论文部分内容阅读
【摘 要】本文提出了一种计算收费站收费车道数的方法，定量计算收费站收费车道数，并且通过验算交通强度，以验证收费车道数是否满足一般交通需求。
【关键词】收费车道数；交通强度；服务时间
我国高速公路的建设，满足了日益增加的交通需求，促进了国民经济的发展。然而我国的高速公路建设资金多为银行贷款，收费还贷成为高速公路建成后的主要任务之一。收取高速公路通行费就成为高速公路收费站（主线收费站、互通立交收费站）的主要职责，然而收费站也给高速公路主线、互通立交匝道行车带来一定影响，影响了通行能力、降低了服务水平，如何来减少这些影响，进而将影响降到最小，是公路建设者应积极面对的问题。在诸多应对手段中，确定合理的收费站收费车道数是减少上述问题的重要措施之一。
确定合理的收费车道数，是满足车辆进出高速公路、保证公路通行能力的需要，是为交通流提供较高服务水平的需要，也是充分发挥收费站重要职能收费还贷的要求。因此确定合理的收费车道数，具有重要的现实意义。
高速公路收费站有主线收费站和互通立交收费站两种，收费站主要由收费岛、收费广场、收费设备、雨棚、房屋建筑等构成。长期以来，由于我国高速公路起步晚，甚至在发展之初都没有设计规范，更没有与之相应的较高的设计理论和设计理念，许多内容都照搬日本、德国、美国的设计条文，即使到现在，有关收费站收费车道的设计理论、设计方法，仍没有完整的理论依据和规范要求。目前，收费车道设计主要根据设计交通量，查相应表格，得到收费车道数，实际上设计者并不知道是如何计算出来的。本人根据十多年的设计经验、结合当前国内外的设计要求，介绍一种收费车道设计的方法。
该计算方法主要以收费员的平均收费服务时间为主要设计要素，以预测交通量为基础，由平均服务时间计算单个收费车道的通行能力，再根据该收费站的设计交通量，计算得到收费站出口和入口所需收费车道数。另外，计算得到的收费车道数，需要验算其交通强度，以确定其是否满足一般统计规律，是否满足实际交通需求，从理论和实际两方面来控制收费车道的数量，使其既满足理论计算，又满足实际需求。
一、收费车道基本要求
我国现行规范规定，收费设施设计必须服从路网规划，减少停车次数，缩短服务时间，提高服务水平，并满足联网收费的要求。具体设计指标规定如下：
（1）、收费岛数量设计年限：公路开通后10年
（2）、交通量采用标准设计小时交通量（DDHV），即第30位小时交通量
（3）、服务时间：
封闭式收费：入口6～8秒，出口14～20秒[2]
（4）、服务水平：
服务水平用平均等待车辆数表示，高速公路宜采用1。
（5）、收费车道数：
收费车道数应根据交通量、平均服务时间、服务水平计算确定，但每个方向不应少于2条。
二、收费车道数计算分析
（1）、确定設计小时交通量（DDHV）
设计小时交通量（DDHV）是与其对应的目标年度的年平均日交通量（我国规范规定为公路开通后10年）乘以K值和D值求得。
DDHV=AADT×K×D
其中：AADT---年平均日交通量
K----交通量高峰小时系数
D---交通量双向分布不均匀系数
由于K、D系数取值范围比较宽泛，故DDHV变化较大。若DDHV采用较大值，必然增大收费站的规模，增加资金投入，造成工程浪费；若采用较小值，虽然减小了收费站规模，降低了资金投入，但是很可能不能满足交通量的需求，造成交通阻塞，降低了服务水平，不能充分发挥高速公路作用。因此在实际中，应根据具体项目的交通量分析，确定合理K、D值，获得较准确的DDHV，最终确定收费站的适宜规模，尽量做到既满足交通需求，又不会造成浪费，达到技术与经济的和谐统一。另外，在条件许可的情况下，也可以采用一次规划，分期修建的方式，为未来的交通需求，适当留有余地，同时可以降低DDHV预测误差带来的不利影响。
（2）确定服务时间
收费车道的服务时间，直接关系到收费车道的通行能力，进而影响到收费站的规模，影响工程投资。毫无疑问，如果服务时间越长，那么每一收费车道的通行能力就越小，收费站为满足车辆通行所需要的收费车道就越多，收费站的规模就越大，相应的工程投资就越多。因此确定适当的服务时间，也是非常重要的。
