高速公路通行能力分析与服务质量评价研究.docx
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高速公路通行能力分析与服务质量评价研究
高速公路通行能力分析与服务质量评价研究
摘要
中国的高速公路发展迅速，针对中国的高速路的通行能力和服务质量进行研究，对中国高速公路的发展有着重大意义。
近十年来，伴随着国家综合国力的全面提升，我国陆路、航空、水路交通建设经历了历史性的跨越式发展。
在我国高速公路建设取得历史性跨越，迈上新的台阶的关键时候，需要我们研究的一个重大课题是，在审视国内外高速公路发展历程和实践经验的基础上，深入分析我国高速公路对经济和社会发展以及交通运输远景需求的适应性，全面认识我国高速公路的功能和价值，从而更准确地把握我国高速公路未来发展的方向。
本文主要内容：
（1）阐述高速公路通行能力和服务质量的研究；
（2）分析了影响道路通行能力和服务质量的因素；
（3）分析了中国高速公路的几个问题；
（4）根据高速公路的服务质量分析，提出了几点建议。
关键词；高速公路；通行能力；服务质量；评价研究
ABSTRACT
TherapiddevelopmentofChina'shighway,researchcapacityandqualityofserviceforChina'shighway,onthedevelopmentofChina'shighwayisofgreatsignificance.Overthepastdecade,alongwithenhancethecomprehensivenationalstrength,ourland,airandwaterwaytransportationconstructionhasexperiencedahistoricleapsandbounds.Criticaltimehighwayconstructionhasmadeahistoricleapinourcountry,toanewlevel,andamajorissueisthatweneedtostudyathomeandabroadtoexaminehighwaydevelopmentprocessandonthebasisofpracticalexperience,in-depthanalysisofthehighwayontheeconomyanddevelopmentandtransportationdemandadaptabilitysocialvision,acomprehensiveunderstandingofthefunctionandvalueofthehighwaytomoreaccuratelygraspthefuturedevelopmentdirectionofChina'shighway.
Themaincontentsare:
（1）describesresearchfreewaycapacityandqualityofservice;
（2）analysisofthefactorsaffectingroadcapacityandservicequality;
（3）analysisofseveralissuesChinahighway;
（4）Accordingtotheanalysisofthequalityofservicethehighway,madeseveralsuggestions.
KEYWORDS:
Highway;capacity;QOS;Evaluation
目录
摘要i
ABSTRACTii
1绪论1
1.1研究背景1
1.2理论基础2
1.2.1交通流理论2
2高速公路通行能力3
2.1高速公路含义3
2.2高速公路通行能力分析4
2.2.1通行能力4
2.2.2高速路通行能力分析5
2.3高速公路通行能力影响因素分析5
2.3.1公路条件5
2.3.2交通条件5
3高速公路服务质量系统分析6
3.1高速公路服务质量的基本概述6
3.1.1服务质量的概念6
3.1.2高速公路服务质量7
3.2高速公路服务质量的影响因素分析7
3.2.1交通状况因素7
3.2.2道路状况因素8
3.2.3安全性因素8
3.2.4交通管理因素9
4中国高速路问题及对策10
4.1问题10
4.1.1高速路建设问题10
4.1.2高速路收费问题11
4.2建议对策12
4.2.1实现高速公路可持续发展12
4.2.1完善交通规划内容，提高设计质量13
4.2.3提高高速路安全性14
结论16
致谢17
参考文献18
1绪论
1.1研究背景
