高速公路收費(fèi)站擁堵及改善措施分析

林靜言

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510507)

0 引言

高速公路是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動脈，是改善沿線地區(qū)交通環(huán)境、帶動地方經(jīng)濟(jì)水平的重要基礎(chǔ)設(shè)施，亦是救災(zāi)應(yīng)急的生命線。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們出行需求與日俱增，互聯(lián)網(wǎng)時代下的電商物流業(yè)快速興起等，車流量不斷增大，導(dǎo)致高速公路擁堵問題日益嚴(yán)重，其中收費(fèi)站擁堵是造成擁堵的原因之一。高速公路收費(fèi)站擁堵問題不僅影響出行者的體驗(yàn)、高速公路的運(yùn)營管理及服務(wù)質(zhì)量等，還存在著較大的交通安全隱患。

本文主要從高速公路收費(fèi)站擁堵現(xiàn)狀入手，給出治理收費(fèi)站擁堵分析步驟及措施建議，并通過某收費(fèi)站實(shí)例進(jìn)行全方位剖析，建立仿真模型，對該收費(fèi)站通行優(yōu)化方案的效果進(jìn)行量化評估。

1 高速公路收費(fèi)站擁堵現(xiàn)狀

結(jié)合當(dāng)前高速公路收費(fèi)站的現(xiàn)狀，收費(fèi)站擁堵主要存在以下主要問題：一是交通需求量大于通行能力。隨著交通行業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)、物流業(yè)、旅游業(yè)的發(fā)展，人們的出行需求日益增多，一些收費(fèi)站容納量已不能滿足當(dāng)前的交通量，簡言之，即是“車多了、路窄了”，尤其是節(jié)假日和高峰時段更甚，擁堵指數(shù)可達(dá)8以上。二是ETC技術(shù)故障時有發(fā)生。ETC的應(yīng)用本就是為了車道可快速通行，加速通行效率，但由于當(dāng)前技術(shù)的不嫻熟，ETC故障難以避免，如ETC識別失敗、扣費(fèi)不成功等問題導(dǎo)致整條閘道行車緩慢，進(jìn)而造成收費(fèi)站廣場出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。三是收費(fèi)站廣場布局有待完善。如收費(fèi)廣場設(shè)置、收費(fèi)車道配置、收費(fèi)方式、收費(fèi)島設(shè)計(jì)、收費(fèi)亭數(shù)量等不合理，均會造成車輛隨意穿插變道，導(dǎo)致進(jìn)口閘道擁堵。四是銜接路網(wǎng)存在通行瓶頸。與收費(fèi)站銜接的交通路網(wǎng)，由于上下班及節(jié)假日等高峰時段等候交通信號燈的車流、地方路段路況不佳、路段維修、事故頻發(fā)等車輛緩慢通行倒灌至收費(fèi)站廣場，造成收費(fèi)站擁堵。

緩解高速公路收費(fèi)站擁堵已經(jīng)成為一個重要且值得關(guān)注的課題。不少學(xué)者對此進(jìn)行了大量研究以及提出了相應(yīng)的措施，大部分的研究主要集中于從高速公路建設(shè)車道不足、受車流量影響、收費(fèi)站設(shè)施設(shè)備落后、ETC使用率較低、車輛及駕駛員、收費(fèi)管理及收費(fèi)人員應(yīng)急處理能力等方面分析造成收費(fèi)站擁堵的原因，并從工程、技術(shù)、管理等方面綜合提出收費(fèi)站分類優(yōu)化方案或?qū)嵤┙ㄗh。此外，有的研究則從某高速公路收費(fèi)站的實(shí)地調(diào)研入手，進(jìn)一步分析導(dǎo)致高速公路收費(fèi)站擁堵的因素等。但這些文獻(xiàn)更多地是從理論上探討收費(fèi)站擁堵成因并給出相應(yīng)的措施建議，缺少對改善效果進(jìn)行有效的評估。

2 高速公路收費(fèi)站擁堵分析思路

2.1 分析與評估

高速公路收費(fèi)站擁堵治理，應(yīng)先對收費(fèi)站地理位置及其周圍環(huán)境、銜接路網(wǎng)、出入口的交通組成、交通量、收費(fèi)廣場的整體布局、收費(fèi)車道設(shè)備配置、收費(fèi)站監(jiān)控等進(jìn)行全面分析，并結(jié)合收費(fèi)站物理環(huán)境、交通需求、車輛行駛行為、交通管理和效率指標(biāo)等要素建立仿真模型，量化分析收費(fèi)站的運(yùn)行效率、擁堵成因，對各類收費(fèi)站通行優(yōu)化方案的效果進(jìn)行量化評估，擇優(yōu)選用。高速公路收費(fèi)站擁堵治理應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，遵循“一站一策”的原則，有針對性地采取有效措施，解決擁堵問題。

