第七章收費站通行能力由NordriDesign提供道路通行能力第七章收費站通行能力由NordriDesign提供道路通行能7.1概述公路建設是耗資巨大的基礎設施項目，只靠政府的投入是遠遠不夠的，公路收費不僅是回收建設投資的手段，而且也有利于交通設施的日常經營及維修養護，隨著越來越多的收費高速公路及其它一些收費公路的建設，收費站的規劃設計對公路上交通運行的影響越來越得到了人們的重視。目前世界上10萬多km的高速公路中大約有25％是用征收通行費償還貸款的方法建成的，許多國家都取得了這方面的成功經驗。我國在改革開放以前將近40年的時間在公路建設方面的投資很少，國家主干線公路的基本建設主要依賴國家的投資，因此公路建設緩慢，公路等級偏低。改革開放以來，實行了集資、分級管理體制建設公路。在籌資方面，除貸款方式外，還引進了BOT模式、發行公路債券、股票等形式，公路收費必然成為公路建成后償還資金的重要手段。7.1概述公路建設是耗資巨大的基礎設施7.1概述影響高速公路建造成本的因素有很多，包括以下幾個方面：

（1）公路等級，如高速公路和一級公路；

（2）不同的車道數，如六車道和八車道；

（3）地形方面，如平原、山陵、重丘；

（4）不同的設計標準，如最高車速按照100公里/小時與按照120公里/小時設計；

（5）建筑材料，如水泥路面和瀝青路面；

（6）征地拆遷成本，如在經濟水平較高地區和較低地區。

深圳市的高速公路基本上都在山嶺重丘區，每公里在三千萬到八千萬之間。7.1概述影響高速公路建造成本的因素有很多，包括以下幾個方7.1概述我國高速公路投資主體在我國目前實行的高速公路建設投、融資體系中，來自商業銀行和政策性銀行的貸款占了很大比重，為6O～7O％，中央財政投入為6～7％，外資和民間資金僅占5%左右，再加上其他省、市地方政府的投入，構成我國高速公路建設的四大資金來源。7.1概述我國高速公路投資主體7.1概述國外高速公路建設資金來源

