高速公路收费站通行能力及改扩建方案浅析

第一篇：高速公路收费站通行能力及改扩建方案浅析

高速公路收费站通行能力及改扩建方案浅析

胡 杨

（河北锐驰交通工程咨询有限公司）

摘要：本文分析了各种条件下收费站通行能力的计算标准，综合考虑已有收费站地形条件、政治需求、人文环境以及气候等因素的影响，提出切实可行的提高收费站通行能力的方案，对提高收费站服务水平减少社会影响具有重要意义。

关键词：收费站；车道；通行能力；措施

公路建设的快速发展直接带动了汽车消费需求，2003年我国汽车的保有量为1219万辆，2010年达到7000万辆，2011年8月底突破1亿辆大关，目前北京私家车保有量位居全国第一。由于经济条件的限制，我国高速公路将在较长一段时间内实行“货款修路，收费还货”的制度。高速公路的收费系统以收费站为主，对通行车辆收取过路费。机动车数量的快速增长直接导致收费站的服务水平下降，给路上交通流带来限制，形成收费瓶颈，导致行车延误。合适的改建时机，合理的改建方案成为收费站改扩建考虑的主要因素。研究公路收费站的通行能力有利于从根源上分析收费站处车辆运行特性，从而通过管理手段解决交通延误问题，在避免盲目扩大设施建设规模和大量增加运营费用上的前提下实现资源优化配置。1.收费站通行能力分析

高速公路收费站通行能力与收费广场车道数、收费类型、收费方法、收费流程、交通流车型分布比例等众多因素有关。收费站通行能力是指在天气条件、道路条件、交通条件、收费程序良好的前提下，收费员处于繁忙状态，收费站单位时间内所能处理的最大车辆数。1.1单车道通行能力

单车道的基本通行能力是指与道路与交通处于理想情况下，每一条收费车道在单位时间内能够通过的最大交通量。通常计算公式如下：

Cb=3600/(Ts+Tg)式中：Cb-收费车道的基本通行能力（pcu/h）Ts-标准车服务时间（s）Tg-标准车离开时间（s）1.2多车道通行能力

收费站在具有多通道的情况下，选择M/G/K排队模型可较好的描述收费站的实际运行状态，参数考虑平均排队时间、平均逗留时间、平均排队长度。1.3计重收费下收费站通行能力 计重收费下收费站通行能力，仍采用M/G/K排队模型进行分析。由于计重系统的运行、司机对称重结果的质疑及对超载车辆的惩罚等均是造成收费时间延长的原因。车辆平均逗留时间和方差明显增大。计算公式如下：

式中：Wq为平均等待时间 K为收费车道数 W为平均逗留时间 E[V]为平均收费时间 Lp为平均排队长度 D[V]为收费时间方差 λ为收费站车辆平均到达率 2 收费站改扩建考虑因素 2.1道路交通量增长的影响

近年来国民经济快速增长，道路交通量快速增加，提前达到道路预测期末年交通量，道路压力增大。有限的道路资源担负着日益增长的交通量，国网主干道多数谋划加宽改造，以满足道路交通需求，保证服务水平。断面交通量逐年增加，服务型互通收费站的交通压力也相应增加，收费站其通行能力小于公路本身的通行能力，当车道数不能满足车辆的正常通行要求必将成为制约车辆快速通行的瓶颈。因此收费站车道数的调整必然随着主线交通量增加而相应进行调整。以京港澳高速改扩建河北段为例，除邢台南收费站外全线收费站均考虑加宽改建，以满足相应的主线交通量增长的需求。2.2高峰时段交通量影响

以河北为例，北京由于外来人口比例高，进出北京市交通量潮汐现象影响明显，遇到特殊活动日：节假日、比赛等，以及特殊气候情况因素，高峰时段交通量及非正常情况下的交通量数据将直接影响通行能力。如大广高速河北北京交界的主线站（见图1），2010年春节期间由于车辆过于集中的出行导致主线站堵车长达2公里，持续放行2小时候后路段逐渐恢复正常。因此受潮汐交通流影响严重的收费站为保证正常的服务水平，应充分考虑高峰小时交通量影响，分析高峰小时交通量出现的频率，合理计算收费站车道数。

