CN113420960A - 一种高速公路收费站工作人员调度方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速公路收费站工作人员调度方法、系统及存储介质，其中调度方法包括：步骤1：进行计算准备；步骤2：实时采集高速公路收费站数据；步骤3：判定单车服务状态；步骤4：计算单车服务参数；步骤5：实时更新服务统计参数；步骤6：实时单车服务水平评价；步骤7：实时收费车道服务水平评价；步骤8：根据车道服务评价结果对收费站工作人员进行调度。与现有技术相比，本发明具有调度效果好、实现在线调度、客观可靠等优点。

Description

一种高速公路收费站工作人员调度方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及高速公路收费站工作人员调度技术领域，尤其是涉及一种高速公路收费站工作人员调度方法、系统及存储介质。
背景技术
目前大多数高速公路收费站同时包括ETC(Electronic Toll Collection，电子不停车收费)与MTC(Manual Toll Collection，人工半自动收费)两类车道，后者实际提供ETC、MTC两种收费服务。
目前在对收费站工作人员进行调度时需要对当前收费站的服务水平以及站内工作人员的工作强度和工作效率进行评价，而评价标准即为车辆通行时间所涉及的各项指标，而现有技术在获取各项指标时均存在以下缺陷：
(1)基于统一的评价标准，忽视不同收费站特征对收费极限服务能力的影响：现有技术侧重以各项指标的单一的阈值作为收费站或收费车道的评价标准，忽视了影响收费站服务能力的一系列关键要素。实际上，收费站区位、规划功能、设计方案、过车特征、运行时段等都会影响车道的极限服务能力，故不同车道的最佳服务水平并不相同，以统一的标准评价工作人员服务水平进行忽视了客观因素影响，缺乏公平性；
(2)基于理论模型或仿真模拟而非真实数据：现有技术多基于交通学科理论及排队理论建立数学模型评价收费站服务水平，或结合对收费站过车特征分布的复杂假设生成基础数据，将推算的数据输入仿真软件，进而输出各类评价结果，进而进行人员调度。数学建模过程涉及诸多理想化假设，导致与真实情况不符，仿真模型的输入数据也极可能失真；而精确调参的仿真模型又是高度特化的，仅能体现特定收费站的运行情况，无法推广到其他收费站用于工作人员的调度；
(3)基于交通态势评价结果推算服务水平，精确性不足：现有方法侧重于对收费站交通运行态势的评价，其所使用的收费站流量和通行速度等指标仅能间接反映评价服务水平；并且上述指标颗粒度较粗，通常在时间维度上以天或小时为单位，在空间上则以收费站整体为分析对象，无法支持收费站服务水平细化评价，难以用于解决收费站员工的绩效评价、工作负荷管理、收费站设计方案优化及资源配置等实际工作问题；
(4)基于用户的主观感受评价而无法提供客观、可比较的指标：现有的收费服务水平评价方法侧重测度被收费车辆驾驶员的主观感受，多集中于研究表达这种感受所用方式，比如在收费车辆驶离收费车道时鸣喇叭、语音输入等方式表达对收费人员服务的满意程度等，但产生的指标均为主观指标，影响因素众多，可信度和稳定性存在不足、难以用于量化比较；此外，这类技术普遍需要在收费站加装设施，可行性受限。
由于上述评价的缺陷，导致现阶段对高速公路收费站工作人员缺乏客观有效的调度方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种调度效果好、实现在线调度、客观可靠的高速公路收费站工作人员调度方法、系统及存储介质。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高速公路收费站工作人员调度方法，所述的人员调度方法包括：
步骤1：进行计算准备；
步骤2：实时采集高速公路收费站数据；
步骤3：判定单车服务状态；
步骤4：计算单车服务参数；
步骤5：实时更新服务统计参数；
步骤6：实时单车服务水平评价；
步骤7：实时收费车道服务水平评价；
步骤8：根据车道服务评价结果对收费站工作人员进行调度。
优选地，所述的步骤1具体为：
步骤101：为即将开始的计算周期准备空数据表，从数据库中获取计算所需的永久表；
建立空参数表，存储步骤102中经过静态参数群查询和计算得到的参数，包括；
为每一个车道建立一个过车记录空表，按过车时间顺序记录该车道的过车基本信息以及实时计算的服务参数信息；
为每一个车道建立一个模式比例-单车计费服务时长空表，记录该车道在不同模式比例下的单车计费服务时长信息；
从数据库中获取计算所需的永久表，包括：
全样本过车记录表，其积累记录了各车道的全样本过车基本信息以及实时计算的服务参数历史信息；
ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，积累记录了各ETC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，其积累记录了各MTC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
步骤102：初始化参数；
初始化各个车道的总流量VA＝0，各过车模式总流量VG,j＝0，各模式占总流量比值PG,j＝0(j＝1,2,…,m)，其中m为过车模式种类数量；
步骤103：收集静态参数群，与经处理得到基础参数一同存入参数表；
其中，静态参数群包括收费广场平均行驶速度VT，从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的行驶距离数列LT＝[lT1,lT2,…,lTn]，各收费车道的类型数列ML＝[mT1,mT2,…,mTn]，mTi∈{ETC,MTC}，i＝1,2,…,n，以及用于后续延误、排队评价的各级标准数值；
经处理得到的基础参数是指从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的理想行程时间数列ST＝[sT1,sT2,…,sTn]，i＝1,2,…,n，其中sTi＝lTi/VT；
以上各式中，n表示目标收费站出或入高速公路的收费车道数量。
优选地，所述的步骤2具体为：
在车辆通过收费设施收费位置时，记录车辆车牌PP、车辆类型CP、通过方式MP∈{ETC,MTC}、通过时刻TP和所通过车道编号LP，并从上游摄像机的记录中按照车辆车牌PP匹配查找相同的即将进出收费站的车辆PC，记录对应的经过该断面的时刻TC，综合构成一条新的过车数据，存储在该收费车道对应的过车记录表以及全样本过车记录表中。
优选地，所述的步骤3具体为：
判断单个车辆的服务状态为直接通过状态或排队通过状态，具体方法为：
