基于動態(tài)評估的高速公路服務(wù)區(qū)布局方法研究

葉 亮

(深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計研究中心有限公司,深圳 518057)

0 引言

高速公路服務(wù)區(qū)是交通運輸行業(yè)服務(wù)百姓的重要“窗口”，也是社會公眾駕乘車輛出行的重要休憩場所，對滿足司乘人員休息餐飲等需求、預(yù)防疲勞駕駛、為車輛提供加油和維修服務(wù)、消除行車安全隱患等具有重要的作用.近30多年來，我國高速公路飛速發(fā)展，主要通道已基本建成并逐漸成網(wǎng).但是服務(wù)區(qū)作為高速公路的附屬服務(wù)設(shè)施，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范僅對服務(wù)區(qū)間距提出原則性建議，在布局上缺乏系統(tǒng)的、可操作的方法和流程，導(dǎo)致不少地區(qū)和省份出現(xiàn)服務(wù)區(qū)規(guī)模能力不足、功能設(shè)施不合理，難以滿足日益增長的高速公路交通流量需求，高峰期擁堵排隊現(xiàn)象突出等問題.未來，我國高速公路建設(shè)規(guī)模還將保持一定速度的增長，高速公路交通量也還將保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢，因此，從路網(wǎng)整體需求角度研究高速公路服務(wù)區(qū)布局方法，并采用仿真模擬手段評估和動態(tài)調(diào)整布局方案，可保證服務(wù)區(qū)規(guī)模能力滿足司乘人員需求，指導(dǎo)高速公路服務(wù)區(qū)布局選址和功能規(guī)模的確定.

美國、日本、德國等發(fā)達國家在高速公路服務(wù)區(qū)規(guī)劃建設(shè)方面已形成了一套適合自己國情的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，完善的服務(wù)設(shè)施為司機和乘客提供了良好的服務(wù)[1].我國高速公路和服務(wù)區(qū)規(guī)劃建設(shè)起步較晚，重路線建設(shè)、輕服務(wù)區(qū)配套，缺乏對高速公路服務(wù)區(qū)的系統(tǒng)研究.目前，我國專家和學(xué)者對于高速公路服務(wù)區(qū)規(guī)劃方面的研究多側(cè)重于服務(wù)區(qū)的類型劃分、設(shè)置間距和規(guī)模配置等方面，對服務(wù)區(qū)布局規(guī)劃方面的系統(tǒng)研究較少.已有研究或從定性的角度研究服務(wù)區(qū)布局的原則和思路[2]，缺少可供實際操作的具體指導(dǎo)；或?qū)Σ季珠g距、駛?cè)肼?、服?wù)區(qū)規(guī)模等因素進行量化分析[3-4]，但缺乏系統(tǒng)的布局理論和方法；或從服務(wù)區(qū)經(jīng)營效益角度出發(fā)，以構(gòu)建最大綜合效益為目標(biāo)建立服務(wù)區(qū)布局?jǐn)?shù)學(xué)模型[5]，缺少從滿足路網(wǎng)流量和司乘人員整體需求角度考慮服務(wù)區(qū)的布局.總體而言，目前我國高速公路服務(wù)區(qū)的布局規(guī)劃方法以定性或平均間距法為主，從宏觀層面對整個路網(wǎng)所有服務(wù)區(qū)展開布局并進行動態(tài)評估的方法還比較缺乏.

本研究在以往研究和實踐的基礎(chǔ)上，提出基于現(xiàn)狀路網(wǎng)的高速公路服務(wù)區(qū)動態(tài)布局方法，重點解決以下幾個方面的問題：

1)充分考慮現(xiàn)狀高速公路服務(wù)區(qū)的布局和運營狀況，從現(xiàn)狀+規(guī)劃路網(wǎng)的角度統(tǒng)籌服務(wù)區(qū)布局；

2)從滿足路網(wǎng)流量和司乘人員整體需求角度對服務(wù)區(qū)進行布局和規(guī)模確定，避免僅從服務(wù)區(qū)經(jīng)營角度進行布局；

3)利用仿真模擬的方法動態(tài)評估布局效果，對布局方案進行動態(tài)調(diào)整以達到最佳布局效果；

4)對高速公路布局方法和流程進行詳細闡述，并通過實際案例加以實踐論證.