图1 2.3政治因素影响

大中型城市的主要出入口，主线收费站必须保畅，以应对各种大型及突发情况。例京秦高速公路香河收费站，它是出京后河北第一个主线站，于1999年建成，原有车道18条（9进9出），2003年10月，香河主线收费站经京沈联网扩建改造后，车道由原来的18条增加到现在的34条，其中出京方向为12条，入京方向为22条。主线站扩建后有效的保障了北京与河北的车辆出行，以及中央领导暑期办公的出行条件。3 收费站现状分析

目前河北省有主线收费站85处，其中高速公路主线站35处，国省干线公路主线站48处，特大桥和隧道收费站各一处。截止2011年底全省高速公路通车里程已达到4756公里，按照互通间距30Km计算，全省设置约160处服务型收费站，收费站设置数量与道路网密度基本匹配，但由于经济增长过快，部分国道主干线提前达到预测期末年交通量，收费站车道数已远不能满足通行需求。4 有效提高收费站通行能力的措施

传统的解决方法是扩建收费站，增加收费车道数，单纯的扩建工程成本过高，而且在突发情况下同样不能满足通行要求，在现有的收费设施条件下如何提高收费站通行能力需要根据实际情况分析，收费站改扩建常用措施如下。4.1扩建车道

收费站在不受地形条件过度约束的情况下，可采取在现有收费车道两侧增设新车道的方法，优化现有的收费广场线形，改善道路平交口（见图2）。

图2 4.2复式收费站

复试收费是指在高速公路收费站口通过增加收费设备，变原一车道一次一辆一收费，改为多辆车同时收费。目前复式收费分为移动式和固定式两种。改造收费站采用一道多点的复式收费模式是目前一些高速公路采用的收费应急模式，提高车辆通行速度。

4.3改建自动发卡机

目前山东省主要高速均采用自动发卡机，每辆车的平均停留时间只需两秒钟，人工发卡所需时间是8秒左右，一辆车减少6秒左右的通行时间，在车辆通行高峰将会大大提高通行速度，同时也减少车辆等待时间，缓解站口车辆堵塞现象。4.4增加便携式收费机

便携式路桥收费机简称便携机，是将工控主机、专用票据打印机、IC卡读写器等主要车道设备小型化后集成的单机设备。它能通过无线网络或有线网络接入到现有的联网收费系统中，从而实现可移动式收费(或发卡)。便携式收费机多用于突发情况下增加车道通行能力，固定车道和便携机的灵活组合，最大限度的提高通行能力，快速解决车辆集中带来的道路拥堵难题。

4.5 增设ETC系统

目前河北省主要道路收费站均设置有ETC车道，主要原理是将车辆信息写入OBU，通过利用电子、计算机与DSRC通信技术，使驾驶员无需在收费站停车就能实现支付通行费的功能，减少停车次数，改善道路通行能力，它是道路收费技术的发展方向。5 结语

提高收费站通行能力的方法很多，但要综合考虑现有收费站地形、人文、气候等因素的影响。收费站扩建必然要增加新的建设成本，盲目的追求规模是不合理的，应以边际效益为基本，使建设成本和通行能力的增加达到最优。多方案组合，科学管理，提前预测是提高收费站通行能力的有效方法。参考文献：

【1】王超 改善收费站通行能力的措施分析 南京 江苏省公路学会优秀论文集2009 【2】苗泽青 计重收费下收费站通行能力计算方法 河北 公路交通科技 2011 【3】张丽娟 浅议提高公路收费站通行能力的方法 青海 青海交通科技 2011

