责任编辑＋刘传雷 高速公路网通行卡的定量计算与分析 文／四川成渝高速公路股份有限公司罗宓 目前省域高速公路的联网收费已成格局，通行卡的投入 量已达几十万甚至百万量级。各省路网规模逐步扩大乖［］交通量 的增加，这是通行卡需求量增大的主要因素，除此以外，也存 在部分人为因素造威的需求增量。例如，按照预测交通量粗略 地估算一定倍数，以此确定一条路或某个收费站通行卡的需求 量，这种方法虽有一定依据，但估算的裕量往往偏大。又如， 在路网发卡总数一定的前提下，各个管理层之间没有统一和定 期进行通行卡的指令性调配，仅是不定期或局部地进行卡的调 节，也会导致卡的严重不平衡，以至于造成路网发卡总数尚需 进一步增大的虚假现象。 针对上述带有普瘟 的两类问题，其主要原因是多数收费系 统通行卡的管理软件设计中，与其管理制度榴配套的软件功能不 完善，尤其欠缺通行卡管理中必要的定量计算功能，进而不能直 接向用户提供通行卡的始发数和动态调配的量化结果，但这恰恰 是管理者最需要的辅助决策功能。为此，基于“始发有据，较少 盲目；定期调配，量化可行”的定量管理目标，笔者创建了高速 公路网通行卡相关的计算模型，并将通信卡的定量管理与其配套 的管理制度相结合，曾在一条高速公路的应用中取得了很好的成 效。在此基础上，针对目前路网通行卡管理程序中普遍存在的薄 弱环节，本文将侧重介绍省域高速公路网通行卡的定量计算与分 析方法，适用于典型的四级（路网中心、路公司、路段管理处、 收费站）或三级（路公司与路段管理处为一级）管理模式，可在 省域高速公路网的范围加以推广应用，力求有助于提高通行卡管 理的智能化水平。 各级通行卡始发数的计算与分析 计算通行卡始发数有两个目的：一是确定各级通行卡的需求 数量；二是为通行卡的动态调配提供比例标准（详见本文第二节 内容）。全路网通行卡的需求总数应该自下而上地进行统计，按 照四级管理模式各级通行卡ｆ 计算与分析如下： 一、收费站通行卡始发数的计算模型与分析 （一）计算模型 ｃｌ站ｒ ＋ （ 工人 Ｌ出） 当【 一 ） 一 Ｌ＾／ 时 ＿ Ｌ＾／ 当【 一 Ｊ‘一 ／。 时 式中：ｃ站为收费站通行卡的始发数； ‘ 为该收费站昕有 ＡＮ流量的日均统计值；台 为该收费站所有出Ｎ流量的日均统 计值；Ｔ 为同一路段管理处（或分中心）所辖备收费站之间通行 卡的调节周期。 （二）计算模型的依据分析 上式中将入口的日均流量 ’ ｒ 、路段管理处（分中心）所 辖各站之间卡的调节周期Ｔ站，以及该站入、出口日均流量的差值 ｋ— 作为计算的参变量，旨在能客观反映入口发卡、出口收 卡的实际运作特点。 由于入口流量越大，需要发出的卡数越多，因而式中酋项把 入口的日均流量作为该站通行卡的始发基数，代表入、出口日均 流量平衡情况下卡的基本需求量。 收费站通行卡的实际需求量还取决其入、出口日均流量之 差。如果该站的日均入口流量大于出口流量，按此规律其卡的存 量将越来越少，反之，其存量将会不断地累积，计算模型中第二 项就是为此而考虑的需求增量。该增量大于零对应目均入口流量 大于出口流量的情况，说明应该适当增加卡的始发数，以确保在 既定的调节周期内不会缺卡；该增量小于零对应日均入口流量小 于出口流量的情况，说明应该减少卡的始发数，以便在凋节周期 内减少不必要的累积。计算公式之所以采用分段函数表示，主要 是针对日均入口流量远小于出口流量的情况，即使因道路短时中 断而造成车辆只进不出，收费站亦能维持半天的发卡量。 上述三个参变量中，入、出口日均流量是决定收费站通行卡 需求量最主要的因素，基于车道计算机提供的原始数据，可通过 收费管理计算机自动完成流量日均统计值的相关计算。对其日均 流量进行统计的时段越长，越能客观地反映卡的需求量。 