步骤301：计算单个车辆到达收费车道收费位置的理想时刻TA；
Figure BDA0003092208790000041
其中，
Figure BDA0003092208790000042
为ST中对应车道LP的理想行程时间，从参数表中查询；
步骤302：计算单个车辆到达收费车道计费位置的浮动上限时刻
Figure BDA0003092208790000043
Figure BDA0003092208790000044
其中，δ为行程时间浮动系数；
若
Figure BDA0003092208790000045
代表车辆提前到达车道计费位置，没有延误，令
Figure BDA0003092208790000046
步骤303：查询单个车辆接受收费服务前的等待车辆数列Qb，Qb表示当前车辆到达收费车道计费队列队尾时，该队列中等待计费或正在计费的车辆车牌数列；
获取Qb的具体方法为：从车道LP的过车记录表中查找
Figure BDA0003092208790000047
到TP期间，除当前车辆以外的过车车牌数量，如Qb为空集，即Qb＝Φ，则当前车辆没有排队即获得服务，为直接通过状态；否则为排队通过状态。
更加优选地，所述的步骤4中单车服务参数包括车辆排队长度q、车辆总延误时长SD、车辆排队延误时长SQ和车辆计费服务时长SS；
计算方法为：
根据步骤303中的判断结果，若Qb＝Φ，则q＝0，SQ＝0，
Figure BDA0003092208790000048
若Qb≠Φ，则：
q＝len(Qb)，其中len(Qb)表示队列Qb中包含的车辆车牌数量；
Figure BDA0003092208790000049
SS＝TP(pre)-TP，SQ＝SD-SS，其中TP(pre)表示经过同一车道LP计费的前一车辆，即Qb中最后一辆车的计费时刻。
优选地，所述的步骤5具体为：
步骤501：根据新增加的单车模式GP，更新评价周期内参数VA＝VA+1、
Figure BDA00030922087900000410
步骤502：基于步骤4中更新的当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS及其模式GP，更新当前车道该模式的单车计费服务时长分布，并更新分布描述参数，包括当前车道该模式的单车计费服务平均延误
Figure BDA00030922087900000411
步骤S503：基于步骤4中更新的当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS，更新当前车道全样本单车计费服务时长分布，并更新分布参数，包括当前车道的全样本单车计费服务时长均值
Figure BDA00030922087900000412
步骤504：在当前车道的模式比例-单车计费服务时长表中，增加一条数据，记录步骤501更新的各模式比例数值以及步骤503更新的
Figure BDA00030922087900000413
并更新当前车道的过车模式比例与单车计费服务时长均值的拟合关系方程及参数；
步骤505：根据当前过车所在车道LP的类型mT，在ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表或MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表中选择对应的表格，增加一条数据，记录步骤501更新的模式比例数值以及步骤503更新的
Figure BDA0003092208790000051
并更新该车道类型的全样本过车模式比例与单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤506：按模式分别集计步骤504更新的当前车道的模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于当前车道而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤507：按模式分别集计步骤505更新的ETC或MTC车道全样本模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于全样本而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程。
更加优选地，所述的步骤6具体为：
步骤601：根据当前车道的过车模式比例组成，对比步骤507更新的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合曲线，计算过车模式GP在该比例条件下的全样本平均单车计费服务时长
Figure BDA0003092208790000052
将当前过车的单车服务时长SS与之对比；
以
Figure BDA0003092208790000053
作为指标评价当前车辆的服务水平，若ΔSS＞0，则当前过车单车服务效率低于平均水平；若ΔSS≤0，则当前过车单车服务效率高于平均水平；ΔSS的绝对值表示该单车服务效率与平均水平的差距；
步骤602：对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的总延误时长SD和车辆排队延误时长SQ评价其延误水平级别；
步骤603：对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的车辆排队长度q评价水平级别。
更加优选地，所述的步骤7具体为：
步骤701：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆排队分布DQ，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000054
分布标准差
Figure BDA0003092208790000055
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA0003092208790000056
和
Figure BDA0003092208790000057
越小的车道整体排队水平越低，服务水平越好；
步骤702：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆延误分布DD，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000058
分布标准差
Figure BDA0003092208790000059