根据现行规范要求，封闭式收费车道采用入口6～8秒，出口14～20秒的服务时间。因此在实际计算中我们采用规范规定的数值，以满足规范要求。但是根据已建成使用的收费站统计资料，入口和出口的服务时间在一般情况下略小于规范规定值，采用规范服务时间对计算收费车道数是有利的。
（3）服务标准
服务标准是以每个收费车道平均等待的车辆数来计算，我国现行服务标准采用平均等待1辆车。平均等待的车辆数越多，虽然对减少收费车道数量、减小收费站规模、降低工程造价有利，但降低了服务水平，延滞了车辆通行，除非有极特殊的情况，不应降低服务标准，计算中采用规范值是适当的。
（4）计算收费车道数
收费车道数由给定的交通量和平均服务时间进行计算，车道数直接取决于交通量（DDHV）的大小、平均服务时间（t）的长短。交通量越大，平均服务时间越长，所需要的收费车道数就越多。在交通量已确定的条件下，要提高服务标准，缩短车辆等待时间，也就是要增加收费车道数。
设置合理的收费车道数，不仅能够节约建设用地，降低工程造价，更能够保证车辆能够快速、顺畅进、出高速公路主线，最大发挥高速公路的功能。
另外，车道数的选定还应该满足交通强度的要求。交通强度（u）是指收费站理论设计小时交通量（DDHV）与实际设计小时交通量的比值。也就是说，我们所设计的收费站的车道数必须略大于计算得到的理论车道数。 如果u<1，那么所有经过该收费站的车辆，能够在设计条件下，从容通过收费站。如果u>1，那么到达收费站的车辆，在设计条件下，将越聚越多，造成交通阻塞（理论上是如此，实际中如果交通拥堵，大多会绕行、避开）。所以说用交通强度验证收费站车道数，非常必要。根据调查统计来看，在一定交通量条件下，交通强度与车道数的关系如图1。在一般情况下，交通强度控制在0.7～0.9较为适宜。 根据以上各相关要素的分析，下面给出计算收费车道数公式和步骤：
a.首先计算单收费车道（入口、出口）通行能力：
p=3600÷t 单位：（辆/车道）
b.其次计算收费站所需车道数（入口、出口）：
n=DDHV÷p 单位： （道）
c.验证收费站车道交通强度：
u=DDHV÷p÷n
三、计算举例：
根据某互通立交交通量预测，该互通立交在建成通车10年后，年平均日交通量为24568/日（立交转弯交通量），DDHV计算系数分别为K=0.065，D=0.55。
根据以上资料该立交收费车道数计算如下：
1、首先计算设计小时交通量（DDHV）
DDHV=24568×0.065×0.55=878.306
2、计算互通立交入口车道数：
a.计算入口单收费车道通行能力：
根据规范要求，入口服务时间采用6秒
p=3600/6=600.000
b.计算收费车道数：
n=878.306/600=1.464 取车道数为2
c.验证入口交通強度：
u=878.306÷600÷2=0.73192 交通强度符合一般统计规律
3、计算互通立交出口车道数：
a. 计算入口单收费车道通行能力：
根据规范要求，出口服务时间采用14秒
p=3600/14=257.14285
b.计算收费车道数：
n=878.306/257.14285=3.415 取车道数为4
c.验证入口交通强度：
u=878.306÷257.14285÷4=0.8539 交通强度符合一般统计规律
四、结束语
收费站在实际运行当中，其通行能力与多种因素相关，如收费方式、收费员的业务熟练程度、驾驶员的技术水平、收费设施的处理能力、设备的运行状态等，本文所介绍的只是一种理论计算的基本方法，在实际工作中还应结合实际情况，合理设置收费车道数量，并应为以后增加收费车道留有余地，同时还要加强收费人员和收费设备的科学管理，尽最大可能保证人员设备的协调统一，保障收费站的畅通，以充分发挥高速公路的作用，为驾乘人员提供顺畅舒适、快速高效的服务。
参考文献 ：
[1]《JTG D80-2006高速公路交通工程及沿线设计设施通用规范》人民交通出版社.
