一种双y式往复收费车道控制系统及设置方法
技术领域
1.本发明属于交通工程领域，涉及一种双y式往复收费车道控制系统及设置方法。


背景技术：

2.当收费站服务水平不能满足交通需求时，广场内将会形成交通拥堵和排长队现象，进一步促使驾驶员采取变更或抢占收费车道等不安全交通行为，加剧交通拥堵。随着机动车保有量不断增加，一些早期建设的高速公路主线收费站已经不能满足交通需求，交通拥堵频繁发生，而受用地条件的限制，采取车道扩建等物理扩容方式不易，为此相关部门探讨了车道管控、可变限速控制、设备升级改造、精细化管理等灵活性较高的智慧扩容方式，并逐步推广应用。
3.近年来，为提升etc的通行效率，突破现有收费站通行瓶颈，探索并推广了一种高速公路主线收费站etc自由流收费模式，在广州机场高速三元里收费站实地应用发现，能够将车道通行耗时由4s降低到1.6s，通行能力提升了25％，收费站通行效率得到大大提升。etc自由流收费是将传统收费站etc收费+验证环节进行剥离，把etc收费设备移动到收费站前一定距离，etc收费提前到主线完成，原有收费站处只进行收费验证和缴费失败的异常车辆二次识别缴费，在不扩建收费车道的前提下，达到以空间换时间的目的，提升收费站整体通行能力。
4.但因存在蓄意逃费、etc自由流扣费失败、未装obu设备车辆违规驶入etc车道等异常情况，需针对etc自由流收费区单独设置一个异常车辆二次识别缴费的人工收费车道，且此人工收费车道必须与etc自由流收费同时使用，在异常车辆较少时，会造成人力资源和通行资源浪费，甚至可能反而导致收费站通行能力下降。综上分析可知，现有技术缺乏针对收费站etc自由流缴费失败的异常车辆处置方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双y式往复收费车道控制系统及设置方法，通过对收费站收费车道几何布局的优化改进，从而解决高速公路主线收费站etc自由流收费系统异常车辆的二次识别缴费问题，在保证交通安全的前提下，提升收费站整体通行能力，降低人力成本。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种双y式往复收费车道控制系统，包括置于右侧的收费站出口混合车道，置于左侧的etc自由流收费车道；该系统还包括：在最靠近中央分隔带收费岛的第一出口车道在原有etc自由流收费装置的基础上，增设一套人工收费装置；具体包括：在中央分隔带收费岛靠近出口一侧设置第一收费亭，供第一出口车道人工收费使用；在中央分隔带收费岛尾端设置第五栏杆；
8.在最靠近中央分隔带收费岛的第一入口车道安装一套人工收费装置和一套人工发卡装置；具体包括：在中央分隔带收费岛靠近入口一侧设置第二收费亭供第一入口车道
人工发卡和人工收费使用，在第一入口收费岛首端设置第三栏杆，在第一入口收费岛尾端设置第四栏杆；将中央分隔带收费岛前后的中央分隔带开口，并设置第一栏杆和第二栏杆。
9.进一步，该系统用于处置收费站etc自由流缴费失败的异常车辆，包括两种异常车辆处置方法：第一种处置办法是第一收费亭不启用，第一出口车道为etc自由流收费模式；第二种处置办法是第一栏杆和第二栏杆始终保持落下。
10.进一步，第一种异常车辆的处置方法具体包括以下步骤：
11.s101：广播通知异常车辆在第一栏杆等待或者工作人员将异常车辆引导到第一栏杆，此时第一栏杆和第二栏杆保持落下；
12.s102：第三栏杆落下，第二收费亭中的工作人员对第一入口车道中上高速车辆进行发卡，第四栏杆抬起，放行已发卡车辆，第四栏杆落下，此时第一入口车道初始化；
13.s103：第二收费亭转换为人工收费模式，第一栏杆抬起，下高速的异常车辆驶入第一入口车道，经第二收费亭的工作人员完成人工收费后，第二栏杆抬起，放行异常车辆，此时第三栏杆和第四栏杆始终保持落下；
14.s104：当所有异常车辆处置完成后，第一栏杆和第二栏杆皆落下，第一入口车道初始化，第二收费亭转换为人工发卡模式。
15.进一步，第二种异常车辆的处置方法具体包括以下步骤：
16.s111：启用第一收费亭，将第一出口车道由etc自由流收费模式转换为人工收费模式；
17.s112：异常车辆行驶至第一出口车道，经人工收费后，第五栏杆抬起，放行异常车辆。
18.进一步，确定选择两种异常车辆处置方法的判别依据包括：