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA00030922087900000510
和
Figure BDA00030922087900000511
越小的车道整体延误水平越低，服务水平越好；
步骤703：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆计费服务时长分布DS，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA00030922087900000512
分布标准差
Figure BDA0003092208790000061
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA0003092208790000062
和
Figure BDA0003092208790000063
越低的车道收费速度越快，服务水平越好；
步骤704：将步骤703的集计数据再按模式集计，得到当前模式比例下，经过该车道的各模式车辆服务时长分布DSg，其中g代表模式对应编号，并根据分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000064
和分布标准差
Figure BDA0003092208790000065
步骤705：按步骤505拟合的对应车道类型的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算对应车道类型在当前模式比例下的单车平均计费服务时长
Figure BDA0003092208790000066
将步骤703计算得到的
Figure BDA0003092208790000067
与之对比，以
Figure BDA0003092208790000068
作为指标，评价当前模式比例下当前车道的总体服务时长水平，若
Figure BDA0003092208790000069
则当前车道平均服务效率低于该模式车道的平均水平；若
Figure BDA00030922087900000610
则当前车道平均服务效率高于该模式车道的平均水平；
Figure BDA00030922087900000611
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距；
步骤706：以步骤507拟合的各模式的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算各模式过车在当前模式比例下对应的单车平均计费服务时长
Figure BDA00030922087900000612
其中g代表模式对应编号，将步骤704计算得到的
Figure BDA00030922087900000613
与之对应对比，以
Figure BDA00030922087900000614
综合评价当前车道该模式过车的总体服务时长水平，若
Figure BDA00030922087900000615
则当前车道该模式过车的平均服务效率低于平均水平；若
Figure BDA00030922087900000616
则当前车道该模式过车的平均服务效率高于平均水平；
Figure BDA00030922087900000617
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距。
一种高速公路收费站工作人员调度系统，所述的调度系统包括数据采集模块、服务器和显示模块；所述的数据模块和显示模块分别与服务器相连；所述的服务器内存储有上述任一项高速公路收费站工作人员调度方法。
一种存储介质，所述的存储介质内存储有上述任一项高速公路收费站工作人员调度方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、调度效果好：本发明中的高速公路收费站工作人员调度方法通过对收费站的评价值进行调度，充分考虑不同收费站、收费车道的过车特征，以不同的标准实现公平评价，特别关注过车类型以及收费方式对单个车辆服务效率的影响，将其所代表的收费站功能特征、驾驶员缴费方式倾向、收费员服务不同类型车辆的效率差异、不同类型车辆通过收费站的行为模式等因素纳入考虑，不再以单一化的标准评价各个车道的极限服务能力，对收费站的服务水平给出了更公平的评价标准，包括在不同模式比例下不同模式车辆的单车计费服务时长、收费人员对不同类型车辆的平均服务时长等，可信度更高；在空间上颗粒度精确到车道级、在时间上颗粒度精确到每一次过车，可以根据实际需求在不同颗粒度级别进行集计分析，可用于对收费站各车道工作人员的工作负荷、对各模式车辆的服务效率在线跟踪，实现收费站工作人员的有效调度。
二、实现在线调度：本发明中的高速公路收费站工作人员调度方法和系统，紧跟收费站最新建设形势，考虑了富信息环境条件，应用先进的数据驱动方法，避免了理论数学模型中理想化假设的干扰和复杂的建模过程；无需引入仿真手段，降低方法使用的技术门槛同时扩展了方法的适用范围；另外，本发明涉及的各类数据由收费站常规配置设施实时采集，无需增加额外设备；数据形式为结构化数据，处理速度快、存储压力小，可满足在线分析要求，实现高速公路收费站工作人员的在线调度。
三、调度更加客观可靠：本发明中的高速公路收费站工作人员调度方法无需通过新增设备进而获取驾驶员的主观评价，而引入在城市交通服务水平评价中已应用成熟的排队、延误指标描述驾驶员对收费站服务的感受，不会对驾驶员造成干扰引发安全隐患，同时也避免了驾驶员误触、误评或过于主观等评价问题；结合车辆计费服务时长这一关键客观指标在不同分析条件下的分级应用，实现了高速公路收费站主客观相结合的全面评价，提供可靠、稳定、可对比的指标，然后通过该指标进行工作人员调度，使得调度更加客观可靠。
附图说明
图1为本发明中高速公路收费站工作人员调度方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中典型收费站设施布设场景；
图3为本发明实施例中一辆经过车道LP入、出高速的车辆，其整个通过过程涉及的各项参数在时间轴上的含义；
图4为本发明实施例中步骤5、步骤6和步骤7的流程示意图；
图5为本发明实施例中的全日过车模式组成示意与拟合曲线对比图；
其中，图5(a)为一条典型ETC车道的全日过车模式组成示意图；
图5(b)为一条典型MTC车道的全日过车模式组成示意图；
图5(c)为一条典型的ETC车道的大中型车计费服务时长分布及拟合曲线示意图；
