車(chē)車(chē)輛通行和臨時(shí)停車(chē)車(chē)輛通行，更大空間地提高了效率。出入口車(chē)輛識(shí)別裝置采用RFID技術(shù)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別，由于RFID技術(shù)良好的穩(wěn)定性以及較長(zhǎng)的使用壽命，具有更好的應(yīng)用。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，停車(chē)場(chǎng)進(jìn)口處的車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)能夠讀取車(chē)輛信息，并快速進(jìn)行車(chē)位匹配。如果是常駐車(chē)輛停車(chē)，則顯示停到固定的默認(rèn)停車(chē)位，若是臨時(shí)車(chē)輛停車(chē)，在有預(yù)定的情況下則按照預(yù)定的車(chē)位進(jìn)行停車(chē)，若是沒(méi)有預(yù)定，則按照隨機(jī)車(chē)位分配給車(chē)輛，即臨時(shí)車(chē)位。在停車(chē)者得到停車(chē)信息之后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行智能引導(dǎo)，對(duì)應(yīng)的車(chē)位會(huì)顯示不同的顏色對(duì)停車(chē)者予以提醒，若是停錯(cuò)了位置，車(chē)位處的傳感器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使車(chē)主停到正確位置，如圖2、圖3所示。

圖2 車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)停車(chē)流程

圖3 車(chē)輛駛出停車(chē)場(chǎng)流程

2.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及移動(dòng)客戶端

城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)設(shè)計(jì)離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和該區(qū)域移動(dòng)金融應(yīng)用及線上線下互動(dòng)領(lǐng)域的加速拓展[10-11]。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是利用多種傳感器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遵循一定的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交換，從而達(dá)到智能控制?；究蚣苡扇糠纸M成，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。應(yīng)用層主要進(jìn)行信息處理、應(yīng)用集成、云計(jì)算、解析服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)管理等；網(wǎng)絡(luò)層主要有電信網(wǎng)、專用網(wǎng)絡(luò)以及延伸網(wǎng)絡(luò)；感知層主要是通信模塊，主要有傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器以及二維碼等。

移動(dòng)客戶端利用互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的便捷性，通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行車(chē)輛定位和停車(chē)場(chǎng)導(dǎo)航功能，有的可以實(shí)現(xiàn)停車(chē)記錄的查詢和電子發(fā)票的開(kāi)具，促進(jìn)了停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化。隨著商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC的推廣，一系列停車(chē)場(chǎng)增值業(yè)務(wù)也將同步上線。如停車(chē)建議、停車(chē)導(dǎo)航、尋車(chē)導(dǎo)引、停車(chē)資訊等功能均可通過(guò)手機(jī)APP或微信等工具實(shí)現(xiàn)[12]，完全依賴于這些使用工具開(kāi)發(fā)的功能模塊。停車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中心通過(guò)集中式管理軟件和系統(tǒng)管理平臺(tái)，進(jìn)行車(chē)道運(yùn)行狀況及停車(chē)場(chǎng)遠(yuǎn)程管理與監(jiān)控，向車(chē)主用戶提供體驗(yàn)良好的停車(chē)服務(wù)，也提高了運(yùn)營(yíng)工作效率，有效降低運(yùn)營(yíng)成本。

3 商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)價(jià)

3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

在智慧交通的迅猛發(fā)展下，“互聯(lián)網(wǎng)+ETC”項(xiàng)目有著極大的發(fā)展空間。當(dāng)ETC系統(tǒng)在城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)實(shí)施后，在電子支付和車(chē)位數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)完成的基礎(chǔ)上，能夠使停車(chē)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、不停車(chē)非現(xiàn)金支付、集中管理等，這將發(fā)揮出巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)經(jīng)營(yíng)者的效益、停車(chē)使用者的效益及非使用者，即社會(huì)效益。對(duì)于停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)經(jīng)營(yíng)者來(lái)說(shuō)，停車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理成本主要是人工。ETC的出現(xiàn)，停車(chē)服務(wù)趨于自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，少了安保、現(xiàn)金管理等崗位，使經(jīng)營(yíng)管理方實(shí)現(xiàn)“減員增效”。與此同時(shí)，由于便捷的設(shè)備以及停車(chē)的方便，使停車(chē)場(chǎng)停車(chē)費(fèi)的征收率提高。對(duì)于停車(chē)場(chǎng)的一些硬件設(shè)備，屬于自動(dòng)化與機(jī)電一體化的產(chǎn)品，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)管理，設(shè)備的耐用性強(qiáng)，售后服務(wù)成本低[13]。對(duì)于停車(chē)使用者來(lái)說(shuō)，其收費(fèi)效益主要在于車(chē)輛行駛時(shí)間節(jié)約效益、節(jié)約能源消耗效益、駕駛壓力的減輕以及交通事故成本的減少等。ETC系統(tǒng)使用后，駕駛員在通過(guò)收費(fèi)點(diǎn)(處)時(shí)，行駛時(shí)間較以往更少；由于減少了機(jī)動(dòng)車(chē)怠速，能源消耗量也比以往更少；同時(shí)，車(chē)輛不停車(chē)也減輕了駕駛員的駕駛壓力，不用分心去尋找零錢(qián)或是停車(chē)交流溝通，緩解了駕駛員的心理壓力；由于ETC收費(fèi)系統(tǒng)增加了停車(chē)場(chǎng)的通行能力，減少停車(chē)延誤，因此也減少了交通事故。對(duì)于社會(huì)而言，ETC不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的使用，滿足了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求，汽車(chē)通行時(shí)減少了尾氣的排放，同時(shí)也減少了因?yàn)閯x車(chē)和震動(dòng)而產(chǎn)生的噪音。由于停車(chē)更加方便快捷，對(duì)城市中心商業(yè)區(qū)而言，能夠帶動(dòng)停車(chē)場(chǎng)周邊商業(yè)區(qū)的發(fā)展。