19.判别依据一：若停留在第一栏杆的异常车辆数超过所能容纳的车辆数，会影响正常扣费车辆使用第一出口车道时，应选择第二种异常车辆处置方法；
20.判别依据二：若选择第一种异常车辆处置方法会对第一入口车道上高速的车辆造成干扰时，应选择第二种异常车辆处置方法。
21.进一步，判别依据二的具体计算方法为：
22.选择第一入口车道的交通需求为：
[0023][0024]
式中，q
s1
为上高速车辆选择第一入口车道的交通需求，辆/h；qs为上高速车辆交通需求，辆/h；γ
sr
为选择人工发卡的用户比例；n
sr
为正在使用的人工发卡车道数；
[0025]
当出现异常车辆时，第二收费亭由人工发卡模式转换为人工收费模式，处理完一辆异常车辆后，再转换为人工发卡模式所需的时间为：
[0026]
τ＝max{t4+t1,t
sx
}+τ
x
+max{t2+t3,t
xs
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0027]
式中，τ为第一入口车道处理一辆异常车辆所需最小时间，s；t4为上高速车辆从接受完发卡服务到驶出第四栏杆所需的时间；t1为下高速的异常车辆从第一栏杆到第二收费亭所需的时间，s；t
sx
为第二收费亭设备由人工发卡模式转换为人工收费模式所需的时间，s；τ
x
为异常车辆接受第二收费亭收费服务的平均服务时间，s；t2为下高速的异常车辆从接受完收费服务到驶出第二栏杆所需的时间，s；t3为上高速车辆从第三栏杆到达第二收费亭
所需的时间，s；t
xs
为第二收费亭设备由人工收费模式转换为人工发卡模式所需的时间，s；
[0028]
在不影响第一入口车道供上高速车辆使用的前提下，能够处理的异常车辆数为：
[0029][0030]
式中，q
′
xe,max
为第一入口车道能够处理的异常车辆数，辆/h；λ为上高速车辆选择第一入口车道的平均到达率，辆/s；n为第一栏杆处等待处理的异常车辆数，辆；
[0031]
而收费站etc自由流缴费失败的异常车辆数为：
[0032]q′
xe
＝q
x
γ
xe
δeꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0033]
式中，q
′
xe
为收费站etc自由流缴费失败的异常车辆数，辆/h；q
x
为下高速车辆交通需求，辆/h；γ
xe
为选择etc自由流缴费的用户比例；δe为etc自由流缴费失败的比例；
[0034]
若不想异常车辆对第一入口车道上高速的车辆造成干扰，当q
′
xe
》q
′
xe,max
时，应选择第二种异常车辆处置方法。
[0035]
本发明的有益效果在于：本发明通过对收费站收费车道几何布局进行优化改进，给出两种异常车辆处置方法，并进一步制定了选择两种异常车辆处置方法的判别依据，为高速公路主线收费站etc自由流收费系统异常车辆的二次识别缴费问题，提供了一种科学合理的解决办法。在不影响入口车道上高速车辆使用的前提下，下高速的异常车辆借用最内侧的入口车道实现缴费，避免了单独设置一个人工收费窗口，降低了人力成本，也保证了etc自由流收费的运行效率，提升收费站整体通行能力。
[0036]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0037]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0038]
图1为本发明的双y式往复收费车道设置方法的结构示意图。
具体实施方式
[0039]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0041]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0042]
请参阅图1，为一种双y式往复收费车道控制系统的设置方法，根据收费车道几何布局，给出具体的双y式往复收费车道设置方法；通过确定收费站etc自由流缴费失败的异常车辆的两种处置方法，来确定选择两种异常车辆处置方法的判别依据。
[0043]