图5(d)为两条典型的MTC车道计费服务时长与货车占比的直线拟合关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明涉及一种高速公路收费站工作人员调度方法，包括：
步骤1：进行计算准备；
数据库表准备：是指在计算周期最初，为每个评价目标车道建立空表以存储相关记录；
初始化参数：是指在计算周期最初，初始化过程中需要用到的参数值，以存储中间过程结果；
提取并计算基础参数：是指从系统数据库中提取静态参数群，处理得到用于后续计算步骤的基础参数；
步骤2：实时采集高速公路收费站数据，并进行预处理；
布设在收费站的各个设施实时采集过车数据，经实时预处理后存入步骤1中对应数据表；
步骤3：判定单车服务状态；
每辆车辆通过收费车道时，比对步骤1计算的基础参数和步骤2中经过预处理的数据，判定单个车辆的服务状态；
关于车辆通过收费车道，对不同通过模式的车辆入、出高速公路有不同定义：对于驶入高速公路的情况，为使用ETC的车辆在抬杆后通过，或使用MTC的车辆在驾驶员完成取卡动作后通过；对于驶出高速公路的情况，为使用ETC的车辆被识别并自动缴费后通过，或使用MTC的车辆在驾驶员完成缴费动作后通过。
单个车辆的服务状态包括直接通过状态和排队通过状态；
步骤4：计算单车服务参数；
按照步骤3的判定结果，分别采用对应的计算方法实时计算单个车辆的服务参数并存入数据库；
步骤5：实时更新服务统计参数；
结合步骤4存入的数据，实时更新单个车道的服务统计参数和全样本的服务统计参数；
步骤6：实时单车服务水平评价；
合步骤4的计算结果和步骤5的统计结果，实时对单个车辆的服务水平进行多维评价；
步骤7：实时收费车道服务水平评价；
对于制定的时间窗，按车道集计步骤6的单车服务水平评价结果，对比各类标准和步骤5的全样本的服务统计参数，实时评价各收费车道服务水平并观测其变化；
步骤8：根据车道服务评价结果对收费站工作人员进行调度。
如图2所示，其描述了上述方法适用的典型收费站设施布设场景，该场景体现了大部分高速公路收费站的设计方案特征，包括：
201隔离设施：用于将入、出高速公路的车辆分流，使其分别通往各自方向的收费设施。本方法对两种流向的服务水平评价均适用，但应分别评价；
202入、出高速公路的收费设施：是高速公路收费站的必需设施，分别记录入、出高速公路的车辆信息并提供收费服务，入、出收费设施均在车辆通过时记录收费信息，本方法仅适用这些信息中的一部分，包括；
每一辆过车的车辆车牌PP、车辆类型CP、通过方式MP∈{ETC,MTC}、通过的时刻TP及其所通过车道的编号LP，LP∈[1,n]；
其中，车辆类型CP一般可按照不同子类车辆的收费特性差异进行合并，通常分为大中型车和小型车或客车或货车两类即可满足评价要求，即CP∈[大中型车,小型车]，或CP∈[客车,货车]。
CP和MP相组合，共同决定了单个车辆的通过模式GP，即某类车辆以某种通过方式入、出收费站；
对于ETC车道，没有车辆以MTC方式通行，即MP∈[ETC]，故通过ETC车道的车辆，其模式GP完全由车辆类型CP决定，即GP,ETC∈[大中型车,小型车]或GP,ETC∈[客车,货车]，如图5(a)为一条典型ETC车道的全日过车模式组成实例，可见上述规律；
对于MTC车道，仅有少量车辆以ETC方式通行，通常占MTC车道总流量不足5％，即通过MTC车道的车辆，其模式GP几乎由车辆类型CP决定。当误差允许时，可仅考虑其中以MTC方式通行的车辆参与后续计算，即认为GP,MTC∈[大中型车,小型车]或GP,MTC∈[客车,货车]；当需要精确求解时，可增加分类，比如：
GP,MTC∈[以ETC方式通行的大中型车
，以ETC方式通行的小型车。
，以MTC方式通行的客车
，以MTC方式通行的货车]
图5(b)为一条典型MTC车道的全日过车模式组成实例，可见上述规律；
203干线摄像机：在绝大多数高速公路收费站均有配置。分别拍摄入、出高速公路的车辆在即将进入收费广场时的画面，其拍摄位置固定，并设置虚拟线圈，当有车辆通过虚拟线圈所在位置时，其通过信息将被记录。干线摄像机收集的数据包括行经虚拟线圈所在的断面、即将进/出收费站的车辆车牌PC，以及其经过该断面的时刻TC。
下面对上述各个步骤进行详细说明：
步骤1：计算准备，具体执行步骤包括：
步骤101：为即将开始的计算周期准备空数据表，从数据库中获取计算所需的永久表，包括：
建立空参数表，存储步骤102中经过静态参数群查询和计算得到的参数，包括：为每一个车道建立一个空过车记录表，按过车时间顺序记录该车道的过车基本信息以及实时计算的服务参数信息；
为每一个车道建立一个空模式比例-单车计费服务时长表，记录该车道在不同模式比例下的单车计费服务时长信息；
除上述新表外，参与后续计算的还包括数据库中的其他永久表，包括：
全样本过车记录表，其积累记录了各车道的全样本过车基本信息以及实时计算的服务参数历史信息；
ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，其积累记录了各ETC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，其积累记录了各MTC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
步骤102：初始化参数，包括：
初始化各个车道的总流量VA＝0，各过车模式总流量VG,j＝0，各模式占总流量比值PG,j＝0(j＝1,2...,m)，其中m为过车模式种类数量。
步骤103：收集静态参数群，与经处理得到基础参数一同存入参数表。
若收费站土建设计及车道配置不调整，则无需每次重新查询或计算，后续直接从参数表抽取结果即可。
其中，静态参数群包括收费广场平均行驶速度VT，从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的行驶距离数列LT＝[lT1,lT2,...,lTn]，各收费车道的类型数列ML＝[mT1,mT2,...,mTn]，mTi∈{ETC,MTC}，i＝1,2,...,n，以及按照国家标准与规范确定的、用于排队和延误评价的各级标准数值。
经处理得到的基础参数是指从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的理想行程时间数列ST＝[sT1，sT2，...，sTn]，i＝1,2,...,n，其中sTi＝lTi/VT；
以上各式中，n表示目标收费站出或入高速公路的收费车道数量；
步骤2：实时采集高速公路收费站数据，并进行预处理；
在车辆通过收费设施收费位置时，记录车辆车牌PP、车辆类型CP、通过方式MP∈{ETC,MTC}、通过时刻TP和所通过车道编号LP，并从上游摄像机的记录中按照车辆车牌PP匹配查找相同的即将进出收费站的车辆PC，记录对应的经过该断面的时刻TC，综合构成一条新的过车数据，存储在该收费车道对应的过车记录表以及全样本过车记录表中。
