摘要：為了研究和分析高速公路收費(fèi)站潮汐車道的應(yīng)用及其前景，以廣深沿江高速公路二期工程國(guó)際會(huì)展中心互通立交為項(xiàng)目背景，結(jié)合周邊路網(wǎng)交通需求與交通仿真技術(shù)，詳細(xì)分析潮汐車道在高速公路收費(fèi)站的應(yīng)用效果及其對(duì)周邊路網(wǎng)交通運(yùn)行情況的影響。研究表明，潮汐車道的應(yīng)用不僅能有效提高道路通行能力，還能顯著緩解互通立交周邊路網(wǎng)的交通擁堵情況，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：收費(fèi)站"潮汐車道"交通仿真"安全評(píng)估

Simulation"of"Tidal"Lane"Traffic"and"Application"Analysis"of"Lane"Layout"at"Expressway"Toll"Station

TIAN"Hao

Shenzhen"Expressway"Construction"Development"Co.，Ltd.，"Shenzhen，"Guangdong"Province，"518000"China

Abstract："This"article"aims"to"explore"and"analyze"the"application"and"prospects"of"tidal"lanes"at"expressway"toll"stations."Taking"the"International"Convention"and"Exhibition"Center"Interchange"as"the"project"background，"combined"with"the"traffic"demand"and"traffic"simulation"technology"of"the"surrounding"road"network，"the"application"effect"of"tidal"lanes"at"expressway"toll"stations"and"their"impact"on"the"traffic"operation"of"the"surrounding"road"network"are"analyzed"in"detail."The"research"shows"that"the"application"of"tidal"lanes"can"not"only"effectively"improve"road"capacity，"but"also"significantly"alleviate"the"traffic"congestion"of"the"network"around"the"interchange，"with"broad"application"prospects.

Key"Words："Toll"station;"Tidal"lane;"Traffic"simulation;"Safety"assessment

隨著城市化進(jìn)程的加快，交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，越來(lái)越多的城區(qū)高速公路也開(kāi)始出現(xiàn)了擁堵的情況。收費(fèi)站作為高速公路的瓶頸路段，進(jìn)行收費(fèi)作業(yè)時(shí)會(huì)造成行車延誤和排隊(duì)，在工作日早、晚高峰和節(jié)假日等時(shí)段，甚至?xí)?dǎo)致某一側(cè)交通擁堵，產(chǎn)生明顯的潮汐交通流現(xiàn)象，嚴(yán)重影響通行效率[1]。由于城市土地供應(yīng)的限制，根據(jù)車流量的分析與建設(shè)成本的控制，收費(fèi)站的建設(shè)規(guī)模無(wú)法滿足會(huì)展高峰期間的爆發(fā)性車流。為了提高高峰期間的收費(fèi)站通行能力，提升車輛的通行效率，本文依托廣深沿江高速二期項(xiàng)目會(huì)展中心收費(fèi)站設(shè)置潮汐車道的實(shí)例，以收費(fèi)廣場(chǎng)作為研究中心擴(kuò)展延伸到周邊路網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行交通仿真技術(shù)分析，對(duì)參展高峰期間有、無(wú)潮汐車道和離展高峰期間有、無(wú)潮汐車道進(jìn)行評(píng)估對(duì)比，通過(guò)車輛的平均排隊(duì)長(zhǎng)度指標(biāo)來(lái)評(píng)估收費(fèi)站的服務(wù)水平，探索在有限的建設(shè)規(guī)模下高效的收費(fèi)站交通管理措施。

1""交通需求

會(huì)展交通是一種特殊形態(tài)的交通，潮汐現(xiàn)象特別明顯。在現(xiàn)有道路資源基礎(chǔ)上，若不采取相應(yīng)的改善措施，則易在路網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形成交通擁堵瓶頸。國(guó)際會(huì)展中心區(qū)域路網(wǎng)總體呈“一帶+局部方格網(wǎng)狀”布局，會(huì)展中心收費(fèi)站直接對(duì)接國(guó)際會(huì)展中心，從收費(fèi)站到達(dá)最近的展區(qū)，車程僅需2"min。