2.2 治理措施建議

(1)收費(fèi)廣場布局重構(gòu)。因當(dāng)前收費(fèi)車道數(shù)不滿足現(xiàn)行交通量需求，在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等條件具備的情況下，可考慮對收費(fèi)廣場進(jìn)行改擴(kuò)建，即：增加收費(fèi)車道數(shù)；客車所占比重較大的收費(fèi)站可設(shè)置復(fù)式收費(fèi)車道；貨車所占比重較大的收費(fèi)站可在入口設(shè)置貨車ETC專用車道，提高車道通行效率；收費(fèi)站交通量大,且交通流潮汐不均衡時,可根據(jù)需要設(shè)置潮汐收費(fèi)車道

(2)配套設(shè)施全面提升。應(yīng)優(yōu)先考慮采用 ETC收費(fèi)技術(shù)，并減少進(jìn)入收費(fèi)廣場的ETC車輛與其他車輛交叉并線的影響，提高ETC車道識別率、通行成功率、ETC車道抬桿率；針對收費(fèi)站下游如匝道匯入點(diǎn)造成的擁堵，宜通過部署匝道匯入控制或車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)對擁堵因素進(jìn)行管控；依據(jù)車輛誠信檔案數(shù)據(jù)，結(jié)合車輛信息感知設(shè)備，在部分車道上設(shè)置誠信車道，提高通行效率；配置車道應(yīng)急處理終端，減少特情車輛在車道交易和異常處理的耗時，提升車道通車效率。

(3)其他誘導(dǎo)措施。結(jié)合收費(fèi)站車流情況與現(xiàn)場條件，采用預(yù)交易、預(yù)稱重等提前交易的模式，并對預(yù)交易車輛進(jìn)行誘導(dǎo)分流，提高車道的通行及處理效率；進(jìn)入收費(fèi)站場前提示車道布局及車道實(shí)時排隊(duì)情況，增加標(biāo)識標(biāo)線，對通行車輛進(jìn)行清晰誘導(dǎo)，確保快速通行。

3 高速公路收費(fèi)站實(shí)例分析

3.1 收費(fèi)站概況

A收費(fèi)站是珠三角境內(nèi)連接兩個重要城市的高速公路上某節(jié)點(diǎn)收費(fèi)站。該高速公路設(shè)計(jì)為雙向八車道，收費(fèi)站位于某市重要的地理位置，與當(dāng)?shù)匾粭l全寬60m的雙向六車道城市主干道相連，西側(cè)多為山區(qū)，東側(cè)為變電站，北側(cè)以居民住宅為主，南側(cè)有水產(chǎn)批發(fā)市場、農(nóng)副產(chǎn)品批發(fā)市場、城市立交等，大量運(yùn)輸貨車、綠通車輛途經(jīng)該收費(fèi)站。

3.2 車道布置

A收費(fèi)站廣場總長約90m，出入口收費(fèi)廣場長約45m，收費(fèi)島前后路基寬約62m，車道布設(shè)如圖1所示，收費(fèi)車道改造前為4入7出。入口側(cè)：1條ETC專用車道，2條人工/ETC混合車道，1條無人值守自動發(fā)卡車道。出口側(cè)：2條ETC專用車道，2條人工車道，2條人工/ETC混合車道，1條跨境車道。出口側(cè)人工車道除超寬車道外，其他均設(shè)置復(fù)式收費(fèi)亭。

圖1 A收費(fèi)站車道布設(shè)

3.3 出入口交通量

選取2021年某兩個月內(nèi)的交通量數(shù)據(jù)對收費(fèi)站廣場出入口現(xiàn)狀進(jìn)行分析。從表1可以看出，A收費(fèi)站日均交通量為48 584pcu/d，入口日均交通量為22 992 pcu/d，出口日均交通量為25 592 pcu/d，出口交通量較入口交通量大；貨車折算數(shù)占比約為49.5%，貨車比例相對較高；ETC占比48.0%，ETC占比相對較低，僅為全省平均水平的71.6%(全省ETC平均使用率為67%)。

表1 A收費(fèi)站現(xiàn)狀交通量情況(單位：pcu/d)

從周變規(guī)律來看，A收費(fèi)站出入口交通量的周變化較為平穩(wěn)，其中周五的交通量相對較高，周日交通量相對較低。

表2 A收費(fèi)站車型構(gòu)成

圖2 A收費(fèi)站車型構(gòu)成

從時變規(guī)律來看，A收費(fèi)站一天內(nèi)每h交通量的分布較為平緩，高峰時段出現(xiàn)在15:00～18:00，高峰小時占比系數(shù)均達(dá)6%以上。

