基于司乘人員需求特征的服務(wù)設(shè)施間距和功能配置研究

崔洪軍，邢小高，梁國(guó)鳳，朱敏清

(1.河北工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)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(wù)設(shè)施(服務(wù)區(qū)和停車區(qū))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(wù)，提高道路服務(wù)水平和安全水平。目前，很多學(xué)者對(duì)服務(wù)設(shè)施的研究主要限于選址、規(guī)模問(wèn)題和對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施配置的理論分析，對(duì)具體的服務(wù)設(shè)施應(yīng)該設(shè)置哪些功能設(shè)施，基于什么樣的考慮因素，沒(méi)有進(jìn)一步的研究。筆者在調(diào)查分析司乘人員需求和容忍彈性的基礎(chǔ)上，提出了服務(wù)設(shè)施合理間距和功能配置的方法，為服務(wù)設(shè)施的建立和改建提供了參考依據(jù)，具有一定的指導(dǎo)意義。

1 司乘人員需求及容忍彈性分析

高速公路服務(wù)設(shè)施在進(jìn)行間距設(shè)置和功能配置時(shí)，主要考慮司乘人員停車休息、入廁、就餐、購(gòu)物、住宿、加油、車輛檢修等方面的需求，其需求容忍彈性說(shuō)明某種需求量對(duì)服務(wù)設(shè)施距離變化的反應(yīng)程度。通過(guò)調(diào)查分析可知，在高速公路上連續(xù)行駛100～150 km就需要進(jìn)入服務(wù)設(shè)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(fā)生疲勞預(yù)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(xù)前行30～50 km。司乘人員需求及容忍彈性分析結(jié)果如表1[1]，根據(jù)服務(wù)需求的頻率、對(duì)服務(wù)設(shè)施依賴程度和對(duì)行車影響嚴(yán)重程度，選取停車休息、入廁、加油、餐飲、購(gòu)物、故障維修、住宿等需求作為服務(wù)設(shè)施間距設(shè)計(jì)及功能配置的主要指標(biāo)。

表1 司乘人員需求及容忍彈性

2 服務(wù)設(shè)施間距和功能配置方法

2.1 服務(wù)設(shè)施間距設(shè)置問(wèn)題

根據(jù)JTG D 80—2006《高速公路交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中規(guī)定，服務(wù)區(qū)的平均間距不宜大于 50 km，最大間距不宜大于 60 km，在兩個(gè)服務(wù)區(qū)之間可設(shè)置1個(gè)停車區(qū)[2]。而我國(guó)高速公路服務(wù)設(shè)施間距差別大，缺乏整體考慮。如京哈高速公路沿線新安鎮(zhèn)服務(wù)區(qū)和玉田服務(wù)區(qū)間距只有17 km，而盤(pán)錦服務(wù)區(qū)和高花服務(wù)區(qū)間距卻長(zhǎng)達(dá)105 km；京珠高速公路竇店服務(wù)區(qū)和涿州服務(wù)區(qū)間距僅有20 km，而望都服務(wù)區(qū)和西兆通服務(wù)區(qū)間距長(zhǎng)達(dá)97 km。特別是我國(guó)高速公路建設(shè)中忽視了停車區(qū)的建設(shè)，如江蘇省的京滬高速、京臺(tái)高速等，河北省的京哈高速、京滬高速等，山東省內(nèi)的沈海高速、青銀高速等以及天津市境內(nèi)幾乎所有的高速公路都未建設(shè)停車區(qū)。停車區(qū)的匱乏導(dǎo)致服務(wù)設(shè)施間距過(guò)大，對(duì)安全行車極其不利，從一定程度上看，這也是導(dǎo)致我國(guó)高速公路路邊停車現(xiàn)象嚴(yán)重、疲勞駕駛事故高發(fā)的重要原因[3]。

國(guó)外一些國(guó)家根據(jù)本國(guó)道路情況制定了相應(yīng)的高速公路服務(wù)設(shè)施間距：日本高速公路的服務(wù)區(qū)設(shè)置間距為30～60 km之間，標(biāo)準(zhǔn)間距為50 km，停車區(qū)最大間距為25 km，標(biāo)準(zhǔn)間距為15 km；德國(guó)服務(wù)區(qū)間距不超過(guò)60 km，停車區(qū)間距在10 km左右。如德國(guó)A3高速公路沿線Elten服務(wù)區(qū)和Hvnxe服務(wù)區(qū)間距為52.4 km，Urbacherwald停車區(qū)和Sessennausen停車區(qū)間距僅有7.5 km。

歐美其他一些國(guó)家服務(wù)設(shè)施設(shè)置間距在25～50 km之間，各國(guó)關(guān)于服務(wù)設(shè)施間距設(shè)置如表2。

表2 國(guó)外服務(wù)設(shè)施間距設(shè)置情況統(tǒng)計(jì)