第二篇：收费站通行能力不足应急演练方案

**站通行能力不足应急演练方案

为进一步提高收费站处理收费广场塞车应急处理能力，防止事故扩大，提高实战水平，确保收费工作顺利进行。**站特制定通行能力不足应急演练方案。

一、演练目的：

根据上级有关要求，结合目前我站车流逐渐增加的实际，组织本次车道保畅演练，本次演练要达到以下目的：

1、增强收费站应对突发事件的能力；

2、提高应对突发事件启动应急预案的反应速度；

3、促进收费站为广大司乘人员提供方便、快捷、文明服务的一次有力推动。

二、演练时间：2015月3月23日

三、演练地点：收费广场

四、演练方式：现场实战演练

五、演练组织：**收费站

六、参加演练人员：全站职工

七、演练准备阶段 情景预设：

14：30分收费站出现车流增加，平均每条车道超过6台，且车流呈上升趋势。

人员分工：（1）备班收费班班组全部女同志负责协助当班收费班组开足车道。备班收费班组全部女同志一切服从当班收费班长的统一安排。

（2）备班监控人员负责监控正常工作，当班监控人员负责事故的拍摄和抓拍工作。备班监控员一切服从当班监控员的统一安排。

（3）备班治超人员负责入口车辆的疏导指挥工作。（4）票证人员准备足够的发卡、收费物品（包括零钱、票卡、表格和便携式收费设备等）。维修员负责做好收费机电设备的维护、检查工作，确保设备正常运作。

（5）稽查员和备班男同志负责查验绿色通道车辆，使其快速通过车道。一切服从当班班长的统一安排。

（6）办公室人员协助值班站长，做好应急处理工作。要求与注意

1、所有在站人员必须认真对待演练任务，积极配合演练计划。下达命令后必须统一行动，任务人严练擅自离队。

2、所有参加演练人员要注意自身安全，严禁嬉笑打闹。

八、演练实施阶段

1、收费站出现突发性车流高峰，广场车辆堵塞严重时，收费班长迅速到达现场，合理安排和调动本班人员开展疏导交通、维持秩序工作，并迅速查明堵车原因，判断和预测堵车可能持续的时间，据此进行相应的疏导，并向值班站长汇报，值班站长宣布立即启动《收费站通行能力不足应急预案》。

2、车道全部开启的情况下，塞车仍未有解决，由值班站长向监控中心及上级领导汇报，经上级领导批准，组织人员使用便携式收费设备，实行复式收费或人员流动收费，提高收费通行速度，快速疏通站场车流。

3、广场车流堵塞时，要安排人员进行交通疏导和指挥，特别要保证免费车辆和绿通车辆快速通行。

4、使用便携式收费设备，或人员进行流动收费时，值班站长要做好现场监督工作，防止出现车辆冲卡、违规操作和作弊行为，并做好人员、现金、票卡的安全防范工作，确保路费“颗粒归仓”。

5、收费站应根据车流的堵塞程度和持续时间，组织现场应急和后备人员待命，并安排好堵车期间的后勤保障工作，以应对可能发生的突发情况。

6、当遇非常紧急情况（如：在收费广场大规模塞车情况下，有车辆起火燃烧、或运载危险品车辆发生泄漏、起火；或不可抗拒的自然灾害危及人民生命财产安全、须立即疏散车辆和人员等非常紧急情况）时，经报管理处相关领导批准，采取紧急放行车辆方式（按司机提供入口收费放行、各类车不区分入口按某一标准收费放行、免费放行等）快速疏通车辆通过。

九、总结评估

通过此次演练，使**站应急预案的科学性和严密性得到了检验，有利于我们及时发现问题并提出合理应对措施，提高预案的实际应对能力，确保收费站安全畅通。

第三篇：收费站通行保障方案

青莱路„2010‟28号

关于收费站通行保障的工作方案

处属各单位、机关各科室：

为全面做好处属各收费站通行保障工作，根据省局市局部署，结合我处工作实际，制订以下工作方案。

一、重要意义和指导思想

收费站通行保障工作是收费工作创建“两个文明”的重要内容。今年是十一五的最后一年，面临十一五期间目标任务的全面完成，面临全国公路大检查，面临我市统筹城乡一体化发展，公路事业发展需要进一步加强通行费收费管理，提高工作效率，树立莱芜公路收费部门“依法收费、热情服务”的良好形象。处属各单位要积极行动起来，认真贯彻落实上级的决策部署，全面做好通行费保障工作，确保通行费收费工作的正常进行。