3.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

由于城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益難以精確地定量分析，但系統(tǒng)使用后的評(píng)價(jià)可用模糊層次綜合評(píng)價(jià)法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)[14]。

3.2.1 確定評(píng)價(jià)系統(tǒng)要素及其層次結(jié)構(gòu)模型

確定評(píng)價(jià)系統(tǒng)的要素集合U，U={U1,U2,U3,U4}。由專家會(huì)議法得U1為交通性能，U2為運(yùn)營(yíng)效率，U3為能源環(huán)境，U4為交通安全。建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖4所示。

圖4 層次結(jié)構(gòu)模型

3.2.2 確定評(píng)價(jià)要素優(yōu)先級(jí)向量

根據(jù)9標(biāo)度法建立判斷矩陣，如表1所示。

因此,一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算各要素的優(yōu)先級(jí)向量。首先計(jì)算矩陣各行元素乘積的4次根

將上述計(jì)算結(jié)果正交化,得交通性能、運(yùn)營(yíng)效率、能源環(huán)境、交通安全的優(yōu)先級(jí)向量為(0.450 2,0.183 8,0.106 1,0.259 9)。

按照優(yōu)先級(jí)別排序，可得評(píng)價(jià)要素順序?yàn)榻煌ㄐ阅?、交通安全、營(yíng)運(yùn)效率、能源環(huán)境。

3.2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

由AHP法確定各評(píng)價(jià)要素的權(quán)系數(shù)向量為PT=(P1,P2,P3,P4)=(0.450 2,0.183 8,0.106 1,0.259 9)。

確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)以及相應(yīng)的價(jià)值量E，E=(E1,E2,E3,E4)=(1,0.7,0.4,0.1)，即評(píng)價(jià)可分為四級(jí)，分別對(duì)應(yīng)優(yōu)、良、中、差四個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)的影響評(píng)議結(jié)果如表2所示。

表2 專家對(duì)ETC系統(tǒng)對(duì)交通影響的評(píng)議結(jié)果

其中dij為矩陣中D=(dij)的元素

得到模糊綜合評(píng)判矩陣

對(duì)模糊綜合評(píng)判矩陣進(jìn)行加權(quán)，得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

S=PR=

最終評(píng)價(jià)等級(jí)為

N=SET=

因此該系統(tǒng)的最終評(píng)價(jià)等級(jí)為0.64，介于0.4～0.7之間，但接近0.7，屬于中等級(jí)別接近良好水平。因此，城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)的應(yīng)用通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)為良好水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

城市中心商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)憑借其實(shí)時(shí)車(chē)位空閑數(shù)據(jù)共享和不停車(chē)電子支付技術(shù)，給社會(huì)帶來(lái)了便捷和效益，滿足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展要求。目前許多城市都已將“互聯(lián)網(wǎng)+停車(chē)”智能模式引入汽車(chē)后市場(chǎng)[15]。雖然發(fā)展迅速，但“互聯(lián)網(wǎng)+ETC”仍處于新生期。至今還未實(shí)現(xiàn)的清晰商業(yè)閉環(huán)，加上停車(chē)業(yè)所具有的獨(dú)特風(fēng)險(xiǎn)，其面臨的難題也不在少數(shù)，經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)可借鑒新加坡模式[16]。本研究?jī)H對(duì)商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)作大致的應(yīng)用介紹，其詳細(xì)設(shè)計(jì)未能具體展開(kāi)。此外，城市中心商業(yè)區(qū)節(jié)假日、周末停車(chē)場(chǎng)車(chē)位大都存在飽和情況，停車(chē)難、尋車(chē)難的問(wèn)題日益凸顯。為此，將商業(yè)區(qū)多個(gè)停車(chē)場(chǎng)ETC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)起來(lái)應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)資源共享，對(duì)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行投資估算及定量化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)將是進(jìn)一步的研究方向。