高速公路收費(fèi)站通行能力及改擴(kuò)建方案淺析

胡 楊

(河北銳馳交通工程咨詢(xún)有限公司)

高速公路收費(fèi)站通行能力及改擴(kuò)建方案淺析

胡 楊

(河北銳馳交通工程咨詢(xún)有限公司)

公路建設(shè)的快速發(fā)展直接帶動(dòng)了汽車(chē)消費(fèi)需求，2003年我國(guó)汽車(chē)的保有量為1 219萬(wàn)輛，2010年達(dá)到7 000萬(wàn)輛，2011年8月底突破1億輛大關(guān)，目前北京私家車(chē)保有量位居全國(guó)第一。由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，我國(guó)高速公路將在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)實(shí)行“貸款修路，收費(fèi)還貸”的制度。高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)以收費(fèi)站為主，對(duì)通行車(chē)輛收取過(guò)路費(fèi)。機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的快速增長(zhǎng)直接導(dǎo)致收費(fèi)站的服務(wù)水平下降，給路上交通流帶來(lái)限制，形成收費(fèi)瓶頸，導(dǎo)致行車(chē)延誤。合適的改建時(shí)機(jī)，合理的改建方案成為收費(fèi)站改擴(kuò)建考慮的主要因素。研究公路收費(fèi)站的通行能力有利于從根源上分析收費(fèi)站處車(chē)輛運(yùn)行特性，從而通過(guò)管理手段解決交通延誤問(wèn)題，在避免盲目擴(kuò)大設(shè)施建設(shè)規(guī)模和大量增加運(yùn)營(yíng)費(fèi)用上的前提下實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

高速公路;收費(fèi)站;通行能力

1 收費(fèi)站通行能力分析

高速公路收費(fèi)站通行能力與收費(fèi)廣場(chǎng)車(chē)道數(shù)、收費(fèi)類(lèi)型、收費(fèi)方法、收費(fèi)流程、交通流車(chē)型分布比例等眾多因素有關(guān)。收費(fèi)站通行能力是指在天氣條件、道路條件、交通條件、收費(fèi)程序良好的前提下，收費(fèi)員處于繁忙狀態(tài)，收費(fèi)站單位時(shí)間內(nèi)所能處理的最大車(chē)輛數(shù)。

1.1 單車(chē)道通行能力

單車(chē)道的基本通行能力是指道路與交通處于理想情況下，每一條收費(fèi)車(chē)道在單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)的最大交通量。通常計(jì)算公式如下

式中：Cb為收費(fèi)車(chē)道的基本通行能力，pcu/h;Ts為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)服務(wù)時(shí)間，s;Tg為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)離開(kāi)時(shí)間，s。

1.2 多車(chē)道通行能力

收費(fèi)站在具有多通道的情況下，選擇M/G/K排隊(duì)模型可較好的描述收費(fèi)站的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，參數(shù)考慮平均排隊(duì)時(shí)間、平均逗留時(shí)間、平均排隊(duì)長(zhǎng)度。

1.3 計(jì)重收費(fèi)下收費(fèi)站通行能力

計(jì)重收費(fèi)下收費(fèi)站通行能力，仍采用M/G/K排隊(duì)模型進(jìn)行分析。由于計(jì)重系統(tǒng)的運(yùn)行、司機(jī)對(duì)稱(chēng)重結(jié)果的質(zhì)疑及對(duì)超載車(chē)輛的懲罰等均是造成收費(fèi)時(shí)間延長(zhǎng)的原因。車(chē)輛平均逗留時(shí)間和方差明顯增大。計(jì)算公式如下

式中：Wq為平均等待時(shí)間;K為收費(fèi)車(chē)道數(shù);W為平均逗留時(shí)間;E［V］為平均收費(fèi)時(shí)間;Lp為平均排隊(duì)長(zhǎng)度;D［V］為收費(fèi)時(shí)間方差;λ為收費(fèi)站車(chē)輛平均到達(dá)率。