双y式往复收费车道的设置方法为：收费站出口混合车道置于右侧，etc自由流收费车道置于左侧，最靠近中央分隔带收费岛的出口车道1在原有etc自由流收费装置的基础上，增加一套人工收费装置，在中央分隔带收费岛靠近出口一侧设置收费亭1供出口车道1人工收费使用，在收费岛尾端设置栏杆5；收费站入口最靠近中央分隔带收费岛的入口车道1安装一套人工收费装置和一套人工发卡装置，在中央分隔带收费岛靠近入口一侧设置收费亭2供入口车道1人工发卡和人工收费使用，在入口收费岛1首端设置栏杆3，在入口收费岛1尾端设置栏杆4；将中央分隔带收费岛前后的中央分隔带开口，并设置栏杆1和栏杆2。
[0044]
第一种异常车辆处置方法包括：
[0045]
步骤1：广播通知异常车辆在栏杆1等待或者工作人员将异常车辆引导到栏杆1，此时栏杆1和栏杆2保持落下；
[0046]
步骤2：栏杆3落下，收费亭2中的工作人员对入口车道1中上高速车辆进行发卡，栏杆4抬起，放行已发卡车辆，栏杆4落下，此时入口车道1初始化；
[0047]
步骤3：收费亭2转换为人工收费模式，栏杆1抬起，下高速的异常车辆驶入入口车道1，经收费亭2的工作人员完成人工收费后，栏杆2抬起，放行异常车辆，此时栏杆3和栏杆4始终保持落下；
[0048]
步骤4：当所有异常车辆处置完成后，栏杆1和栏杆2皆落下，入口车道1初始化，收费亭2转换为人工发卡模式。
[0049]
第一种异常车辆处置方法中收费亭1不启用，出口车道1为etc自由流收费模式。
[0050]
第二种异常车辆处置方法包括：
[0051]
步骤1：启用收费亭1，将出口车道1由etc自由流收费模式转换为人工收费模式；
[0052]
步骤1：异常车辆行驶至出口车道1，经人工收费后，栏杆5抬起，放行异常车辆。
[0053]
第二种异常车辆处置办法中栏杆1和栏杆2始终保持落下。
[0054]
确定选择两种异常车辆处置方法的判别依据包括：
[0055]
判别依据1：若停留在栏杆1的异常车辆数超过所能容纳的车辆数，会影响正常扣费车辆使用出口车道1时，应选择第二种异常车辆处置办法。
[0056]
判别依据2：若选择第一种异常车辆处置办法会对入口车道1上高速的车辆造成干扰时，应选择第二种异常车辆处置办法。
[0057]
判别依据2的具体计算方法为：
[0058]
选择入口车道1的交通需求为
[0059][0060]
式中，q
s1
为上高速车辆选择入口车道1的交通需求，辆/h；qs为上高速车辆交通需求，辆/h；γ
sr
为选择人工发卡的用户比例；n
sr
为正在使用的人工发卡车道数。
[0061]
当出现异常车辆时，收费亭2由人工发卡模式转换为人工收费模式，处理完一辆异常车辆后，再转换为人工发卡模式所需的时间为
[0062]
τ＝max{t4+t1,t
sx
}+τ
x
+max{t2+t3,t
xs
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0063]
式中：τ为入口车道1处理一辆异常车辆所需最小时间，s；t4为上高速车辆从接受完发卡服务到驶出栏杆4所需的时间；t1为下高速的异常车辆从栏杆1到收费亭2所需的时间，s；t
sx
为收费亭2设备由人工发卡模式转换为人工收费模式所需的时间，s；τ
x
为异常车辆接受收费亭2收费服务的平均服务时间，s；t2为下高速的异常车辆从接受完收费服务到驶出栏杆2所需的时间，s；t3为上高速车辆从栏杆3到达收费亭2所需的时间，s；t
xs
为收费亭2设备由人工收费模式转换为人工发卡模式所需的时间，s。
[0064]
在不影响入口车道1供上高速车辆使用的前提下，可处理的异常车辆数为
[0065][0066]
式中，q
′
xe,max
为入口车道1能够处理的异常车辆数，辆/h；λ为上高速车辆选择入口车道1的平均到达率，辆/s；n为栏杆1处等待处理的异常车辆数，辆。
[0067]
而收费站etc自由流缴费失败的异常车辆数为
[0068]q′
xe
＝q
x
γ
xe
δeꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0069]
式中，q
′
xe
为收费站etc自由流缴费失败的异常车辆数，辆/h；q
x
为下高速车辆交通需求，辆/h；γ
xe
为选择etc自由流缴费的用户比例；δe为etc自由流缴费失败的比例。
[0070]
若不想异常车辆对入口车道1上高速的车辆造成干扰，当q
′
xe
》q
′
xe,max
时，应选择第二种异常车辆处置办法。
[0071]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。