2务操作，票、款清点迅速、准确。外勤人员必须在亭外坚守工作岗位，注意观察、引领、疏导车辆，遇有设施损坏、系统故障、阻车等情况要及时报告、快速处理。

（四）制定应急预案，提高快速反应能力。各收费站要对实施处置突发事件负责，按照层层管理、一级抓一级的方式，做好应急预案组织分工，进一步落实预防和应急措施，要针对施工封闭交通、特殊天气、交通事故、危险品运输、突发事件等不同情况，分别制定预案，并加强预案演练，提高快速反应能力。

（五）实施部门联动，形成保畅合理。公路（收费站）保畅工作涉及众多单位和部门，只有强化服务意识和大局意识，上下联动、相互配合、统一步调，才能保证畅通无阻。各单位、各部门要紧紧围绕保畅通中心目标，加强协调配合，并积极与当地公安和高速交警保持联系，一旦发生治安刑事案件、交通事故等异常情况，迅速、及时报案，确保安全、有序、畅通。

五、工作要求

一是高度重视，加强领导。保畅通工作是一项长期的艰巨的任务，是落实“三个服务”理念的具体体现。各收费站要成立以站长为组长的组织领导机构，加强领导，精心部署，周密安排，各站要提高认识，高度重视，切实把保畅工作作为事关全处形象的大事抓好抓实。

二是全面检查，重在落实。各单位紧紧围绕本职工作，重点解决当前保畅服务中最重要的问题，在此基础上，按照“四化”管理要求和行业工作标准开展工作，不断提高管理水平和工作效率，建立公路保畅工作的长效机制。管理处将不断定期开展督查活动，并在全处通报各单位工作开展情况。

三是畅通信息，反应迅速。各单位要严格执行领导带班和值班制度，做好值班计划，值班电话24小时人工值守，主要负责人保持手机24小时畅通。遇有突发事件，及时启动预案程序，并按规定逐级上报。

二〇一〇年七月二日

主题词：收费站

通行保障

方案 青莱高速公路莱芜管理处办公室 2010年7月2日印发 印8份

第四篇：谈高速公路收费站改扩建设计的方案

龙源期刊网 http://.cn

谈高速公路收费站改扩建设计的方案

作者：刘辉

来源：《北方经贸》2012年第08期

摘要：由于交通量的迅速增长，一些高速公路收费站出现了严重的超负荷通行现象，其通行能力和服务水平无法满足当前的交通需求，因此收费站的扩建加宽势在必行。高速公路收费站改扩建的设计要建立在具体问题和具体条件的基础上制定出最合理的改造方案，并且避免改扩建后的路段各部位出现较大的问题。讨论的设计方案包括了收费站改扩建中的道路线形设计、路基设计和路面设计的要点和方法等。希望帮助设计者提高设计质量，使改扩建后的高速公路收费站能更好地为公众服务提供便利。

关键词：高速公路收费站；路基加宽；不均匀沉降；纵向裂缝

中图分类号：F570.3 文献标识码：A

文章编号：1005-913X（2012）08-0023-01

近几年来，多数高速公路交通量的迅速增长，一些高速公路收费站的通行能力严重超出负荷，车辆排队缴费的现象也日趋严重。为了满足当前交通需求和提升其通行能力和服务水平，为车辆通行提供便利，收费站亟需扩建加宽。以下对高速公路收费站改扩建设计的方案做出讨论。

