高速公路收費站擁堵及改善措施分析

林靜言

(廣東省交通規(guī)劃設計研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510507)

0 引言

高速公路是經(jīng)濟發(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)濟水平的重要基礎設施，亦是救災應急的生命線。隨著社會經(jīng)濟的快速發(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，導致高速公路擁堵問題日益嚴重，其中收費站擁堵是造成擁堵的原因之一。高速公路收費站擁堵問題不僅影響出行者的體驗、高速公路的運營管理及服務質量等，還存在著較大的交通安全隱患。

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

1 高速公路收費站擁堵現(xiàn)狀

結合當前高速公路收費站的現(xiàn)狀，收費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，一些收費站容納量已不能滿足當前的交通量，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8以上。二是ETC技術故障時有發(fā)生。ETC的應用本就是為了車道可快速通行，加速通行效率，但由于當前技術的不嫻熟，ETC故障難以避免，如ETC識別失敗、扣費不成功等問題導致整條閘道行車緩慢，進而造成收費站廣場出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。三是收費站廣場布局有待完善。如收費廣場設置、收費車道配置、收費方式、收費島設計、收費亭數(shù)量等不合理，均會造成車輛隨意穿插變道，導致進口閘道擁堵。四是銜接路網(wǎng)存在通行瓶頸。與收費站銜接的交通路網(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站廣場，造成收費站擁堵。

緩解高速公路收費站擁堵已經(jīng)成為一個重要且值得關注的課題。不少學者對此進行了大量研究以及提出了相應的措施，大部分的研究主要集中于從高速公路建設車道不足、受車流量影響、收費站設施設備落后、ETC使用率較低、車輛及駕駛員、收費管理及收費人員應急處理能力等方面分析造成收費站擁堵的原因，并從工程、技術、管理等方面綜合提出收費站分類優(yōu)化方案或實施建議。此外，有的研究則從某高速公路收費站的實地調研入手，進一步分析導致高速公路收費站擁堵的因素等。但這些文獻更多地是從理論上探討收費站擁堵成因并給出相應的措施建議，缺少對改善效果進行有效的評估。

2 高速公路收費站擁堵分析思路

2.1 分析與評估

高速公路收費站擁堵治理，應先對收費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、收費廣場的整體布局、收費車道設備配置、收費站監(jiān)控等進行全面分析，并結合收費站物理環(huán)境、交通需求、車輛行駛行為、交通管理和效率指標等要素建立仿真模型，量化分析收費站的運行效率、擁堵成因，對各類收費站通行優(yōu)化方案的效果進行量化評估，擇優(yōu)選用。高速公路收費站擁堵治理應結合實際情況，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)收費廣場布局重構。因當前收費車道數(shù)不滿足現(xiàn)行交通量需求，在環(huán)境、經(jīng)濟等條件具備的情況下，可考慮對收費廣場進行改擴建，即：增加收費車道數(shù)；客車所占比重較大的收費站可設置復式收費車道；貨車所占比重較大的收費站可在入口設置貨車ETC專用車道，提高車道通行效率；收費站交通量大,且交通流潮汐不均衡時,可根據(jù)需要設置潮汐收費車道

(2)配套設施全面提升。應優(yōu)先考慮采用 ETC收費技術，并減少進入收費廣場的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；針對收費站下游如匝道匯入點造成的擁堵，宜通過部署匝道匯入控制或車輛誘導系統(tǒng)對擁堵因素進行管控；依據(jù)車輛誠信檔案數(shù)據(jù)，結合車輛信息感知設備，在部分車道上設置誠信車道，提高通行效率；配置車道應急處理終端，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)其他誘導措施。結合收費站車流情況與現(xiàn)場條件，采用預交易、預稱重等提前交易的模式，并對預交易車輛進行誘導分流，提高車道的通行及處理效率；進入收費站場前提示車道布局及車道實時排隊情況，增加標識標線，對通行車輛進行清晰誘導，確?？焖偻ㄐ小?/p>

3 高速公路收費站實例分析

3.1 收費站概況

A收費站是珠三角境內連接兩個重要城市的高速公路上某節(jié)點收費站。該高速公路設計為雙向八車道，收費站位于某市重要的地理位置，與當?shù)匾粭l全寬60m的雙向六車道城市主干道相連，西側多為山區(qū)，東側為變電站，北側以居民住宅為主，南側有水產批發(fā)市場、農副產品批發(fā)市場、城市立交等，大量運輸貨車、綠通車輛途經(jīng)該收費站。

