高速公路收费站拥堵及改善措施分析

林静言

(广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510507)

0 引言

高速公路是经济发展的大动脉，是改善沿线地区交通环境、带动地方经济水平的重要基础设施，亦是救灾应急的生命线。随着社会经济的快速发展，人们出行需求与日俱增，互联网时代下的电商物流业快速兴起等，车流量不断增大，导致高速公路拥堵问题日益严重，其中收费站拥堵是造成拥堵的原因之一。高速公路收费站拥堵问题不仅影响出行者的体验、高速公路的运营管理及服务质量等，还存在着较大的交通安全隐患。

本文主要从高速公路收费站拥堵现状入手，给出治理收费站拥堵分析步骤及措施建议，并通过某收费站实例进行全方位剖析，建立仿真模型，对该收费站通行优化方案的效果进行量化评估。

1 高速公路收费站拥堵现状

结合当前高速公路收费站的现状，收费站拥堵主要存在以下主要问题：一是交通需求量大于通行能力。随着交通行业、汽车产业、物流业、旅游业的发展，人们的出行需求日益增多，一些收费站容纳量已不能满足当前的交通量，简言之，即是“车多了、路窄了”，尤其是节假日和高峰时段更甚，拥堵指数可达8以上。二是ETC技术故障时有发生。ETC的应用本就是为了车道可快速通行，加速通行效率，但由于当前技术的不娴熟，ETC故障难以避免，如ETC识别失败、扣费不成功等问题导致整条闸道行车缓慢，进而造成收费站广场出现拥堵现象。三是收费站广场布局有待完善。如收费广场设置、收费车道配置、收费方式、收费岛设计、收费亭数量等不合理，均会造成车辆随意穿插变道，导致进口闸道拥堵。四是衔接路网存在通行瓶颈。与收费站衔接的交通路网，由于上下班及节假日等高峰时段等候交通信号灯的车流、地方路段路况不佳、路段维修、事故频发等车辆缓慢通行倒灌至收费站广场，造成收费站拥堵。

缓解高速公路收费站拥堵已经成为一个重要且值得关注的课题。不少学者对此进行了大量研究以及提出了相应的措施，大部分的研究主要集中于从高速公路建设车道不足、受车流量影响、收费站设施设备落后、ETC使用率较低、车辆及驾驶员、收费管理及收费人员应急处理能力等方面分析造成收费站拥堵的原因，并从工程、技术、管理等方面综合提出收费站分类优化方案或实施建议。此外，有的研究则从某高速公路收费站的实地调研入手，进一步分析导致高速公路收费站拥堵的因素等。但这些文献更多地是从理论上探讨收费站拥堵成因并给出相应的措施建议，缺少对改善效果进行有效的评估。

2 高速公路收费站拥堵分析思路

2.1 分析与评估

高速公路收费站拥堵治理，应先对收费站地理位置及其周围环境、衔接路网、出入口的交通组成、交通量、收费广场的整体布局、收费车道设备配置、收费站监控等进行全面分析，并结合收费站物理环境、交通需求、车辆行驶行为、交通管理和效率指标等要素建立仿真模型，量化分析收费站的运行效率、拥堵成因，对各类收费站通行优化方案的效果进行量化评估，择优选用。高速公路收费站拥堵治理应结合实际情况，遵循“一站一策”的原则，有针对性地采取有效措施，解决拥堵问题。

2.2 治理措施建议

(1)收费广场布局重构。因当前收费车道数不满足现行交通量需求，在环境、经济等条件具备的情况下，可考虑对收费广场进行改扩建，即：增加收费车道数；客车所占比重较大的收费站可设置复式收费车道；货车所占比重较大的收费站可在入口设置货车ETC专用车道，提高车道通行效率；收费站交通量大,且交通流潮汐不均衡时,可根据需要设置潮汐收费车道

(2)配套设施全面提升。应优先考虑采用 ETC收费技术，并减少进入收费广场的ETC车辆与其他车辆交叉并线的影响，提高ETC车道识别率、通行成功率、ETC车道抬杆率；针对收费站下游如匝道汇入点造成的拥堵，宜通过部署匝道汇入控制或车辆诱导系统对拥堵因素进行管控；依据车辆诚信档案数据，结合车辆信息感知设备，在部分车道上设置诚信车道，提高通行效率；配置车道应急处理终端，减少特情车辆在车道交易和异常处理的耗时，提升车道通车效率。