為了提高會(huì)展配套交通設(shè)施的利用率，避免造成浪費(fèi)，深圳新國(guó)際會(huì)展中心常規(guī)配套交通設(shè)計(jì)需求為19.2萬(wàn)人次/d，高峰客流需求為"5.8萬(wàn)人次/h。極端高峰客流以增加臨時(shí)交通設(shè)施供給的方式滿足交通需求[2]。

基于會(huì)展中心開(kāi)展吸引客流特征分析。極端情況下，高速收費(fèi)站入口發(fā)車流為3"500"pcu/h，高速入口廣場(chǎng)6條車道（含3條ETC車道）通行能力約為2"760"pcu/h（人工車道通行能力按420"pcu/h，ETC車道按500"pcu/h）；出口發(fā)車流為4"000"pcu/h，高速出口廣場(chǎng)11條車道（含4條ETC車道）通行能力約為3"260"pcu/h（人工車道通行能力按180"pcu/h，ETC車道按500"pcu/h）。

據(jù)上可知，收費(fèi)廣場(chǎng)將是路網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之一。常規(guī)收費(fèi)站出入口并未完全考慮展會(huì)期間交通流量的集中到達(dá)與離開(kāi)的爆發(fā)性車流，容易導(dǎo)致車輛在收費(fèi)閘口排隊(duì)，進(jìn)而影響會(huì)展中心周邊路網(wǎng)。因此，亟需研究展會(huì)期間國(guó)際會(huì)展中心收費(fèi)站出入口的交通供需情況，以提升通行效率。

2""潮汐車道方案

根據(jù)展會(huì)期間交通特性分析，借鑒城市交叉口逆向可變車道、借道左轉(zhuǎn)車道等車道控制思想[3-4]，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整收費(fèi)廣場(chǎng)車道功能和切換車道收費(fèi)方向，將其建立到一個(gè)統(tǒng)一的優(yōu)化模型中，以適應(yīng)不同流量場(chǎng)景。在不擴(kuò)建收費(fèi)廣場(chǎng)的情況下，突破收費(fèi)站出口或入口的容量限制，實(shí)現(xiàn)“智慧擴(kuò)容”[5]。即在現(xiàn)有道路資源基礎(chǔ)上設(shè)置潮汐車道，在不同時(shí)段調(diào)整出入口的數(shù)量，提高進(jìn)出的交通運(yùn)行效率，加快出入口的交通疏散。潮汐車道方案如下。

2.1"現(xiàn)狀車道布局

收費(fèi)站共設(shè)置17條車道，其中，入口6條車道，出口11條車道。在入口和出口車道中間布設(shè)隔離設(shè)施。

2.2"潮汐車道布局

2.2.1入口潮汐

根據(jù)交通模擬仿真數(shù)據(jù)，2025年，沿江高速收費(fèi)站入口陣發(fā)車流為3"500"pcu/h。根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算，極端情況下，入口需要10條車道。本項(xiàng)目原有6條入口，通過(guò)電動(dòng)遙控底部，帶動(dòng)護(hù)欄根據(jù)線形設(shè)置進(jìn)行不同移動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)整體移動(dòng)達(dá)到隔離效果。實(shí)現(xiàn)增加4條入口潮汐車道（如圖1所示），同時(shí)，基于遠(yuǎn)期考慮，設(shè)置復(fù)式車道。

2.2.2"出口潮汐

沿江高速收費(fèi)站出口陣發(fā)車流為4"000"pcu/h。根據(jù)相關(guān)規(guī)范計(jì)算，出口需要13條車道。本項(xiàng)目原有11條出口，通過(guò)電動(dòng)遙控底部，帶動(dòng)護(hù)欄整體移動(dòng)，達(dá)到隔離效果。實(shí)現(xiàn)增加2條出口潮汐車道（如圖2所示）。

3"交通仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

3.1"交通仿真模型

本項(xiàng)目采用Vissim交通仿真軟件，模型以收費(fèi)廣場(chǎng)作為研究中心，再擴(kuò)展延伸到周邊路網(wǎng)（節(jié)點(diǎn)—路段—全路網(wǎng)，即點(diǎn)—線—面）交通運(yùn)行影響情況。仿真模擬時(shí)段以滿展極端高峰時(shí)段為主，針對(duì)仿真軟件中部分參數(shù)的設(shè)置與收費(fèi)站實(shí)際交通參數(shù)存在的差別，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，選取了相關(guān)標(biāo)定參數(shù)[6]。對(duì)兩種模擬情景進(jìn)行研究測(cè)試評(píng)估：參展高峰期間有無(wú)潮汐車道評(píng)估對(duì)比和離展高峰期間有無(wú)潮汐車道評(píng)估對(duì)比。