[2]《JTG D20-2006公路路线设计规范》人民交通出版社.
【关键词】收费车道数；交通强度；服务时间
我国高速公路的建设，满足了日益增加的交通需求，促进了国民经济的发展。然而我国的高速公路建设资金多为银行贷款，收费还贷成为高速公路建成后的主要任务之一。收取高速公路通行费就成为高速公路收费站（主线收费站、互通立交收费站）的主要职责，然而收费站也给高速公路主线、互通立交匝道行车带来一定影响，影响了通行能力、降低了服务水平，如何来减少这些影响，进而将影响降到最小，是公路建设者应积极面对的问题。在诸多应对手段中，确定合理的收费站收费车道数是减少上述问题的重要措施之一。
确定合理的收费车道数，是满足车辆进出高速公路、保证公路通行能力的需要，是为交通流提供较高服务水平的需要，也是充分发挥收费站重要职能收费还贷的要求。因此确定合理的收费车道数，具有重要的现实意义。
高速公路收费站有主线收费站和互通立交收费站两种，收费站主要由收费岛、收费广场、收费设备、雨棚、房屋建筑等构成。长期以来，由于我国高速公路起步晚，甚至在发展之初都没有设计规范，更没有与之相应的较高的设计理论和设计理念，许多内容都照搬日本、德国、美国的设计条文，即使到现在，有关收费站收费车道的设计理论、设计方法，仍没有完整的理论依据和规范要求。目前，收费车道设计主要根据设计交通量，查相应表格，得到收费车道数，实际上设计者并不知道是如何计算出来的。本人根据十多年的设计经验、结合当前国内外的设计要求，介绍一种收费车道设计的方法。
该计算方法主要以收费员的平均收费服务时间为主要设计要素，以预测交通量为基础，由平均服务时间计算单个收费车道的通行能力，再根据该收费站的设计交通量，计算得到收费站出口和入口所需收费车道数。另外，计算得到的收费车道数，需要验算其交通强度，以确定其是否满足一般统计规律，是否满足实际交通需求，从理论和实际两方面来控制收费车道的数量，使其既满足理论计算，又满足实际需求。
一、收费车道基本要求
我国现行规范规定，收费设施设计必须服从路网规划，减少停车次数，缩短服务时间，提高服务水平，并满足联网收费的要求。具体设计指标规定如下：
（1）、收费岛数量设计年限：公路开通后10年
（2）、交通量采用标准设计小时交通量（DDHV），即第30位小时交通量
（3）、服务时间：
封闭式收费：入口6～8秒，出口14～20秒[2]
（4）、服务水平：
服务水平用平均等待车辆数表示，高速公路宜采用1。
（5）、收费车道数：
收费车道数应根据交通量、平均服务时间、服务水平计算确定，但每个方向不应少于2条。
二、收费车道数计算分析
（1）、确定設计小时交通量（DDHV）
设计小时交通量（DDHV）是与其对应的目标年度的年平均日交通量（我国规范规定为公路开通后10年）乘以K值和D值求得。
DDHV=AADT×K×D
其中：AADT---年平均日交通量
K----交通量高峰小时系数
D---交通量双向分布不均匀系数
由于K、D系数取值范围比较宽泛，故DDHV变化较大。若DDHV采用较大值，必然增大收费站的规模，增加资金投入，造成工程浪费；若采用较小值，虽然减小了收费站规模，降低了资金投入，但是很可能不能满足交通量的需求，造成交通阻塞，降低了服务水平，不能充分发挥高速公路作用。因此在实际中，应根据具体项目的交通量分析，确定合理K、D值，获得较准确的DDHV，最终确定收费站的适宜规模，尽量做到既满足交通需求，又不会造成浪费，达到技术与经济的和谐统一。另外，在条件许可的情况下，也可以采用一次规划，分期修建的方式，为未来的交通需求，适当留有余地，同时可以降低DDHV预测误差带来的不利影响。
（2）确定服务时间
收费车道的服务时间，直接关系到收费车道的通行能力，进而影响到收费站的规模，影响工程投资。毫无疑问，如果服务时间越长，那么每一收费车道的通行能力就越小，收费站为满足车辆通行所需要的收费车道就越多，收费站的规模就越大，相应的工程投资就越多。因此确定适当的服务时间，也是非常重要的。