如图3所示，其描述了步骤3和步骤4中，一辆经过车道LP入、出高速的车辆，其整个通过过程涉及的各项参数在时间轴上的含义，包括：
步骤3判定单个车辆的服务状态为直接通过状态或排队通过状态，具体执行步骤包括：
步骤301：计算单个车辆到达收费车道收费位置的理想时刻TA；
Figure BDA0003092208790000111
其中，
Figure BDA0003092208790000112
为ST中对应车道LP的理想行程时间，从参数表中查询；
步骤302：计算单个车辆到达收费车道计费位置的浮动上限时刻
Figure BDA0003092208790000113
Figure BDA0003092208790000114
其中，δ为行程时间浮动系数，根据干线摄像机虚拟线圈所在位置至LP车道的计费位置的距离DP及车辆类型CP综合确定，DP越大，则δ越大；CP为大中型车时，δ比CP为小型车时更大；CP为货车时，δ比CP为客车时更大；
若
Figure BDA0003092208790000115
代表车辆提前到达车道计费位置，没有延误，令
Figure BDA0003092208790000116
步骤303：查询单个车辆接受收费服务前的等待车辆数列Qb，Qb表示当前车辆到达收费车道计费队列队尾时，该队列中等待计费或正在计费的车辆车牌数列；
获取Qb的具体方法为：从车道LP的过车记录表中查找
Figure BDA0003092208790000117
到TP期间，除当前车辆以外的过车车牌数量，如Qb为空集即Qb＝Φ，则当前车辆没有排队即获得服务，为直接通过状态；否则为排队通过状态。
步骤S4计算单车服务参数，其中单个车辆服务参数包括车辆排队长度q、车辆总延误时长SD、车辆排队延误时长SQ、车辆计费服务时长SS，具体执行步骤包括：
根据步骤303中的判断结果，若Qb＝Φ，则q＝0，SQ＝0，
Figure BDA0003092208790000121
若Qb≠Φ，则：
q＝len(Qb)，其中len(Qb)表示队列Qb中包含的车辆车牌数量；
Figure BDA0003092208790000122
SS＝TP(pre)-TP，SQ＝SD-SS，其中TP(pre)表示经过同一车道LP计费的前一车辆，即Qb中最后一辆车的计费时刻。
步骤3和步骤4完成后，将计算出的单车服务参数按照车牌主键PP存入对应车道的过车记录表以及全样本过车记录表，本次补充记录的信息包括：车辆排队长度q、车辆总延误时长SD、车辆排队延误时长SQ、车辆计费服务时长SS。至此，两表中的一条过车数据包括了步骤2记入的基本过车信息和步骤3和步骤4记入的单车服务参数信息。
如图4所示，其描述了步骤5、步骤6和步骤7的具体执行步骤，包括：
步骤5利用步骤4的结果实时更新单个车道的服务统计参数和全样本的服务统计参数，包括：
步骤501：根据新增加的单车模式GP，更新评价周期内参数VA＝VA+1、
Figure BDA0003092208790000123
步骤502：基于步骤4中更新的当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS及其模式GP，更新当前车道该模式的单车计费服务时长分布，并更新分布描述参数，包括当前车道该模式的单车计费服务平均延误
Figure BDA0003092208790000124
图5(c)为一条典型的ETC车道的大中型车计费服务时长分布及拟合曲线实例；
步骤S503：基于步骤4中更新的当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS，更新当前车道全样本单车计费服务时长分布，并更新分布参数，包括当前车道的全样本单车计费服务时长均值
Figure BDA0003092208790000125
步骤504：在当前车道的模式比例-单车计费服务时长表中，增加一条数据，记录步骤501更新的各模式比例数值以及步骤503更新的
Figure BDA0003092208790000126
并更新当前车道的过车模式比例与单车计费服务时长均值的拟合关系方程及参数；
步骤505：根据当前过车所在车道LP的类型mT，在ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表或MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表中选择对应的表格，增加一条数据，记录步骤501更新的模式比例数值以及步骤503更新的
Figure BDA0003092208790000131
并更新该车道类型的全样本过车模式比例与单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤506：按模式分别集计步骤504更新的当前车道的模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于当前车道而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤507：按模式分别集计步骤505更新的ETC或MTC车道全样本模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于全样本而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程。图5(d)为两条典型的MTC车道计费服务时长与货车占比的直线拟合关系实例。
步骤6利用步骤4和步骤5的结果实时进行单车服务效率评价，包括：
步骤601：根据当前车道的过车模式比例组成，对比步骤507更新的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合曲线，计算过车模式GP在该比例条件下的全样本平均单车计费服务时长
Figure BDA0003092208790000132
将当前过车的单车服务时长SS与之对比；
以
Figure BDA0003092208790000133
作为指标评价当前车辆的服务水平，若ΔSS＞0，则当前过车单车服务效率低于平均水平；若ΔSS≤0，则当前过车单车服务效率高于平均水平；ΔSS的绝对值表示该单车服务效率与平均水平的差距；
步骤602：借鉴我国行业标准CJJ 37-2016城市道路工程设计规范或其他指定地方/行业标准，对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的总延误时长SD和车辆排队延误时长SQ评价其延误水平级别，通常按照规范值可分为一至四级；