3.2 車道布置

A收費站廣場總長約90m，出入口收費廣場長約45m，收費島前后路基寬約62m，車道布設如圖1所示，收費車道改造前為4入7出。入口側：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：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。出口側人工車道除超寬車道外，其他均設置復式收費亭。

圖1 A收費站車道布設

3.3 出入口交通量

選取2021年某兩個月內的交通量數(shù)據(jù)對收費站廣場出入口現(xiàn)狀進行分析。從表1可以看出，A收費站日均交通量為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收費站現(xiàn)狀交通量情況(單位：pcu/d)

從周變規(guī)律來看，A收費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收費站車型構成

圖2 A收費站車型構成

從時變規(guī)律來看，A收費站一天內每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6%以上。

圖3 A收費站交通量時變曲線

3.4 收費站擁堵原因

(1)收費廣場總長度僅約90m，因此從出入口匝道駛入的車輛在45m內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，車流在進出收費站車道時沒有得到較好的引導和渠化，客貨車交叉行駛，容易造成擁堵。

(3)每天約有300輛綠通車輛從收費站駛出，每輛綠通車輛均需開箱檢查，耗費時間較長，遇到擁堵時段時進一步加重了收費站的擁堵情況。

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

3.5 擬采取的措施

對A收費站的收費廣場進行改擴建。

(1)入口車道由4條擴建為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套嵌入式自助繳費機。

(4)出口雙匝道設置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，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，提高收費廣場整體車輛通行能力。

3.6 仿真評估

根據(jù)A收費站收費廣場改擴建設計方案，結合收費站實際線型和車道布局，進行建模和屬性設置，通過對收費站現(xiàn)狀和改擴建后進行交通運行仿真，構建評價指標模型。本次仿真采用2021年其中兩個月內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)。仿真計算入口平均車輛通行速度，擴建前平均通行速度為2.2km/h，擴建后平均通行速度為4.03km/h，通行速度提高83.18%。入口擴建2車道對高峰時段通行起到明顯的提速作用。

圖4 入口擴建前、后高峰小時平均通行速度

圖5 入口擴建前、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)。仿真計算入口平均車輛通行速度，擴建前平均通行速度為4.13km/h，擴建后平均通行速度為4.72km/h，通行速度提高14.29%。入口擴建2車道對平峰時段通行有一定的提速作用。

圖6 入口擴建前、后平峰小時平均通行速度

圖7 入口擴建前、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)。仿真計算出口平均車輛通行速度，擴建前平均通行速度為3.97km/h，擴建后平均通行速度為7.46km/h，通行速度提高87.91%。出口擴建2車道對高峰時段通行起到明顯的提速作用。

圖8 出口擴建前、后高峰小時平均通行速度

圖9 出口擴建前、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)。仿真計算出口平均車輛通行速度，擴建前平均通行速度為5.17km/h，擴建后平均通行速度為8.08km/h，通行速度提高55.51%。出口擴建2車道對平峰時段通行有較好的提速作用。

圖10 出口擴建前、后平峰小時平均通行速度

圖11 出口擴建前、后平峰小時交通量仿真對比

3.7 評價建議

根據(jù)仿真結果分析，出入口擴建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，合理引導司乘人員錯峰出行，組織強化有序流動。

(2)設置ETC辦理點，提高ETC使用率，特別是貨車的使用率，并通過技術手段降低ETC的出錯率。

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

(4)優(yōu)化出入口廣場標志標線，特別是入口廣場的標志標線，入口匝道路側增設情報板顯示廣場車道布局，對進入匝道的車輛提前引導選擇合適的車道，減少因車流交叉導致收費廣場擁堵。

(5)掌握收費站及周邊態(tài)勢變化，實時掌控交通狀態(tài)并快速導流，提高收費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，減少因特情車輛導致廣場擁堵。成立機動應急班組，車流高峰時段應急支援，確保收費廣場暢通。

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

4 結論

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

通過對實例收費站的地理位置、車道布設現(xiàn)狀、出入口現(xiàn)狀交通量、收費站擁堵成因等進行分析，提出對收費站入口車道由4條擴建為6條、出口車道由7條擴建為9條等治理措施，并結合收費站實際線型和車道布局，對收費站擴建前后進行仿真效果評估。結果表明，出入口擴建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，能有效緩解收費站擁堵的現(xiàn)狀。

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

(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