從表2可以看出，國(guó)外服務(wù)設(shè)施間距普遍較小，特別是停車區(qū)間距有的不足10 km。這主要是因?yàn)閲?guó)外服務(wù)設(shè)施更加注重人性化設(shè)計(jì)，較小的服務(wù)設(shè)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(shí)提供安全休息空間，有效降低疲勞駕駛情況的發(fā)生，提高高速公路安全水平。根據(jù)調(diào)查，2010年我國(guó)京滬高速公路發(fā)生交通事故248起，其中與疲勞駕駛相關(guān)的交通事故達(dá)31%。我國(guó)疲勞駕駛引發(fā)交通事故的致死率也是世界最高的，為27.3%，而美國(guó)為1.3%，日本只有0.9%。由前述分析已知司機(jī)的疲勞容忍彈性很小，因而在我國(guó)應(yīng)該重視停車區(qū)的設(shè)置，以減少交通事故的發(fā)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?nèi)霂男枨髲椥源蠹s為15～40 min，而對(duì)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(guī)定：最高車速不得超過(guò)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(wù)設(shè)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(wù)設(shè)施間距應(yīng)控制在15 km左右。而且，此值與國(guó)外服務(wù)設(shè)施最小間距調(diào)查結(jié)果基本一致，具有合理性。

2.2 服務(wù)設(shè)施間距和功能配置方法

高速公路服務(wù)設(shè)施的功能配置主要包括停車場(chǎng)、餐廳、超市、廁所、加油站、旅館、汽修廠、休息區(qū)等[5]，其中還應(yīng)該為殘疾人設(shè)置專用停車場(chǎng)和廁所以及殘疾人專用通道等。

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

圖1 服務(wù)設(shè)施功能配置設(shè)計(jì)流程Fig.1 Design flowchart of functional configuration of service facilities

2.2.1 沿線OD及交通量預(yù)測(cè)

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(wù)設(shè)施初步選址

根據(jù)國(guó)內(nèi)外狀況和筆者研究結(jié)論，高速公路沿線每隔15 km設(shè)置一處停車區(qū)是最基本配置，服務(wù)區(qū)內(nèi)其他設(shè)施配置應(yīng)在此基礎(chǔ)上設(shè)置。

2.2.3 停車區(qū)各種服務(wù)需求量的計(jì)算

按照文獻(xiàn)[1]中的駛?cè)肼视?jì)算方法，根據(jù)OD情況可反映出車輛的運(yùn)行狀況，從而反映服務(wù)區(qū)需求的變化，其需求量計(jì)算包括：計(jì)算服務(wù)區(qū)駛?cè)肓?、?jì)算各種服務(wù)需求量、計(jì)算累積需求量。

1)關(guān)于服務(wù)區(qū)駛?cè)肓康挠?jì)算。

(1)

φ(tN)

(2)

(3)

2)各種服務(wù)需求量可根據(jù)各種需求量比例調(diào)查結(jié)果和駛?cè)肓縼?lái)確定：

Pik=Qi×αk

(4)

式中：Pik為第i個(gè)停車區(qū)產(chǎn)生的第k種需求量；Qi為第i個(gè)停車區(qū)駛?cè)肓?；αk為調(diào)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(shè)置某種服務(wù)設(shè)施的服務(wù)區(qū)開(kāi)始，累積計(jì)算該種服務(wù)需求量，按式(5)計(jì)算：

(5)

式中：pμk為第μ個(gè)停車區(qū)產(chǎn)生的第k種累計(jì)需求量；t為第t個(gè)停車區(qū)編號(hào)，第t-1個(gè)停車區(qū)已設(shè)置第k種需求的服務(wù)設(shè)施。

2.2.4 某種需求服務(wù)設(shè)施的設(shè)置必要性判斷

某種需求的服務(wù)設(shè)施是否有設(shè)置必要，既要考慮維持車輛正常運(yùn)行要求，也要考慮設(shè)施設(shè)置的經(jīng)濟(jì)性，因此是否設(shè)置從兩方面判斷。

1)根據(jù)某需求彈性極限要求判斷。當(dāng)從上一設(shè)置某種服務(wù)設(shè)施的停車區(qū)開(kāi)始，累積間距大于該種需求彈性極限時(shí)，則應(yīng)在該停車區(qū)設(shè)置該種服務(wù)設(shè)施，否則轉(zhuǎn)入下一步，改變間距等相關(guān)參數(shù)重新計(jì)算。

2)根據(jù)需求量大小確定是否設(shè)置該功能設(shè)施。各種服務(wù)設(shè)施利用率越高則其運(yùn)營(yíng)效益越高，相反設(shè)施利用率過(guò)低，則可能造成服務(wù)設(shè)施入不敷出，出現(xiàn)虧本，因此設(shè)施的設(shè)置還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)要求，具體各類服務(wù)設(shè)施最低贏利需求量，應(yīng)根據(jù)服務(wù)區(qū)所在區(qū)域經(jīng)濟(jì)情況調(diào)查獲得。