步骤603：借鉴我国行业标准CJJ 37-2016城市道路工程设计规范或其他指定地方/行业标准，对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的车辆排队长度q评价水平级别，通常按照规范值可分为一至四级。
综上，可从平均服务效率对比、延误水平和排队水平三个方面对单个过车的服务效率进行全面评价。其中，步骤601的评价结果与收费站服务效率关联最强，步骤602和步骤603更多受到收费站流量、收费站过车组成等与收费服务效率本身关系不大的因素影响，主要体现驾驶人对于收费等待的主观感受，可以视为主观指标。
步骤7按车道集计步骤6的单车服务效率评价结果，并将其与同类车道指标、步骤5中各项统计值进行对比，实时得到车道服务评价结果，包括：
步骤701：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆排队分布DQ，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000141
分布标准差
Figure BDA0003092208790000142
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA0003092208790000143
和
Figure BDA0003092208790000144
越小的车道整体排队水平越低，服务水平越好；
步骤702：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆延误分布DD，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000145
分布标准差
Figure BDA0003092208790000146
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA0003092208790000147
和
Figure BDA0003092208790000148
越小的车道整体延误水平越低，服务水平越好；
步骤703：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆计费服务时长分布DS，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA0003092208790000149
分布标准差
Figure BDA00030922087900001410
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure BDA00030922087900001411
和
Figure BDA00030922087900001412
越低的车道收费速度越快，服务水平越好；
步骤704：将步骤703的集计数据再按模式集计，得到当前模式比例下，经过该车道的各模式车辆服务时长分布DSg，其中g代表模式对应编号，并根据分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure BDA00030922087900001413
和分布标准差
Figure BDA00030922087900001414
步骤705：按步骤505拟合的对应车道类型的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算对应车道类型在当前模式比例下的单车平均计费服务时长
Figure BDA00030922087900001415
将步骤703计算得到的
Figure BDA00030922087900001416
与之对比，以
Figure BDA00030922087900001417
作为指标，评价当前模式比例下当前车道的总体服务时长水平，若
Figure BDA00030922087900001418
则当前车道平均服务效率低于该模式车道的平均水平；若
Figure BDA00030922087900001419
则当前车道平均服务效率高于该模式车道的平均水平；
Figure BDA00030922087900001420
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距；
步骤706：以步骤507拟合的各模式的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算各模式过车在当前模式比例下对应的单车平均计费服务时长
Figure BDA00030922087900001421
其中g代表模式对应编号，将步骤704计算得到的
Figure BDA00030922087900001422
与之对应对比，以
Figure BDA00030922087900001423
综合评价当前车道该模式过车的总体服务时长水平，若
Figure BDA00030922087900001424
则当前车道该模式过车的平均服务效率低于平均水平；若
Figure BDA00030922087900001425
则当前车道该模式过车的平均服务效率高于平均水平；
Figure BDA00030922087900001426
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距；
上述方法不仅可以实时对工作人员进行调度，还可以进行绩效考核和事故追责，对收费站的改善建设也有启示作用。
步骤8：根据车道服务评价结果对收费站工作人员进行调度；
对上述评价值进行加权，求取最终评价结果，与预设阈值比较，若小于预设阈值，则对该收费站对应的工作人员进行调度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的人员调度方法包括：
步骤1：进行计算准备；
步骤2：实时采集高速公路收费站数据；
步骤3：判定单车服务状态；
步骤4：计算单车服务参数；
步骤5：实时更新服务统计参数；
步骤6：实时单车服务水平评价；
步骤7：实时收费车道服务水平评价；
步骤8：根据车道服务评价结果对收费站工作人员进行调度。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：
步骤101：为即将开始的计算周期准备空数据表，从数据库中获取计算所需的永久表；
建立空参数表，存储步骤102中经过静态参数群查询和计算得到的参数，包括：