1 服務(wù)區(qū)布局影響因素分析

1)人的心理、生理需求.

通常情況下，駕駛員平均2 h需要休息一次，以減輕大腦和眼睛的疲勞；旅客平均1～3 h需要解決如廁等生理上的要求，4 h有用餐的要求.

2)車輛的加油及維修需求.

要確保車輛在燃油耗盡前能到達前方加油站進行燃油的補充，車輛的油量警示燈亮后，剩余燃油還能保證車輛繼續(xù)行駛30～50 km.同時，高速公路服務(wù)區(qū)還應(yīng)提供車輛的維修、檢查、保養(yǎng)等服務(wù)，以保障車輛行駛安全.

3)路線功能.

在重要的省際、區(qū)際通道，由于長途車輛、過境車輛比較多，在這些道路上設(shè)置的服務(wù)區(qū)應(yīng)該具有比較完善的服務(wù)功能.而對于重要性較低的道路或者連接性道路，應(yīng)主要考慮設(shè)置基本功能的服務(wù)區(qū).

4)交通條件.

交通量大小：在交通流量較大的高速公路上，服務(wù)區(qū)應(yīng)適當(dāng)縮小間距或增設(shè)停車區(qū)，設(shè)置相對完善的服務(wù)功能以滿足服務(wù)需求.

車型結(jié)構(gòu)：在大中型貨車比重較大的路段，一般貨車在服務(wù)區(qū)停車時間較長，加油需求也較多、耗時較長，服務(wù)區(qū)設(shè)置應(yīng)適當(dāng)加密并考慮增大規(guī)模.

交通性質(zhì)：在旅游交通和小客車較多的路段上，旅客大多在休息、就餐的同時，還要求欣賞風(fēng)景，所以在景觀良好的地點應(yīng)設(shè)置針對乘客和游客的服務(wù)區(qū).而在過境車輛較多和貨車比例較高的路段，車輛使用服務(wù)設(shè)施偏重于車輛方面的服務(wù)，應(yīng)更多考慮設(shè)置休息、加油、加水等服務(wù)設(shè)施.

5)地形條件.

山區(qū)修建服務(wù)設(shè)施，土石方工程的費用和構(gòu)造物的建設(shè)費用都比較高，因此在服務(wù)設(shè)施的選址中必須考慮避免位于高填深挖路段.同時應(yīng)盡量安排在供電、給排水、上下班、物質(zhì)供應(yīng)等容易解決的地點，便于管理和維護.

6)城鎮(zhèn)分布.

服務(wù)區(qū)應(yīng)考慮設(shè)置在靠近城市或城鎮(zhèn)的地點.一方面，貨車司機途經(jīng)大城市時，為了避免進城停車不方便，將在城市附近的服務(wù)區(qū)休息或住宿；另一方面，服務(wù)區(qū)可利用當(dāng)?shù)氐?污)水、電、暖等管網(wǎng)和治安巡查等服務(wù).

7)環(huán)境因素.

在滿足環(huán)保要求的前提下，服務(wù)區(qū)設(shè)置應(yīng)優(yōu)先考慮自然環(huán)境優(yōu)美、靠近旅游景區(qū)的點位，為旅客提供宜人的自然條件[6].

8)行程時間因素.

通過高速公路可1 h到達的一般為市域內(nèi)的運輸任務(wù)，服務(wù)區(qū)服務(wù)對象主要為簡單的如廁和加油需求，通常只需設(shè)置停車區(qū).當(dāng)長途行駛時，一般2 h有上廁所的需要，4 h有集中用餐的需要，8 h有休息住宿的需要.

2 服務(wù)區(qū)布局思路與流程

2.1 布局思路

采用“節(jié)點錨定、逐層增加、統(tǒng)籌優(yōu)化”和“先定位、后功能”的思路展開布局.