圖3 A收費(fèi)站交通量時變曲線

3.4 收費(fèi)站擁堵原因

(1)收費(fèi)廣場總長度僅約90m，因此從出入口匝道駛?cè)氲能囕v在45m內(nèi)難以快速選擇合適的車道通行。

(2)廣場雙向匝道下來的車流形成交織，車流在進(jìn)出收費(fèi)站車道時沒有得到較好的引導(dǎo)和渠化，客貨車交叉行駛，容易造成擁堵。

(3)每天約有300輛綠通車輛從收費(fèi)站駛出，每輛綠通車輛均需開箱檢查，耗費(fèi)時間較長，遇到擁堵時段時進(jìn)一步加重了收費(fèi)站的擁堵情況。

(4)由于收費(fèi)站靠近集中住宅區(qū)，且周邊有多個大型凍品水產(chǎn)批發(fā)市場，大量運(yùn)送水產(chǎn)的貨車駛?cè)?，車流量較大。

3.5 擬采取的措施

對A收費(fèi)站的收費(fèi)廣場進(jìn)行改擴(kuò)建。

(1)入口車道由4條擴(kuò)建為6條，包括2條ETC專用車道、1條貨車ETC專用車道、3條人工/ETC混合車道。

(2)出口車道由7條擴(kuò)建為9條，包括3條ETC專用車道、4條人工/ETC客車混合車道、2條人工/ETC貨車混合車道。

(3)出口新增3套移動車道終端，5套嵌入式自助繳費(fèi)機(jī)。

(4)出口雙匝道設(shè)置2套匝道自由流系統(tǒng)，對下匝道的ETC車輛提前交易，對交易失敗的車輛提前誘導(dǎo)，提高ETC車道的通行能力，也避免雙匝道下來的ETC車輛為了選擇ETC車道通行而形成交織，提高收費(fèi)廣場整體車輛通行能力。

3.6 仿真評估

根據(jù)A收費(fèi)站收費(fèi)廣場改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案，結(jié)合收費(fèi)站實(shí)際線型和車道布局，進(jìn)行建模和屬性設(shè)置，通過對收費(fèi)站現(xiàn)狀和改擴(kuò)建后進(jìn)行交通運(yùn)行仿真，構(gòu)建評價指標(biāo)模型。本次仿真采用2021年其中兩個月內(nèi)平均高峰小時交通量和平均平峰小時交通量，作為輸入交通流。

3.6.1 入口交通仿真

入口平均高峰小時交通量在9:00，交通量為1 176輛(ETC客車556輛，MTC客車252輛；ETC貨車193輛，MTC貨車175輛)。仿真計(jì)算入口平均車輛通行速度，擴(kuò)建前平均通行速度為2.2km/h，擴(kuò)建后平均通行速度為4.03km/h，通行速度提高83.18%。入口擴(kuò)建2車道對高峰時段通行起到明顯的提速作用。

圖4 入口擴(kuò)建前、后高峰小時平均通行速度

圖5 入口擴(kuò)建前、后高峰小時交通量仿真對比

入口平均平峰小時交通量在12:00，交通量為835輛(ETC客車355輛，MTC客車161輛；ETC貨車167輛，MTC貨車152輛)。仿真計(jì)算入口平均車輛通行速度，擴(kuò)建前平均通行速度為4.13km/h，擴(kuò)建后平均通行速度為4.72km/h，通行速度提高14.29%。入口擴(kuò)建2車道對平峰時段通行有一定的提速作用。

圖6 入口擴(kuò)建前、后平峰小時平均通行速度

圖7 入口擴(kuò)建前、后平峰小時交通量仿真對比

3.6.2 出口交通仿真

出口平均高峰小時交通量在17:00，交通量為1 417輛(ETC客車694輛，MTC客車315輛；ETC貨車214輛，MTC貨車194輛)。仿真計(jì)算出口平均車輛通行速度，擴(kuò)建前平均通行速度為3.97km/h，擴(kuò)建后平均通行速度為7.46km/h，通行速度提高87.91%。出口擴(kuò)建2車道對高峰時段通行起到明顯的提速作用。

圖8 出口擴(kuò)建前、后高峰小時平均通行速度

圖9 出口擴(kuò)建前、后高峰小時交通量仿真對比

出口平均平峰小時交通量在12：00，交通量為977輛(ETC客車409輛，MTC客車185輛；ETC貨車201輛，MTC貨車182輛)。仿真計(jì)算出口平均車輛通行速度，擴(kuò)建前平均通行速度為5.17km/h，擴(kuò)建后平均通行速度為8.08km/h，通行速度提高55.51%。出口擴(kuò)建2車道對平峰時段通行有較好的提速作用。

圖10 出口擴(kuò)建前、后平峰小時平均通行速度

圖11 出口擴(kuò)建前、后平峰小時交通量仿真對比

3.7 評價建議

根據(jù)仿真結(jié)果分析，出入口擴(kuò)建2條車道后，高峰時段通行能力均有明顯提升，平峰時段通行能力也有較好的提升。除了擴(kuò)建更多的車道以外，建議可輔以其他措施解決擁堵問題，包括：