大多數發達國家把公路使用者稅收作為公路建設資金的主要來源，尤其是作為國道和干線公路的主要資金來源。從國外公路稅收實踐來看，公路使用者稅收大致可分為：①燃油(汽、柴油)稅及汽車輪胎、配件材料與損耗品的消費稅；②汽車購置稅；③車輛使用稅，包括車輛登記、牌照及汽車駕駛員執照稅等。這些稅種中，燃油稅的比重最大，一般占60%-80%。7.1概述國外高速公路建設資金來源7.1概述高速公路建設投資主體多元化形式高速公路建設，投入資金大、建設周期長，往往需要3～4年時間才能完成一條(段)高速公路的建設。一般情況下，一條高速公路收回建設成本需要20～25年時間。國外發達國家在建設資金短缺的情況下，也采用BOT融資模式，把投資效益較好的項目拿來招商引資，加快高速公路的發展，同時為外資或社會資本提供一個風險小、有穩定回報的投資項目，政府則把有限的資金投入到效益較差或沒有效益的地方，由政府全額投資修建。高速公路轉讓經營期限，在堅持以投資預測回收期加上合理盈利期為基準的原則上確立，最多不超過25年。7.1概述高速公路建設投資主體多元化形式7.1概述收費站是指為收取對通行車輛規定的通行費用的設施，通常由收費廣場、收費車道、收費島、收費亭、地下通道、收費遮棚、收費監控樓和其它一些配套設施構成。高速公路收費站是公路交通流的瓶頸，研究表明，車輛在高速公路上的延誤時間中有36%是由于停車收費而造成的。因此研究收費站的通行能力、優化高速公路收費站設置是解決道路通暢的重要途徑之一。7.1概述收費站是指為收取對通行7.1概述（1）收費站的大小和收費車道的多少對建設時期的土建投資以及運營時的收費人員的配置具有決定性的影響。（2）我國目前常用的收費方式仍需要通行的車輛停下來繳費，這樣會對自由交通流產生很大的影響，造成相應的延誤。（3）收費廣場的規劃、設計與運營管理必須配合主線、匝道交通量，應整體考慮，盡量避免形成交通“瓶頸”，所以收費廣場的通行能力為收費公路的規劃、設計與營運管理提供了重要的基本數據。7.1概述（1）收費站的大小和收費車道的多少對建設時期的土7.1概述7.1概述7.1概述7.1概述第七章-收費站通行能力分析分解課件7.1概述收費站組成示意圖7.1概述收費站組成示意圖7.1概述收費廣場設置于收費島前后，功能在于供車輛加減速通過緩沖過度和等待繳費。廣場的線形設計必須能使車輛順利進入任何車道，應有足夠的車輛等候繳費空間以及車輛行使回正常車道的匯合空間。7.1概述收費廣場7.1概述收費廣場不得成為安全方面的障礙。收費廣場車輛行駛范圍內，除收費島及前方的緩沖物外不應出現任何障礙。收費廣場要有足夠的收費車道數和停車空間供高峰期使用。收費廣場設置在平坦且直的路段上，設計要留有擴展余地。收費廣場必須鋪設水泥混凝土剛性路面，路面厚度為25-30cm。7.1概述收費廣場不得成為安全方面的障礙。收費廣場車輛行駛收費島收費島應有足夠的長度,一便于安裝收費亭、車道欄桿(電動、手動)和閉路電視等設備,二使車輛進入收費通道后,能迫使車輛擺順以利于交費,并預防及減少在收費通道發生的事故。收費島長度、寬度、高度。收費島要求涂立面標記，在多霧地區還應在島頭設置霧燈，并可設置必要的引導標志及防撞設施。7.1概述收費島7.1概述7.1概述收費島寬度7.1概述收費島寬度收費通道國內外收費通道的寬度在2.8m～3.3m之間。我國早期采用3.0m較普遍。但由于我國重車比例偏大,車輛載貨超寬等原因,在收費站側刮收費亭的現象經常發生,現階段將其寬度改為3.2m后,情況有了很大改觀。右側最外側通道原多采用4.0m,近期由于大型特殊車輛逐步增加,現多逐步采用4.5m,在北方嚴寒積雪較為嚴重的地區應采用4.5m。在收費通道范圍內的路面應采用混凝土路面結構，如因結構等方面的原因需設置一定的受力鋼筋，也應盡可能布置在路面以下5cm的深度范圍，以保證在收費通道上安裝環形線圈車輛檢測器等設備。收費車道寬度設置。7.1概述收費通道7.1概述7.1概述收費車道寬度7.1概述收費車道寬度收費亭收費亭其內設有收費計算機、柜臺、操作臺，并供收費人員進行收費作業與休息之用。收費亭表面可標有各車種通行費用等標志，以方便駕駛員使用。7.1概述收費亭7.1概述7.1概述收費站的設置國道主干線上每個收費站覆蓋的距離不得小于60km。收費站宜設在直線段上，避免設置于凹型豎曲線最低處，不宜設于轉彎半徑過小、坡度過大之處，也力求避免設置于天氣變化無常的地區。設置收費站時應考慮對主線及地區交通的影響，避免在交通堵塞地點設置收費站。7.1概述收費站的設置S是漸變段寬度,L是漸變段的長度。S是漸變段寬度,L是漸變段的長度。7.1概述收費站總長度：2*（L0+L）收費站寬度：車道寬度+收費島寬度+兩側安全寬度0.75m-1m收費車道的數量直接影響到整個收費廣場的建設規模，所以在選擇各種參數應該十分慎重。必要時選擇幾組參數反復測算，并進一步與本地區實際應用的情況相比較后在確定。7.1概述收費站總長度：2*（L0+L）0.75m-1m一、收費站分類7.1概述設立的位置⑴主線收費站⑵匝道收費站收費制式⑴均一式⑵開放式⑶封閉式⑷混合式（主線/匝道欄柵式）收費方式⑴停車人工收費⑵停車半自動收費⑶停車自動收費⑷不停車自動收費(ETC)（收取道路通行費的位置）一、收費站分類7.1概述設立的位置⑴主線收費站收費制主線收費站主線收費站第七章-收費站通行能力分析分解課件匝道收費站匝道收費站7.1.1收費站分類⑴均一式各個匝道出入口和主線兩端出入口用路者不論行駛里程多少，僅需經過一個收費站繳費收費標準根據車型一個因素確定，與行駛里程無關，而且各個收費站都取同一收費標準適用在公路里程比較短的高速公路上。如：適合于城市高速公路和短途城市間的高速公路7.1.1收費站分類⑴均一式7.1.1收費站分類⑵開放式建在高速公路主線上，各個匝道出入口不再設收費站每個收費站的收費標準和均一式一樣僅根據車型不同而變化，但各收費站的收費標準則因控制距離不等而有所區別車輛可以自由進出，不受控制，高速公路對外呈“開放”狀態適用在里程較短或互通立交稀少的高速公路以及收費橋梁、隧道和非封閉的道路。7.1.1收費站分類⑵開放式7.1.1收費站分類⑶封閉式建在高速公路的所有出入口處，高速公路對外界呈“封閉”狀態互通立交出入口收費站建在出入匝道上入口領券，出口繳費，根據車型和行駛里程兩個因素計價收費目前封閉式收費系統也有采取“入口收費，出口驗票”辦法的。該方法可防止因某種原因在使用完收費公路后駕駛員闖卡不繳費的現象，也在一定程度上防止了收費人員貪污作弊問題的產生，適合于全人工的收費系統。適用在道路里程較長，互通立交較多，以及車輛的行駛里程差距較大的封閉式道路7.1.1收費站分類⑶封閉式7.1.1收費站分類⑷混合式（主線/匝道欄柵式）在開放式收費公路的上（或下）匝道上增設收費站，通過每個收費站均收取固定的通行費主線與匝道收費標準可能不同，且為了避免駕駛員在過短距離內在主線及匝道收費站連續繳費，距主線收費站上（下）游一定范圍內的入（或出）口匝道，不再設收費站適用在距離長、互通立交間距大、長途行駛車輛較多的道路7.1.1收費站分類⑷混合式（主線/匝道欄柵式）7.1.1收費站分類7.1.1收費站分類第七章-收費站通行能力分析分解課件7.1.1收費站分類目前我國公路收費站中常見的是停車人工收費和停車半自動收費，收費方式為交費找零、入口領卡或出口驗票的收費站。7.1.1收費站分類目前我國公路收費站中常見的是停車人工收費二、車型分類及車輛折算系數

