第七章-收费站通行能力分析

第七章收费站通行能力由NordriDesign提供概述公路建设是耗资巨大的基础设施项目，只靠政府的投入是远远不够的，公路收费不仅是回收建设投资的手段，而且也有利于交通设施的日常经营及维修养护，随着越来越多的收费高速公路及其它一些收费公路的建设，收费站的规划设计对公路上交通运行的影响越来越得到了人们的重视。目前世界上10万多km的高速公路中大约有25％是用征收通行费偿还贷款的方法建成的，许多国家都取得了这方面的成功经验。我国在改革开放以前将近40年的时间在公路建设方面的投资很少，国家主干线公路的基本建设主要依赖国家的投资，因此公路建设缓慢，公路等级偏低。改革开放以来，实行了集资、分级管理体制建设公路。在筹资方面，除贷款方式外，还引进了BOT模式、发行公路债券、股票等形式，公路收费必然成为公路建成后偿还资金的重要手段。收费站7.1概述•影响高速公路建造成本的因素有很多，包括以下几个方面：（1）公路等级，如高速公路和一级公路；（2）不同的车道数，如六车道和八车道；（3）地形方面，如平原、山陵、重丘；（4）不同的设计标准，如最高车速按照100公里/小时与按照120公里/小时设计；（5）建筑材料，如水泥路面和沥青路面；（6）征地拆迁成本，如在经济水平较高地区和较低地区。深圳市的高速公路基本上都在山岭重丘区，每公里在三千万到八千万之间。收费站7.1概述•我国高速公路投资主体在我国目前实行的高速公路建设投、融资体系中，来自商业银行和政策性银行的贷款占了很大比重，为6O～7O％，中央财政投入为6～7％，外资和民间资金仅占5%左右，再加上其他省、市地方政府的投入，构成我国高速公路建设的四大资金来源。收费站7.1概述•国外高速公路建设资金来源大多数发达国家把公路使用者税收作为公路建设资金的主要来源，尤其是作为国道和干线公路的主要资金来源。从国外公路税收实践来看，公路使用者税收大致可分为：①燃油(汽、柴油)税及汽车轮胎、配件材料与损耗品的消费税；②汽车购置税；③车辆使用税，包括车辆登记、牌照及汽车驾驶员执照税等。这些税种中，燃油税的比重最大，一般占60%-80%。收费站7.1概述•高速公路建设投资主体多元化形式–高速公路建设，投入资金大、建设周期长，往往需要3～4年时间才能完成一条(段)高速公路的建设。一般情况下，一条高速公路收回建设成本需要20～25年时间。–国外发达国家在建设资金短缺的情况下，也采用BOT融资模式，把投资效益较好的项目拿来招商引资，加快高速公路的发展，同时为外资或社会资本提供一个风险小、有稳定回报的投资项目，政府则把有限的资金投入到效益较差或没有效益的地方，由政府全额投资修建。–高速公路转让经营期限，在坚持以投资预测回收期加上合理盈利期为基准的原则上确立，最多不超过25年。收费站7.1概述收费站是指为收取对通行车辆规定的通行费用的设施，通常由收费广场、收费车道、收费岛、收费亭、地下通道、收费遮棚、收费监控楼和其它一些配套设施构成。高速公路收费站是公路交通流的瓶颈，研究表明，车辆在高速公路上的延误时间中有36%是由于停车收费而造成的。因此研究收费站的通行能力、优化高速公路收费站设置是解决道路通畅的重要途径之一。收费站7.1概述（1）收费站的大小和收费车道的多少对建设时期的土建投资以及运营时的收费人员的配置具有决定性的影响。（2）我国目前常用的收费方式仍需要通行的车辆停下来缴费，这样会对自由交通流产生很大的影响，造成相应的延误。（3）收费广场的规划、设计与运营管理必须配合主线、匝道交通量，应整体考虑，尽量避免形成交通“瓶颈”，所以收费广场的通行能力为收费公路的规划、设计与营运管理提供了重要的基本数据。收费站7.1概述收费站7.1概述收费站收费站7.1概述收费站组成示意图收费站7.1概述•收费广场设置于收费岛前后，功能在于供车辆加减速通过缓冲过度和等待缴费。广场的线形设计必须能使车辆顺利进入任何车道，应有足够的车辆等候缴费空间以及车辆行使回正常车道的汇合空间。