高速公路收費站通行能力及改擴建方案淺析

胡 楊

(河北銳馳交通工程咨詢有限公司)

高速公路收費站通行能力及改擴建方案淺析

胡 楊

(河北銳馳交通工程咨詢有限公司)

公路建設的快速發(fā)展直接帶動了汽車消費需求，2003年我國汽車的保有量為1 219萬輛，2010年達到7 000萬輛，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)濟條件的限制，我國高速公路將在較長一段時間內(nèi)實行“貸款修路，收費還貸”的制度。高速公路的收費系統(tǒng)以收費站為主，對通行車輛收取過路費。機動車數(shù)量的快速增長直接導致收費站的服務水平下降，給路上交通流帶來限制，形成收費瓶頸，導致行車延誤。合適的改建時機，合理的改建方案成為收費站改擴建考慮的主要因素。研究公路收費站的通行能力有利于從根源上分析收費站處車輛運行特性，從而通過管理手段解決交通延誤問題，在避免盲目擴大設施建設規(guī)模和大量增加運營費用上的前提下實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

高速公路;收費站;通行能力

1 收費站通行能力分析

高速公路收費站通行能力與收費廣場車道數(shù)、收費類型、收費方法、收費流程、交通流車型分布比例等眾多因素有關(guān)。收費站通行能力是指在天氣條件、道路條件、交通條件、收費程序良好的前提下，收費員處于繁忙狀態(tài)，收費站單位時間內(nèi)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道路與交通處于理想情況下，每一條收費車道在單位時間內(nèi)能夠通過的最大交通量。通常計算公式如下

式中：Cb為收費車道的基本通行能力，pcu/h;Ts為標準車服務時間，s;Tg為標準車離開時間，s。

1.2 多車道通行能力

收費站在具有多通道的情況下，選擇M/G/K排隊模型可較好的描述收費站的實際運行狀態(tài)，參數(shù)考慮平均排隊時間、平均逗留時間、平均排隊長度。

1.3 計重收費下收費站通行能力

計重收費下收費站通行能力，仍采用M/G/K排隊模型進行分析。由于計重系統(tǒng)的運行、司機對稱重結(jié)果的質(zhì)疑及對超載車輛的懲罰等均是造成收費時間延長的原因。車輛平均逗留時間和方差明顯增大。計算公式如下

式中：Wq為平均等待時間;K為收費車道數(shù);W為平均逗留時間;E［V］為平均收費時間;Lp為平均排隊長度;D［V］為收費時間方差;λ為收費站車輛平均到達率。

2 收費站改擴建考慮因素

2.1 道路交通量增長的影響

近年來國民經(jīng)濟快速增長，道路交通量快速增加，提前達到道路預測期末年交通量，道路壓力增大。有限的道路資源擔負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，保證服務水平。斷面交通量逐年增加，服務型互通收費站的交通壓力也相應增加，收費站其通行能力小于公路本身的通行能力，當車道數(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瓶頸。因此收費站車道數(shù)的調(diào)整必然隨著主線交通量增加而相應進行調(diào)整。以京港澳高速改擴建河北段為例，除邢臺南收費站外全線收費站均考慮加寬改建，以滿足相應的主線交通量增長的需求。

2.2 高峰時段交通量影響

以河北為例，北京由于外來人口比例高，進出北京市交通量潮汐現(xiàn)象影響明顯，遇到特殊活動日、節(jié)假日、比賽等，以及特殊氣候情況因素，高峰時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)期間由于車輛過于集中的出行導致主線站堵車長達2 km，持續(xù)放行2 h后路段逐漸恢復正常。因此受潮汐交通流影響嚴重的收費站為保證正常的服務水平，應充分考慮高峰小時交通量影響，分析高峰小時交通量出現(xiàn)的頻率，合理計算收費站車道數(shù)。

2.3 政治因素影響

大中型城市的主要出入口，主線收費站必須保暢，以應對各種大型及突發(fā)情況。例京秦高速公路香河收費站，它是出京后河北第一個主線站，于1999年建成，原有車道18條(9進9出)，2003年10月，香河主線收費站經(jīng)京沈聯(lián)網(wǎng)擴建改造后，車道由原來的18條增加到現(xiàn)在的34條，其中出京方向為12條，入京方向為22條。主線站擴建后有效的保障了北京與河北的車輛出行，以及中央領(lǐng)導暑期辦公的出行條件。

3 收費站現(xiàn)狀分析

目前河北省有主線收費站85處，其中高速公路主線站35處，國省干線公路主線站48處，特大橋和隧道收費站各一處。截止2011年底全省高速公路通車里程已達到4 756 km，按照互通間距30 km計算，全省設置約160處服務型收費站，收費站設置數(shù)量與道路網(wǎng)密度基本匹配，但由于經(jīng)濟增長過快，部分國道主干線提前達到預測期末年交通量，收費站車道數(shù)已遠不能滿足通行需求。

4 有效提高收費站通行能力的措施

傳統(tǒng)的解決方法是擴建收費站，增加收費車道數(shù)，單純的擴建工程成本過高，而且在突發(fā)情況下同樣不能滿足通行要求，在現(xiàn)有的收費設施條件下如何提高收費站通行能力需要根據(jù)實際情況分析，收費站改擴建常用措施如下。

4.1 擴建車道

收費站在不受地形條件過度約束的情況下，可采取在現(xiàn)有收費車道兩側(cè)增設新車道的方法，優(yōu)化現(xiàn)有的收費廣場線形，改善道路平交口。

4.2 復式收費站

復試收費是指在高速公路收費站口通過增加收費設備，變原一車道一次一輛一收費，改為多輛車同時收費。目前復式收費分為移動式和固定式兩種。改造收費站采用一道多點的復式收費模式是目前一些高速公路采用的收費應急模式，提高車輛通行速度。

4.3 改建自動發(fā)卡機

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

4.4 增加便攜式收費機

便攜式路橋收費機簡稱便攜機，是將工控主機、專用票據(jù)打印機、IC卡讀寫器等主要車道設備小型化后集成的單機設備。它能通過無線網(wǎng)絡或有線網(wǎng)絡接入到現(xiàn)有的聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)可移動式收費(或發(fā)卡)。便攜式收費機多用于突發(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ETC系統(tǒng)

目前河北省主要道路收費站均設置有ETC車道，主要原理是將車輛信息寫入 OBU，通過利用電子、計算機與DSRC通信技術(shù)，使駕駛員無需在收費站停車就能實現(xiàn)支付通行費的功能，減少停車次數(shù)，改善道路通行能力，它是道路收費技術(shù)的發(fā)展方向。

5 結(jié)語

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

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

［2］苗澤青.計重收費下收費站通行能力計算方法［D］.河北：公路交通科技，2011.

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

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1008-3383(2012)06-0130-02

2012-02-08