車輛分類的主要目標就是要保證車類間收費的公平性，以體現出費用責任意義上的公平性和所得效益上的公平。車型分類的標準主要是依據不同車輛行駛對收費道路路面的破壞程度、對道路建設投資的影響、對收費公路通行能力的影響程度以及車輛行駛收費道路所獲得的效益情況。車輛分類越細，則收費越趨合理，有利于吸引交通量。但過細的分類反而會增大工作量。7.1.2車型分類及車輛折算系數二、車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系核定收費標準的時候有取整的余地，避免找零7.1.2車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系數7.1.2車型分類及車輛折算系數為了簡化分析計算的工作量，同時，又為了體現不同車型的車輛經過收費站的行為特性的差異，所采用的分類原則是各車型的外形尺寸、動力性能、軸數等。7.1.2車型分類及車輛折算系數注：通過收費車道小時流量較小時，采用表中第一列數值；通過收費車道流量適中時，采用表中第二列數值；通過收費車道小時流量較大時，采用表中第三列數值。7.1.2車型分類及車輛折算系數注：通過收費車道小時流量較三、收費站服務水平分級標準（1）服務水平指標一般評價收費站服務水平等級的標準有：收費時間、排隊長度、車輛在收費站的延誤時間。①收費時間與收費制式、收費設備以及收費人員的素質有關。對于特定的收費制式下的收費站其收費時間幾乎是一個固定的值。②收費站的平均排隊長度是描述收費站內各種收費車道等待接受服務的平均車輛數。在收費站，排隊車輛數是比較容易獲得的數據，并且排隊車輛數指標可操作性也比較強。③延誤時間的長短直接反映車輛在經過收費站時其交通條件的好壞。在公路收費站通行能力研究中，服務水平采用車輛通過收費站的延誤和服務通行能力來衡量。7.1.3收費站服務水平分級標準三、收費站服務水平分級標準7.1.3收費站服務水平分級標準（2）分級標準一級服務水平：收費站內幾乎沒有形成排隊，大部分車輛不用經過排隊就可以直接進入收費車道接受服務感覺較為舒適和方便。二級服務水平：收費站內已經形成排隊，但是排隊長度較短，大部分車輛需要等待2到3個收費周期才能通過收費站，駕駛員和乘客能感覺到等待，但是時間較短，駕駛員和乘客可以理解和接受。