据前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国高速公路行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，2013年底，全国高速公路里程达10.44万公里，比上年末增加0.82万公里。
其中，国家高速公路7.08万公里，增加0.28万公里。
全国高速公路车道里程46.13万公里，增加3.67万公里。
可以预计在未来几年，全国每年将建成高速公路8000-10000公里，中国高速公路正处于产业的快速发展阶段。
考察国外发达国家交通基础设施发展史，高等级公路建设都有一个集中快速发展的历史阶段，大约40-50年时间。
分析认为，中国的高速公路步入发展期，预计这一期间将持续到本世纪中叶。
高速公路是20世纪30年代在西方发达国家开始出现的为汽车交通提供特别服务的基础设施，经过70多年的探索和发展，目前全世界已有80多个国家和地区拥有高速公路，通车里程超过了20万公里，其中美国、日本、德国、加拿大等发达国家已经构筑起与本国经济和社会发展相适应的高速公路网。
高速公路不仅是交通运输现代化的重要标志，同时也是一个国家现代化的重要标志。
审视世界高速公路发展史，我们不难发现，以“快速、安全、经济、舒适”为特征的高速公路如同汽车一样，从诞生的那一刻起，就深刻影响着它所服务的每一个人和触及的每一寸土地，高速公路的发展不仅仅是经济的需要，也是人类文明和现代生活的一部分。
近十年来，伴随着国家综合国力的全面提升，我国陆路、航空、水路交通建设经历了历史性的跨越式发展。
在我国高速公路建设取得历史性跨越，迈上新的台阶的关键时候，需要我们研究的一个重大课题是，在审视国内外高速公路发展历程和实践经验的基础上，深入分析我国高速公路对经济和社会发展以及交通运输远景需求的适应性，全面认识我国高速公路的功能和价值，从而更准确地把握我国高速公路未来发展的方向。
1.2理论基础
1.2.1交通流理论
交通流理论萌芽于20世纪30年代，起初是应用概率论分析交通流量和车速的关系。
从40年代起，交通流理论在运筹学和计算技术等学科发展的基础上，获得新的进展，概率论方法、流体力学方法和动力学方法都分别应用于交通流的研究。
1959年12月在美国底特律召开了第一次国际交通流理论会议，有美、英、澳大利亚、联邦德国等国代表参加。
交通流理论是分析研究道路上行人和机动车辆（主要是汽车）在个别或成列行动中的规律，探讨车流流量、流速和密度之间的关系，以求减少交通时间的延误、事故的发生和提高道路交通设施使用效率的理论。
始于50年代。
是交通工程理论的基础和其新发展的领域之一。
研究的主要方法有：
①概率论方法。
假定道路上行驶的车辆互相独立，车辆分布随机，并假定各个车辆行驶是一种概率过程而用概率的理论加以分析的方法；②流体力学方法。
即交通波动理论，假定交通流是具有特定性质的一种流体，应用气体运动或声波、洪水波理论，宏观地表现这种现象的变化、演进的方法；③动力学方法。
即跟车理论，就是在交通流中追随前车的后车，假定其向前移动有某种规律性，据此可求得各车辆动力学状态的微分方程式。
后两种方法较有前途，主要应用于道路服务水平与通行能力评价，交通量与交通事故预测，交通信号控制和消除汽车排队和等候等方面。
1.2.2排队理论
在人们的日常生活中常常会碰到拥挤和排队现象。
去医院看病、在邮局营业窗口等候服务等，这是有形排队。
除了有形排队之外，还有无形的排队，比如，由于上网人数多，网速大大减慢，这也是因为在“排队”。
增加资源，如增加服务窗口，多设几条跑道，网站设备扩容等，可以减少顾客排队现象。
但当顾客比较少时，必然会造成资源闲置。
由此可见，增加服务机构，当然可以减少排队现象，但却增加了服务成本；反之，减少服务机构，固然提高了服务机构的利用率，降低了成本，但却增加了顾客的排队等待时间。
这是相互矛盾的。
我们把顾客和服务方构成的系统称为排队系统。
电信网络中的信息流和信道，上网人员和网站设施等，都是顾客和服务员的系统。
由于顾客到达和服务时间都是不确定的，绝大多数排队系统工作于随机状态。
因此，研究排队系统的复杂性也就在于它的随机性。
排队论利用概率论和随机过程理论，研究排队系统内的服务机构和顾客需求之间的关系，以便在所需的服务质量标准得到充分满足的条件下，服务机构的费用最为经济。
这就是排队论研究的目的。
排队论就是试图通过详细的数学分析来回答这些问题：
“顾客必须等待多久？
”，“队列中有多少顾客？
”，“需要多少服务窗口才能消除排队现象？
”等。
排队论的应用相当广泛，特别是在通信的应用中，最初排队论主要应用在话务理论上，随着通信网的发展，在分析网络的性能，如网络的时延、吞吐量、利用率等都要用到排队理论。