一、线形设计

道路的线形设计会在极大程度上影响一个收费站的通行能力和服务水平。平面设计以主线标准段路面边缘线为设计线。纵断面设计中的路面高程需要由原收费站的路面边缘高程进行控制；主线收费站范围内的纵坡设计，除了要测量原有老路的纵坡设计，还需要实际测量现有道路设计中心线处的路面高程，最终拟合确定出新的设计方案。横断面设计中路宽、车道数的设置以及收费站两段渐变段采用的渐变率是设计重点。

二、路基设计

（一）路基加宽方案

路基加宽方案可分为路基单侧加宽和路基双侧加宽两种。在路基单侧加宽中，二灰填筑方案有较明显的优势，它是指：在路基面之下一米的区域内使用均匀混合的粉煤灰与熟石灰（0.9∶0.1）填筑，形成路堤。用二灰充当路堤的填充物有很好的效果：强度高、维持性好，并可以缩小新旧路基的刚度差；其自重荷载小，可以很好地缩小路堤因自重荷载出现的变形情况。

在路基双侧加宽方案中，粉煤灰填筑方案是众多方案中的较有优势的一种。粉煤灰填筑方案的主要填料有天然砂砾，粉煤灰和二灰，再在这三种填料之间铺设不透水土工布以起加筋路堤和隔离防渗作用。用粉煤灰和二灰作为路堤的填充物，既可以缩小新路堤重量还可以提高新路堤的质量，并可缩小路基因车辆压力作用而产生的变形。从实际工程效果来看，这种填筑方案可以很有效地缩小新旧路基间强度的差距。

（二）新老路基衔接

新旧路基衔接处的处治有着极为重要的作用，只有新旧路基之间能够紧密连接，保持整体的形状，改扩建工程才算成功。

1.压实地基前必须除去不适合土层，压实度达到85%以上的（路基下地表面三十厘米以内）；当路基填土层低于八十厘米，压实度应达到95%以上。旧路路肩较差、不适合进行工程的，应将路肩重新翻碾，达到标准再进行施工。

2.必须清除路基填料中不适合的次料，如碎石、土块等。其强度弱，性质不稳定，会破坏工程质量。必须换填合格的路基填料，并确保压实。

3.必须清除其他已拆建筑遗留下来的地基，保证其顶面必须低于路面一点五米以上。否则会导致道路使用时出现路面开裂现象。

4.针对加强地基的整体承载力做特殊处理，目的是尽力缩小新老路基发生不均匀沉降的高度差，防止路面破坏。具体可以采用超压的方法，包括堆载预压处理地基和强夯等方法进行增强补压。

三、路面设计

（一）挖除水泥混凝土路面

首先将用人工撒灰线把要挖除的旧路面范围标示出，然后进行挖除施工。旧路中心的大面积混凝土块采用破碎机破碎，破碎机破碎的路段边缘应超出旧路保留部分50厘米左右；小面积混凝土块或边缘处需要用风镐等小型机械进行破碎，或人工破除，必须确保旧路的保留部分没有受到损伤。当用破碎机破碎旧路面后，应立即挖除破碎的混凝土块并进行创面的清理。

（二）路面结构设计

主线收费站范围内的路面改建设计，根据不同的路面情况需要采用与之相应的路面结构：

1.主线收费站渐变段。拓展加宽部分采用水泥混凝土-沥青混凝土的复合路面，对老路的水泥混凝土路面进行病害处治后，再在上面直接加铺沥青混凝土层，将新老路面拼接起来。新拓展部分也可结合老路路面，且便于施工。

2.收费通道。由于车辆在经过收费通道时要经过减速、刹车、起步、加速等一系列过程，相对起其他路面，收费通道路面的承受能力收到更大的考验。

3.收费广场拓宽部分。拓宽部分的水泥混凝土板块一般尺寸较大，由此也容易发生新老路基和路面基层不均匀沉降的情况，所以，此部分的路面结构采用强度较大的钢筋混凝土面板。