(1)利用大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、高德地圖等信息手段，及時動態(tài)發(fā)布道路交通擁堵情況，合理引導(dǎo)司乘人員錯峰出行，組織強(qiáng)化有序流動。

(2)設(shè)置ETC辦理點(diǎn)，提高ETC使用率，特別是貨車的使用率，并通過技術(shù)手段降低ETC的出錯率。

(3)針對貨車占比率較高的路段，可考慮將收費(fèi)站入口稱重設(shè)施前置，稱重結(jié)果聯(lián)動至入口車道系統(tǒng)。對超載貨車提前告警避免進(jìn)入廣場，對預(yù)稱重正常的ETC貨車可從ETC車道通過，減少收費(fèi)廣場車輛變道、超載貨車勸返引起的交通擁堵，提高車輛通行效率。

(4)優(yōu)化出入口廣場標(biāo)志標(biāo)線，特別是入口廣場的標(biāo)志標(biāo)線，入口匝道路側(cè)增設(shè)情報板顯示廣場車道布局，對進(jìn)入匝道的車輛提前引導(dǎo)選擇合適的車道，減少因車流交叉導(dǎo)致收費(fèi)廣場擁堵。

(5)掌握收費(fèi)站及周邊態(tài)勢變化，實(shí)時掌控交通狀態(tài)并快速導(dǎo)流，提高收費(fèi)廣場異常事件識別效率，縮短主動發(fā)現(xiàn)異常車輛的時間，減少因特情車輛導(dǎo)致廣場擁堵。成立機(jī)動應(yīng)急班組，車流高峰時段應(yīng)急支援，確保收費(fèi)廣場暢通。

(6)加強(qiáng)收費(fèi)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提前做好高峰時段排班計(jì)劃，根據(jù)交通量變化規(guī)律，每周五分配業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的員工上崗，高峰時段增派人員指揮客、貨車分道行駛，提高收費(fèi)操作和異常處理的效率。

4 結(jié)論

本文在分析高速公路收費(fèi)站擁堵成因的基礎(chǔ)上，對高速公路收費(fèi)站治堵方式進(jìn)行了相關(guān)探索，并以某高速公路收費(fèi)站為例，遵循“一站一策”的原則進(jìn)行了全面剖析，提出解決方法和對策建議。

通過對實(shí)例收費(fèi)站的地理位置、車道布設(shè)現(xiàn)狀、出入口現(xiàn)狀交通量、收費(fèi)站擁堵成因等進(jìn)行分析，提出對收費(fèi)站入口車道由4條擴(kuò)建為6條、出口車道由7條擴(kuò)建為9條等治理措施，并結(jié)合收費(fèi)站實(shí)際線型和車道布局，對收費(fèi)站擴(kuò)建前后進(jìn)行仿真效果評估。結(jié)果表明，出入口擴(kuò)建2條車道后高峰時段通行能力均有明顯提升，平峰時段通行能力提升效果也較好，能有效緩解收費(fèi)站擁堵的現(xiàn)狀。

擴(kuò)建車道是解決高速公路收費(fèi)站擁堵的重要手段，但當(dāng)實(shí)際條件不允許的情況下，還可以通過利用信息技術(shù)合理引導(dǎo)司乘人員錯峰出行、提高ETC使用率及通行效率、收費(fèi)站入口稱重設(shè)施前置、出入口廣場標(biāo)志標(biāo)線、實(shí)時掌控交通狀態(tài)并快速導(dǎo)流等措施，助力緩解高速公路收費(fèi)站擁堵問題，更好地提升擁堵治理的智能化水平和服務(wù)水平。

(收稿日期：2022-04-27)

AnalysisonCongestionandImprovementMeasuresofExpresswayTollStations

LINJingyan

(Guangdong Communication Planning & Design Institute Group Co.,Ltd., Guangzhou 510507,Guangdong, China)

Abstract: As the congestion of expressway toll stations not only affects the experience of travelers, the management and service quality of operators, but also brings greater hidden dangers to traffic safety, aiming at the congestion phenomenon at the expressway toll station, in the paper, the traffic demand, ETC technical failure, the layout of the toll station square, etc. Have been analyzed, steps and measures to solve the congestion have been put forward. Taking a toll station with serious congestion as an example, the above method has been used to analyze, and the congestion control measures such as reconstruction and expansion of the toll plaza have been proposed, and the simulation effect of traffic operation has been evaluated before and after the reconstruction and expansion. The results have shown that the traffic capacity of the toll station after the implementation of the congestion control measures has been significantly improved.

Keywords: expressway; toll station; congestion; toll plaza