按照軟件模塊分別創(chuàng)建收費(fèi)站微觀交通仿真模型，一般參照輸入模塊、仿真運(yùn)行模塊、輸出模塊的順序及各模塊需要的項(xiàng)目信息進(jìn)行建立。具體需要項(xiàng)目信息如表1所示。

3.1.1"輸入模塊

會(huì)展交通收費(fèi)站在其收費(fèi)廣場(chǎng)處車輛行駛緩慢，車輛間相互影響嚴(yán)重，存在大量的車輛交織和換道行為。根據(jù)實(shí)際交通流狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際調(diào)查交通量及車輛比例的情況，對(duì)交通行為模型進(jìn)行分析。使用軟件中Wiedemann74模型，可以對(duì)收費(fèi)站減速漸變段、收費(fèi)服務(wù)段、加速漸變段的交通行為進(jìn)行描述。在Vissim"軟件中導(dǎo)入衛(wèi)星地圖后，建立收費(fèi)站基礎(chǔ)路網(wǎng)，使用軟件中的路段和連接器，對(duì)高速基本路段到收費(fèi)廣場(chǎng)處進(jìn)行路段過(guò)渡處理。

車輛參數(shù)設(shè)置中，不同路段區(qū)域的車輛期望車速設(shè)置十分重要。正確的車速設(shè)置能更加還原車輛實(shí)際行駛狀態(tài)，還能對(duì)車輛的跟馳、換道產(chǎn)生影響。根據(jù)收費(fèi)站前、后的道路限速標(biāo)志，結(jié)合實(shí)際統(tǒng)計(jì)車速情況，分段建立車輛行駛期望速度，在Vissim"軟件中定義不同期望速度分布曲線。

3.1.2"仿真模塊

使用靜態(tài)路徑設(shè)置方法，能較好還原小范圍的微觀交通仿真中車輛行駛狀態(tài)。靜態(tài)路徑設(shè)置可以擁有一個(gè)起始段和多個(gè)目標(biāo)段。為了更好地模擬實(shí)際交通流與收費(fèi)情況，需要針對(duì)實(shí)際交通流中的不同收費(fèi)類型車輛分別進(jìn)行設(shè)置?？拓涇囓囕v路徑設(shè)置僅可以使用客貨車車道和潮汐車道進(jìn)行繳費(fèi)，ETC車輛路徑設(shè)置可以使用全類型收費(fèi)車道進(jìn)行繳費(fèi)。

在車輛生成部分，根據(jù)車量調(diào)查情況，結(jié)合《收費(fèi)公路車輛通行費(fèi)車型分類》（JT/T"489—2019），在仿真模型中建立與實(shí)際交通流相符的車輛組成情況（見(jiàn)表3）。

3.1.3"輸出模塊

為了評(píng)價(jià)收費(fèi)站的運(yùn)行狀態(tài)與車輛出行結(jié)果，需要獲取不同評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果。利用Vissim"軟件內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、行程時(shí)間檢測(cè)器與排隊(duì)計(jì)數(shù)器，可以對(duì)多種指標(biāo)進(jìn)行輸出。數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、行程時(shí)間檢測(cè)器、排隊(duì)計(jì)數(shù)器的具體布設(shè)位置一般分別在收費(fèi)站位置及收費(fèi)廣場(chǎng)邊界。

3.2"仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，我國(guó)高速公路收費(fèi)站的服務(wù)水平通常采用車輛的平均排隊(duì)長(zhǎng)度指標(biāo)來(lái)劃分，可分為一至四級(jí)[7]。延誤可以更好地評(píng)估收費(fèi)站的交通狀況和服務(wù)質(zhì)量，駕駛員和乘客對(duì)交通狀況的感受直接取決于排隊(duì)的時(shí)間和長(zhǎng)度[8]。故收費(fèi)廣場(chǎng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要采用排隊(duì)車輛數(shù)（或排隊(duì)長(zhǎng)度）進(jìn)行效果評(píng)估。