“節(jié)點錨定”指對于必須布設(shè)服務(wù)區(qū)的特殊區(qū)位，采用節(jié)點錨定的方式，優(yōu)先確定服務(wù)區(qū)點位.

“逐層增加”指以現(xiàn)狀高速公路服務(wù)區(qū)為基礎(chǔ)層，疊加特殊節(jié)點上布設(shè)的高速公路服務(wù)區(qū)，再疊加根據(jù)服務(wù)區(qū)合理間距標(biāo)準(zhǔn)補充增加的點位.

“統(tǒng)籌優(yōu)化”指對所有服務(wù)設(shè)施布局點位進行統(tǒng)籌優(yōu)化，形成服務(wù)設(shè)施點位的布局.

“先定位、后功能”指先確定服務(wù)設(shè)施的點位位置，再根據(jù)功能需求和實際情況、約束條件，確定服務(wù)設(shè)施的等級分類和需要配置的功能設(shè)施.

2.2 布局流程

1)對區(qū)域發(fā)展現(xiàn)狀和需求進行摸底，結(jié)合區(qū)域發(fā)展特色和未來發(fā)展戰(zhàn)略，確定服務(wù)區(qū)特殊位置點.

2)厘清現(xiàn)狀高速公路服務(wù)區(qū)位置、規(guī)模、功能和運營情況，與上一步確定的特殊位置點進行疊加.

3)根據(jù)國內(nèi)外對于高速公路服務(wù)區(qū)間距的研究以及區(qū)域高速公路路網(wǎng)特性，確定當(dāng)?shù)馗咚俟贩?wù)區(qū)布局間距標(biāo)準(zhǔn).

4)對已布局服務(wù)區(qū)的間距進行測算，挑選出間距大于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)區(qū)，進行服務(wù)區(qū)或停車區(qū)的補充增加，間距小于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)區(qū)，進行服務(wù)區(qū)位置間距的調(diào)整.

5)將重復(fù)疊加的服務(wù)區(qū)進行合并，同時結(jié)合沿線地形地質(zhì)、旅游景區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)建成區(qū)情況，局部調(diào)整服務(wù)區(qū)位置.

6)對未來高速公路流量和服務(wù)區(qū)駛?cè)肓空归_預(yù)測，結(jié)合服務(wù)區(qū)區(qū)位及周邊資源，明確服務(wù)區(qū)功能需求，確定服務(wù)區(qū)規(guī)模用地，形成布局初步方案.

7)對服務(wù)區(qū)布局進行整體路網(wǎng)的仿真分析，評價服務(wù)區(qū)負載情況，對不滿足運行要求的服務(wù)區(qū)進行優(yōu)化調(diào)整，形成最終的布局方案.

布局基本思路如圖1所示.

圖1 高速公路服務(wù)區(qū)布局流程示意圖

3 服務(wù)區(qū)動態(tài)布局方法

3.1 服務(wù)區(qū)特殊位置點確定

主要根據(jù)以下原則進行選址：

1)4A級及以上旅游景區(qū)及周邊10 km范圍適宜與旅游景點融合建設(shè)具備旅游休閑功能的服務(wù)區(qū)；

2)在具有資源和產(chǎn)業(yè)特色的高速公路路段，考慮建設(shè)開放式的產(chǎn)業(yè)支撐型服務(wù)區(qū)；

3)在具有交通區(qū)位優(yōu)勢、消費需求集中地、產(chǎn)業(yè)資源富集區(qū)、貨車比例較大的路段，考慮建設(shè)具備物流功能的服務(wù)區(qū).

①在靠近城市出入口的路段，考慮建設(shè)具備商貿(mào)和展覽展示功能的商貿(mào)型服務(wù)區(qū).

②高速公路沿線已布設(shè)的加油站、加氣站、充電樁等位置點，已有設(shè)施基礎(chǔ)，考慮拓展休息、如廁等基本功能，建設(shè)服務(wù)區(qū).