为了定期改善各站之间卡的不平衡性，式中调节周期亦作为 计算的参变量之一。显而易见，调节周期越长，越有利于减少其 调节工作量，但卡的初始投入量随之增大也势必增加成本费用。 通过实践体会及综合考虑，路段管理处（分中心）所辖各收费站 之间｝ 调节周期宜按７天取值。 二、路段管理处（或分中心）通行卡始发数的计算模型与分析 （一）计算模型 厂 ｃ姑＋ 陲王 一莓ｚ ］ 当 工 一当Ｉ、．】［处 ：工 一Ｚ ｐ． 处 ， 科 Ｂ寸 ｚ 工 ］ｓ时 加ｎ∞ 技术＜ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 式中：ｃ 为路段管理处通行卡的始发数； ｃ站为该管理处 所辖各收费站卡的始发数之和； 量的日均统计值； 节周期。 中心）所辖各路之间通行卡的调节周期，一般取Ｔ踣＝２Ｔ处或 ： ３０天。 为该管理处各站所有入口流 为该管理处备站所有出口流量的日均统计 （二）计算模型的依据分析 式中第一项代表按以上计算公式应该下发各路公司的卡数之 和，第二项代表路网中心应该预留的机动卡数。按照宏观统计规 值；Ｔ 为同一路公司（或路中心）所辖各管理处之间通行卡的调 （二）计算模型的依据分析 在计算模型的形式上，管理处（分中心）与收费站通行卡的 律，整个路网入、出口的总流量最终应该相等，但考虑计算全路 网所有入、出口日均统计流量的差值时，可能出现其差值为负的 计算基本相同，主要存在以下不同之处： 管理处作为上一级管理单位，其需求总数不能只是各收费站 需求量的简单累加，在备管理处之间平级的调节周期（Ｔ ）内， 本级尚需预留必要的机动卡用于处内调节。为此，式中将所辖各 站的始发数之和（ ｃ ）作为本级需求量的基数，而不能将作为 本级始发的基数。 函数表达式中的分段计算点不同，本级只需将所辖各站所 有入口与出口日均流量的差值作为判断依据。差值大于零时为正 的增量，即作为本级应该预留的机动卡数；其差值小于或等于零 时，本级总的需求量取其所辖各站的始发数之和即可，按统计规 律本级也无需再考虑机动。 路公司所辖各处之间卡的调节涉及的距离更远，较之于管理 处范围备站之间卡的调节更为困难，因此本级的调节周期应该有 所加长，一般取Ｔ ２Ｔ 或Ｔ ｌＳ天为宜，有利于保证本级具有足 够的机动卡数。 三、路公司（或路中心）通行卡始发数的计算模型与分析 （一）计算模型 ，．路一１ ｆ蚕ｃ ＋ 正人一 ｚ ） 当（， ｚ正 一＝ｌ＝ｚ 科 、 路 Ｚ 一路 路 Ｉ 时 式中：Ｃ路为路公司通行卡的始发数； ｃ处为该路公司所辖各 管理处卡的始发数之和； 正＾为该路公司各处所有入口流量的日 均统计值； ｚ 为该路公司各处所有出口流量的目均统计值；Ｔ路 为同一路网（或省中心）所辖各路之间通行卡的调节周期。 （二）计算模型的依据分析 类似于路段管理处的情况，但应以所辖各管理处卡的需求总 数作为本级始发基数，根据本级所辖范围所有入、出口日均流量 的差值确定是否应该预留其机动，本级的调节周期一般取Ｔ路＝２Ｔ 或 ３Ｏ天。 四、路网（或省中心）通行卡始发数的计算模型与分析 （一）计算模型 ｃ ＋ 一 正 式中：ｃ 为路网内总的通行卡始发数；荟 为路网所辖各 路卡的始发数之祀； 工＾为路网内所有入口流量的日均统计值； ．Ⅻ 为路网内所有出口流量的日均统计值； 为同一路网（或省 情况，所以式中第二项取其绝对值，以确保路网管理中心预留必 要的机动。 五、确定通行卡始发数的实施步骤 各级通行卡始发数的计算工作须由路网管理中心统一完成， 以确保原始数据来源及计算结果的一致性。路网管理中心根据总 的计算结果统一订购通行卡，经初始化处理后再层层下发。