（三）路面的衔接

新老路面衔接处经常出现的问题是产生纵向裂缝。纵向裂缝会对拼接路面的质量产生不同程度的影响，严重的甚至会危害到行驶车辆的安全。因此，新老路面衔接处的处理是改扩建工程设计中的重点和难点之一。如下措施可控制纵向裂缝。

1.挖除老路面边缘50厘米范围内的面层和水泥，它们通常已经呈现出疏松状态，将这些疏松的部分在新路面施工时一起进行回填压实，已达到提高路面整体性的作用。

2.在新老路面衔接处的水泥碎石顶面上加铺2米宽的钢筋网片，其横向、纵向间距均为10厘米，这样能大大提高路面结构的稳定性。

3.将土工格栅和土工布设置在新路的基底面以上部分。先将土工布铺设两层设置在砂垫层上，起到反滤作用以及使大面积受力均匀。然后将一层土工格栅置于土工布之上距离二十厘米到五十厘米的位置，并且至少伸入旧路基的边坡不少于一米。这种加用土工布和高强度土工格栅处治法，可以有效增强新旧路基结合处的刚度和强度，改善改造后路基的整体承受力，保护新旧路基结合处的路面不易受到荷载的破坏。

此外，新旧路基结合处必须注重考虑隔离防渗措施，防止雨水或异物渗进新老路基结合处，造成破坏。在新老路基结合处铺上不透水土工布，可以加筋路堤和隔离防渗。不透水土工布可稳定新旧路基，缩小路基的不均匀沉降；其隔离防渗作用，可防止雨水和异料的渗入对产生路基的破坏。

四、总结

由于各大高速公路的交通压力加重，高速公路收费站也面临着新的交通荷载，所以改扩建高速公路收费站势在必行，更需要一个合适的设计施工方案。本文讨论了道路线形设计中的平面设计、纵断面设计和横断面设计，路基设计和路面设计的方案以及相应的施工注意要点等方面。但是实际的改造方案极大程度上要求具体问题具体分析，不同收费站都有最适合其的设计。实地考察高速公路收费站的多方面情况，能避免改扩建后的路段出现较大的问题，尤其是新老路面衔接处。所以，收费站改扩建工程设计不仅需要设计者的高水平的土建专业知识，也需要在设计过程中反复的实践，根据实际情况不断对设计进行完善和修正，提高设计质量，使改扩建后的高速公路收费站能更好地为公众服务，提供便利。

参考文献：

[1] 李开正.纵断面拟合设计在高速公路加铺改造工程中的应用[J].交通科技，2009（3）.[2] 潘国强.高速公路改扩建工程中路基加宽方式及其特点综述[J].公路工程，2007（5）.

第五篇：提高公路收费站通行能力的方法探讨

提高公路收费站通行能力的方法探讨

陈得道孙广远

（铁道第一勘察设计院公路与城市道路设计研究院730000）

[摘要]收费站是用来对通过车辆收取通行费的设施，然而对曾建成的收费站，随着交通量的增长，已不能满足目前的收费现状，为此结合串列式收费方式，对如何提高公路收费站通行能力的方法进行探讨。

[关键词]公路收费站；通行能力；串列式收费

Research into Way of Improvement for Passing Power of the Toll Station

Chen DedaoSun Guangyuan

（Design Research Institute For Highways And Urban roads of The First Survey And Design

Institute Of Railways730000China）

[Abstract] The toll station is used to toll passing vehicles.However the built station can’t content with the toll reality with the growth of traffic estimation.So combining tandem tolling mode , we discuss how to improve passing power of the toll station.[Key words] Toll Road Station； Power passing； tandem tolling mode1、概述

在一些建成的公路收费站，随着交通量的不断增长，服务时间与服务水平已愈来愈不能满足要求，而传统的方法是扩建收费站、增加收费车道数量，即横向拓宽收费广场。然而这样做存在着一些问题，其中包括征用土地、拆迁、施工工期、交通干扰等，而工程费用则可能是最重要的问题。在一些收费站特别是城市的收费站，这种扩建方案基本上是行不通的。另外，计算表明，收费广场的占地面积和车道数平方成正比，扩建将大大增加占地面积。因而，在现有收费广场的情况下，如何提高收费广场的通行能力是很重要的问题。现探讨串列式收费方式对提高公路收费站通行能力的方法。