3.2 服務(wù)區(qū)間距優(yōu)化方法

傳統(tǒng)的布局方法一般只計算路網(wǎng)服務(wù)區(qū)的平均間距，在對服務(wù)區(qū)布局進行優(yōu)化時，主要通過圖上作業(yè)的方法，要么通過人工大致判斷間距過大或過小的服務(wù)區(qū)，要么耗費大量人力逐一測量服務(wù)區(qū)間距.

采用ESRI地理信息系統(tǒng)軟件中的最短路徑法，將服務(wù)區(qū)認(rèn)為是路徑的起終點，通過對服務(wù)區(qū)間的最短路徑查詢，統(tǒng)計服務(wù)區(qū)間的距離.

3.3 服務(wù)區(qū)規(guī)模確定方法

按照《公路工程項目建設(shè)用地指標(biāo)([2011]124號)》和《高速公路交通工程及沿線設(shè)施設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D80—2006)的相關(guān)規(guī)定，服務(wù)區(qū)總面積由基本設(shè)施面積和其他設(shè)施組成，基本設(shè)施一般指停車場、廁所、餐廳，其他設(shè)施以基本設(shè)施作為計算基礎(chǔ)，依據(jù)與基本設(shè)施的關(guān)系確定.服務(wù)區(qū)基本功能的面積可根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，結(jié)合對服務(wù)區(qū)駛?cè)肓康念A(yù)測，計算得到[1].

服務(wù)區(qū)商業(yè)、旅游等特殊功能的用地可根據(jù)服務(wù)區(qū)交通量、駛?cè)肼省⑤d客量等因素，結(jié)合發(fā)展實際需求進行推算.

3.4 服務(wù)區(qū)布局動態(tài)仿真評價方法

目前，并沒有針對公路服務(wù)區(qū)的專用仿真軟件或模塊，本研究以美國Caliper公司研發(fā)的Transmodeler(TSM)軟件為基礎(chǔ)，通過TSM提供的二次開發(fā)功能，開發(fā)高速公路服務(wù)區(qū)仿真程序，模擬車輛在高速公路路網(wǎng)上行駛并模擬現(xiàn)實需求進入服務(wù)區(qū)停車休息及享受服務(wù)的過程[7-8]，并對進入服務(wù)區(qū)的車輛數(shù)量、平均停留時間進行統(tǒng)計，根據(jù)服務(wù)區(qū)規(guī)劃停車位數(shù)量，評價服務(wù)區(qū)飽和度.當(dāng)進入服務(wù)區(qū)車輛大于服務(wù)區(qū)停車位數(shù)時，車輛將繼續(xù)尋找下一服務(wù)區(qū).

將每個服務(wù)區(qū)的規(guī)劃用地面積和對應(yīng)的規(guī)劃停車位數(shù)輸入到仿真程序中，以服務(wù)區(qū)駛?cè)胲囕v數(shù)以及剩余停車位數(shù)量作為評估指標(biāo)對服務(wù)區(qū)進行評估.

基于仿真評估結(jié)果，計算服務(wù)區(qū)V/C比，即駛?cè)胲囕v數(shù)與停車位數(shù)比例，根據(jù)以下原則選擇服務(wù)區(qū)布局調(diào)整方案：

①如V/C小于一定比例且相鄰服務(wù)區(qū)剩余停車位無法滿足駛?cè)胲囕v需求，則縮小該服務(wù)區(qū)用地規(guī)模，減少停車位配置.

②如V/C小于一定比例且相鄰服務(wù)區(qū)剩余停車位可滿足駛?cè)胲囕v需求，則取消該服務(wù)區(qū).

③如V/C大于1且相鄰服務(wù)區(qū)剩余停車位無法滿足駛?cè)胲囕v需求，則擴大該服務(wù)區(qū)用地規(guī)模，增加停車位配置.