2 收費(fèi)站改擴(kuò)建考慮因素

2.1 道路交通量增長(zhǎng)的影響

近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，道路交通量快速增加，提前達(dá)到道路預(yù)測(cè)期末年交通量，道路壓力增大。有限的道路資源擔(dān)負(fù)著日益增長(zhǎng)的交通量，國(guó)網(wǎng)主干道多數(shù)謀劃加寬改造，以滿(mǎn)足道路交通需求，保證服務(wù)水平。斷面交通量逐年增加，服務(wù)型互通收費(fèi)站的交通壓力也相應(yīng)增加，收費(fèi)站其通行能力小于公路本身的通行能力，當(dāng)車(chē)道數(shù)不能滿(mǎn)足車(chē)輛的正常通行要求必將成為制約車(chē)輛快速通行的瓶頸。因此收費(fèi)站車(chē)道數(shù)的調(diào)整必然隨著主線交通量增加而相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。以京港澳高速改擴(kuò)建河北段為例，除邢臺(tái)南收費(fèi)站外全線收費(fèi)站均考慮加寬改建，以滿(mǎn)足相應(yīng)的主線交通量增長(zhǎng)的需求。

2.2 高峰時(shí)段交通量影響

以河北為例，北京由于外來(lái)人口比例高，進(jìn)出北京市交通量潮汐現(xiàn)象影響明顯，遇到特殊活動(dòng)日、節(jié)假日、比賽等，以及特殊氣候情況因素，高峰時(shí)段交通量及非正常情況下的交通量數(shù)據(jù)將直接影響通行能力。如大廣高速河北與北京交界的主線站，2010年春節(jié)期間由于車(chē)輛過(guò)于集中的出行導(dǎo)致主線站堵車(chē)長(zhǎng)達(dá)2 km，持續(xù)放行2 h后路段逐漸恢復(fù)正常。因此受潮汐交通流影響嚴(yán)重的收費(fèi)站為保證正常的服務(wù)水平，應(yīng)充分考慮高峰小時(shí)交通量影響，分析高峰小時(shí)交通量出現(xiàn)的頻率，合理計(jì)算收費(fèi)站車(chē)道數(shù)。

2.3 政治因素影響

大中型城市的主要出入口，主線收費(fèi)站必須保暢，以應(yīng)對(duì)各種大型及突發(fā)情況。例京秦高速公路香河收費(fèi)站，它是出京后河北第一個(gè)主線站，于1999年建成，原有車(chē)道18條(9進(jìn)9出)，2003年10月，香河主線收費(fèi)站經(jīng)京沈聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)建改造后，車(chē)道由原來(lái)的18條增加到現(xiàn)在的34條，其中出京方向?yàn)?2條，入京方向?yàn)?2條。主線站擴(kuò)建后有效的保障了北京與河北的車(chē)輛出行，以及中央領(lǐng)導(dǎo)暑期辦公的出行條件。

3 收費(fèi)站現(xiàn)狀分析

目前河北省有主線收費(fèi)站85處，其中高速公路主線站35處，國(guó)省干線公路主線站48處，特大橋和隧道收費(fèi)站各一處。截止2011年底全省高速公路通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)到4 756 km，按照互通間距30 km計(jì)算，全省設(shè)置約160處服務(wù)型收費(fèi)站，收費(fèi)站設(shè)置數(shù)量與道路網(wǎng)密度基本匹配，但由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)快，部分國(guó)道主干線提前達(dá)到預(yù)測(cè)期末年交通量，收費(fèi)站車(chē)道數(shù)已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足通行需求。

4 有效提高收費(fèi)站通行能力的措施

傳統(tǒng)的解決方法是擴(kuò)建收費(fèi)站，增加收費(fèi)車(chē)道數(shù)，單純的擴(kuò)建工程成本過(guò)高，而且在突發(fā)情況下同樣不能滿(mǎn)足通行要求，在現(xiàn)有的收費(fèi)設(shè)施條件下如何提高收費(fèi)站通行能力需要根據(jù)實(shí)際情況分析，收費(fèi)站改擴(kuò)建常用措施如下。

