如何提高高速公路收費站通行能力及效率

但翠金

[摘 要]隨著社會經濟的進步，我國的高速公路里程也在迅速增長。高速公路收費站作為高速公路的瓶頸區(qū)域，其通行能力遠小于高速公路基本路段，制約著高速公路整體的通行能力和運行效率。對高速公路收費站的交通流特性進行分析，有助于探求優(yōu)化交通流的措施，提高高速公路收費站的通行能力和運行效率。

[關鍵詞]高速公路;收費高速;通行力

[中圖分類號]F542

1 引言

社會經濟的快速增長，帶動了高速公路的迅速發(fā)展，高速公路具有行車速度高、干擾少、安全系數(shù)高、運行效率高等優(yōu)點。因此在社會運行中發(fā)揮著越來越重要的作用。截至2018年，我國高速公路里程已突破14萬千米。雖然高速公路得到了迅速的發(fā)展，但交通需求也隨著社會的發(fā)展在迅速的增長之中。因此，交通需求與通行能力出現(xiàn)了矛盾。高速公路收費站是高速公路的瓶頸，制約著高速公路整體的運行效率。在高峰時期，高速公路收費站區(qū)域會出現(xiàn)排隊現(xiàn)象，這一方面影響了駕駛員和乘客的心理感受，車輛也會因為頻繁的啟動制動降低使用性能、縮短使用壽命;另一方面大量汽車尾氣的排放會對周圍環(huán)境造成負面影響且給路面增加了損壞的風險。因此，高速公路是制約高速公路通行能力和車輛運行效率的關鍵區(qū)域。

2 我國高速公路收費現(xiàn)狀

目前，在高速公路收費系統(tǒng)中，包括我國在內的世界許多國家都在大力推行電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）。ETC收費方式的出現(xiàn)，在一定程度上緩解了高速公路收費區(qū)域的擁堵問題，提高了車輛在收費區(qū)域的運行效率，車輛經過時只需減速通過，不必停車等候再重新啟動，節(jié)省了原本在半人工自動收費方式（MTC）所需耗費的時間，減少了延誤。2019年以來，隨著ETC收費方式在全國開始全面推廣，大多數(shù)車輛安裝ETC收費裝置，ETC通道有所增多，但由于種種原因，全面普及ETC在我國還需要一些時間以及諸多障礙，目前MTC收費通道多于ETC收費車道，為此傳統(tǒng)的MTC收費依舊是主要的收費方式之一。ETC收費方式的出現(xiàn)改變了過去收費站區(qū)域的車輛運行情況。所以對于收費站區(qū)域交通流的情況，則需要對兩類車道分別研究，對于高速公路收費站的通行能力，也需要在經典的交通流理論和道路通行能力理論的基礎上進一步探索和分析。

3 高速公路對人民生活的影響

高速公路對于社會經濟、居民出行的影響是多方面的，它較好地滿足了社會日益增長的交通需求，縮短了人們的出行距離，加快了貨物運輸?shù)男?，降低了社會生產成本，為社會間接帶來了巨大的經濟效益。但不可避免的，交通擁堵、交通安全等一系列問題也隨之出現(xiàn)。高速公路收費區(qū)域是整個高速公路系統(tǒng)的重要組成部分，也是高速公路運行的瓶頸，影響著整個高速公路的交通流和車輛運行情況。對于收費區(qū)域交通流特性進行分析研究，可以探究收費區(qū)域目前存在的問題、發(fā)現(xiàn)制約其通行能力和運行效率的瓶頸、分析車道設置的合理與否以及探究不同車輛車型比例對于收費站運行情況的影響。對于提高通行能力和運行效率具有十分重要的意義。有助于高速公路更好地發(fā)揮它的社會效益和經濟效益。

4 高速公路收費站交通流的優(yōu)化

4.1 高速公路收費站交通流的影響因素

影響收費站交通流的因素很多，有外部因素和內部因素，外部因素包括經濟、政策、天氣狀況、地理環(huán)境旅游及產業(yè)分布、交通需求等。內部因素是指交通流自身的性質。外部因素直接影響著交通流的運行狀況。外部因素間接作用于交通流。

4.2 外部因素

4.2.1 交通需求

（1）影響旅客運輸需求的因素：社會經濟發(fā)展水平、居民的消費水平、城市規(guī)模和人口數(shù)量都對旅客運輸需求有影響，交通需求與上述硬性因素呈正相關，經濟發(fā)展水平越高、居民消費水平越高、城市規(guī)模和人口數(shù)量越大，相應的運輸需求也相應越大。特別是交通運輸網(wǎng)絡中較發(fā)達的地區(qū)，其旅客運輸需求更大，對于ETC的要求也越多。

（2）影響貨物運輸需求的因素：除了經濟發(fā)展水平之外，國民經濟的產業(yè)結構是影響貨物運輸需求的一個重要因素，特鋼業(yè)、農副食品加工業(yè)、鹽化工業(yè)、新能源汽車及零部件和裝備制造業(yè)等是淮安的主導產業(yè)。但是，由于重工業(yè)貨物運輸需求量大、對運輸質量要求不高，一般采用鐵路運輸，因此高速公路收費站的交通需求貨物運輸所占比重很小。

