基于司乘人員需求特征的服務設施間距和功能配置研究

崔洪軍，邢小高，梁國鳳，朱敏清

(1.河北工業大學 土木工程學院,天津 300401；2.河北省高速公路京秦管理處,河北 秦皇島 066000)

合理的服務設施(服務區和停車區)間距和功能配置，有助于為司乘人員提供更為人性化的服務，提高道路服務水平和安全水平。目前，很多學者對服務設施的研究主要限于選址、規模問題和對基礎設施配置的理論分析，對具體的服務設施應該設置哪些功能設施，基于什么樣的考慮因素，沒有進一步的研究。筆者在調查分析司乘人員需求和容忍彈性的基礎上，提出了服務設施合理間距和功能配置的方法，為服務設施的建立和改建提供了參考依據，具有一定的指導意義。

1 司乘人員需求及容忍彈性分析

高速公路服務設施在進行間距設置和功能配置時，主要考慮司乘人員停車休息、入廁、就餐、購物、住宿、加油、車輛檢修等方面的需求，其需求容忍彈性說明某種需求量對服務設施距離變化的反應程度。通過調查分析可知，在高速公路上連續行駛100～150 km就需要進入服務設施停車休息；通常情況下人平均行駛150～300 km需要入廁一次；一般人發生疲勞預感到入睡需要15～25 min；車輛在燃油耗盡前需要加油，通常車輛的油量警示燈亮后，剩下的燃油可保證車輛繼續前行30～50 km。司乘人員需求及容忍彈性分析結果如表1[1]，根據服務需求的頻率、對服務設施依賴程度和對行車影響嚴重程度，選取停車休息、入廁、加油、餐飲、購物、故障維修、住宿等需求作為服務設施間距設計及功能配置的主要指標。

表1 司乘人員需求及容忍彈性

2 服務設施間距和功能配置方法

2.1 服務設施間距設置問題

根據JTG D 80—2006《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范》中規定，服務區的平均間距不宜大于 50 km，最大間距不宜大于 60 km，在兩個服務區之間可設置1個停車區[2]。而我國高速公路服務設施間距差別大，缺乏整體考慮。如京哈高速公路沿線新安鎮服務區和玉田服務區間距只有17 km，而盤錦服務區和高花服務區間距卻長達105 km；京珠高速公路竇店服務區和涿州服務區間距僅有20 km，而望都服務區和西兆通服務區間距長達97 km。特別是我國高速公路建設中忽視了停車區的建設，如江蘇省的京滬高速、京臺高速等，河北省的京哈高速、京滬高速等，山東省內的沈海高速、青銀高速等以及天津市境內幾乎所有的高速公路都未建設停車區。停車區的匱乏導致服務設施間距過大，對安全行車極其不利，從一定程度上看，這也是導致我國高速公路路邊停車現象嚴重、疲勞駕駛事故高發的重要原因[3]。

國外一些國家根據本國道路情況制定了相應的高速公路服務設施間距：日本高速公路的服務區設置間距為30～60 km之間，標準間距為50 km，停車區最大間距為25 km，標準間距為15 km；德國服務區間距不超過60 km，停車區間距在10 km左右。如德國A3高速公路沿線Elten服務區和Hvnxe服務區間距為52.4 km，Urbacherwald停車區和Sessennausen停車區間距僅有7.5 km。

歐美其他一些國家服務設施設置間距在25～50 km之間，各國關于服務設施間距設置如表2。

表2 國外服務設施間距設置情況統計

從表2可以看出，國外服務設施間距普遍較小，特別是停車區間距有的不足10 km。這主要是因為國外服務設施更加注重人性化設計，較小的服務設施間距，有利于滿足司乘人員需求，特別是能為旅途疲勞的駕駛員及時提供安全休息空間，有效降低疲勞駕駛情況的發生，提高高速公路安全水平。根據調查，2010年我國京滬高速公路發生交通事故248起，其中與疲勞駕駛相關的交通事故達31%。我國疲勞駕駛引發交通事故的致死率也是世界最高的，為27.3%，而美國為1.3%，日本只有0.9%。由前述分析已知司機的疲勞容忍彈性很小，因而在我國應該重視停車區的設置，以減少交通事故的發生，保證安全駕駛[4]。

基于司乘人員需求彈性的考慮：車輛加油的需求彈性為40～50 km，人們入廁的需求彈性大約為15～40 min，而對于休息的需求彈性為15～25 min左右等等，而且高速公路通行特別規定：最高車速不得超過120 km/h，最低車速不得低于60 km/h。取最小容忍彈性(入廁或休息)15 min，最低行駛速度60 km/h，可得出服務設施最小間距為15 km。

綜合考慮上述司乘人員的最低容忍彈性，以及安全行車要求以避免疲勞駕駛，筆者建議高速公路服務設施間距應控制在15 km左右。而且，此值與國外服務設施最小間距調查結果基本一致，具有合理性。

2.2 服務設施間距和功能配置方法

高速公路服務設施的功能配置主要包括停車場、餐廳、超市、廁所、加油站、旅館、汽修廠、休息區等[5]，其中還應該為殘疾人設置專用停車場和廁所以及殘疾人專用通道等。

服務設施的功能設施配置與否關鍵在于司乘人員的需求量及設施成本，結合司乘人員需求及容忍彈性，筆者提出了服務設施間距和功能配置設計與優化方法，其流程如圖1。該方法綜合考慮了服務設施成本、司乘人員需求量及其容忍彈性、服務設施間距、車輛安全行駛要求等因素，因此設計結果更可靠、更具有普遍意義。服務設施功能配置步驟如下。

圖1 服務設施功能配置設計流程Fig.1 Design flowchart of functional configuration of service facilities

2.2.1 沿線OD及交通量預測

高速公路沿線客、貨車輛OD矩陣，可從高速公路可行性研究中獲取。

2.2.2 服務設施初步選址

根據國內外狀況和筆者研究結論，高速公路沿線每隔15 km設置一處停車區是最基本配置，服務區內其他設施配置應在此基礎上設置。

2.2.3 停車區各種服務需求量的計算

按照文獻[1]中的駛入率計算方法，根據OD情況可反映出車輛的運行狀況，從而反映服務區需求的變化，其需求量計算包括：計算服務區駛入量、計算各種服務需求量、計算累積需求量。

1)關于服務區駛入量的計算。

(1)

φ(tN)

(2)

(3)

2)各種服務需求量可根據各種需求量比例調查結果和駛入量來確定：

Pik=Qi×αk

(4)

式中：Pik為第i個停車區產生的第k種需求量；Qi為第i個停車區駛入量；αk為調查確定的第k種需求量所占比例。

3)累積需求量即從上一設置某種服務設施的服務區開始，累積計算該種服務需求量，按式(5)計算：

(5)

式中：pμk為第μ個停車區產生的第k種累計需求量；t為第t個停車區編號，第t-1個停車區已設置第k種需求的服務設施。

2.2.4 某種需求服務設施的設置必要性判斷

某種需求的服務設施是否有設置必要，既要考慮維持車輛正常運行要求，也要考慮設施設置的經濟性，因此是否設置從兩方面判斷。

1)根據某需求彈性極限要求判斷。當從上一設置某種服務設施的停車區開始，累積間距大于該種需求彈性極限時，則應在該停車區設置該種服務設施，否則轉入下一步，改變間距等相關參數重新計算。

2)根據需求量大小確定是否設置該功能設施。各種服務設施利用率越高則其運營效益越高，相反設施利用率過低，則可能造成服務設施入不敷出，出現虧本，因此設施的設置還應考慮經濟要求，具體各類服務設施最低贏利需求量，應根據服務區所在區域經濟情況調查獲得。

3 案例分析

3.1 情況介紹

假設在某段高速公路上需要建立服務區，結合高速公路的實際路況及沿線城鎮分布情況，初步設定8個服務區，各服務區之間的距離均為15 km，其示意圖如圖2。在服務區1所在高速公路斷面有一車流，其中小客車3 241輛，大中客車143輛，貨車2 602輛。

圖2 服務區布局示意Fig.2 Layout diagram of service area

參考相關資料中各種車型的車速，假定小汽車的平均車速為110 km/h，大中客車的平均時速為90 km/h，貨車的平均時速為70 km/h。

3.2 解 析

通過分析，車輛駛入服務區均符合正態分布，3種車型的均值和方差分別為：小客車μ=147.99，σ=100.17；大中客車μ=148.93，σ=69.54；貨車μ=210.10，σ=94.10。

對服務區1的車輛及司乘人員各主要需求比例調查結果如圖3(其他服務區調查結果略)。

圖3 車輛服務需求比例Fig.3 Truck service demand proportion

根據式(1)～式(3)計算出各個服務區的駛入量，調查服務區的各種需求比例，計算各服務需求量和累積需求量，結合各個服務區的運營成本，最終分析結果如表3。

表3案例分析結果

Table3Casestudyresults

3.3 結果分析

1)在調查中可知，司乘人員對于停車場、衛生間及桌椅等休息設施的需求量很大而容忍彈性很低，因此每個服務區都要配置此種功能設施。通過調查分析服務區建設運營成本，將入廁需求量超過250人/次的服務區配置A類衛生間，否則配置B類衛生間，這樣既滿足了司乘人員的需求，又不超出運營成本；

2)經調查，從服務區運營成本和司乘人員消費水平考慮，當服務區內就餐需求累計量超過250人時可以考慮設置餐廳，否則累計到下一服務區，因此在服務區2、服務區5和服務區8這3個累積需求量大的服務區配置餐廳功能設施；

3)司乘人員購物需求彈性很大，結合建設成本，當購物需求量超過70人時，設置A類超市；需求量在50～70人時，設置B類超市；需求量在20～50人時，設置C類超市，否則不設置；

4)司乘人員對于加油站的需求總量很大，而且前面已知車輛加油的需求彈性約為50 km，因而每隔40 km應該設置一處加油設施，再參考其建設成本，當累積加油需求量大于150輛車時，應該配置加油站，因此在服務區2、服務區5和服務區8這3個服務區配置加油站功能設施；

5)車輛維修對于服務區的依賴程度很高，在累積需求量超過50輛車時需要設置此功能設施；

6)根據調查，大貨車司機尤其是長途貨車司機對住宿的需求量很高，但其容忍彈性大，可在服務區2和服務區8這兩個住宿累積需求量超過40人的服務區配置此項功能設施。

合理設置服務設施間距和功能設施是現代高速公路體系成熟的重要標志，它的間距設置和功能配置要處處體現以人為本的原則和滿足需求的理念[7]。高速公路服務設施的建設要充分重視停車區的設置，服務設施的合理間距應該控制在15 km，這不僅能滿足司乘人員的最低需求，還能保證行車安全，避免交通事故的發生[8]。

以上各個服務區的功能配置既能滿足司乘人員的需求，也在服務區的運營成本范圍內，還符合高速公路服務區設置規范，因而此功能配置是合理的，故筆者提出的方法具有一定可靠性。

4 結 語

筆者提出的服務設施合理間距和功能配置方法，既考慮了司乘人員的需求量和累積服務需求量，又結合其容忍彈性，還兼顧服務區建設成本和運營成本，該方法具有一定參考意義。總之，在對服務設施進行間距和功能配置時，應以滿足司乘人員需求為前提，提高服務設施的利用率，合理配置服務區功能設施。

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