Analysis
To the best of our knowledge there has been no analysis of tollbooths with different types of
traffic and different types of toll collection methods. The most classical work in toll design is the
work of Leslie Edie (1954), who considers traffic delays at tollbooths of homogenous booths and
homogenous vehicles. When there are different types of traffic the problems becomes
considerably harder to analyze. Operations research methods are usually used for the study of
design and optimization of transportation systems (e.g., Belenky (1998), and Erlander (1991)).
Typically queueing theory is used in analyzing toll booth problems, see for example, Hall
(1990).
In this study we first assume that the number of each type of tollbooths is fixed. For instance, let
the number of full service, toll or exactly change only, tolls only, and E-Z pass be A, B, C and D
respectively. For fixed A, B, C and D we analyze the optimal layout of the tollbooths for the
traveler delays to be minimized. We then consider the performance analysis problem as functions
of A, B, C and D, which is of importance for optimally determining these parameters.
(a) AVERAGE VEHICLE DELAY
Our first result is that, the average delay, i.e., mean waiting time in the toll plaza for all travelers,
is not affected by the relevant positions, i.e., the layout, of the different toll collection booths.
During the off peak hour the design issue of toll plaza is not critical. Drivers long before arriving
at the toll plaza start to search for their appropriate booth and, because the traffic is light, they
can easily adjust themselves and make sure that they get to the tollbooth they want to pay tolls,
and experience very minimal delays. Typically the wait in such situations is only one or two cars
before paying toll.
During the rush hours long delays build up at the tollbooth. During rush hours it almost never
happens that some of the booths are idling, while the other long line waiting, even though it
might be the case that some drivers took significant effort to finally arrive at the particular type
of booth he/she is seeking. This shows that the aggregated departure process from the tollbooth,
i.e., the vehicles that left the booth after paying the toll, is probabilistically the same regardless of
the relative orders of the different types of toll collecting booths. This shows that the total
number of vehicles waiting at the toll plaza is probabilistically the same, and therefore by Little’s
formula (Little (1961)), which states that the average number of vehicles at the toll plaza equals
the average vehicle arrival rate at the plaza multiplied by the average delay of a vehicle at the
plaza, the average delay of a vehicle is not affected by the design of the layout of the different
toll collection booths.
(b) VARIANCE OF VEHICLE WAITING TIME
We show in this section that, the variance of waiting time for all travelers, or in plain English,
the fairness, is the determining factor for a good design of a tollbooth, i.e.,
a better design of toll plaza gives smaller variance of waiting times and more fair to vehicle
drivers.
The result shown in (a) does not imply that the delays experienced by the vehicles at the toll
plaza are identical. That the mean delay is the same simply implies that the delay of some of the
vehicles are longer than that in an alternative design, while some other vehicles actually
experience shorter delays. The reasoning behind that fact is the following. If the different
methods of toll collecting booths are relatively spread out, the different classes of vehicles have
to watch very carefully to figure out which lanes to join. It happens very regularly that some
vehicles have to move to the left, and some others move to the right. As a result different classes
of vehicles have to slow down and give ways to some other vehicles, yielding longer delay. On
the other hand, such confusions would also create relatively less traffic intense territories which
would allow portion of the "opportunistic" vehicles to get to his/her desired booths faster.
Furthermore, the disorders created by the vehicles gives opportunities to the aggressive drivers,
who can find ways to go through the toll plaza in shorter amount of time, yielding unfairness to
an average traveler.
Since the average delay of the waiting time at the tollbooth is the same, the difference lies in the
variance of waiting times. A better design gives smaller variance, and a not-so-good design gives
rise to larger variance. The arguments show that a better design of the tollbooth is more fair than
other designs, because the amount of delay experienced by the different vehicles are close to
each other. And a bad design leads to a situation that some vehicles experience longer delay and
some others shorter delays.