路网 中心只需对所辖的路公司发卡，但应同时向路公司提供所辖管理 处和收费站始发数的计算结果；路公司只需对所辖的管理处发 卡，并向管理处提供所辖收费站始发数的计算结果。上一级为下 一级提供的始发数计算结果，可以报表形式依次下发到相应的收 费管理计算机存储，作为发卡的依据。 综上所述，交通流量日均统计值是决定通行卡始发数最重要 的因素。交通流量的变化主要受地区经济环境的制约，总是符合 相对稳定或渐变的规律。换句话说，始发数一经确定，在系统中 可作为一个相对固定的参数而无需经常计算。路网各级始发数的 调整计算，原则上可按每半年一次，除非新开通联网道路可能造 成路网局部交通流的较大变化，则应重新计算始发数。由于计算 方法已经程序化，即使需要多次调整始发数，也是一种简单的操 作过程。需要注意的是，各级始发数一旦重新调整，则应随之进 行一次动态调配以达到新的平衡。 通行卡动态调配的定量计算与分析 通行卡动态调配的定量计算其目的要得到两个结果：一是在 本级调配范围内，可用于调节的通行卡总数是多少；二是在本级 调配范围内，其总数应该如何进行合理的定量分配。 一、通行卡当前存■的计算与分析 当前存量就是指可用于调节的通行卡总数，只包括全部可用 的卡数（坏卡、流失和途中的卡不在其中）。如前所述，路网内 应该分级并定期完成通行卡的动态调配，因此对当前存量的计算 需要分级而论，桕应的计算公式如下： 路网当前存量：路网机动＋所辖路公司当前存量之和； 路公司当前存量：路公司机动＋所辖管理处当前存量之和； 管理处当前存量＝管理处机动＋所辖收费站当前存量之和； 收费站当前存量＝收费站机动卡＋所有道口存量之和 以上各式中“机动”是指相应级别所预留的卡数。程序设 （下转第１ Ｏ０页） 技术＜ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 进入山西，恐怕是不再可能出现所有厂商聚在一起共同做互联互 能会涉及一些商、＿【， 的秘密不便于透露。为此，我们要求相关厂 家做出了帼应的承诺，即：提供的参测硬件及软件产品均属于自 行研Ｊ发或拥有完全自主知识产权产品，不涉及、不侵犯任何未指 明的第三方知以产权或其他权益。对于测试过程中使用合作厂商 或第三方的硬件、软件及代码等问题，公司将以书面形式报山西 省高速公路管理局备案。 通测试的机会了。所以后续投标厂商就应该提前按山两标准对自 身产品进行修改和调整，最好找相关单位提前进行相应的符合【生 和适应『生测试，通过《技术要求》的符合 和适应性测试后，冉 与先前入围的厂商实现联调联试，这样才能保旺顺利地与＝牟＝省高 速公路视频系统互联互通。 符合性、适应性测试建议分为两个部分，即：信令测试和编 解码测试。信令测试只要做到信令与标准完全一致即可，基本不 需要再与先前入围的厂商做互联互通测试。关于编解码测试，前 面提到过，目前的《技术要求》还无法保证满足标准的厂商就一 我们任最初制定山两省高速公路《Ｈ ２６４视频监控设备联网技 结束语 定能与其他厂商互编互解，因此新入围厂商要解码先前入围厂商 的码流就可能需要根据先前入围厂商的码流对新入围厂商的解码 器进行调整。 当然，已入围厂商也需耍根据新入围 商的码流对自己的产 品的兼容性进行检验和测试，来保证新入围厂商的产品能够与已 经使用的系统互联互通。 四、其他厂商产品的使用 术要求》的时候，曾经想把信令协议制定到设备层面，即不仅平 台与平台之间可以使用同一信令进行交互，平台与设备之间也可 以使用同一信令进行交互。这样的好处显而易见：实现真正的信 令统一・，即一个收费站内的平台、编解码器、历史视频存储都可 以使用不同ｆ‘商的产品。