Abstract
This paper presents the investigation results of a research on how engineers can analyze the economic effect of the ETCS(Electronic Toll Collection System) installed to minimize the vehicle delays on freeway tollgates during toll payments. This research considered this economic effect to occur in the form of vehicle passing time reductions at the ETCS, and the multi-service queuing theory was applied to estimate these values. This research found: 1) When vehicles approaching tollgates show Poisson distribution and the service time of the ETCS shows Exponential distribution, the multi-service queuing theory would be applicable for estimating vehicle passing times at toll-gates, 2) Despite the ETCS placement, exit sections of tollgates give a greater reduction of vehicle passing times than entering sections due to more delays at conventional toll payments, and 3)The ETCS would not guarantee vehicle passing time reductions all the time, because in such a case as many vehicles were queuing at the ETCS, the total delay level for a toll gate would increase greatly. In addition, in order to examine the accuracy of the estimated vehicle passing values, this research compared the values from the multi-service queuing theory with the observed values from a set of field survey values at freeway toll-gates, and found that the two values were in a good agreement with a very low error range of 1-3 seconds per vehicle. Based on this result, the multi-service queuing theory was recommended for practice.
본 논문은 고속도로 톨게이트에서 통행 요금징수로 인해 교통지체가 발생할 때 이를 최소화하기 위해 자동요금징수시스템을 설치하는 경우 차량들의 통과시간이 어떻게 변화하는지 분석한 연구결과를 제시하고 있다. 본 연구에서는 이 설치효과를 톨게이트를 빠져나가는 차량들의 통과시간 감소 편익이라고 생각했으며, 차량의 통과시간을 분석하기 위해 다중서비스 대기행렬 이론을 적용해서 분석하였다. 본 연구에서 분석한 결과, 톨게이트로 진입하는 차량들의 입차 간격이 Poisson 분포를 따르고, 자동요금징수시스템의 서비스 시간이 지수 분포를 따를 때 다중서비스 대기행렬이론을 적용하여 차량들의 통과시간을 분석하는 것이 바람직하다는 것과, 자동요금징수시스템을 설치하더라도 통행 요금을 징수하는데 걸리는 시간이 다르기 때문에 톨게이트 출구 쪽이 입구 쪽보다 통과시간 감소효과가 더 크게 나타난다는 것, 그리고 자동요금징수시스템을 설치한다고 해서 항상 톨게이트를 통과하는 시간이 감소하는 것은 아니며, 자동요금징수시스템 차로에 너무 많은 차량들이 몰리는 경우 오히려 톨게이트 전체로 볼 때는 차량당 통과시간이 증가한다는 것을 밝혔다. 끝으로 본 연구에서는 다중서비스 대기행렬이론의 정확성을 판단하기 위해 실제로 톨게이트 현장조사에서 통과 차량들의 평균 통과시간을 조사해서 모형 값과 비교했는데, 그 결과 모형 값과 실측 값은 약 1~3초 정도의 미소한 차이만을 보여서 다중서비스 대기행렬이론을 실무에 적용해도 좋다는 결론을 얻었다.