三級服務水平：收費站內排隊長度較長，排隊車輛較多，幾乎所有車輛需要等待較長的時間才能通過收費站，部分駕駛員和乘客開始抱怨。四級服務水平：收費站內形成很長的排隊，所有的車輛必須等待較長的時間才能夠通過收費站，大部分駕駛員和乘客不能忍受這種長時間的等待。7.1.3收費站服務水平分級標準7.1.3收費站服務水平分級標準7.1.3收費站服務水平分級標準7.1.3收費站服務水平分級標準7.1.4收費站車輛排隊理論最早應用于交通流理論的數學方法是概率論，其后又相繼出現了跟駛理論、交通波理論（流體動力學模擬）和車輛排隊理論。在收費站通行能力研究中，主要采用排隊論。隨機到達收費站（廣場）的車輛，排隊后通過收費站的過程，就是數理統計中的排隊論問題。排隊論也稱隨機服務系統理論，是研究排隊現象的一門科學。相繼到達并按一定規則排隊等候服務的車輛，正在收費車道接受服務的車輛和收費設施一起組成一個“車輛收費排隊系統”。7.1.4收費站車輛排隊理論最早應用于交通流

排隊論(QueuingTheory)，又稱隨機服務系統理論(RandomServiceSystemTheory),是一門研究擁擠現象(排隊、等待)的科學。具體地說，它是在研究各種排隊系統概率規律性的基礎上，解決相應排隊系統的最優設計和最優控制問題。7.1.4收費站車輛排隊理論排隊論(QueuingTheory)，又稱隨機排隊論是1909年由丹麥工程師愛爾朗(A.K．Erlang)在研究電話系統時創立的，幾十年來排隊論的應用領域越來越廣泛，理論也日漸完善。特別是自二十世紀60年代以來，由于計算機的飛速發展，更為排隊論的應用開拓了寬闊的前景。7.1.4收費站車輛排隊理論排隊論是1909年由丹麥工程師愛爾朗(A.K．Er

不同的顧客與服務組成了各式各樣的服務系統。顧客為了得到某種服務而到達系統、若不能立即獲得服務而又允許排隊等待，則加入等待隊伍，待獲得服務后離開系統，見圖1至圖5。圖1單服務臺排隊系統一、排隊系統描述不同的顧客與服務組成了各式各樣的服務系統。顧客為圖2單隊列——S個服務臺并聯的排隊系統圖3S個隊列——S個服務臺的并聯排隊系統一、排隊系統描述圖2單隊列——S個服務臺并聯的排隊系統圖3S個隊列—圖4單隊——多個服務臺的串聯排隊系統

圖5多隊——多服務臺混聯、網絡系統一、排隊系統描述圖4單隊——多個服務臺的串聯排隊系統

圖5多隊——圖6隨機服務系統一般的排隊系統，都可由下面圖6加以描述。一、排隊系統描述圖6隨機服務系統一般的排隊系統，都可由下面圖6加以描述。二、排隊系統的基本組成部分通常，排隊系統都有輸入過程、服務規則和服務臺等3個組成部分：1．輸入過程．這是指要求服務的顧客是按怎樣的規律到達排隊系統的過程，有時也把它稱為顧客流．一般可以從3個方面來描述—個輸入過程。顧客總體數(又稱顧客源、輸入源)。這是指顧客的來源。顧客源可以是有限的，也可以是無限的。例如，到售票處購票的顧客總數可以認為是無限的，而某個工廠因故障待修的機床則是有限的。顧客到達方式。描述顧客是怎樣來到系統的，他們是單個到達，還是成批到達。病人到醫院看病是顧客單個到達的例子。在庫存問題中如將生產器材進貨或產品入庫看作是顧客，那么這種顧客則是成批到達的。二、排隊系統的基本組成部分通常，排隊系統都有輸入過二、排隊系統的基本組成部分(3)顧客流的概率分布，或稱相繼顧客到達的時間間隔的分布。這是求解排隊系統有關運行指標問題時，首先需要確定的指標。這也可以理解為在一定的時間間隔內到達K個顧客(K=1、2、)的概率是多大。顧客流的概率分布一般有定長分布、二項分布、泊松流(最簡單流)、愛爾朗分布等若干種。二、排隊系統的基本組成部分(3)顧客流的概率分布，或稱相繼顧二、排隊系統的基本組成部分①泊松輸入泊松輸入的密度函數為：顧客隨機到達的時距規律服從泊松分布。二、排隊系統的基本組成部分①泊松輸入顧客隨機到達的時距規②定長輸入顧客到達的時間間隔都是一定的同一常數的。如流水線上裝配件，定期運行的班車等，記為D。③愛爾朗輸入對串聯排列的k個服務臺，每臺服務時間互相獨立，服從相同的負指數分布（參數ku），那么一個顧客走完這k個服務臺總共所需時間應服從愛爾朗分布。二、排隊系統的基本組成部分②定長輸入二、排隊系統的基本組成部分二、排隊系統的基本組成部分2.排隊規則。這是指服務臺從隊列中選取顧客進行服務的順序。一般可以分為損失制、等待制和混合制等3大類。①等待制顧客等待時，如所有服務臺均被占用，顧客便排隊等候服務，稱為等待制。例如汽車在通過信號燈時，若遇到紅燈，汽車就在停車線后排隊等候。②損失制顧客等待時，如所有服務臺均被占用，顧客就隨即離去，這樣便失去許多顧客，故稱為損失制。如打電話時遇到占線時，用戶便擱置而去。③混合制這種機制介于損失制與等待制之間。包括兩種情況：