3 案例分析

3.1 情況介紹

假設(shè)在某段高速公路上需要建立服務(wù)區(qū)，結(jié)合高速公路的實(shí)際路況及沿線城鎮(zhèn)分布情況，初步設(shè)定8個(gè)服務(wù)區(qū)，各服務(wù)區(qū)之間的距離均為15 km，其示意圖如圖2。在服務(wù)區(qū)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(wù)區(qū)布局示意Fig.2 Layout diagram of service area

參考相關(guān)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(shí)速為90 km/h，貨車的平均時(shí)速為70 km/h。

3.2 解 析

通過(guò)分析，車輛駛?cè)敕?wù)區(qū)均符合正態(tài)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(duì)服務(wù)區(qū)1的車輛及司乘人員各主要需求比例調(diào)查結(jié)果如圖3(其他服務(wù)區(qū)調(diào)查結(jié)果略)。

圖3 車輛服務(wù)需求比例Fig.3 Truck service demand proportion

根據(jù)式(1)～式(3)計(jì)算出各個(gè)服務(wù)區(qū)的駛?cè)肓浚{(diào)查服務(wù)區(qū)的各種需求比例，計(jì)算各服務(wù)需求量和累積需求量，結(jié)合各個(gè)服務(wù)區(qū)的運(yùn)營(yíng)成本，最終分析結(jié)果如表3。

表3案例分析結(jié)果

Table3Casestudyresults

3.3 結(jié)果分析

1)在調(diào)查中可知，司乘人員對(duì)于停車場(chǎng)、衛(wèi)生間及桌椅等休息設(shè)施的需求量很大而容忍彈性很低，因此每個(gè)服務(wù)區(qū)都要配置此種功能設(shè)施。通過(guò)調(diào)查分析服務(wù)區(qū)建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本，將入廁需求量超過(guò)250人/次的服務(wù)區(qū)配置A類衛(wèi)生間，否則配置B類衛(wèi)生間，這樣既滿足了司乘人員的需求，又不超出運(yùn)營(yíng)成本；

2)經(jīng)調(diào)查，從服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)成本和司乘人員消費(fèi)水平考慮，當(dāng)服務(wù)區(qū)內(nèi)就餐需求累計(jì)量超過(guò)250人時(shí)可以考慮設(shè)置餐廳，否則累計(jì)到下一服務(wù)區(qū)，因此在服務(wù)區(qū)2、服務(wù)區(qū)5和服務(wù)區(qū)8這3個(gè)累積需求量大的服務(wù)區(qū)配置餐廳功能設(shè)施；

3)司乘人員購(gòu)物需求彈性很大，結(jié)合建設(shè)成本，當(dāng)購(gòu)物需求量超過(guò)70人時(shí)，設(shè)置A類超市；需求量在50～70人時(shí)，設(shè)置B類超市；需求量在20～50人時(shí)，設(shè)置C類超市，否則不設(shè)置；

4)司乘人員對(duì)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(yīng)該設(shè)置一處加油設(shè)施，再參考其建設(shè)成本，當(dāng)累積加油需求量大于150輛車時(shí)，應(yīng)該配置加油站，因此在服務(wù)區(qū)2、服務(wù)區(qū)5和服務(wù)區(qū)8這3個(gè)服務(wù)區(qū)配置加油站功能設(shè)施；

5)車輛維修對(duì)于服務(wù)區(qū)的依賴程度很高，在累積需求量超過(guò)50輛車時(shí)需要設(shè)置此功能設(shè)施；

6)根據(jù)調(diào)查，大貨車司機(jī)尤其是長(zhǎng)途貨車司機(jī)對(duì)住宿的需求量很高，但其容忍彈性大，可在服務(wù)區(qū)2和服務(wù)區(qū)8這兩個(gè)住宿累積需求量超過(guò)40人的服務(wù)區(qū)配置此項(xiàng)功能設(shè)施。

合理設(shè)置服務(wù)設(shè)施間距和功能設(shè)施是現(xiàn)代高速公路體系成熟的重要標(biāo)志，它的間距設(shè)置和功能配置要處處體現(xiàn)以人為本的原則和滿足需求的理念[7]。高速公路服務(wù)設(shè)施的建設(shè)要充分重視停車區(qū)的設(shè)置，服務(wù)設(shè)施的合理間距應(yīng)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(fā)生[8]。

以上各個(gè)服務(wù)區(qū)的功能配置既能滿足司乘人員的需求，也在服務(wù)區(qū)的運(yùn)營(yíng)成本范圍內(nèi)，還符合高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)置規(guī)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(jié) 語(yǔ)

筆者提出的服務(wù)設(shè)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(wù)需求量，又結(jié)合其容忍彈性，還兼顧服務(wù)區(qū)建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本，該方法具有一定參考意義?？傊?，在對(duì)服務(wù)設(shè)施進(jìn)行間距和功能配置時(shí)，應(yīng)以滿足司乘人員需求為前提，提高服務(wù)設(shè)施的利用率，合理配置服務(wù)區(qū)功能設(shè)施。

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