基于动态评估的高速公路服务区布局方法研究

2020-10-21叶亮

交通工程 2020年5期

叶亮

(深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司,深圳 518057)

0 引言

高速公路服务区是交通运输行业服务百姓的重要“窗口”，也是社会公众驾乘车辆出行的重要休憩场所，对满足司乘人员休息餐饮等需求、预防疲劳驾驶、为车辆提供加油和维修服务、消除行车安全隐患等具有重要的作用.近30多年来，我国高速公路飞速发展，主要通道已基本建成并逐渐成网.但是服务区作为高速公路的附属服务设施，相关标准规范仅对服务区间距提出原则性建议，在布局上缺乏系统的、可操作的方法和流程，导致不少地区和省份出现服务区规模能力不足、功能设施不合理，难以满足日益增长的高速公路交通流量需求，高峰期拥堵排队现象突出等问题.未来，我国高速公路建设规模还将保持一定速度的增长，高速公路交通量也还将保持稳定增长的态势，因此，从路网整体需求角度研究高速公路服务区布局方法，并采用仿真模拟手段评估和动态调整布局方案，可保证服务区规模能力满足司乘人员需求，指导高速公路服务区布局选址和功能规模的确定.

美国、日本、德国等发达国家在高速公路服务区规划建设方面已形成了一套适合自己国情的设计标准和规范，完善的服务设施为司机和乘客提供了良好的服务[1].我国高速公路和服务区规划建设起步较晚，重路线建设、轻服务区配套，缺乏对高速公路服务区的系统研究.目前，我国专家和学者对于高速公路服务区规划方面的研究多侧重于服务区的类型划分、设置间距和规模配置等方面，对服务区布局规划方面的系统研究较少.已有研究或从定性的角度研究服务区布局的原则和思路[2]，缺少可供实际操作的具体指导；或对布局间距、驶入率、服务区规模等因素进行量化分析[3-4]，但缺乏系统的布局理论和方法；或从服务区经营效益角度出发，以构建最大综合效益为目标建立服务区布局数学模型[5]，缺少从满足路网流量和司乘人员整体需求角度考虑服务区的布局.总体而言，目前我国高速公路服务区的布局规划方法以定性或平均间距法为主，从宏观层面对整个路网所有服务区展开布局并进行动态评估的方法还比较缺乏.

本研究在以往研究和实践的基础上，提出基于现状路网的高速公路服务区动态布局方法，重点解决以下几个方面的问题：

1)充分考虑现状高速公路服务区的布局和运营状况，从现状+规划路网的角度统筹服务区布局；

2)从满足路网流量和司乘人员整体需求角度对服务区进行布局和规模确定，避免仅从服务区经营角度进行布局；

3)利用仿真模拟的方法动态评估布局效果，对布局方案进行动态调整以达到最佳布局效果；

4)对高速公路布局方法和流程进行详细阐述，并通过实际案例加以实践论证.

1 服务区布局影响因素分析

1)人的心理、生理需求.

通常情况下，驾驶员平均2 h需要休息一次，以减轻大脑和眼睛的疲劳；旅客平均1～3 h需要解决如厕等生理上的要求，4 h有用餐的要求.

2)车辆的加油及维修需求.

要确保车辆在燃油耗尽前能到达前方加油站进行燃油的补充，车辆的油量警示灯亮后，剩余燃油还能保证车辆继续行驶30～50 km.同时，高速公路服务区还应提供车辆的维修、检查、保养等服务，以保障车辆行驶安全.

3)路线功能.

在重要的省际、区际通道，由于长途车辆、过境车辆比较多，在这些道路上设置的服务区应该具有比较完善的服务功能.而对于重要性较低的道路或者连接性道路，应主要考虑设置基本功能的服务区.

4)交通条件.

交通量大小：在交通流量较大的高速公路上，服务区应适当缩小间距或增设停车区，设置相对完善的服务功能以满足服务需求.

车型结构：在大中型货车比重较大的路段，一般货车在服务区停车时间较长，加油需求也较多、耗时较长，服务区设置应适当加密并考虑增大规模.

交通性质：在旅游交通和小客车较多的路段上，旅客大多在休息、就餐的同时，还要求欣赏风景，所以在景观良好的地点应设置针对乘客和游客的服务区.而在过境车辆较多和货车比例较高的路段，车辆使用服务设施偏重于车辆方面的服务，应更多考虑设置休息、加油、加水等服务设施.

5)地形条件.

山区修建服务设施，土石方工程的费用和构造物的建设费用都比较高，因此在服务设施的选址中必须考虑避免位于高填深挖路段.同时应尽量安排在供电、给排水、上下班、物质供应等容易解决的地点，便于管理和维护.

6)城镇分布.

服务区应考虑设置在靠近城市或城镇的地点.一方面，货车司机途经大城市时，为了避免进城停车不方便，将在城市附近的服务区休息或住宿；另一方面，服务区可利用当地的(污)水、电、暖等管网和治安巡查等服务.

7)环境因素.

在满足环保要求的前提下，服务区设置应优先考虑自然环境优美、靠近旅游景区的点位，为旅客提供宜人的自然条件[6].

8)行程时间因素.

