在高速公路通過eTag收費站與人工收費站的效益粗略推估

小弟不才,離開高中物理超過二十年,大概智能也退化不少,看了一些文章,想了好久,只能想到用下述方式來做粗略推估,也不知道方向對不對,盼賢達能不吝提供更好的解答。

末速=初速+加速度*時間 Vt=V0+at
動能=(質量*速度的二次方)的二分之一 Ek=(M*V^2)/2
動能變化量=末動能減去初動能 △Ek=(M*Vt^2)/2-(M*V0^2)/2

粗略地推估以下二種情形都假設在相同時間與理想狀態下駕駛質量M的同一車輛的總動能變化量:
1.在速度110km/hr以等減速度a1通過eTag收費站時的瞬間速度70km/hr再以相同等加速度a1離開eTag收費站到110km/hr的情形
圖示①
110km/hr----------------->eTag收費站70km/hr----------------->110km/hr

從速度110km/hr等減速到達收費站瞬間速度70km/hr前與以瞬間速度70km/hr離開收費站後加速到110km/hr二段的動能變化量是相同的
△Ek=(M*((110km/hr)^2))/2-(M*((70km/hr)^2))/2
=3600M((km/hr)^2)
∴二段的總動能變化量是△Ek1=3600M((km/hr)^2)*2=7200 M((km/hr)^2)

2.在110km/hr以等減速度a2通過人工收費站時的瞬間速度0km/hr再以相同等加速度a2離開人工收費站到速度110km/hr的情形
圖示②
110km/hr----------------->人工收費站0km/hr----------------->110km/hr

從速度110km/hr等減速到達收費站瞬間速度0km/hr前與以瞬間速度0km/hr離開收費站後加速到110km/hr二段的動能變化量是相同的
△Ek=(M*((110km/hr)^2))/2-(M*((0km/hr)^2))/2
=6050M((km/hr)^2)
∴二段的總動能變化量是△Ek2=6050M((km/hr)^2)*2=12100 M((km/hr)^2)

二種情形的動能變化量比為
△Ek1:△Ek2=72000:12100≒1:1.681

問題一
以上述二種情形的動能變化量比粗略推估經過人工收費站比經過eTag收費站的能量耗損可能多增加高達68.1%或甚至超過,是否合理?

問題二
假設此質量M的車輛油耗花費是2元/km,且上述二種情形的總距離都恰好在1km完成,以上述二種情形的動能變化量比粗略推估通過一個人工收費站比通過eTag收費站要多花費(1.681-1)*2=1.362,是否合理?
2013-06-17 15:20 發佈
問題是現在有些收費站...走ETC反而比回數票慢
ETC滿滿的車...回數票沒幾台車

滿滿的車就算了...還"慢速行駛"...
規定70km進站,但很多人開到"20km進站"
有時回數票車道可能只有2-3台車在排,ETC有10多台車在棑
那ETC用"20km"進站,跟回數票"0km"進站...

以上面大大的物理觀念來看,好像差不會太多
但是排隊時間就有差了...
我走回數票可以1-2min過,走ETC可能要3-5min過,因為大家都"龜速"...
(1) ETC 收費站 是短期的 , 未來朝計程收費 , 收費站會廢除, 在入口根本沒有匝道

(2) ETC 車道會塞 , 主要是 龜速駕駛所造成的 , 如果單一前車 速度慢, 低於60 KM, 我會按喇叭 提醒他

希望以後 監理站考牌 要考驗匝道 70 公里過關

ETC 直過過站的確比人工收費 要節省能源 ,開大卡車就知道明顯差異


回樓主

計算並不正確喔

您假設油耗 2元/km

這裡的油耗是指車子固定在某一速度用於克服摩擦力,風阻等損耗所需能量

但車子由 0-->110km/h 或 70-->110km/h 所添加的動能並無法由上面的 2元/km 推算而得

可以試試從汽油的能量密度/引擎效率/傳動效率算看看



以前開大CC數車的經驗

過收費站凶狠的 0-->100

其實可以看到油表微微的下降

損耗的油錢絕對不只個位數新台幣的金額

beviswu wrote:
回樓主計算並不正確喔...(恕刪)

不好意思,小弟有在前題做假設『相同時間』與『理想狀態』盡量來排除您所述的一些相關干擾變數,數學不好弄太多變數會想到頭爆掉,所以才用粗略推估的比值再延伸做其他粗略推估。
可能不同車的M愈大與CC數愈大是在影響油耗花費是成正比,那粗略推估耗損的油錢也會正比的變大。
plusalpha wrote:
不好意思


2元/km 可能過於樂觀

尤其在國道的使用情況, 在過站之後就要拉快車速

這個加速度的因子, 二者就己經不太相同



一般的油耗測試,都在定速下,

這個大腳加速, 通常都是油耗殺手..

這種高轉速的油耗, 一定是慘



一般車輛都在2千轉, 只要大腳一踩, 至少也多2 3 倍的油耗..
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