(c) THE OPTIMAL TOLLBOOTH LAYOUT
The next question is, for a fixed number of each type of toll collection booths, how
การวิเคราะห์เพื่อที่ดีที่สุดของความรู้ของเรามีการวิเคราะห์ tollbooths ที่มีชนิดที่แตกต่างกันของการจราจรและประเภทที่แตกต่างกันของวิธีการเก็บค่าผ่านทาง งานคลาสสิกมากที่สุดในการออกแบบอย่างเป็นการทำงานของเลสลี่ อีดี้ ( 1954 ) , พิจารณาความล่าช้าของการจราจรที่ tollbooths homogenous และเพิงยานพาหนะที่ยึดเกาะ . เมื่อมีชนิดที่แตกต่างกันของการจราจร ปัญหากลายเป็นมากยากที่จะวิเคราะห์ได้ วิธีการดำเนินการวิจัยมักจะใช้เพื่อการศึกษาการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการขนส่ง ( เช่น belenky ( 1998 ) , และ erlander ( 1991 )โดยทั่วไปทฤษฎีคิวจะใช้ในการวิเคราะห์ปัญหาบูธโทร เห็นตัวอย่าง ฮอลล์( 1990 )ในการศึกษานี้เราสมมติว่า หมายเลขของแต่ละประเภทของ tollbooths จะคงที่ ตัวอย่าง ให้หมายเลขของบริการเต็มรูปแบบโทรหรือว่าเปลี่ยนเฉพาะครั้งเท่านั้น และอีซี่ ผ่านให้ A , B , C และ Dตามลำดับ แบบ A , B , C และ D เราวิเคราะห์รูปแบบที่เหมาะสมของ tollbooths สำหรับนักเดินทางที่ล่าช้าจะลดลง จากนั้นเราจะพิจารณาการวิเคราะห์ปัญหาเป็นหน้าที่ของ A , B , C และ D ซึ่งเป็นสำคัญสำหรับบริการการกำหนดพารามิเตอร์เหล่านี้( รถยนต์ ) ล่าช้าเฉลี่ยผลแรกของเราคือ มีความล่าช้า เช่น หมายถึงเวลารอคอยโทรพลาซ่าสำหรับนักท่องเที่ยวทั้งหมดจะไม่ได้รับผลกระทบ โดยตำแหน่ง ที่เกี่ยวข้อง เช่น รูปแบบของคอลเลกชันที่แตกต่างกันผ่านบูธในช่วง off peak ชั่วโมงการออกแบบปัญหาโทรพลาซ่าไม่ใช่วิกฤติ ไดรเวอร์นานก่อนที่จะมาถึงที่ด่านเก็บเงิน พลาซ่า เริ่มค้นหาบูธที่เหมาะสมของพวกเขาและเนื่องจากการจราจรแสง พวกเขาสามารถปรับตัวและให้แน่ใจว่าพวกเขาได้รับพวกเขาต้องการที่จะจ่ายค่าผ่านทางที่ด่านเก็บเงิน ,และประสบการณ์น้อยมากในความล่าช้า โดยทั่วไปแล้วรอในสถานการณ์เช่นนี้เป็นเพียงหนึ่งหรือสองคันก่อนที่จะจ่ายค่าผ่านทางในระหว่างชั่วโมงเร่งด่วนล่าช้านานสร้างขึ้นที่ด่านเก็บเงิน . ช่วงชั่วโมงเร่งด่วนมันแทบไม่เคยเกิดขึ้นว่า บางบูธก็ยังนิ่งเฉย ในขณะที่อีกแถวยาวรอ แม้ว่ามันอาจเป็นกรณีที่บางไดรเวอร์ใช้ความพยายามอย่างมากที่จะมาถึงที่พิมพ์โดยเฉพาะบูธของเขาคือการแสวงหา . นี้แสดงให้เห็นว่าการเดินทางจากด่านเก็บเงินรวมกระบวนการ ,เช่น รถที่ออกจากบูธหลังจากจ่ายค่าผ่านทาง , probabilistically เหมือนกันไม่ว่าคำสั่งของญาติของประเภทที่แตกต่างกันของด่านเก็บบูธ นี้แสดงให้เห็นว่าทั้งหมดจำนวนรถรออยู่ที่ด่านพลาซ่า probabilistically เหมือนกันและดังนั้นโดยลิตเติ้ลสูตร ( เล็ก ๆน้อย ๆ ( 1961 ) ซึ่งระบุว่า อัตราเฉลี่ยของยานพาหนะที่โทรพลาซ่า เท่ากับเฉลี่ยอัตราการมาถึงของยานพาหนะที่พลาซ่าคูณโดยเฉลี่ยความล่าช้าของรถที่พลาซ่า , ความล่าช้าเฉลี่ยของรถ จะไม่ได้รับผลกระทบ โดยการออกแบบของรูปแบบของที่แตกต่างกันตู้เก็บค่าผ่านทาง( ข ) ความแปรปรวนของเวลาในการรอ รถเราแสดงในส่วนนี้ว่า ความแปรปรวนของการรอคอยสำหรับนักท่องเที่ยวทั้งหมด หรือในภาษาอังกฤษธรรมดาความยุติธรรมคือปัจจัยชี้ขาดสำหรับการออกแบบที่ดีของด่านเก็บเงิน เช่นการออกแบบที่ดีขึ้นของโทรพลาซ่าให้เล็กกว่าความแปรปรวนของการรอคอยรถครั้งและเป็นธรรมไดรเวอร์ผลที่แสดงใน ( ) ไม่ได้หมายความว่าความล่าช้าที่มียานพาหนะที่ โทรพลาซ่า เหมือนกัน ซึ่งหมายถึงความล่าช้าเป็นเหมือนกันบางเพียงแค่ว่า ความล่าช้าของบางส่วนของยานพาหนะที่ยาวกว่าในการออกแบบทางเลือกในขณะที่บางยานพาหนะอื่น ๆจริง ๆประสบการณ์ความล่าช้าที่สั้นลง เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังความจริงต่อไปนี้ ถ้าที่แตกต่างกันวิธีการโทรเก็บบูธค่อนข้างกระจายออกชั้นเรียนที่แตกต่างกันของยานพาหนะได้ดูอย่างระมัดระวังที่จะคิดออกซึ่งเลนร่วมได้ มันเกิดขึ้นอย่างที่บางมากยานพาหนะ ต้องขยับไปทางซ้าย และบางคนอื่น ๆย้ายไปทางขวา ผลเรียนแตกต่างกันรถต้องชะลอลง และให้วิธีการบางยานพาหนะอื่น ๆ ที่มีความล่าช้าอีกต่อไป . บนมืออื่น ๆเช่น ความสับสนก็จะสร้างการจราจรที่รุนแรงซึ่งค่อนข้างน้อย ดินแดนจะช่วยให้ส่วนของยานพาหนะ " ฉวยโอกาส " จะได้รับของเขา / เธอผู้ที่ต้องการได้เร็วขึ้นนอกจากนี้ โรคที่สร้างขึ้นโดยยานพาหนะให้โอกาสกับไดรเวอร์ที่ก้าวร้าวใครสามารถหาวิธีผ่านด่าน Plaza ในสั้นระยะเวลา ซึ่ง ผลผลิตเป็นนักท่องเที่ยวธรรมดาเนื่องจากมีความล่าช้าของเวลารอคอยที่ยาวอยู่เหมือนกัน ความแตกต่างอยู่ในผลต่างของเวลารอ การออกแบบที่ดีจะช่วยให้ความแปรปรวนที่มีขนาดเล็ก และการออกแบบ เพื่อให้ ดี ไม่เพิ่มความใหญ่ อาร์กิวเมนต์ที่แสดงการออกแบบที่ดีของด่านเก็บเงินเป็นยุติธรรมกว่างานออกแบบอื่น ๆ เพราะปริมาณของความล่าช้าที่มีประสบการณ์โดยยานพาหนะที่แตกต่างกันจะใกล้กับแต่ละอื่น ๆ และการออกแบบที่ไม่ดีนำไปสู่สถานการณ์ที่บางคันและประสบการณ์ความล่าช้าอีกต่อไปคนอื่นความล่าช้าที่สั้นลง( ค ) แบบยาวที่เหมาะสมคำถามต่อไปคือ การกำหนดจำนวนชนิดของแต่ละบูธระบบเก็บเงินแล้ว
การแปล กรุณารอสักครู่..