通过高速公路可1 h到达的一般为市域内的运输任务，服务区服务对象主要为简单的如厕和加油需求，通常只需设置停车区.当长途行驶时，一般2 h有上厕所的需要，4 h有集中用餐的需要，8 h有休息住宿的需要.

2 服务区布局思路与流程

2.1 布局思路

采用“节点锚定、逐层增加、统筹优化”和“先定位、后功能”的思路展开布局.

“节点锚定”指对于必须布设服务区的特殊区位，采用节点锚定的方式，优先确定服务区点位.

“逐层增加”指以现状高速公路服务区为基础层，叠加特殊节点上布设的高速公路服务区，再叠加根据服务区合理间距标准补充增加的点位.

“统筹优化”指对所有服务设施布局点位进行统筹优化，形成服务设施点位的布局.

“先定位、后功能”指先确定服务设施的点位位置，再根据功能需求和实际情况、约束条件，确定服务设施的等级分类和需要配置的功能设施.

2.2 布局流程

1)对区域发展现状和需求进行摸底，结合区域发展特色和未来发展战略，确定服务区特殊位置点.

2)厘清现状高速公路服务区位置、规模、功能和运营情况，与上一步确定的特殊位置点进行叠加.

3)根据国内外对于高速公路服务区间距的研究以及区域高速公路路网特性，确定当地高速公路服务区布局间距标准.

4)对已布局服务区的间距进行测算，挑选出间距大于标准的服务区，进行服务区或停车区的补充增加，间距小于标准的服务区，进行服务区位置间距的调整.

5)将重复叠加的服务区进行合并，同时结合沿线地形地质、旅游景区、产业园区、城镇建成区情况，局部调整服务区位置.

6)对未来高速公路流量和服务区驶入量展开预测，结合服务区区位及周边资源，明确服务区功能需求，确定服务区规模用地，形成布局初步方案.

7)对服务区布局进行整体路网的仿真分析，评价服务区负载情况，对不满足运行要求的服务区进行优化调整，形成最终的布局方案.

布局基本思路如图1所示.

图1 高速公路服务区布局流程示意图

3 服务区动态布局方法

3.1 服务区特殊位置点确定

主要根据以下原则进行选址：

1)4A级及以上旅游景区及周边10 km范围适宜与旅游景点融合建设具备旅游休闲功能的服务区；

2)在具有资源和产业特色的高速公路路段，考虑建设开放式的产业支撑型服务区；

3)在具有交通区位优势、消费需求集中地、产业资源富集区、货车比例较大的路段，考虑建设具备物流功能的服务区.

①在靠近城市出入口的路段，考虑建设具备商贸和展览展示功能的商贸型服务区.

②高速公路沿线已布设的加油站、加气站、充电桩等位置点，已有设施基础，考虑拓展休息、如厕等基本功能，建设服务区.

3.2 服务区间距优化方法

传统的布局方法一般只计算路网服务区的平均间距，在对服务区布局进行优化时，主要通过图上作业的方法，要么通过人工大致判断间距过大或过小的服务区，要么耗费大量人力逐一测量服务区间距.

采用ESRI地理信息系统软件中的最短路径法，将服务区认为是路径的起终点，通过对服务区间的最短路径查询，统计服务区间的距离.

3.3 服务区规模确定方法

按照《公路工程项目建设用地指标([2011]124号)》和《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTG D80—2006)的相关规定，服务区总面积由基本设施面积和其他设施组成，基本设施一般指停车场、厕所、餐厅，其他设施以基本设施作为计算基础，依据与基本设施的关系确定.服务区基本功能的面积可根据上述标准中的规定，结合对服务区驶入量的预测，计算得到[1].

服务区商业、旅游等特殊功能的用地可根据服务区交通量、驶入率、载客量等因素，结合发展实际需求进行推算.

3.4 服务区布局动态仿真评价方法

目前，并没有针对公路服务区的专用仿真软件或模块，本研究以美国Caliper公司研发的Transmodeler(TSM)软件为基础，通过TSM提供的二次开发功能，开发高速公路服务区仿真程序，模拟车辆在高速公路路网上行驶并模拟现实需求进入服务区停车休息及享受服务的过程[7-8]，并对进入服务区的车辆数量、平均停留时间进行统计，根据服务区规划停车位数量，评价服务区饱和度.当进入服务区车辆大于服务区停车位数时，车辆将继续寻找下一服务区.

将每个服务区的规划用地面积和对应的规划停车位数输入到仿真程序中，以服务区驶入车辆数以及剩余停车位数量作为评估指标对服务区进行评估.

基于仿真评估结果，计算服务区V/C比，即驶入车辆数与停车位数比例，根据以下原则选择服务区布局调整方案：

①如V/C小于一定比例且相邻服务区剩余停车位无法满足驶入车辆需求，则缩小该服务区用地规模，减少停车位配置.

②如V/C小于一定比例且相邻服务区剩余停车位可满足驶入车辆需求，则取消该服务区.

③如V/C大于1且相邻服务区剩余停车位无法满足驶入车辆需求，则扩大该服务区用地规模，增加停车位配置.

④如V/C大于1且相邻服务区剩余停车位无法满足驶入车辆需求，而该服务区用地受限，则扩大相邻服务区用地规模，增加停车位配置或在临近路段新增服务区.