高速公路收費(fèi)站通行能力及改擴(kuò)建方案淺析

1、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有限公司）摘要：本文分析了各種條件下收費(fèi)站通行能力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮已有收費(fèi)站地形條件、政治需求、人文環(huán)境以及氣候等因素的影響，提出切實(shí)可行的提高收費(fèi)站通行能力的方案，對提高收費(fèi)站服務(wù)水平減少社會(huì)影響具有重要意義。關(guān)鍵詞：收費(fèi)站；車道；通行能力；措施公路建設(shè)的快速發(fā)展直接帶動(dòng)了汽車消費(fèi)需求，2003年我國汽車的保有量為1219萬輛，2010年達(dá)到7000萬輛，2011年8月底突破1億輛大關(guān)，目前北京私家車保有量位居全國第一。由于經(jīng)濟(jì)條件的限制，我國高速公路將在較長一段時(shí)間內(nèi)實(shí)行“貨款修路，收費(fèi)還貨”的制度。高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)以

2、收費(fèi)站為主，對通行車輛收取過路費(fèi)。機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增長直接導(dǎo)致收費(fèi)站的服務(wù)水平下降，給路上交通流帶來限制，形成收費(fèi)瓶頸，導(dǎo)致行車延誤。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)站處車輛運(yùn)行特性，從而通過管理手段解決交通延誤問題，在避免盲目擴(kuò)大設(shè)施建設(shè)規(guī)模和大量增加運(yùn)營費(fèi)用上的前提下實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。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)廣場車道數(shù)、收費(fèi)類型、收費(fèi)方法、收費(fèi)流程、交通流車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)

3、所能處理的最大車輛數(shù)。1.1單車道通行能力單車道的基本通行能力是指與道路與交通處于理想情況下，每一條收費(fèi)車道在單位時(shí)間內(nèi)能夠通過的最大交通量。通常計(jì)算公式如下：Cb=3600/(Ts+Tg)式中：Cb-收費(fèi)車道的基本通行能力（pcu/h）Ts-標(biāo)準(zhǔn)車服務(wù)時(shí)間（s）Tg-標(biāo)準(zhǔn)車離開時(shí)間（s）1.2多車道通行能力收費(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)對稱重結(jié)果的質(zhì)疑及對超載車輛的懲罰等均是造

4、成收費(fèi)時(shí)間延長的原因。車輛平均逗留時(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)車道數(shù)W為平均逗留時(shí)間 EV為平均收費(fèi)時(shí)間Lp為平均排隊(duì)長度 DV為收費(fèi)時(shí)間方差為收費(fèi)站車輛平均到達(dá)率2 收費(fèi)站改擴(kuò)建考慮因素2.1道路交通量增長的影響近年來國民經(jīng)濟(jì)快速增長，道路交通量快速增加，提前達(dá)到道路預(yù)測期末年交通量，道路壓力增大。有限的道路資源擔(dān)負(fù)著日益增長的交通量，國網(wǎng)主干道多數(shù)謀劃加寬改造，以滿足道路交通需求，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)車道數(shù)不能滿足車輛的正常通行要求必將成為制約車輛快速通行的

5、瓶頸。因此收費(fèi)站車道數(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，除邢臺南收費(fèi)站外全線收費(fèi)站均考慮加寬改建，以滿足相應(yīng)的主線交通量增長的需求。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。如大廣高速河北北京交界的主線站（見圖1），2010年春節(jié)期間由于車輛過于集中的出行導(dǎo)致主線站堵車長達(dá)2公里，持續(xù)放行2小時(shí)候后路段逐漸恢復(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

6、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)站車道數(shù)。圖12.3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，車道由原來的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

7、年底全省高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)到4756公里，按照互通間距30Km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)增長過快，部分國道主干線提前達(dá)到預(yù)測期末年交通量，收費(fèi)站車道數(shù)已遠(yuǎn)不能滿足通行需求。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)車道數(shù)，單純的擴(kuò)建工程成本過高，而且在突發(fā)情況下同樣不能滿足通行要求，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)建車道收費(fèi)站在不受地形條件過度約束的情況下，可采取在現(xiàn)有收費(fèi)車道兩側(cè)增設(shè)新車道的方法，優(yōu)化現(xiàn)有的收費(fèi)廣場線形，改善道路平交口（見圖

8、2）。圖24.2復(fù)式收費(fèi)站復(fù)試收費(fèi)是指在高速公路收費(fèi)站口通過增加收費(fèi)設(shè)備，變原一車道一次一輛一收費(fèi)，改為多輛車同時(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)，每輛車的平均停留時(shí)間只需兩秒鐘，人工發(fā)卡所需時(shí)間是8秒左右，一輛車減少6秒左右的通行時(shí)間，在車輛通行高峰將會(huì)大大提高通行速度，同時(shí)也減少車輛等待時(shí)間，緩解站口車輛堵塞現(xiàn)象。4.4增加便攜式收費(fèi)機(jī)便攜式路橋收費(fèi)機(jī)簡稱便攜機(jī)，是將工控主機(jī)、專用票據(jù)打印機(jī)、IC卡讀寫器等主要車道設(shè)備小型化后集成的單機(jī)

9、設(shè)備。它能通過無線網(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)情況下增加車道通行能力，固定車道和便攜機(jī)的靈活組合，最大限度的提高通行能力，快速解決車輛集中帶來的道路擁堵難題。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車道，主要原理是將車輛信息寫入OBU，通過利用電子、計(jì)算機(jī)與DSRC通信技術(shù)，使駕駛員無需在收費(fèi)站停車就能實(shí)現(xiàn)支付通行費(fèi)的功能，減少停車次數(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)