4.2.2 政策因素

國家目前實行節(jié)假日高速公路免費通行的政策，使得原本節(jié)假日時期的擁堵現(xiàn)象更加嚴重。不僅影響了車輛的運行，也損害了高速公路投資人的利益。

4.2.3 旅游因素

高鐵的迅速發(fā)展使得道路旅客運輸受到了極大的沖擊，于是許多道路運輸企業(yè)把目光轉向了旅游行業(yè)，特別是一些旅游資源豐富的地區(qū)，其不僅有鐵路、航空的旅游團，還有更多來自全國各地的自駕游，這就使得ETC顯得格外重要，相信未來旅游因素會對道路運輸影響越來越大。

4.2.4 天氣因素

天氣是影響交通流運行狀況的重要因素，遇上嚴重惡劣的天氣高速公路還會限制進入。霧、雪、雨等天氣狀況會使得車輛運行質量受損。

4.3 內部因素

4.3.1 交通量

交通量是交通流特性的重要參數(shù)，也是影響交通流運行的最主要的因素。交通量過大會使車輛運行速度降低、收費站排隊長度增加、車輛延誤增加。

4.3.2 運行速度

在車輛到達收費亭之前，若車輛想要變道，會根據(jù)周圍車輛運行速度選擇是否變道以及何時變道。若周圍車輛運行速度較大，這時駕駛員出于安全考慮會放棄變道或者推遲變道。

4.3.3 車型比例

在收費站區(qū)域，貨車的比例增加會降低周圍車輛的運行效率，由于啟動時間和制動時間長，等候在其后的車輛會增加等待時間，增加延誤。

4.3.4 通行能力

若收費站提供的通行能力大于或約等于實際通過的交通量，這時車輛一般能正常運行，如果提供的通能能力遠遠滿足不了實際的交通需求，則會造成交通擁擠甚至癱瘓。

5 收費站區(qū)域交通流的影響因素

高速公路收費站是路段的瓶頸，收費站屬于匝道收費站，屬于封閉式收費系統(tǒng)的一部分。與城市各類道路相銜接。周圍環(huán)境對高速公路收費站交通流的影響因素顯著，具體表現(xiàn)在以下三方面。

（1）高速匝道由于考慮到成本及其他原因，大部分高速入口的匝道都比較狹窄，大多數(shù)為2～3車道，一定程度上影響了收費站到達的車輛的頻率。

（2）有些車輛會在收費站入口和出口的區(qū)域停車休息。這一行為在車流量達到比較密集的時候嚴重影響了車輛的行駛效率。

（3）在收費亭附近，有MTC車輛誤入ETC車道的情況，加長了后車的等待時間，影響了后車的運行效率。

6 優(yōu)化高速公路收費站的建議

針對以上對高速公路收費站交通流影響因素的分析以及結合實際收費站具體情況的分析，以提高高速公路收費站的通行質量為目標，提出以下五點建議。

（1）合理預測未來交通量，針對不同程度的交通需求開設合適的收費通道以提供相應的通行能力。

（2）交通管理人員應嚴格執(zhí)行公務，對于高速公路收費站附近非法停車影響正常交通運行的行為應及時制止并按照相關規(guī)定嚴格處罰。

（3）防止MTC車輛誤入ETC車道，應在距離收費站的恰當位置設置醒目的提醒標志。

（4）加強ETC的宣傳工作，鼓勵更多車主安裝ETC收費裝置，從根源上改善交通流的運行狀況，提高收費站整體的運行效率。

（5）使收費站不遠處的交叉口的信號配合收費站區(qū)域的交通流情況，必要時延長紅燈時間以緩解收費站區(qū)域的排隊情況。

7 結論

高速公路的發(fā)展為經濟發(fā)展、社會進步做出了十分重要的貢獻，高速公路收費站作為高速公路的瓶頸區(qū)域，制約著高速公路整體的通行效率。其交通流特性也不同于高速公路基本路段。文章以高速公路入口的交通流為研究對象，研究內容為兩個方面。一方面，通過概率統(tǒng)計的方法分析了其中一條MTC車道的車輛到達頻率、車頭時距分布、服務時間分布，利用排隊論對比分析了普通MTC車道和超寬車道的排隊情況。并粗略估算了觀測當日開放的三條收費車道的通行能力，以此為基礎對不同到達交通量提出了開設通道的數(shù)量;另一方面，通過對高速公路收費站的周圍環(huán)境觀察，結合影響交通流的因素分析，提出了一些優(yōu)化該高速公路收費站交通流的建議。

研究結果表明，高速公路收費站入口的內側車道（MTC）的車輛達到符合泊松分布、車頭時距符合負指數(shù)分布、服務時間符合厄蘭分布（l=5）。超寬車道的平均服務時間略長于內側MTC車道的服務時間。交通強度也大于內側MTC收費車道。因此平均等待時間、忙期長度等也大于內側MTC車道。

在對高速公路收費站周圍環(huán)境觀察的過程中，發(fā)現(xiàn)距離收費站附近有車輛隨意停放現(xiàn)象，針對這一問題高速公路收費站管理部門應當重視并及時制止。

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