二、排隊系統的基本組成部分2.排隊規則。這是指服務臺從隊列二、排隊系統的基本組成部分a）排隊長度有限制的服務系統。即當顧客到達時，若服務臺都被占著，則顧客排隊等候服務，但如果排隊位置已滿，顧客就離去。例如，汽車去停車場停放車輛，當停車場無空位時就離去。b）當顧客到達時，如果服務臺都被占著，則顧客排隊等候服務，當顧客等了一段時間以后，仍未能得到服務，顧客就離開。例如，藥品、電子元件等的過期失效均屬于這一類系統。二、排隊系統的基本組成部分二、排隊系統的基本組成部分對等待制和混合制排隊規則又可以分為以下幾種類型：1）先到先服務。按顧客到達的先后順序對顧客進行服務，這是最普遍的情形。2）后到先服務。倉庫中迭放的鋼材，后迭放上去的都先被領走，就屬于這種情況。3）隨機服務。即當服務臺空閑時，不按照排隊序列而隨意指定某個顧客去接受服務，如電話交換臺接通呼叫電話就是一例。4）優先權服務。如老人、兒童先進車站；危重病員先就診；遇到重要數據需要處理計算機立即中斷其他數據的處理等，均屬于此種服務規則。二、排隊系統的基本組成部分對等待制和混合制排隊規則又可以分為

3．服務方式指同一時刻的服務設施數和為顧客提供服務的時間長度。服務設施可以是一個和多個，多個服務設施的排列可以是平行的，也可以是混合的。收費站服務設施一般為多個，每次是單個服務。通常服務時間服從一定的概率分布，常見的有：二、排隊系統的基本組成部分3．服務方式二、排隊系統的基本組成部分二、排隊系統的基本組成部分二、排隊系統的基本組成部分②定長分布：對顧客的服務時間都是相等的同一常數值，記為D。③服務時間的一般分布：對顧客的服務時間是任意分布，記為G。二、排隊系統的基本組成部分②定長分布：二、排隊系統的基本組成部分三、排隊系統的描述符號與分類為了區別各種排隊系統，根據輸入過程、排隊規則和服務機制的變化對排隊模型進行描述或分類，D．G．Kendall提出了一種目前在排隊論中被廣泛采用的“Kendall記號”，完整的表達方式通常用到6個符號并取如下固定格式：A/B/C/D/E/F

