技术与制度协同演化与我国交通运输治理能力现代化——基于纵向案例研究

以国家高速公路联网不停车收费工程的演化变迁历程为纵向案例,基于技术与制度关系理论研究我国交通运输行业发展的底层逻辑和提升路径。研究发现:我国交通运输行业的深刻变革不是传统线性思维下技术或制度的单向决定论,而是在技术与制度的协同演化中推进我国交通运输治理能力现代化。即决策者能够基于已有的制度、组织、规则、经验及认知来建构技术发展的路径,而技术也使得制度的变迁成为可能,二者相互影响,互为选择。为进一步提升我国交通运输行业治理能力,既要发挥技术对组织调整和制度变革的潜力,又要强化制度对技术发展的选择、规范和引导作用,从而,在技术与制度的协同演化中加快交通强国建设步伐。

高速公路收费站ETC/MTC混合收费车道通行能力计算模型研究

分析了ETC/MTC混合收费车道入口ETC车辆占比αE和连续到达ETC车辆排队长度w对混合收费车道平均服务时间tS的影响;对SHAKER模型进行了修正,并对修正SHAKER模型参数进行了标定,建立VISSIM仿真模型对修正SHAKER模型的有效性进行了验证;分析了ETC/MTC混合收费车道通行能力与ETC车辆占比之间的关系,提出了考虑车辆平均服务时间的ETC/MTC混合收费车道入口通行能力估计模型,并与余弦函数模型进行了对比分析。结果表明:不同ETC车辆占比下,ETC/MTC混合收费车道入口通行能力修正SHAKER模型计算值和VISSIM模型仿真值的相对误差ε<10%,在允许范围之内,验证了修正SHAKER模型的有效性;ETC/MTC混合收费车道通行能力随着驶入混合车道ETC车辆占比的增大而增大;与余弦函数模型相比,笔者提出的估计模型更能反映ETC/MTC混合收费车道的交通运行特性。

考虑交通状态影响的服务区凝聚层次聚类入区判别模型

为了精准掌握高速公路服务区入区车辆特征、提升服务区运营管理水平,基于高速公路ETC门架通行和收费数据,在分析服务区路段和邻近服务区路段车辆行程时间和速度分布特征基础上,考虑路段交通运行状态影响,提出了基于凝聚层次聚类的运行状态识别方法和服务区分车型入区判别模型。以G65包茂高速大观服务区为例,通过关联上、下游门架路段交通运行状态,明确了服务区路段车辆在4种不同运行状态下的速度概率分布特性,结合聚类给出了各个运行状态下车流密度和速度变化的入区判定条件,并利用服务区视频卡口数据进行验证分析。结果表明:判别误差主要分布在拥堵时段,全日客车和货车在考虑运行状态下的相对误差分别为1.5%、7.0%,与不考虑路段运行状态情况相比分别提高了2.9%、4.1%,验证了模型的有效性,为获取高速公路服务区入区车辆特征提供了一种新的思路。

基于栏杆常开的高速公路自由流收费ETC车道系统研究

在撤站这一行业新发展背景下,围绕收费效率提高、通行体验提升、运营管理水平增进、收费秩序保障能力增强等系列目标,本文借助区块链、AI等前沿技术,提出一种基于栏杆常开的高速公路自由流收费ETC车道系统解决方案。本方案针对ETC车道提出,在运营管理规则与现有保持不变情况下,改变ETC专道栏杆控制模式,进一步提升ETC通行体验和效率。经实践验证,本方案能够有效提升ETC通行能力、避免收费站拥堵、增强ETC吸引力,同时满足车主用户与路段单位需求。

塞尔维亚信号系统与ETCS-2系统结合的应用

根据塞尔维亚铁路信号系统的系统需求和本国列车防护系统的特点,通过对ETCS等级转换、行车许可的分析,提出塞尔维亚信号系统与ETCS-2系统结合的适配性解决方案和应用探讨,为中国高铁技术装备“走出去”提供技术参考。

ETC智慧停车建设现状与发展

针对当前城市停车难问题,通过采用ETC技术,创建ETC智慧停车城市平台,将有效推动试点城市的建设,提升城市现有停车场资源的合理分配,提高车位周转使用率,方便公众出行。探索与研究ETC入驻城市停车场,提出解决方案,为ETC智慧停车建设实施方案的编制和后续施工提供参考。

高速公路出口智能机器人系统设计

介绍一种高速公路出口智能机器人,它可完全取代人工收费,并可提供高效的异常定位和处理能力,同时具有良好的人机交互方式,可为车主提供客户服务,打造高效智能的无人收费站。该系统通过应用机器视觉识别技术、云服务技术、智能语音播报技术、智能信息识别技术、智能道闸控制与管理技术等,通过对各技术的整合并应用于主控机、机芯单元、动环系统、车辆检测单元及读写单元、配电单元等,构成了一套高效的智能高速公路出口智能机器人系统。该系统实现了对车辆的自动识别,提高了计费和支付的效率,使机动车辆通过收费站时更加方便快捷。