2高速公路通行能力
2.1高速公路含义
高速公路属于高等级公路。
中国交通部《公路工程技术标准》规定，高速公路指“能适应年平均昼夜小客车交通量为25000辆以上、专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路”。
各国尽管对高速公路的命名不同，但都是专指有4车道以上、两向分隔行驶、完全控制出入口、全部采用立体交叉的公路。
此外，有不少国家对部分控制出入口、非全部采用立体交叉的直达干线也称为高速公路。
一般来说，高速公路能适应120公里/小时或者更高的速度，路面有4个以上车道的宽度。
中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，设有齐全的标志、标线、信号及照明装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。
从定义可以看出，一般来讲高速公路应符合下列4个条件：
（1）只供汽车高速行驶；
（2）设有多车道、中央分隔带，将往返交通完全隔开；（3）设有立体交叉口；（4）全线封闭，出入口控制，只准汽车在规定的一些立体交叉口进出公路。
2.2高速公路通行能力分析
2.2.1通行能力
美国从40年代起，为了加强国防和适应战后经济发展的需要．加快了全国公路网的建设，针对公路的规划、设计、修筑、养护及运营中出现的问题，美国开始了通行能力方面的研究，以求使公路建设在合理、科学、规范的基础上进行。
1950年，美国交通工程师协会在道路通行能力的研究成果基础上，编写出版了《道路通行能力手册》（HCM），至今已连续修订了四版，继1994年HCM的修订版问世后，一个名为《HCM2000》的新手册业已完成。
继美国之后，许多发达国家．如：
英、法、德、澳、日本等，也根据本国的实际情况．编制了适合各自国情的HCM手册。
中国自80年代前期，基本上是引用美国的通行能力手册；1983年以来，由交通部牵头．连同一些大专院校，先后对通行能力进行了较大规模的研究，但这些研究都是地方性的、逐步的，未能形成通行能力的核心与框架，难以作为修订标准和规范的技术依据；1996年，国家成立了“九五”科技攻关“公路通行能力”课题组．对我国道路通行能力进行了深人研究，取得了出版《公路通行能力》的最终研究成果。
《美国通行能力手册》（HCM）定义：
在一定的时段和道路、交通、管制条件下，人和车辆通过车道或道路上的一点或均匀断面的最大小时交通量。
条件（理想条件）：
A:
道路条件：
指的是街道或公路的几何特征，包括：
交通设施的种类及其形成的环境、每个方向的车道数、车道和路肩宽度、侧向净空、设计速度以及平面和纵面线形。
B、交通条件：
涉及使用该道路的交通流特性。
它由交通流中车辆种类的分布，设施的可用车道中交通量和交通分布以及交通流的方向分布共同确定。
C、管制条件：
是指设施上的管制设备和具体设计的种类，以及交通规则。
交通信号的位置、种类和配时是影响通行能力的关键性管制条件。
其他重要管制包括停车和让路标志、车道使用限制、转弯限制以及类似的措施。
我国对通行能力的定义：
指道路设施疏导交通流的能力。
即在一定的时段（通常为1h）和正常的道路、交通、管制以及运行质量要求下，通过道路设施交通流质点的能力为交通容量或简称容量。
它是道路设施在一定条件下所能通过车辆的极限数值。
2.2.2高速路通行能力分析
高速公路的通行能力是指在通常的道路条件、交通条件和度量标准下，单位时间内道路断面可以通过的最大车辆数。
高速公路的通行能力，尤其是高速公路"咽喉"处（一般在隧道、桥涵、交叉口、交汇处、匝道与口、山下坡、急拐弯等）的通行能力是决定运输车辆行驶径路的决定因素，因此它在运输组织中非常重要。
高速公路通行能力是高速公路的一种性能，是一项重要指标。
研究它的目的在于：
估算高速公路设施在规定的运行质量条件下所能适应的最大交通量，以便设计时确定满足预期交通需求和服务水平要求所需要的道路等级、性质和设计道路的几何尺寸，同时可以评价现有道路设施。
2.3高速公路通行能力影响因素分析
2.3.1公路条件
（1）车道应有充足的宽度以不影响通行能力（3.5m以上）。
（2）路旁障碍物（挡土墙、电线杆、护轨、路标等）的距离（侧向净空）应在即使与通行能力相等的交通量时也不给行驶车速带来影响（侧向净空应为1.75m以上）。
（3）纵向坡度、曲率半径、视距及其它线形条件不应给通行能力交通量时的车速带来影响。
2.3.2交通条件
（1）交通量中不应含有影响通行能力的卡车等大型车辆、摩托车、自行车、行人，即仅由小客车构成。
（2）不应有给通行能力交通量时的车速带来影响的速度限制。