收费站7.1概述•收费广场不得成为安全方面的障碍。收费广场车辆行驶范围内，除收费岛及前方的缓冲物外不应出现任何障碍。•收费广场要有足够的收费车道数和停车空间供高峰期使用。•收费广场设置在平坦且直的路段上，设计要留有扩展余地。•收费广场必须铺设水泥混凝土刚性路面，路面厚度为25-30cm。收费站•收费岛–收费岛应有足够的长度,一便于安装收费亭、车道栏杆(电动、手动)和闭路电视等设备,二使车辆进入收费通道后,能迫使车辆摆顺以利于交费,并预防及减少在收费通道发生的事故。–收费岛长度、宽度、高度。–收费岛要求涂立面标记，在多雾地区还应在岛头设置雾灯，并可设置必要的引导标志及防撞设施。7.1概述收费站7.1概述•收费岛宽度收费方式主线收费站匝道收费站严寒地区或特殊情况标准值一般值标准值一般值标准值一般值宽度（m）2.02.0-2.42.22.5-2.72.02.0-2.7收费站•收费通道–国内外收费通道的宽度在2.8m～3.3m之间。我国早期采用3.0m较普遍。–但由于我国重车比例偏大,车辆载货超宽等原因,在收费站侧刮收费亭的现象经常发生,现阶段将其宽度改为3.2m后,情况有了很大改观。右侧最外侧通道原多采用4.0m,近期由于大型特殊车辆逐步增加,现多逐步采用4.5m,在北方严寒积雪较为严重的地区应采用4.5m。–在收费通道范围内的路面应采用混凝土路面结构，如因结构等方面的原因需设置一定的受力钢筋，也应尽可能布置在路面以下5cm的深度范围，以保证在收费通道上安装环形线圈车辆检测器等设备。–收费车道宽度设置。7.1概述收费站7.1概述•收费车道宽度收费站•收费亭–收费亭其内设有收费计算机、柜台、操作台，并供收费人员进行收费作业与休息之用。收费亭表面可标有各车种通行费用等标志，以方便驾驶员使用。7.1概述收费站7.1概述•收费站的设置–国道主干线上每个收费站覆盖的距离不得小于60km。–收费站宜设在直线段上，避免设置于凹型竖曲线最低处，不宜设于转弯半径过小、坡度过大之处，也力求避免设置于天气变化无常的地区。–设置收费站时应考虑对主线及地区交通的影响，避免在交通堵塞地点设置收费站。收费站S是渐变段宽度,L是渐变段的长度。收费站7.1概述•收费站总长度：2*（L0+L）•收费站宽度：车道宽度+收费岛宽度+两侧安全宽度0.75m-1m收费车道的数量直接影响到整个收费广场的建设规模，所以在选择各种参数应该十分慎重。必要时选择几组参数反复测算，并进一步与本地区实际应用的情况相比较后在确定。收费站•一、收费站分类7.1概述设立的位置⑴主线收费站⑵匝道收费站收费制式⑴均一式⑵开放式⑶封闭式⑷混合式（主线/匝道栏栅式）收费方式⑴停车人工收费⑵停车半自动收费⑶停车自动收费⑷不停车自动收费(ETC)（收取道路通行费的位置）收费站主线收费站收费站收费站匝道收费站收费站7.1.1收费站分类⑴均一式–各个匝道出入口和主线两端出入口–用路者不论行驶里程多少，仅需经过一个收费站缴费–收费标准根据车型一个因素确定，与行驶里程无关，而且各个收费站都取同一收费标准–适用在公路里程比较短的高速公路上。如：适合于城市高速公路和短途城市间的高速公路收费站7.1.1收费站分类⑵开放式–建在高速公路主线上，各个匝道出入口不再设收费站–每个收费站的收费标准和均一式一样仅根据车型不同而变化，但各收费站的收费标准则因控制距离不等而有所区别–车辆可以自由进出，不受控制，高速公路对外呈“开放”状态–适用在里程较短或互通立交稀少的高速公路以及收费桥梁、隧道和非封闭的道路。收费站7.1.1收费站分类⑶封闭式–建在高速公路的所有出入口处，高速公路对外界呈“封闭”状态–互通立交出入口收费站建在出入匝道上–入口领券，出口缴费，根据车型和行驶里程两个因素计价收费–目前封闭式收费系统也有采取“入口收费，出口验票”办法的。该方法可防止因某种原因在使用完收费公路后驾驶员闯卡不缴费的现象，也在一定程度上防止了收费人员贪污作弊问题的产生，适合于全人工的收费系统。