ETC技术在山西省高速公路领域的拓展应用

针对ETC技术在推广过程中暴露的问题,提出ETC+多场景应用的解决思路,详细阐述了ETC技术在山西省高速公路应用领域的拓展研究,研究表明,随着ETC技术在各类涉车应用领域的推广,逐渐能够形成高速城际交通、城市交通以及车生活领域的数据综合平台。各类数据的组合和碰撞能够为高速公路各个领域提供坚实的数据基础,同时也能够为探索和解锁山西交通新产业、新业务领域提供重要的支持。

浅谈长深高速天长段联网收费系统跨省切换的技术难点及方案

2022年底,随着北沿江高速公路滁州至天长段的通车,一直孤悬于安徽高速公路网外的长深高速天长段,具备了回归安徽高速公路联网收费系统的条件。简要分析了长深高速天长段联网收费系统由江苏省切换回安徽省的跨省技术难点,同时阐述了长深高速天长段联网收费系统跨省切换的过程及方案。

基于ETC与MTC的高速OD及轨迹获取与应用

随着省界收费站撤消以及ETC的普及,高速OD及轨迹正成为研究热点。为了获得高速OD及轨迹,针对ETC数据,假设路段缺失少,通过路段首尾与最短路连接建立了一种独立于通行时间,且又能补齐缺失路段的轨迹获取方法;针对MTC数据,补齐因为省界收费站撤销而导致的OD缺失。分析了G2安亭收费站与奉贤新城相关的高速OD及轨迹分布,特别是指定区域的内部、到发和途经的高速OD、轨迹与断面流量,能为区域交通规划以及测算区域车辆出行总量与分布提供依据。

山西省ETC拓展服务平台设计

拓展ETC服务到停车场、加油站、充电站、洗车等城市生活场景,对提升用户服务体验和ETC设备使用效率具有重要作用。以城市多场景ETC联机交易为切入点,结合山西省“晋e行”App、小程序,通过对停车场、加油站、充电桩等商户轻量化改造,实现ETC无感或轻感支付,提升智慧化水平,有效解决停车、加油等服务场景交通拥堵、人民群众出行体验差的问题,为智慧城市赋能,驱动智慧城市数字交通经济快速发展,从而实现智慧城市数字交通经济发展模式的转型。

匈塞铁路边境ETCS系统贯通运行工程设计方案研究

ETCS系统的互联互通是匈塞铁路项目中的重难点。根据欧标相关规定,结合匈塞铁路边境概况及匈塞两国运营商要求,提出两国互联互通可采用双方向E2→E1→E2等级转换、双方向E2贯通、E2→E1→E2等级转换与E2贯通结合3种方案。通过综合分析列车运营场景、GSM-R网络覆盖范围、列车运行速度、应答器组间距离等因素,对各方案下的应答器布置进行设计。基于尽可能降低建设成本,明确界定建设、运维界面、审查报批主体,确保网络安全等多种因素,对3种互联互通方案进行详细论述,通过对比分析证明:采用E2→E1→E2等级转换与E2贯通结合方案时,既能够满足匈塞双方运营商要求,又无需在邻国设置GSM-R系统设备,且便于运营维护,为匈塞铁路ETCS系统贯通运行工程设计最优方案。

ETC收费稽查区块链的设计与应用

由于全国不同省份的高速公路收费稽查系统涉及的投资运营机构不尽相同,且收费信息属于较为敏感的隐私数据,从而导致高速公路收费数据难于在全国范围内实现安全的数据共享,进而无法开展更有效的跨省稽查。这将不利于发现、打击和惩罚偷逃费现象。本文通过对ETC收费稽查业务需求进行分析,应用区块链技术来对全国范围内的收费稽查数据进行共享,采取Fabric框架以及通道设计模型实现数据的安全共享,Fabric框架的应用将避免共享数据被篡改、数据丢失等问题的发生。提出的收费稽查区块链对收费稽查系统现有的管理区域性、数据安全性、收费透明性等方面存在的问题进行了改进,有效地开展跨省稽查业务。通过建立了一个区块链收费稽查原型系统验证了区块链技术在高速公路收费稽查业务场景中的可行性。

收费站与衔接交叉口半感应控制研究

为了解决高速公路出口匝道及衔接交叉口车辆排队导致交通拥堵倒灌至收费广场甚至高速公路主线的现象,文章结合目前电子不停车收费系统(electronic toll collection,ETC)车流量迅速增长的现状,提出在无法改善交通组织的前提下,基于经典的感应控制方法理论,引入对收费站通行的ETC车辆车速的控制,采用对城区高速公路收费站与衔接信号交叉口进行半感应控制的方法。以该方法借助微观交通仿真软件VISSIM对广州市北二环高速公路石湖收费站进行仿真实验,采用信号控制延误等参数评价服务水平。案例仿真结果表明,该方法可以有效地提高收费站及衔接交叉口的通行效率,使通行区域的平均排队长度减少42.3%,平均延误时间与停车次数下降约20%,服务水平由D级提高到C级。