(3)其他诱导措施。结合收费站车流情况与现场条件，采用预交易、预称重等提前交易的模式，并对预交易车辆进行诱导分流，提高车道的通行及处理效率；进入收费站场前提示车道布局及车道实时排队情况，增加标识标线，对通行车辆进行清晰诱导，确保快速通行。

3 高速公路收费站实例分析

3.1 收费站概况

A收费站是珠三角境内连接两个重要城市的高速公路上某节点收费站。该高速公路设计为双向八车道，收费站位于某市重要的地理位置，与当地一条全宽60m的双向六车道城市主干道相连，西侧多为山区，东侧为变电站，北侧以居民住宅为主，南侧有水产批发市场、农副产品批发市场、城市立交等，大量运输货车、绿通车辆途经该收费站。

3.2 车道布置

A收费站广场总长约90m，出入口收费广场长约45m，收费岛前后路基宽约62m，车道布设如图1所示，收费车道改造前为4入7出。入口侧：1条ETC专用车道，2条人工/ETC混合车道，1条无人值守自动发卡车道。出口侧：2条ETC专用车道，2条人工车道，2条人工/ETC混合车道，1条跨境车道。出口侧人工车道除超宽车道外，其他均设置复式收费亭。

图1 A收费站车道布设

3.3 出入口交通量

选取2021年某两个月内的交通量数据对收费站广场出入口现状进行分析。从表1可以看出，A收费站日均交通量为48 584pcu/d，入口日均交通量为22 992 pcu/d，出口日均交通量为25 592 pcu/d，出口交通量较入口交通量大；货车折算数占比约为49.5%，货车比例相对较高；ETC占比48.0%，ETC占比相对较低，仅为全省平均水平的71.6%(全省ETC平均使用率为67%)。

表1 A收费站现状交通量情况(单位：pcu/d)

从周变规律来看，A收费站出入口交通量的周变化较为平稳，其中周五的交通量相对较高，周日交通量相对较低。

表2 A收费站车型构成

图2 A收费站车型构成

从时变规律来看，A收费站一天内每h交通量的分布较为平缓，高峰时段出现在15:00～18:00，高峰小时占比系数均达6%以上。

图3 A收费站交通量时变曲线

3.4 收费站拥堵原因

(1)收费广场总长度仅约90m，因此从出入口匝道驶入的车辆在45m内难以快速选择合适的车道通行。

(2)广场双向匝道下来的车流形成交织，车流在进出收费站车道时没有得到较好的引导和渠化，客货车交叉行驶，容易造成拥堵。

(3)每天约有300辆绿通车辆从收费站驶出，每辆绿通车辆均需开箱检查，耗费时间较长，遇到拥堵时段时进一步加重了收费站的拥堵情况。

(4)由于收费站靠近集中住宅区，且周边有多个大型冻品水产批发市场，大量运送水产的货车驶入，车流量较大。

3.5 拟采取的措施

对A收费站的收费广场进行改扩建。

(1)入口车道由4条扩建为6条，包括2条ETC专用车道、1条货车ETC专用车道、3条人工/ETC混合车道。

(2)出口车道由7条扩建为9条，包括3条ETC专用车道、4条人工/ETC客车混合车道、2条人工/ETC货车混合车道。

(3)出口新增3套移动车道终端，5套嵌入式自助缴费机。

(4)出口双匝道设置2套匝道自由流系统，对下匝道的ETC车辆提前交易，对交易失败的车辆提前诱导，提高ETC车道的通行能力，也避免双匝道下来的ETC车辆为了选择ETC车道通行而形成交织，提高收费广场整体车辆通行能力。

3.6 仿真评估

根据A收费站收费广场改扩建设计方案，结合收费站实际线型和车道布局，进行建模和属性设置，通过对收费站现状和改扩建后进行交通运行仿真，构建评价指标模型。本次仿真采用2021年其中两个月内平均高峰小时交通量和平均平峰小时交通量，作为输入交通流。

3.6.1 入口交通仿真

入口平均高峰小时交通量在9:00，交通量为1 176辆(ETC客车556辆，MTC客车252辆；ETC货车193辆，MTC货车175辆)。仿真计算入口平均车辆通行速度，扩建前平均通行速度为2.2km/h，扩建后平均通行速度为4.03km/h，通行速度提高83.18%。入口扩建2车道对高峰时段通行起到明显的提速作用。

