如何提高高速公路收费站通行能力及效率

但翠金

[摘 要]随着社会经济的进步，我国的高速公路里程也在迅速增长。高速公路收费站作为高速公路的瓶颈区域，其通行能力远小于高速公路基本路段，制约着高速公路整体的通行能力和运行效率。对高速公路收费站的交通流特性进行分析，有助于探求优化交通流的措施，提高高速公路收费站的通行能力和运行效率。

[关键词]高速公路;收费高速;通行力

[中图分类号]F542

1 引言

社会经济的快速增长，带动了高速公路的迅速发展，高速公路具有行车速度高、干扰少、安全系数高、运行效率高等优点。因此在社会运行中发挥着越来越重要的作用。截至2018年，我国高速公路里程已突破14万千米。虽然高速公路得到了迅速的发展，但交通需求也随着社会的发展在迅速的增长之中。因此，交通需求与通行能力出现了矛盾。高速公路收费站是高速公路的瓶颈，制约着高速公路整体的运行效率。在高峰时期，高速公路收费站区域会出现排队现象，这一方面影响了驾驶员和乘客的心理感受，车辆也会因为频繁的启动制动降低使用性能、缩短使用壽命;另一方面大量汽车尾气的排放会对周围环境造成负面影响且给路面增加了损坏的风险。因此，高速公路是制约高速公路通行能力和车辆运行效率的关键区域。

2 我国高速公路收费现状

目前，在高速公路收费系统中，包括我国在内的世界许多国家都在大力推行电子不停车收费系统（ETC）。ETC收费方式的出现，在一定程度上缓解了高速公路收费区域的拥堵问题，提高了车辆在收费区域的运行效率，车辆经过时只需减速通过，不必停车等候再重新启动，节省了原本在半人工自动收费方式（MTC）所需耗费的时间，减少了延误。2019年以来，随着ETC收费方式在全国开始全面推广，大多数车辆安装ETC收费装置，ETC通道有所增多，但由于种种原因，全面普及ETC在我国还需要一些时间以及诸多障碍，目前MTC收费通道多于ETC收费车道，为此传统的MTC收费依旧是主要的收费方式之一。ETC收费方式的出现改变了过去收费站区域的车辆运行情况。所以对于收费站区域交通流的情况，则需要对两类车道分别研究，对于高速公路收费站的通行能力，也需要在经典的交通流理论和道路通行能力理论的基础上进一步探索和分析。

3 高速公路对人民生活的影响

高速公路对于社会经济、居民出行的影响是多方面的，它较好地满足了社会日益增长的交通需求，缩短了人们的出行距离，加快了货物运输的效率，降低了社会生产成本，为社会间接带来了巨大的经济效益。但不可避免的，交通拥堵、交通安全等一系列问题也随之出现。高速公路收费区域是整个高速公路系统的重要组成部分，也是高速公路运行的瓶颈，影响着整个高速公路的交通流和车辆运行情况。对于收费区域交通流特性进行分析研究，可以探究收费区域目前存在的问题、发现制约其通行能力和运行效率的瓶颈、分析车道设置的合理与否以及探究不同车辆车型比例对于收费站运行情况的影响。对于提高通行能力和运行效率具有十分重要的意义。有助于高速公路更好地发挥它的社会效益和经济效益。

4 高速公路收费站交通流的优化

4.1 高速公路收费站交通流的影响因素

影响收费站交通流的因素很多，有外部因素和内部因素，外部因素包括经济、政策、天气状况、地理环境旅游及产业分布、交通需求等。内部因素是指交通流自身的性质。外部因素直接影响着交通流的运行状况。外部因素间接作用于交通流。

4.2 外部因素

4.2.1 交通需求

（1）影响旅客运输需求的因素：社会经济发展水平、居民的消费水平、城市规模和人口数量都对旅客运输需求有影响，交通需求与上述硬性因素呈正相关，经济发展水平越高、居民消费水平越高、城市规模和人口数量越大，相应的运输需求也相应越大。特别是交通运输网络中较发达的地区，其旅客运输需求更大，对于ETC的要求也越多。

（2）影响货物运输需求的因素：除了经济发展水平之外，国民经济的产业结构是影响货物运输需求的一个重要因素，特钢业、农副食品加工业、盐化工业、新能源汽车及零部件和装备制造业等是淮安的主导产业。但是，由于重工业货物运输需求量大、对运输质量要求不高，一般采用铁路运输，因此高速公路收费站的交通需求货物运输所占比重很小。

4.2.2 政策因素

国家目前实行节假日高速公路免费通行的政策，使得原本节假日时期的拥堵现象更加严重。不仅影响了车辆的运行，也损害了高速公路投资人的利益。

4.2.3 旅游因素

高铁的迅速发展使得道路旅客运输受到了极大的冲击，于是许多道路运输企业把目光转向了旅游行业，特别是一些旅游资源丰富的地区，其不仅有铁路、航空的旅游团，还有更多来自全国各地的自驾游，这就使得ETC显得格外重要，相信未来旅游因素会对道路运输影响越来越大。