基于主备双链路通信组网架构的ETC门架系统研究

为提升电子不停车收费(Electronic Toll Collection,ETC)系统的稳定性,实现网络冗余容错,文章引入第四代移动通信技术(The 4th Generation Mobile Communication Technology,4G)路由器搭建虚拟专用网络(Virtual Private Network,VPN)作为备份链路,将原有收费专网作为主链路,设计一种基于主备双链路的ETC门架系统。测试结果表明,系统的各项指标均满足设计需求。

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明:双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5~10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。

基于ETC数据的山区高速公路连续下坡车速特征与车型分类

为研究山区高速公路不同车型的车速分布特征以及车型分类方法,基于包茂高速水江—南彭段主线ETC数据,从概率分布、累计频率分布和特征值方面分析了平缓路段和连续下坡路段中ETC系统内全部车型的行程速度特征,并以车速平均值和标准差作为聚类指标,用K-means聚类方法对不同车型进行聚类分析。结果表明:平缓路段客车速度集中于80 km/h左右,货车集中于70 km/h左右,而在连续下坡路段车辆整体表现为低速行驶,客车速度集中于70 km/h左右,货车集中于60 km/h左右;三型客车和四型客车在平缓路段倾向于将速度维持在稳定幅值而在连续下坡路段有向期望车速靠近的趋势;客车在平缓路段速度分布较分散,在连续下坡路段速度分布相对集中,而货车速度分布趋势正好相反;连续下坡路段的速度离散性大于平缓路段,事故发生概率增加;同一线形路段不同车型间速度分布存在明显差异,部分车型速度分布特征指标表现出一定的聚集性,说明部分车型速度分布有较大的相似性。将平缓路段车型聚为四类:一型客车、二型客车与一型货车、三型客车与四型客车、二~六型货车;连续下坡路段车型聚为三类:一型客车与三型客车以及四型客车、二型客车与一型货车、二~六型货车。研究结果可为山区高速公路车型精细化速度管理和同类别车型限速方案的制定提供依据。

基于ETC门架智慧感知的高速公路运营数据分析应用

大力提高交通运输和物流效率是党中央国务院高度重视的一项工作,新型ETC门架系统能够显著提高高速公路计费运营效率,对于提升高速公路系统智能化程度具有积极的作用。新型ETC门架系统有别于传统人工收费模式,具有高效化、智能化、系统化的优势,但由于新型ETC门架系统涵盖了数千台新增设备及其数据,在出现突发问题时需要迅速确定位故障点且维修故障,否则对于高速公路运营数据的分析和正常计费将产生不利影响。因此,高速公路运营数据分析应用,对设备的运行安全进行实时管理,及时有效处理各类问题是值得深入研究的课题。

匈塞铁路边境信号系统设计方案

介绍匈塞铁路匈牙利段和塞尔维亚段涉及2个国家的信号系统设计方案,主要包括调度系统、列控系统和联锁系统的设备配置特点。根据边境站和边境区间的线路和联锁限制条件,提出3种列车运行控制边境设计方案,并从设计、施工及运营维护方面分析各方案的优缺点及其限制条件。该研究为推动匈塞两国间欧洲铁路运输管理(ERTMS)边境协议的建立创造条件,并为匈塞铁路欧洲铁路列控系统(ETCS)互联互通实施,以及信号系统配置方案与运营维护方案提供参考。

基于ETC门架数据的高速公路车辆行驶特征画像方法

为合理评估高速公路车辆驾驶行为风险和通行费稽查状态异常程度,进而对风险车辆进行提前预警,提出了一种基于ETC门架数据的车辆行驶特征画像方法。首先,通过分析车辆风险驾驶行为和通行费稽查状态,构建了以超速驾驶行为、疲劳驾驶行为、门架状态异常情况、收费状态异常情况、路径状态异常情况为指标的车辆行驶特征画像指标体系;然后,利用熵权-TOPSIS法和熵权-灰色关联分析建立综合熵权法确定各指标权重;最后,选取8辆车作为实验对象生成车辆行驶特征雷达图来验证该方法的有效性。研究结果表明:在4辆1类客车中,有3辆存在超速驾驶行为,其超速驾驶指数趋于0.8,其余的行驶特征指数均趋于0;在4辆6类货车中,有2辆在疲劳驾驶指数上表现异常,其疲劳驾驶指数趋于0.4,还有1辆的收费状态异常指数趋于0.4,可能存在偷逃费风险。可以看出,该方法能有效区分不同车型的风险类型,在高速公路管理中可用于有针对性的风险决策制定。