各符號的意義為：三、排隊系統的描述符號與分類為了區別各種排隊系（1）A—表示顧客相繼到達間隔時間分布，常用下列符號：M—表示到達過程為泊松過程或負指數分布；D—表示定長輸入；Ek—表示k階愛爾朗分布；G——表示一般相互獨立的隨機分布。三、排隊系統的描述符號與分類（1）A—表示顧客相繼到達間隔時間分布，常用下列符號：三、排（2）B—表示服務時間分布，所用符號與表示顧客到達間隔時間分布相同。M—表示服務過程為泊松過程或負指數分布；D—表示定長分布；Ek—表示k階愛爾朗分布；G—表示一般相互獨立的隨機分布。三、排隊系統的描述符號與分類（2）B—表示服務時間分布，所用符號與表示顧客到達間隔時間分三、排隊系統的描述符號與分類（3）C—表示服務臺(員)個數：“1”則表示單個服務臺，“s”(s＞1)表示多個服務臺。（4）D—表示系統中顧客容量限額，或稱等待空間容量；如系統有K個等待位子，則0<K<∞，當K=s時，說明系統不允許等待，即為損失制。K=∞時為等待制系統，此時∞一般省略不寫。（5）E—表示顧客源限額，分有限與無限兩種，∞表示顧客源無限，此時一般∞也可省略不寫。（6）F—表示服務規則，常用下列符號：FCFS：表示先到先服務；LCFS：表示后到先服務；PR：表示優先權服務。三、排隊系統的描述符號與分類（3）C—表示服務臺(員)個數：例如：某排隊問題為

M／M／S／∞／∞／FCFS則表示顧客到達間隔時間為負指數分布(泊松流)；服務時間為負指數分布；有s(s＞1)個服務臺；系統等待空間容量無限(等待制)；顧客源無限，采用先到先服務規則。可簡記為：M/M/s

三、排隊系統的描述符號與分類例如：某排隊問題為三、排隊系統的描述符號與分類某些情況下，排隊問題僅用上述表達形式中的前3個、4個、5個符號。如不特別說明則3個符號表示的排隊系統理解為系統等待空間容量無限；顧客源無限，先到先服務，單個服務的等待制系統。三、排隊系統的描述符號與分類某些情況下，排隊問題僅用上述表達形式中的前3個、

四、排隊系統的主要運行指標

（1）收費系統通常依據的指標主要有排隊長度、隊長、排隊時間與停留時間。

四、排隊系統的主要運行指標

（1）收費系統通常依據的指標主四、排隊系統的主要運行指標L——隊長，穩態系統任一時刻的顧客數的期望值；Lq——排隊長度，穩態系統任一時刻等待服務的顧客數期望值；W——停留時間，在任意時刻進入穩態系統的顧客逗留時間期望值；Wq——排隊時間，在任意時刻進入穩態系統的顧客等待時間期望值。這四項主要性能指標(又稱主要工作指標)的值越小，說明系統排隊越少，等待時間越少，因而系統性能越好。顯然，它們是顧客與服務系統的管理者都很關注的。四、排隊系統的主要運行指標L——隊長，穩態系統任一時刻的顧客(2)其他常用數量指標s——系統中并聯服務臺的數目；——平均到達率；1/——平均到達間隔?！骄章剩?/——平均服務時間?！諒姸?，即每個服務臺單位時間內的平均服務時間；一般有s；四、排隊系統的主要運行指標(2)其他常用數量指標四、排隊系統的主要運行指標

四、排隊系統的主要運行指標

令λ表示單位時間內平均到達的車輛數，μ表示單位時間內被服務離去的平均車輛數。那么1/λ則表示相鄰兩輛車的到達的平均時間間隔，1/μ表示對每個車輛的平均服務時間。由此可以得到以下關系：平均隊長平均排隊長平均逗留時間