4.2.4 天气因素

天气是影响交通流运行状况的重要因素，遇上严重恶劣的天气高速公路还会限制进入。雾、雪、雨等天气状况会使得车辆运行质量受损。

4.3 内部因素

4.3.1 交通量

交通量是交通流特性的重要参数，也是影响交通流运行的最主要的因素。交通量过大会使车辆运行速度降低、收费站排队长度增加、车辆延误增加。

4.3.2 运行速度

在车辆到达收费亭之前，若车辆想要变道，会根据周围车辆运行速度选择是否变道以及何时变道。若周围车辆运行速度较大，这时驾驶员出于安全考虑会放弃变道或者推迟变道。

4.3.3 车型比例

在收费站区域，货车的比例增加会降低周围车辆的运行效率，由于启动时间和制动时间长，等候在其后的车辆会增加等待时间，增加延误。

4.3.4 通行能力

若收费站提供的通行能力大于或约等于实际通过的交通量，这时车辆一般能正常运行，如果提供的通能能力远远满足不了实际的交通需求，则会造成交通拥挤甚至瘫痪。

5 收费站区域交通流的影响因素

高速公路收费站是路段的瓶颈，收费站属于匝道收费站，属于封闭式收费系统的一部分。与城市各类道路相衔接。周围环境对高速公路收费站交通流的影响因素显著，具体表现在以下三方面。

（1）高速匝道由于考虑到成本及其他原因，大部分高速入口的匝道都比较狭窄，大多数为2～3车道，一定程度上影响了收费站到达的车辆的频率。

（2）有些车辆会在收费站入口和出口的区域停车休息。这一行为在车流量达到比较密集的时候严重影响了车辆的行驶效率。

（3）在收费亭附近，有MTC车辆误入ETC车道的情况，加长了后车的等待时间，影响了后车的运行效率。

6 优化高速公路收费站的建议

針对以上对高速公路收费站交通流影响因素的分析以及结合实际收费站具体情况的分析，以提高高速公路收费站的通行质量为目标，提出以下五点建议。

（1）合理预测未来交通量，针对不同程度的交通需求开设合适的收费通道以提供相应的通行能力。

（2）交通管理人员应严格执行公务，对于高速公路收费站附近非法停车影响正常交通运行的行为应及时制止并按照相关规定严格处罚。

（3）防止MTC车辆误入ETC车道，应在距离收费站的恰当位置设置醒目的提醒标志。

（4）加强ETC的宣传工作，鼓励更多车主安装ETC收费装置，从根源上改善交通流的运行状况，提高收费站整体的运行效率。

（5）使收费站不远处的交叉口的信号配合收费站区域的交通流情况，必要时延长红灯时间以缓解收费站区域的排队情况。

7 结论

高速公路的发展为经济发展、社会进步做出了十分重要的贡献，高速公路收费站作为高速公路的瓶颈区域，制约着高速公路整体的通行效率。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为研究对象，研究内容为两个方面。一方面，通过概率统计的方法分析了其中一条MTC车道的车辆到达频率、车头时距分布、服务时间分布，利用排队论对比分析了普通MTC车道和超宽车道的排队情况。并粗略估算了观测当日开放的三条收费车道的通行能力，以此为基础对不同到达交通量提出了开设通道的数量;另一方面，通过对高速公路收费站的周围环境观察，结合影响交通流的因素分析，提出了一些优化该高速公路收费站交通流的建议。

研究结果表明，高速公路收费站入口的内侧车道（MTC）的车辆达到符合泊松分布、车头时距符合负指数分布、服务时间符合厄兰分布（l=5）。超宽车道的平均服务时间略长于内侧MTC车道的服务时间。交通强度也大于内侧MTC收费车道。因此平均等待时间、忙期长度等也大于内侧MTC车道。

在对高速公路收费站周围环境观察的过程中，发现距离收费站附近有车辆随意停放现象，针对这一问题高速公路收费站管理部门应当重视并及时制止。

参考文献：

[1]石绍刚.基于收费数据的高速公路收费站运行效率评价及通行能力分析[D].西安：长安大学，2016.

[2]何石坚.高速公路混合收费站通行能力的仿真[J].交通科学与工程，2015，31（3）：106-111.

[3]李剑， 刘力力， 胡宾，等.基于仿真的高速公路混合收费站通行能力确定方法[J].公路， 2012（7）：183-188.

[4]潘红.高速公路收费站ETC车道设置仿真研究[D].南京：东南大学，2005.

[5]廖固.高速公路收费站通行能力分析[J].公路工程，2010，35（3）：153-155.

[6]CJJ 37-2012.城市道路工程设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[7]BORONICO S， SIEGEL H. Capacity planning for toll roadways incorporating consumer wait time costs[J]. Transportation Research Part A Policy & Practice，1998，32（4）：297-310.

[8]张远.运输港站与枢纽[M].南京：东南大学出版社，2008.