2、串列式收费方式

一个简单、经济、实用的做法是采用串列式收费亭(TTB)的配置形式，TTB就是在一条收费车道上设置两个或多个收费亭，同时为两辆或多辆车服务，从而提高收费车道的通行能力。

2.1单一收费亭

普通的收费广场每车道只设一个收费亭，如图1所示，服务位置SP是指车辆检测、发卡或验卡位置，等待位置WP是指车道上位于正在接受服务车辆的下

一辆车的位置。

以SP开始将车辆编号，设1号车离开SP时，1号车与0号车之间的车头时距为：

H=H0+S

式中：H——0号车离开SP时的车头时距；

S——1号车的服务时间。

2号车1号车0号车

→

WP2WP1SP（收费亭处）

图1收费广场单一收费亭示意图

一般情况下

H0=R+M

式中：R——反应时间，是指0号车离开SP和1号车开始进入SP所经历的时间；

M——推进时间，是指车辆在等待位置进入服务位置所需要的时间。如果对于每一辆车来说，车头时距是随机变化的话，那么其数学期望值为

EXP（H）=EXP（H0）+EXP（S）

=EXP（R）+EXP（M）+EXP（S）

每辆车是按车头时距列队行进的，故每个收费车道的通过能力Ca为EXP（H）的倒数

Ca=1EXP（H）

2.2 TTB：邻近服务的情况

一般的TTB有两个SP（SP1在前，SP2在后），二者之间无等待空间，如图2所示。跟随在后的两辆车的WP也分别标以WP1、WP2，等待在WPl的车辆在SPl处服务，等候在WP2的车辆在SP2处服务，今以SP2开始将车辆编上号。

2号车1号车0号车

→

WP2WP1SP2（收费亭2处）SP1（收费亭1处）

图2收费广场收费车道TTB邻近服务示意图

图2中，设0号车离开SP2的瞬间到1号车离开SP1的瞬间之间经过的时间为T’1，则有

T’1=R’1+M’1+S’

1式中R’

1、M’

1、S’1分别是1号车的反应时间、推进时间和服务时间。同理，0号车离开SP2的瞬间到2号车离开SP2的瞬间之间经过的时间T’2为

T’2=R’1+（R’2+M’2+S’2）

式中R’1是2号车附加的反应时间，因为1号车未进入SP2以前，2号车不能进人SP2。

由于SPl和SP2之间仅有一辆车的间隙，故2号车的驾驶员在看到1号车离开SP1之前是不会离开SP2的，因此从0号车离开SP2所经过的周期时间H’必须为

H’> T’1+ R’

2事实上，2号车将在SPl和SP2都过后才会离开SP的位置，故0号车和2号车之间的周期时间H’应由下式决定：

H’= max（T’2，T’1+ R’2）

= max[R’1+（R’2+M’2+S’2），R’2+（R’1+M’1+S’1）]一般情况下，可以认为R’

1、R’2等于单一收费亭情况的反应时间R1、R2，S’

1、S’2等于单一收费亭情况下的服务时间S1、S2。但单一收费亭情况下的推进时间要小于TTB时间的M’值，即

M’=M+△M

式中△M是车辆驶过两个SP之间距离需要的附加时间。若假设反应时间和△M不随车辆有较大的变化，那么，可以求得简化的周期方程为

H’≈R+△M+ max（H1，H2）

式中H1、H2就是在单一收费亭情况下观测到的车头时距。

邻近服务情况下，TTB的通过能力C’a为

C’a=2 EXP（H'）

与单一收费亭相比，TTB通过能力增加的百分数为

△Ca（%）=100×{2/EXP（H')－1} 1/EXP(H)