–适用在道路里程较长，互通立交较多，以及车辆的行驶里程差距较大的封闭式道路收费站7.1.1收费站分类⑷混合式（主线/匝道栏栅式）–在开放式收费公路的上（或下）匝道上增设收费站，通过每个收费站均收取固定的通行费–主线与匝道收费标准可能不同，且为了避免驾驶员在过短距离内在主线及匝道收费站连续缴费，距主线收费站上（下）游一定范围内的入（或出）口匝道，不再设收费站–适用在距离长、互通立交间距大、长途行驶车辆较多的道路收费站7.1.1收费站分类收费站收费站7.1.1收费站分类•目前我国公路收费站中常见的是停车人工收费和停车半自动收费，收费方式为交费找零、入口领卡或出口验票的收费站。收费站•二、车型分类及车辆折算系数–车辆分类的主要目标就是要保证车类间收费的公平性，以体现出费用责任意义上的公平性和所得效益上的公平。–车型分类的标准主要是依据不同车辆行驶对收费道路路面的破坏程度、对道路建设投资的影响、对收费公路通行能力的影响程度以及车辆行驶收费道路所获得的效益情况。–车辆分类越细，则收费越趋合理，有利于吸引交通量。但过细的分类反而会增大工作量。7.1.2车型分类及车辆折算系数收费站–核定收费标准的时候有取整的余地，避免找零7.1.2车型分类及车辆折算系数收费站7.1.2车型分类及车辆折算系数收费站7.1.2车型分类及车辆折算系数收费站–为了简化分析计算的工作量，同时，又为了体现不同车型的车辆经过收费站的行为特性的差异，所采用的分类原则是各车型的外形尺寸、动力性能、轴数等。7.1.2车型分类及车辆折算系数注：通过收费车道小时流量较小时，采用表中第一列数值；通过收费车道流量适中时，采用表中第二列数值；通过收费车道小时流量较大时，采用表中第三列数值。收费站•三、收费站服务水平分级标准（1）服务水平指标一般评价收费站服务水平等级的标准有：收费时间、排队长度、车辆在收费站的延误时间。①收费时间与收费制式、收费设备以及收费人员的素质有关。对于特定的收费制式下的收费站其收费时间几乎是一个固定的值。②收费站的平均排队长度是描述收费站内各种收费车道等待接受服务的平均车辆数。在收费站，排队车辆数是比较容易获得的数据，并且排队车辆数指标可操作性也比较强。③延误时间的长短直接反映车辆在经过收费站时其交通条件的好坏。在公路收费站通行能力研究中，服务水平采用车辆通过收费站的延误和服务通行能力来衡量。7.1.3收费站服务水平分级标准收费站（2）分级标准–一级服务水平：收费站内几乎没有形成排队，大部分车辆不用经过排队就可以直接进入收费车道接受服务感觉较为舒适和方便。–二级服务水平：收费站内已经形成排队，但是排队长度较短，大部分车辆需要等待2到3个收费周期才能通过收费站，驾驶员和乘客能感觉到等待，但是时间较短，驾驶员和乘客可以理解和接受。–三级服务水平：收费站内排队长度较长，排队车辆较多，几乎所有车辆需要等待较长的时间才能通过收费站，部分驾驶员和乘客开始抱怨。–四级服务水平：收费站内形成很长的排队，所有的车辆必须等待较长的时间才能够通过收费站，大部分驾驶员和乘客不能忍受这种长时间的等待。7.1.3收费站服务水平分级标准收费站7.1.3收费站服务水平分级标准收费站7.1.4收费站车辆排队理论最早应用于交通流理论的数学方法是概率论，其后又相继出现了跟驶理论、交通波理论（流体动力学模拟）和车辆排队理论。在收费站通行能力研究中，主要采用排队论。随机到达收费站（广场）的车辆，排队后通过收费站的过程，就是数理统计中的排队论问题。排队论也称随机服务系统理论，是研究排队现象的一门科学。相继到达并按一定规则排队等候服务的车辆，正在收费车道接受服务的车辆和收费设施一起组成一个“车辆收费排队系统”。收费站排队论(QueuingTheory)，又称随机服务系统理论(RandomServiceSystemTheory),是一门研究拥挤现象(排队、等待)的科学。具体地说，它是在研究各种排队系统概率规律性的