四、排隊系統的主要運行指標

令λ表示單位時間內平均到達的車

四、排隊系統的主要運行指標

四、排隊系統的主要運行指標

四、排隊系統的主要運行指標

四、排隊系統的主要運行指標

7.1.5收費站交通特性

車輛進入和離開收費站的過程可以描述為：車輛從主線路段或匝道接近收費站，進入收費廣場時車輛減速，尋找排隊長度較短的或沒有排隊的收費車道來交款和領票。如果所選擇的收費車道上有排隊等候的車輛，那么就在隊尾排隊等候服務，接受完服務后，加速離開收費廣場進入主線或匝道。根據以上描述，相繼到達并按一定的排隊規則等候服務的車輛，正在收費車道接受服務的車輛和收費設施一起組成了一個“車輛收費排隊系統”。一般情況下，減速進入收費廣場和加速離開收費廣場僅與車輛的加減速性能有關，與收費站提供的服務關系不大。而排隊等候過程和接受服務過程與收費站提供的服務密切相關。研究服務時間和離去時間是進行延誤分析和通行能力分析的關鍵。7.1.5收費站交通特性車輛進入和離開7.1.5收費站交通特性1、車輛到達特性在進行排隊分析的工作中，車輛到達特性是其中一項非常重要的參數。在沒有交通事故發生的情況下，主線上的車輛都會按正常情況到達主線收費廣場，于是主線收費廣場的車輛到達特性與上游路段的車輛到達特性是一致的，因此，可以通過研究收費廣場上游路段的車頭時距特性來描述收費站的車輛到達特性。7.1.5收費站交通特性1、車輛到達特性7.1.5收費站交通特性2、收費時間統計特性不同的收費方式、不同的收費設施、不同的收費員、不同的車輛其收費時間都是不同的，所有這些不同都可以歸結為收費時間的不同，即車輛的服務時間與車輛的離開時間之和。①服務時間目前，我國的公路收費以人工收費為主，所以這里只討論人工收費找零的服務時間分布。根據調查，一般情況下車輛領卡或領驗票的服務時間服從正態分布，而交費找零服務中包括兩種服務動作：其一是無找零的收費動作，這種服務基本符合正態分布；其二是找零服務，服務時間不滿足正態分布，因此收費站的服務時間是比較復雜的。7.1.5收費站交通特性2、收費時間統計特性7.1.5收費站交通特性②離開時間車輛離開時間為車輛駛離收費站，后面的車到達并停駛為止。這樣定義的主要原因是保證時間定義的連續性，簡化分析工作。根據定義，不同車型的離開時間差異是明顯的。7.1.5收費站交通特性②離開時間7.1.5收費站交通特性3、車輛延誤分析車輛通過收費站的延誤時間是進行收費站服務水平研究的重要依據之一。當車輛通過收費站時，其延誤主要包括以下幾個部分：⑴車輛進入收費站的減速時間

⑵車輛在收費站的平均逗留時間7.1.5收費站交通特性3、車輛延誤分析7.1.5收費站交通特性⑶車輛駛離收費站的加速時間7.1.5收費站交通特性⑶車輛駛離收費站的加速時間7.1.5收費站交通特性7.1.5收費站交通特性7.1.5收費站交通特性公式中m的確定與收費站的車種組成比例有關，可以根據實測數據確定。其確定方法如下：假設根據觀測，某收費站的車種比例為特大型車占k1，大中型車占k2，小型車占k3（這里只是按長度將車輛分為三種，亦可細分），特大型車的平均長度為b1（m/veh），大中型車的平均長度為b2（m/veh），小型車的平均長度為b3（m/veh），則：7.1.5收費站交通特性公式中m的確定與收7.1.5收費站交通特性此時，車輛的延誤為：根據實測值，可以利用以上公式計算延誤d，然后通過延誤確定收費站的服務水平等級。7.1.5收費站交通特性此時，車輛的延誤為：7.1.5收費站交通特性實測法確定車輛延誤時間通過調查車輛通過收費站上下游兩個觀測斷面的時間差來獲得計算沒有收費站影響的情況下，各類車輛在同樣的交通量下通過這斷距離所需的理論實踐。調查各種車型的車輛通過收費站上下游兩個觀測斷面之間的距離所花的實際時間。利用實際時間減去理論時間得到各種車型的平均延誤時間。7.1.5收費站交通特性實測法確定車輛延誤時間7.2收費站通行能力分析收費站的通行能力是指特定的道路、交通條件下，合情合理地通過收費站的最大交通量，通常以輛小客車/h/車道。7.2收費站通行能力分析收費站的通行能力是指特定7.2收費站通行能力分析根據實測數據，可以得到下表所示的不同類型收費站中收費車道的理想通行能力。7.2收費站通行能力分析根據實測數據，可以7.2收費站通行能力分析收費站通行能力分析方法多用于運行狀況和設計兩個層次的分析。

（1）已知收費站狀況（收費類型，收費道數目）和交通量，估計服務水平；（2）已知設計交通量、收費類型，確定收費車道數。7.2收費站通行能力分析一、實際運行狀況通行能力分析