根据现行规范要求，封闭式收费车道采用入口6～8秒，出口14～20秒的服务时间。因此在实际计算中我们采用规范规定的数值，以满足规范要求。但是根据已建成使用的收费站统计资料，入口和出口的服务时间在一般情况下略小于规范规定值，采用规范服务时间对计算收费车道数是有利的。
（3）服务标准
服务标准是以每个收费车道平均等待的车辆数来计算，我国现行服务标准采用平均等待1辆车。平均等待的车辆数越多，虽然对减少收费车道数量、减小收费站规模、降低工程造价有利，但降低了服务水平，延滞了车辆通行，除非有极特殊的情况，不应降低服务标准，计算中采用规范值是适当的。
（4）计算收费车道数
收费车道数由给定的交通量和平均服务时间进行计算，车道数直接取决于交通量（DDHV）的大小、平均服务时间（t）的长短。交通量越大，平均服务时间越长，所需要的收费车道数就越多。在交通量已确定的条件下，要提高服务标准，缩短车辆等待时间，也就是要增加收费车道数。
设置合理的收费车道数，不仅能够节约建设用地，降低工程造价，更能够保证车辆能够快速、顺畅进、出高速公路主线，最大发挥高速公路的功能。
另外，车道数的选定还应该满足交通强度的要求。交通强度（u）是指收费站理论设计小时交通量（DDHV）与实际设计小时交通量的比值。也就是说，我们所设计的收费站的车道数必须略大于计算得到的理论车道数。 如果u<1，那么所有经过该收费站的车辆，能够在设计条件下，从容通过收费站。如果u>1，那么到达收费站的车辆，在设计条件下，将越聚越多，造成交通阻塞（理论上是如此，实际中如果交通拥堵，大多会绕行、避开）。所以说用交通强度验证收费站车道数，非常必要。根据调查统计来看，在一定交通量条件下，交通强度与车道数的关系如图1。在一般情况下，交通强度控制在0.7～0.9较为适宜。 根据以上各相关要素的分析，下面给出计算收费车道数公式和步骤：
a.首先计算单收费车道（入口、出口）通行能力：
p=3600÷t 单位：（辆/车道）
b.其次计算收费站所需车道数（入口、出口）：
n=DDHV÷p 单位： （道）
c.验证收费站车道交通强度：
u=DDHV÷p÷n
三、计算举例：
根据某互通立交交通量预测，该互通立交在建成通车10年后，年平均日交通量为24568/日（立交转弯交通量），DDHV计算系数分别为K=0.065，D=0.55。
根据以上资料该立交收费车道数计算如下：
1、首先计算设计小时交通量（DDHV）
DDHV=24568×0.065×0.55=878.306
2、计算互通立交入口车道数：
a.计算入口单收费车道通行能力：
根据规范要求，入口服务时间采用6秒
p=3600/6=600.000
b.计算收费车道数：
n=878.306/600=1.464 取车道数为2
c.验证入口交通強度：
u=878.306÷600÷2=0.73192 交通强度符合一般统计规律
3、计算互通立交出口车道数：
a. 计算入口单收费车道通行能力：
根据规范要求，出口服务时间采用14秒
p=3600/14=257.14285
b.计算收费车道数：
n=878.306/257.14285=3.415 取车道数为4
c.验证入口交通强度：
u=878.306÷257.14285÷4=0.8539 交通强度符合一般统计规律
四、结束语
收费站在实际运行当中，其通行能力与多种因素相关，如收费方式、收费员的业务熟练程度、驾驶员的技术水平、收费设施的处理能力、设备的运行状态等，本文所介绍的只是一种理论计算的基本方法，在实际工作中还应结合实际情况，合理设置收费车道数量，并应为以后增加收费车道留有余地，同时还要加强收费人员和收费设备的科学管理，尽最大可能保证人员设备的协调统一，保障收费站的畅通，以充分发挥高速公路的作用，为驾乘人员提供顺畅舒适、快速高效的服务。
参考文献 ：
[1]《JTG D80-2006高速公路交通工程及沿线设计设施通用规范》人民交通出版社.
[2]《JTG D20-2006公路路线设计规范》人民交通出版社.