④如V/C大于1且相鄰服務(wù)區(qū)剩余停車位無法滿足駛?cè)胲囕v需求，而該服務(wù)區(qū)用地受限，則擴大相鄰服務(wù)區(qū)用地規(guī)模，增加停車位配置或在臨近路段新增服務(wù)區(qū).

4 廣東省高速公路服務(wù)區(qū)布局實際運用案例

以廣東省高速公路服務(wù)區(qū)布局為例，按照布局思路和流程展開布局：

步驟1確定特殊位置點

結(jié)合旅游景區(qū)分布、城鎮(zhèn)建成區(qū)范圍、沿線產(chǎn)業(yè)和人文特色，確定36對以餐飲、旅游、物流、商業(yè)等功能為主題的特色服務(wù)區(qū).根據(jù)廣東省高速公路加油站規(guī)劃，將規(guī)劃的加油站位置作為服務(wù)區(qū)布設(shè)依據(jù)，布設(shè)服務(wù)區(qū).

步驟2疊加現(xiàn)有服務(wù)區(qū)位置點

將特殊位置點布設(shè)的服務(wù)區(qū)與現(xiàn)有的169對服務(wù)區(qū)進行疊加.

步驟3補充調(diào)整服務(wù)區(qū)位置

依托廣東省規(guī)劃高速公路路網(wǎng)，采用ESRI軟件計算服務(wù)區(qū)間最短路徑.挑選出服務(wù)區(qū)間距大于50 km、停車區(qū)間距大于25 km的路段，進行服務(wù)區(qū)或停車區(qū)的補充增加.挑選出服務(wù)區(qū)間距小于15 km的服務(wù)區(qū)，進行服務(wù)區(qū)位置的調(diào)整或取消服務(wù)區(qū)布局.

步驟4優(yōu)化調(diào)整服務(wù)區(qū)布局

對重復(fù)布局的服務(wù)區(qū)進行刪除，考慮路線線形、地形地質(zhì)條件、征地情況、旅游景區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)建成區(qū)的因素，對服務(wù)區(qū)布局進行優(yōu)化.

步驟5確定服務(wù)區(qū)功能規(guī)模

將廣東省高速公路服務(wù)區(qū)分為了Ⅰ類服務(wù)區(qū)、Ⅱ類服務(wù)區(qū)和停車區(qū)3類，Ⅰ類服務(wù)區(qū)用地面積推薦在8～20 hm2(公頃)之間、Ⅱ類服務(wù)區(qū)用地面積推薦在4～8 hm2(公頃)之間、停車區(qū)用地面積推薦在1～4 hm2(公頃)之間.根據(jù)服務(wù)區(qū)駛?cè)肓款A(yù)測和功能定位[9]，確定服務(wù)區(qū)功能等級和規(guī)模.

步驟6路網(wǎng)仿真評價

在2 h的仿真時間內(nèi)共2.8萬輛車駛?cè)敕?wù)區(qū)，統(tǒng)計得到每小時駛?cè)肓坎蛔?00輛的服務(wù)區(qū)有30個，剩余停車位數(shù)量小于10的服務(wù)區(qū)有65個，對這些服務(wù)區(qū)進行優(yōu)化調(diào)整.

步驟7確定服務(wù)區(qū)最終布局方案

經(jīng)過多輪次的優(yōu)化調(diào)整和仿真模擬，最終得到服務(wù)區(qū)均能滿足駛?cè)胄枨蟮牟季址桨?最終布設(shè)服務(wù)區(qū)271對、停車區(qū)262對，共計533對.

5 結(jié)束語

基于本布局方法展開的高速公路服務(wù)區(qū)布局將保證服務(wù)區(qū)規(guī)模能力滿足司乘人員需求，指導(dǎo)高速公路服務(wù)區(qū)布局選址更加科學(xué)合理，功能和規(guī)模確定更加符合需求，有利于集約高效利用土地資源，使服務(wù)區(qū)建設(shè)投資獲得最大的社會效益和經(jīng)濟效益.本布局方法已在廣東省高速公路服務(wù)區(qū)規(guī)劃中得到實際運用，取得了良好的效果.