=100×{2EXP（H）1} RMEXP[max（H1，H2）]

从上式可以看出，如果TTB的周期时间小于普通收费亭车头时距的2倍，那么采用TTB方式可以提高通行能力。同时，由于R和M值比S值小，故通过能力的增加是显著的，如果车头时距是个常数，那么Ca的增加最显著。

2.3 TTB：成批服务的情况

如果在TTB情况下，采取成批服务的方法，那么通过能力还可提高。所谓成批服务是指每一个收费亭每次对几辆车同时进行服务，而不是每次一辆。这种方案的优点是服务时间中随机变化成分减轻，空闲时间减少。

如果设每一个收费亭每次处理n辆车，那么在SP2后可跟随2n辆车。前面的n辆车在SPl处服务，后面的n辆车在SP2处服务。为了保证在SP2处服务不被在SP1处服务的车辆中断，两个收费亭之间的空间距离要稍大于n辆车的位置长度。事实上，只要位置数m值满足下列关系式，则一般不会出现中断现象：

m≥n+[2σH／EXP（H）]（n-1）1/

2式中：σH ──H的标准偏差。

一般情况下

2σH／EXP（H）→

1对应于不同n的m值为

m=INT[n+（n-1）1/2]

m值取得太大，导致不必要的收费亭之间的空间距离。

0号车离开收费亭到2n辆车离开收费亭所经过的时间H’’可由下式来决定：

H’’=n（R+△m）+ max（Hi,Hi）

i1in1n2n

通行能力

C’’a=2n/EXP（H’’）

n如果用H1n和H2表示两组n个独立车头时距的平均值，那么上式可简化为

nEXP（H’’）=nEXP[R+△M+max（H1n，H2）]

n若两个收费亭的业务水平相近，则H1n和H2具有相同的期望值EXP（H）和

n标准偏差σH／n1/2，只要n>2，H1n和H2具有相似的正态分布。在这些条件下，最大值的期望值为

nEXP[max（H1n，H2）]≈EXP（H）+0.4σH／n1/2

此时C’’a=2n/EXP（H’’）可改写成C’’a=2[EXP（R）+EXP（△M）+ EXP（H）+0.4σH／n1/2]-1

当n=1时，C’’a →C’a。

2.4通行能力的比较

设EXP（R）+EXP（△M）=2s，EXP（R）=5s，σH=2.5s，则单一收费亭的通行能力Ca=0.2辆／s（即720辆／h）；邻近服务的TTB（n=1），C’a=0.250辆／（即s900辆／h），车道通行能力提高25％；成批服务的TTB（n=4），C’’a=0.267（0.267辆／s（即960辆/ h），增加车道通行能力33％；n=16，C’’a≈0.276辆／s（即1000辆/ h）；n→∞，C’’a≈0.286辆／s（即1028辆/ h）。

由此可见，采用TTB方案后，在同等条件下，其通过能力要比单一收费亭大25％以上，最大不超过43％。

3、结束语

总之，由上文分析可知，采用收费口串列式收费确实是一种行之有效的提高收费站服务效率的方法。事实上根据前文论述不难发现，如果在一条收费车道上多设几个收费口，会相应地提高收费口的通行能力，但这样会增加收费系统的建设成本，与两个收费口相比，其效益费用比反而下降了，而且采用串列式收费要求前后车辆行动一致，收费口多了，难以做到这一点。

参考文献：

[1] 刘伟铭王哲人郑西涛高速公路收费系统理论与方法人民交通出版社.2000.4

[2] 高速公路丛书编委会高速公路交通工程及沿线设施人民交通出版社.1999

[3] 当代科技重要著作·交通领域道路通行能力手册美国交通研究委员会专题报告209号中国建筑工业出版社.1991.6

作者简介：陈得道（1964 —），男，甘肃兰州人，铁道第一勘察设计院公路与城市道路设计研究院工程师孙广远（1971 —），男，甘肃武威人，铁道第一勘察设计院公路与城市道路设计研究院工程师