3.3參展高峰時(shí)效果評(píng)估

（1）改善前：入口道通行能力富余，出口道通行能力明顯有所不足。模型分析出口道車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度為73.9"m，最長(zhǎng)可達(dá)96.89"m，偶爾會(huì)回堵到匝道。

（2）改善后：模型分析平均排隊(duì)長(zhǎng)度約為51.16"m，排隊(duì)車輛極少回堵到匝道。入口服務(wù)水平變化不大。

3.4"離展高峰時(shí)段效果評(píng)估

（1）改善前：出口道通行能力富余，入口道通行能力明顯不足，車輛緩行。模型分析入口車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度為302.38"m，最長(zhǎng)可達(dá)506.73"m，排隊(duì)車輛回堵至匝道的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，并對(duì)周邊路網(wǎng)造成較為嚴(yán)重的影響。

（2）改善后：模型分析平均排隊(duì)長(zhǎng)度約為47.31"m，排隊(duì)車輛極少回堵到匝道。此外，收費(fèi)站出口服務(wù)水平變化不大，運(yùn)行效率良好。

4"交通安全評(píng)估

潮汐車道的投入使用還應(yīng)考慮收費(fèi)廣場(chǎng)的交通安全問(wèn)題，主要表現(xiàn)在收費(fèi)站出入決策點(diǎn)上，即收費(fèi)廣場(chǎng)并流、交織、分流處，可能造成車輛頻繁交叉行駛、運(yùn)行速度不協(xié)調(diào)（即速差）等現(xiàn)象，也可能增加側(cè)撞、追撞等事故風(fēng)險(xiǎn)。潮汐車道相應(yīng)的交通安全設(shè)施完善、交通指引標(biāo)志牌完善、交通標(biāo)志標(biāo)線合理，道路工程符合設(shè)計(jì)規(guī)范，車輛運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性較好，在駕駛員合理控制車速與提高行車注意力、收費(fèi)站做好潮汐車道相關(guān)設(shè)施的布置工作、、不發(fā)生其他極端現(xiàn)象的情況下，高峰運(yùn)行期間的交通安全均在可控范圍內(nèi)。

5"交通效率提升情況評(píng)估

根據(jù)收費(fèi)站運(yùn)行情況，展會(huì)期間車流量約為平峰期間的3倍，車流集中在高峰期間，符合設(shè)計(jì)分析情況。在啟用潮汐車道情況下，收費(fèi)廣場(chǎng)僅出現(xiàn)少數(shù)幾次車輛擁堵排隊(duì)下高速情況，最長(zhǎng)排隊(duì)長(zhǎng)隊(duì)約為60～70"m，未對(duì)高速主線車輛通行造成影響，總體服務(wù)水平良好。

6"效益評(píng)估

針對(duì)國(guó)際會(huì)展中心交通流量單向相對(duì)集中的特點(diǎn)設(shè)置潮汐車道，在投資費(fèi)用可控的條件下增加可變車道的數(shù)量[9]，解決了交通突然涌入收費(fèi)站造成排隊(duì)、擁堵的問(wèn)題，提高了收費(fèi)站通行能力，保障了社會(huì)交通的暢順通行，減少了社會(huì)交通的出行時(shí)間，提升了交通顧客的滿意度，具有良好的社會(huì)效益。同時(shí)，采用電動(dòng)遙控護(hù)欄，提高了護(hù)欄的布設(shè)效率，減少了護(hù)欄布設(shè)時(shí)對(duì)交通的影響，降低了護(hù)欄布設(shè)時(shí)的交通安全隱患，保障了交通暢順通行。

7""結(jié)-語(yǔ)

在不增加土地資源的前提下，高速公路收費(fèi)站潮汐車道可以在安全、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)極大地提升具有明顯潮汐車流特點(diǎn)的通行效率，其操作簡(jiǎn)單、便捷，可以有效提高道路通行能力，顯著緩解周邊路網(wǎng)的交通擁堵?tīng)顩r，具備一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。潮汐車道也可以在形勢(shì)發(fā)展成熟時(shí)接入車流量采集信息、擁堵信息等，增加大數(shù)據(jù)智能判斷方法，進(jìn)行提前預(yù)判、預(yù)調(diào)節(jié)、管理中心遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)等，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、智慧交通的潮汐收費(fèi)站車道調(diào)整。

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