为每一个车道建立一个过车记录空表，按过车时间顺序记录该车道的过车基本信息以及实时计算的服务参数信息；
为每一个车道建立一个模式比例-单车计费服务时长空表，记录该车道在不同模式比例下的单车计费服务时长信息；
从数据库中获取计算所需的永久表，包括：
获取全样本过车记录表，其积累记录了各车道的全样本过车基本信息以及实时计算的服务参数历史信息；
获取ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，其积累记录了各ETC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
获取MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表，其积累记录了各MTC车道在不同模式比例下的单车计费服务时长历史信息；
步骤102：初始化参数；
初始化各个车道的总流量VA＝0，各过车模式总流量VG,j＝0，各模式占总流量比值PG,j＝0(j＝1,2,…,m)，其中m为过车模式种类数量；
步骤103：收集静态参数群，与经处理得到基础参数一同存入参数表；
其中，静态参数群包括收费广场平均行驶速度VT，从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的行驶距离数列LT＝[lT1,lT2,…,lTn]，各收费车道的类型数列ML＝[mT1,mT2,…,mTn]，mTi∈{ETC,MTC}，i＝1,2,…,n，以及用于后续延误、排队评价的各级标准数值；
经处理得到的基础参数是指从干线摄像机虚拟线圈所在位置行驶至各收费车道收费位置的理想行程时间数列ST＝[sT1,sT2,…,sTn]，i＝1,2,…,n，其中sTi＝lTi/VT；
以上各式中，n表示目标收费站出或入高速公路的收费车道数量。
3.根据权利要求1所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：
在车辆通过收费设施收费位置时，记录车辆车牌PP、车辆类型CP、通过方式MP∈{ETC,MTC}、通过时刻TP和所通过车道编号LP，并从上游摄像机的记录中按照车辆车牌PP匹配查找相同的即将进出收费站的车辆PC，记录对应的经过该断面的时刻TC，综合构成一条新的过车数据，存储在该收费车道对应的过车记录表以及全样本过车记录表中。
4.根据权利要求1所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：
判断单个车辆的服务状态为直接通过状态或排队通过状态，具体方法为：
步骤301：计算单个车辆到达收费车道收费位置的理想时刻TA；
Figure FDA0003092208780000021
其中，
Figure FDA0003092208780000022
为ST中对应车道LP的理想行程时间，从参数表中查询；
步骤302：计算单个车辆到达收费车道计费位置的浮动上限时刻
Figure FDA0003092208780000023
Figure FDA0003092208780000024
其中，δ为行程时间浮动系数；
若
Figure FDA0003092208780000025
代表车辆提前到达车道计费位置，没有延误，令
Figure FDA0003092208780000026
步骤303：查询单个车辆接受收费服务前的等待车辆数列Qb，Qb表示当前车辆到达收费车道计费队列队尾时，该队列中等待计费或正在计费的车辆车牌数列；
获取Qb的具体方法为：从车道LP的过车记录表中查找
Figure FDA0003092208780000027
到TP期间，除当前车辆以外的过车车牌数量，如Qb为空集，即Qb＝Φ，则当前车辆没有排队即获得服务，为直接通过状态；否则为排队通过状态。
5.根据权利要求4所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤4中单车服务参数包括车辆排队长度q、车辆总延误时长SD、车辆排队延误时长SQ和车辆计费服务时长SS；
计算方法为：
根据步骤303中的判断结果，若Qb＝Φ，则q＝0，SQ＝0，
Figure FDA0003092208780000031
若Qb≠Φ，则：
q＝len(Qb)，其中len(Qb)表示队列Qb中包含的车辆车牌数量；
Figure FDA0003092208780000032
SS＝TP(pre)-TP，SQ＝SD-SS，其中TP(pre)表示经过同一车道LP计费的前一车辆，即Qb中最后一辆车的计费时刻。
6.根据权利要求1所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤5具体为：
步骤501：根据新增加的单车模式GP，更新评价周期内参数VA＝VA+1、
Figure FDA0003092208780000033
及PG,j＝VG,j/VA(j＝1,2...,m)；
步骤502：基于当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS及其模式GP，更新当前车道该模式的单车计费服务时长分布，并更新分布描述参数，包括当前车道该模式的单车计费服务平均延误
Figure FDA0003092208780000034
步骤S503：基于步骤4中更新的当前车道过车信息表，根据新增加的单车计费服务时长SS，更新当前车道全样本单车计费服务时长分布，并更新分布参数，包括当前车道的全样本单车计费服务时长均值
Figure FDA0003092208780000035
步骤504：在当前车道的模式比例-单车计费服务时长表中，增加一条数据，记录步骤501更新的各模式比例数值以及步骤503更新的
Figure FDA0003092208780000036
并更新当前车道的过车模式比例与单车计费服务时长均值的拟合关系方程及参数；
步骤505：根据当前过车所在车道LP的类型mT，在ETC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表或MTC全样本车道模式比例-单车计费服务时长表中选择对应的表格，增加一条数据，记录步骤501更新的模式比例数值以及步骤503更新的
Figure FDA0003092208780000037
并更新该车道类型的全样本过车模式比例与单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤506：按模式分别集计步骤504更新的当前车道的模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于当前车道而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程；