收費廣場的通行能力是指在良好的天氣條件，現行通常的道路條件、交通條件和收費手段下，車輛排隊形成而且收費員始終處于繁忙狀況時，單位時間內收費車道所能處理的最大車輛數。一般以輛小汽車/h為單位。實際運行狀況通行能力的分析是對現有的收費站運行情況的分析和評價，它可以確定服務水平的等級、通行能力這些指標，通過實際運行狀況通行能力的分析可以找到收費站現存問題，并可針對問題提出有效的改進方法或措施。一、實際運行狀況通行能力分析收費廣場一、實際運行狀況通行能力分析分析步驟1．確定收費站條件⑴確定收費類型：一般我國主要為交費找零、出口驗票、入口領卡三種收費類型。⑵收費車道數目。2．確定交通條件⑴確定經過收費站的小時交通量。⑵確定交通組成，即小型車、大中型車、特大型車各自所占的比例，各車型的平均車長等。3．確定服務水平等級及延誤將混合交通流按表5-2換算成標準車，再除以收費車道數目，得到一條收費車道的標準車交通量。根據該交通量確定平均到達率λ，計算延誤d，然后查下表確定服務水平等級。

一、實際運行狀況通行能力分析分析步驟一、實際運行狀況通行能力分析一、實際運行狀況通行能力分析算例1某高速公路收費廣場，收費類型為交費找零，收費車道數為3。調查得小時交通量為200veh/h，其中小型車有130veh/h，平均車長為4m；大中型車有50veh/h，平均車長為9m；特大型車有20veh/h，平均車長為12m。已知：車輛減速進入收費站的減速度平均為3m/s2，車輛加速離開收費站的加速度平均為2.5m/s2，正常行駛時車速為120km/h。假設平均服務時間為22s，服務時間的方差為45s。試評估該收費廣場的服務水平等級。算例1某高速公路收費廣場，收費類算例1解：⑴將混合交通量換算成標準車交通量：Q=130*1.0+50*1.05+20*1.10=205（veh/h）其中折算系數可以查表5-2得到。⑵確定每條收費車道的車流量，并計算平均到達率λ：每條收費車道車流量=205/3≈68（veh/h）λ=68/3600≈0.0189（veh/s）⑶確定車輛的平均長度m：

⑷根據延誤公式將數據代入，計算延誤d：解得：d≈42.7（s）⑸查P100表5-3，通過延誤可以確定該收費廣場的服務水平等級為二級服務水平。算例1解：⑴將混合交通量換算成標準車交通量：二、規劃和設計階段通行能力分析

在設計分析層次，通常需要確定收費車道的數量。收費車道計算步驟，各步驟具體描述如下：二、規劃和設計階段通行能力分析在設計二、規劃和設計階段通行能力分析1、設計分析所需的數據（1）收費站條件：假設收費類型；（2）交通條件：預測交通量，方向分布系數，高峰小時系數，交通組成。二、規劃和設計階段通行能力分析1、設計分析所需的數據二、規劃和設計階段通行能力分析2、收費車道數計算步驟（1）通常已知AADT，按照下式計算單方向設計小時交通量。DDHV=AADT×K×D其中：DDHV——預測的單方向設計小時交通量，輛h；AADT——年平均日交通量，輛d；K——設計小時交通量系數，通常取0.09；D——方向不均勻系數，通常取0.5，即按兩個方向交通量無明顯差異進行處理。二、規劃和設計階段通行能力分析2、收費車道數計算步驟二、規劃和設計階段通行能力分析（2）根據收費站類型和交通組成，查表5-2，按照下式將混合交通量換算成當量來車強度；如果交通組成未知，可按小客75%，中型車20%，大型車3%，拖掛車2%進行處理；（3）根據假設的收費站類型，查下面表1~表3，將三級服務水平的最大服務交通量MSF確定為設計服務水平；二、規劃和設計階段通行能力分析（2）根據收費站類型和交通組二、規劃和設計階段通行能力分析二、規劃和設計階段通行能力分析二、規劃和設計階段通行能力分析二、規劃和設計階段通行能力分析二、規劃和設計階段通行能力分析（4）按照下式計算收費站所需要的車道數。INT函數：將數字向下舍入到最接近的整數，即取不大于自變量的最大整數。例如：int[6.4]=6二、規劃和設計階段通行能力分析（4）按照下式計算收費站所需要算例2——確定收費車道數已知：（1）收費類型：交費找零（2）年平均日交通量：5000輛/d（3）交通組成：小客車75%，中型車20%，大型車3%，拖掛車2%（4）設計小時交通量系數K=0.09，方向不均勻系數D=0.5問題：確定收費車道數算例2——確定收費車道數已知：（1）收費類型：交費找零算例2——確定收費車道數解：（1）計