但后来考虑到厂商的实现难度以及工程 实际情况（即同一收费站内通常均为同一厂商的软硬件产品）， 昕以把信令的统一放宽到平台这一层面，即平台与平台之间使用 《技术要求》规定的统一信令标准，而在收费站内部平台如何控 经观察测试中｝ 某些现象，我们发现厂家ｌ的编解码器任重启 过程中出现其他厂家的标志，厂家２的编解码器在使用过程中的配 置界面上也出现了另外厂家的标志，这两家厂商的研发人员也承 认与其他厂商存在合作关系，但若要解释清楚为何种合作关系可 （上接第７４页） 制底层的编解码器是平台自己的事情。这样所造成的结果是一个 收费站内的设衙必须为同一家厂商的设备，但这样的情况也是符 合目前高速公路机电建设或改造现状的，是可以接受的。 计可根据上述关系式，并通过各级的收费管理计算机，从收费系 统数据库中自动、实时地对其当前存量加以统计，并将统计结果 本路调配后存量＿＿＿＿＿＿＿＿＿●－●■●■■一＝奉路始发致 ●＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿■＿一 ＝车路始发致地日 路硒当前存ｔ 路瞬皓发效 链接到各级相应的“ＩＣ卡当前存量统计表”中，以便丁各级管理 人员适时观察通行卡的当前存量及分布情况。需要说明的是收费 站、管理处或路公司的当前存量，可能大于或等丁或小于相应的 车处调配后存重＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿－一 本处她发薮 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－ ＝本处始发数比ｃ＝＝＞用于路公司内各处之闻 全路当的存量本站调配舌存量 ●■■■●■■■■＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＝ｉ全路始发敦 本站始发敦 始发数，但对整个路网而言，由于任何时刻都有车辆在路上行 驶，加之坏卡及流失等损失，因此，整个路网的当前存量只可能 小于其始发数。 二、通行卡动态调配的定量计算与分析 全处当前存量全处始发致 （二）动态调配计算的量化结果 对以上表达式稍加变换即可得到： 本级凋配后存量＝本级始发数比ｘ上一级当前存量 式中：本级调配后存量就是要求的结果；上一级当前存量和 本级始发数比均为已矢口条件，其中上一级当前存量即是本级范围 内可参与调配的通行卡总数。 据此可进一步求得便于调配操作的量化结果： （一）动态调配的计算依据 通行卡的动态调配是在同级的管理单位之间进行，相应的定 量计算也需要分级而论，但是具有如下相同的计算依据： 本缀调配后存置 ＿●＿＿＿－－－＿●－－●－＿●＿－＿●一 ＝ 本级始发数 上—缀始发敦 ＝本绍．拍发敦比 上—级当前存量 本级调节增量＝本级调配后存量一本级当前存量（指调配前） 本级调节增量大于零，表示本级应予补充的卡数；本级调节 增量小于零，表示应由本级调出的卡数。其增量的具体数值可直 观反映，本级卡管员根据上一级管理员的调配指令，可从本级收 费管理计算机的“通行卡动态调配表”中获取调节增量的具体数 上式表明，计算各级通行卡始发数的另一个重要作用，就是 为动态调配定量计算提供客观的比例标准。因为道口日均流量统计 值应是决定其通行卡需求量最主要的因素，始发数的计算模型中已 充分体现了这一客观规律，而且动态调配主要目的就是基本维持前 期确定的发卡比例，因此，本级调配后数量与其上一级当前存量之 比，应该同相应的始发数比相等。为便于对计算公式的正确理解， 仍以四级管理模式为例，将各级的计算式依次列举如下： 值，并按此结果如数实现卡的动态调配。这种面向用户直接给出 调配的量化结果，正是管理者昕需要的辅助决策功能，将有助于 提高对通行卡管理的智能化水平。 １００盅累交．ＣＨ通ＩＮ焦号 。ｎ。