步骤507：按模式分别集计步骤505更新的ETC或MTC车道全样本模式比例-单车计费服务时长表，形成多个模式记录子集，分别更新对于全样本而言，模式比例与各个模式单车计费服务时长的拟合关系方程。
7.根据权利要求6所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤6具体为：
步骤601：根据当前车道的过车模式比例组成，对比步骤507更新的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合曲线，计算过车模式GP在该比例条件下的全样本平均单车计费服务时长
Figure FDA0003092208780000041
将当前过车的单车服务时长SS与之对比；
以
Figure FDA0003092208780000042
作为指标评价当前车辆的服务水平，若ΔSS＞0，则当前过车单车服务效率低于平均水平；若ΔSS≤0，则当前过车单车服务效率高于平均水平；ΔSS的绝对值表示该单车服务效率与平均水平的差距；
步骤602：对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的总延误时长SD和车辆排队延误时长SQ评价其延误水平级别；
步骤603：对比交叉口服务水平评价参数表中各级标准值，按照当前车辆的车辆排队长度q评价水平级别。
8.根据权利要求7所述的一种高速公路收费站工作人员调度方法，其特征在于，所述的步骤7具体为：
步骤701：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆排队分布DQ，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure FDA0003092208780000043
分布标准差
Figure FDA0003092208780000044
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure FDA0003092208780000045
和
Figure FDA0003092208780000046
越小的车道整体排队水平越低，服务水平越好；
步骤702：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆延误分布DD，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure FDA0003092208780000047
分布标准差
Figure FDA0003092208780000048
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure FDA0003092208780000049
和
Figure FDA00030922087800000410
越小的车道整体延误水平越低，服务水平越好；
步骤703：指定评价时段，按车道集计，得到经过该车道的车辆计费服务时长分布DS，并按照分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure FDA00030922087800000411
分布标准差
Figure FDA00030922087800000412
将其与其他同类车道的相应指标对比，
Figure FDA00030922087800000413
和
Figure FDA00030922087800000414
越低的车道收费速度越快，服务水平越好；
步骤704：将步骤703的集计数据再按模式集计，得到当前模式比例下，经过该车道的各模式车辆服务时长分布DSg，其中g代表模式对应编号，并根据分布类型选择描述其的特征指标，计算分布均值
Figure FDA00030922087800000415
和分布标准差
Figure FDA00030922087800000416
步骤705：按步骤505拟合的对应车道类型的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算对应车道类型在当前模式比例下的单车平均计费服务时长
Figure FDA0003092208780000051
将步骤703计算得到的
Figure FDA0003092208780000052
与之对比，以
Figure FDA0003092208780000053
作为指标，评价当前模式比例下当前车道的总体服务时长水平，若
Figure FDA0003092208780000054
则当前车道平均服务效率低于该模式车道的平均水平；若
Figure FDA0003092208780000055
则当前车道平均服务效率高于该模式车道的平均水平；
Figure FDA0003092208780000056
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距；
步骤706：以步骤507拟合的各模式的全样本过车模式比例-单车计费服务时长拟合关系方程，计算各模式过车在当前模式比例下对应的单车平均计费服务时长
Figure FDA0003092208780000057
其中g代表模式对应编号，将步骤704计算得到的
Figure FDA0003092208780000058
与之对应对比，以
Figure FDA0003092208780000059
综合评价当前车道该模式过车的总体服务时长水平，若
Figure FDA00030922087800000510
则当前车道该模式过车的平均服务效率低于平均水平；若
Figure FDA00030922087800000511
则当前车道该模式过车的平均服务效率高于平均水平；
Figure FDA00030922087800000512
的绝对值表示该车道服务效率与平均水平的差距。
9.一种高速公路收费站工作人员调度系统，其特征在于，所述的调度系统包括数据采集模块、服务器和显示模块；所述的数据模块和显示模块分别与服务器相连；所述的服务器内存储有如权利要求1～8中任一项高速公路收费站工作人员调度方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述的存储介质内存储有如权利要求1～8中任一项高速公路收费站工作人员调度方法。
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