图4 入口扩建前、后高峰小时平均通行速度

图5 入口扩建前、后高峰小时交通量仿真对比

入口平均平峰小时交通量在12:00，交通量为835辆(ETC客车355辆，MTC客车161辆；ETC货车167辆，MTC货车152辆)。仿真计算入口平均车辆通行速度，扩建前平均通行速度为4.13km/h，扩建后平均通行速度为4.72km/h，通行速度提高14.29%。入口扩建2车道对平峰时段通行有一定的提速作用。

图6 入口扩建前、后平峰小时平均通行速度

图7 入口扩建前、后平峰小时交通量仿真对比

3.6.2 出口交通仿真

出口平均高峰小时交通量在17:00，交通量为1 417辆(ETC客车694辆，MTC客车315辆；ETC货车214辆，MTC货车194辆)。仿真计算出口平均车辆通行速度，扩建前平均通行速度为3.97km/h，扩建后平均通行速度为7.46km/h，通行速度提高87.91%。出口扩建2车道对高峰时段通行起到明显的提速作用。

图8 出口扩建前、后高峰小时平均通行速度

图9 出口扩建前、后高峰小时交通量仿真对比

出口平均平峰小时交通量在12：00，交通量为977辆(ETC客车409辆，MTC客车185辆；ETC货车201辆，MTC货车182辆)。仿真计算出口平均车辆通行速度，扩建前平均通行速度为5.17km/h，扩建后平均通行速度为8.08km/h，通行速度提高55.51%。出口扩建2车道对平峰时段通行有较好的提速作用。

图10 出口扩建前、后平峰小时平均通行速度

图11 出口扩建前、后平峰小时交通量仿真对比

3.7 评价建议

根据仿真结果分析，出入口扩建2条车道后，高峰时段通行能力均有明显提升，平峰时段通行能力也有较好的提升。除了扩建更多的车道以外，建议可辅以其他措施解决拥堵问题，包括：

(1)利用大数据、移动互联网、高德地图等信息手段，及时动态发布道路交通拥堵情况，合理引导司乘人员错峰出行，组织强化有序流动。

(2)设置ETC办理点，提高ETC使用率，特别是货车的使用率，并通过技术手段降低ETC的出错率。

(3)针对货车占比率较高的路段，可考虑将收费站入口称重设施前置，称重结果联动至入口车道系统。对超载货车提前告警避免进入广场，对预称重正常的ETC货车可从ETC车道通过，减少收费广场车辆变道、超载货车劝返引起的交通拥堵，提高车辆通行效率。

(4)优化出入口广场标志标线，特别是入口广场的标志标线，入口匝道路侧增设情报板显示广场车道布局，对进入匝道的车辆提前引导选择合适的车道，减少因车流交叉导致收费广场拥堵。

(5)掌握收费站及周边态势变化，实时掌控交通状态并快速导流，提高收费广场异常事件识别效率，缩短主动发现异常车辆的时间，减少因特情车辆导致广场拥堵。成立机动应急班组，车流高峰时段应急支援，确保收费广场畅通。

(6)加强收费人员的业务培训，提前做好高峰时段排班计划，根据交通量变化规律，每周五分配业务能力强的员工上岗，高峰时段增派人员指挥客、货车分道行驶，提高收费操作和异常处理的效率。

4 结论

本文在分析高速公路收费站拥堵成因的基础上，对高速公路收费站治堵方式进行了相关探索，并以某高速公路收费站为例，遵循“一站一策”的原则进行了全面剖析，提出解决方法和对策建议。

通过对实例收费站的地理位置、车道布设现状、出入口现状交通量、收费站拥堵成因等进行分析，提出对收费站入口车道由4条扩建为6条、出口车道由7条扩建为9条等治理措施，并结合收费站实际线型和车道布局，对收费站扩建前后进行仿真效果评估。结果表明，出入口扩建2条车道后高峰时段通行能力均有明显提升，平峰时段通行能力提升效果也较好，能有效缓解收费站拥堵的现状。

扩建车道是解决高速公路收费站拥堵的重要手段，但当实际条件不允许的情况下，还可以通过利用信息技术合理引导司乘人员错峰出行、提高ETC使用率及通行效率、收费站入口称重设施前置、出入口广场标志标线、实时掌控交通状态并快速导流等措施，助力缓解高速公路收费站拥堵问题，更好地提升拥堵治理的智能化水平和服务水平。

(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