基于层次分析法的模糊综合评价高速公路ETC系统综合效益

基于层次分析法的模糊综合评价高速公路 ETC系统综合效益

索延栋 1，郑亚东 2

石家庄铁道大学经济管理学院，河北石家庄 050000

摘要：ETC不停车收费系统在高速公路的广泛应用，减少了交通拥堵、排队时间长等问题。

本文首先从经济环境和生态效益三方面构建评级指标体系，其次利用层次分析法和模糊评价法对不同指标进行测算得出各指标权重和综合得分，最终确定河北省境内某高速公路ETC系统应用效果显著。

关键词：ETC系统；层次分析法；模糊综合评价法；效益评价

1.引言

2019年，两会政府工作报告中明确指出，深化公路制度改革，加强ETC（电子收费系统）的使用，两年内基本取消高速公路省界收费站，实现不停车收费。目前，我国基本实现ETC全国联网各省（区、市）高速公路入口车辆使用ETC比例达到90%以上。目前，关于ETC系统的研究主要有智能ETC收费系统设计与开发（杨涛^[2]、董建中^[3]、焦明^[4]、）、路径损耗的研究（何怡刚^[6]、张超群^[7]）、社会经济效益评价（胡宾^[8]王旭^[9]、杨明，齐远^[10]]）,而关于综合效益评价方面的研究较少，且选取的指标较少，不够全面（张为民^[12]、陆键^[13]）。

因此，本文从经济效益、社会效益、生态效益三个要素出发，使用层次分析法建立了ETC系统评价指标体系，计算各个指标权重，再使用模糊综合评价法，确定ETC系统总体评价水平，实现ETC系统综合效益评价。

2.评价方法和评价步骤

2.1 层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是一种定量和定性相结合的多目标决策分析法。及将决策者的经验予以量化，从而提供决策依据

2.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法。即使用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。

2.3 评价步骤

（1）构建ETC系统评价指标体系；

（2）将所有因素两两进行比较，对各因素的重要性的排序，

判断标准采用如表1所示的评分标度；

（3）计算各个指标的权重，并进行归一化处理；

（4）计算最大特征根，进行一致性检验；

（5）计算各级指标的模糊隶属度；

（6）计算综合得分、经济效益得分、社会效益得分、生态效益得分。

3.ETC系统效益评价体系构建

3.1 ETC系统评价指标确定

高速公路ETC系统带来综合效益是指ETC系统在建设和运营过程中对社会、经济、生态发展所作的贡献。由于ETC系统的综合效益涉及因素较多，因此构建科学合理的评价指标，对各个指标进行研究，分析ETC系统的社会、经济、生态效益。

本文通过与高速公路传统方式收费系统作为对比，确定评价指标。ETC系统经济效益是指ETC系统对经济发展的影响，主要包括投资效益、运营效率等指标；社会效益是指对人们生活的影响，主要包括交通性能、出行质量；生态效益是包括能源消耗量和环境效益。

3.2 ETC系统评价指标体系构建

根据ETC系统评价指标选取和评价方法的确定，确定ETC系统评价指标体系。其中，经济效益、社会效益、生态效益为一级指标，投资效益、运营效率、交通性能、出行质量、能源消耗量、环境效益为一级指标，投资费用、运营收入、覆盖率、使用率、通行能力、便利性、安全性、减少油耗量、碳排放量、有害气体排放量为三级指标。

3.3 ETC系统评价指标

（1）投资效益指标

投资效益指标从运营收入和投资费用进行评价。运营收入指标是指ETC系统投入使用后的收入，ETC系统的使用，不仅提高了收费运营效率，而且减少了收费运营人员的投入，从而降低了成本。投资费用指建设ETC系统投入的综合成本费用。一般情况下，运营收入指ETC收费系统的收入。

（2）运营效率指标

运营效率指标是指ETC系统的运行效率，主要有ETC系统覆盖率和ETC的使用率。高速公路ETC系统使用不仅可以提高道路通行效率,还可以减少了交通延误,降低了车辆通行时间。ETC 覆盖率指的是ETC 在全国高速公路中的覆盖水平，ETC使用率指的是ETC用户使用水平。

（3）交通性能指标

交通性能指标是指收费站的交通流情况。因此，用通行能力指标进行评价。通行能力指标可以用于评价ETC系统交通通行能力提升水平，是ETC投资和ETC车道配置的重要基础指标。收费车道通行能力理论上指收费车道在单位时间内能够通行的最大车辆数。一般情况而言，为了能够保证车辆的顺利通行，通常ETC收费系统的通行能力都要大于普通路段的通行能力。

（4）出行质量指标

出行质量是从公众角度对ETC系统进行评价。主要从便利性和安全性两个指标进行评价。

ETC系统的应用是能够让车主在不停车的情况下完成收费过程，省去了停车收费的繁琐，提供了许多方便，还提高车道的通行量，减少车辆堵塞，增加行车的安全性。因此大幅度地提高车主的出行质量。便利性用节约的时间来衡量，安全性用事故发生率来衡量。

（5）能源消耗量指标

能源消耗量指标是指车辆的能源消耗水平，主要指减少的油耗量。收费站车辆的停车会造成车辆油耗的增加，而ETC系统的应用大大降低了车辆的停车时间，降低了车辆的油耗量。

（6）环境效益指标

环境效益指标指的是ETC系统对环境的影响。通过碳排放量和有害气体的排放量。ETC系统的使用减少了油耗量，减少了对环境的污染，碳排放也相应减少。该指标通过计算能够清晰直接的反映出来。

4.结论

本文分析了ETC系统对高速公路的影响，建立了ETC系统综合效益评价指标体系并对其进行量化分析。实例分析表明，层次分析法和模糊综合评价法可以评价ETC系统的综合效益，也可以评价经济效益、社会效益、生态效益，找出效益较低的指标。河北省高速公路邯郸段ETC系统的使用的综合效益非常好，但是生态效益指标一般，因此要加强生态环境的保护。

参考文献

[1] 肖宾杰. 高速公路ETC系统通行车速优化方法研究[J]. 中国交通信息化, 2017(2).

[2] 杨涛, 杨博雄, 尹萍, et al. 基于单片机处理与ZigBee无线传输的不停车收费系统研究与设计[J]. 电子产品世界, 2019.

[3] 董建中, 宫恩龙. 吉林省高速公路ETC运营监控系统探析与实现[J]. 上海船舶运输科学研究所学报(3).