4.1 擴(kuò)建車(chē)道

收費(fèi)站在不受地形條件過(guò)度約束的情況下，可采取在現(xiàn)有收費(fèi)車(chē)道兩側(cè)增設(shè)新車(chē)道的方法，優(yōu)化現(xiàn)有的收費(fèi)廣場(chǎng)線形，改善道路平交口。

4.2 復(fù)式收費(fèi)站

復(fù)試收費(fèi)是指在高速公路收費(fèi)站口通過(guò)增加收費(fèi)設(shè)備，變?cè)卉?chē)道一次一輛一收費(fèi)，改為多輛車(chē)同時(shí)收費(fèi)。目前復(fù)式收費(fèi)分為移動(dòng)式和固定式兩種。改造收費(fèi)站采用一道多點(diǎn)的復(fù)式收費(fèi)模式是目前一些高速公路采用的收費(fèi)應(yīng)急模式，提高車(chē)輛通行速度。

4.3 改建自動(dòng)發(fā)卡機(jī)

目前山東省主要高速均采用自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，每輛車(chē)的平均停留時(shí)間只需2 s，人工發(fā)卡所需時(shí)間是8 s左右，一輛車(chē)減少6 s左右的通行時(shí)間，在車(chē)輛通行高峰將會(huì)大大提高通行速度，同時(shí)也減少車(chē)輛等待時(shí)間，緩解站口車(chē)輛堵塞現(xiàn)象。

4.4 增加便攜式收費(fèi)機(jī)

便攜式路橋收費(fèi)機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)便攜機(jī)，是將工控主機(jī)、專(zhuān)用票據(jù)打印機(jī)、IC卡讀寫(xiě)器等主要車(chē)道設(shè)備小型化后集成的單機(jī)設(shè)備。它能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)接入到現(xiàn)有的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)式收費(fèi)(或發(fā)卡)。便攜式收費(fèi)機(jī)多用于突發(fā)情況下增加車(chē)道通行能力，固定車(chē)道和便攜機(jī)的靈活組合，最大限度的提高通行能力，快速解決車(chē)輛集中帶來(lái)的道路擁堵難題。

4.5 增設(shè)ETC系統(tǒng)

目前河北省主要道路收費(fèi)站均設(shè)置有ETC車(chē)道，主要原理是將車(chē)輛信息寫(xiě)入 OBU，通過(guò)利用電子、計(jì)算機(jī)與DSRC通信技術(shù)，使駕駛員無(wú)需在收費(fèi)站停車(chē)就能實(shí)現(xiàn)支付通行費(fèi)的功能，減少停車(chē)次數(shù)，改善道路通行能力，它是道路收費(fèi)技術(shù)的發(fā)展方向。

5 結(jié)語(yǔ)

提高收費(fèi)站通行能力的方法很多，但要綜合考慮現(xiàn)有收費(fèi)站地形、人文、氣候等因素的影響。收費(fèi)站擴(kuò)建必然要增加新的建設(shè)成本，盲目的追求規(guī)模是不合理的，應(yīng)以邊際效益為基本，使建設(shè)成本和通行能力的增加達(dá)到最優(yōu)。多方案組合，科學(xué)管理，提前預(yù)測(cè)是提高收費(fèi)站通行能力的有效方法。

［1］王超.改善收費(fèi)站通行能力的措施分析［D］.南京：江蘇省公路學(xué)會(huì)優(yōu)秀論文集，2009.

［2］苗澤青.計(jì)重收費(fèi)下收費(fèi)站通行能力計(jì)算方法［D］.河北：公路交通科技，2011.

［3］張麗娟.淺議提高公路收費(fèi)站通行能力的方法［D］.青海：青海交通科技，2011.

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