根据公路条件和交通条件的不同，将通行能力分"基本通行能力"、"可能通行能力"和"设计通行能力"。
（1）基本通行能力：
是公路和交通都处于理想条件下，标准车辆以最小的车头间距连续行驶的理想交通流，在单位时间内通过公路断面的车辆数，是理论上能通行的最大交通量。
（2）可能通行能力（possiblecapacity）：
即公路实际所能承担的最大交通量，指偏离上述理想条件各种公路修正后得到的通行能力，其计算采用对基本通行能力进行补偿的方法求出。
（3）设计通行能力（或实际通行能力）（designcapacity）：
是指在一定的服务水平要求下，公路所具有的通行能力，即根据对交通服务的质量要求和路段的具体结构条件、交通条件及交通管理水平，对可能通行能力进行相应的修正后得到的通行能力。
它是指在规划、设计公路时，根据公路的种类、特性、重要性、适应全年应提供的服务质量规定的交通量。
其值是给可能通行能力乘以表示全年应提供的服务质量（规划等级）的系数求出。
通行能力用１小时为单位定义，为了表示车辆数，用小客车当量辆数（passengercountunit）,即用pcu/h表示。
3高速公路服务质量系统分析
3.1高速公路服务质量的基本概述
3.1.1服务质量的概念
服务是服务营销学的基础，而服务质量则是服务营销的核心。
无论是有形产品的生产企业还是服务业，服务质量都是企业在竞争中致胜的法宝。
服务质量的内涵与有形产品质量的内涵有区别，消费者对服务质量的评价不仅要考虑服务的结果，而且要涉及服务的过程。
服务质量应被消费者所识别，消费者认可才是质量。
服务质量的构成要素、形成过程、考核依据、评价标准均有其有别于有形产品的内涵。
服务质量是产品生产的服务或服务业满足规定或潜在要求（或需要）的特征和特性的总和。
特性是用以区分不同类别的产品或服务的概念，如旅游有陶冶人的性情给人愉悦的特性，旅馆有给人提供休息、睡觉的特性。
特征则是用以区分同类服务中不同规格、档次、品味的概念。
服务质量最表层的内涵应包括服务的安全性、适用性、有效性和经济性等一般要求。
3.1.2高速公路服务质量
主要以道路上的运行速度和交通量与可能通行能力之比综合反映道路的服务质量。
3.2高速公路服务质量的影响因素分析
3.2.1交通状况因素
（1）交通量。
交通量是交通流的三大度量参数之一,它决定行车速度、交通流的运行规律以及驾驶员的精神紧张程度。
驾驶员行车的工作状况不仅受道路条件的影响,而且还要受交通条件的影响。
在影响驾驶员形成的诸多交通因素中,交通量的影响起着主导作用。
交通量的大小,直接影响到交通运行质量的好坏,在实际分析问题时,常用高峰小时交通量和年平均日交通量,它们是衡量道路拥挤程度的基本尺度,是高速公路交通分析的主要技术指标。
（2）通行能力。
指在一定的道路、交通和环境条件下,单位时间内,一条车道或道路的某一断面上能够通过的最大车辆数。
一般以veh/h或pcu/h为单位,常用高峰小时一条单向车道的交通量为指标来反映。
通行能力分析的主要目的是用来测定在规定的运行条件范围内设施的交通负荷能力,即设施能容纳的最大交通量,它为分析和改进现有设施并为高速公路规划、设计和交通管理提供了依据。
（3）交通组成
交通组成可用交通流中每种车型所占的百分比表示,也常用车辆混入率来表示。
我国高速公路交通组成复杂、车辆混合程度大。
由于各车型之间车体大小及性能存在很大差异,这就对交通运行产生了不利影响,致使通行能力与服务交通量减少、速度降低,尤其是当重型车辆混入率较大时,对安全性的影响会更大,发生事故的概率也更大。
因此,高速公路应对重型车的混入率有所限制。
（4）交通拥挤度
交通拥挤度指公路上某一路段折算交通量与适应交通量的比值，反映交通的繁忙程度。
根据中国交通部发表的数据显示，交通拥堵带来的经济损失占城市人口可支配收入的20%，相当于每年国内生产总之（GDP）损失5-8%，每年达2500亿元人民币。
交通拥堵时，车辆在道路上的平均时速为15km/h以下，中国科学院可持续发展战略研究成果表明，包括北京，上海等大城市在内的全国15个大城市中发生的交通拥堵,每天的相关处理费用达到10亿元人民币。
一段高速公路如果拥挤度过高，势必会造成服务质量的下降。
3.2.2道路状况因素
过近十年的高速发展，截至2010年底，全国高速公路通车总里程已达7.4万公里，仅次于美国，位居世界第二。
目前，随着我国高速公路通车里程的快速增长、道路服务年限的增加，我国高速公路已进入建设与养护并重的时期，2000年以前建成的1万多公里高速公路已全面进入大修期，2008年底以前建成的5万多公里高速公路也普遍进入缺陷责任期后的正常维修养护期，工作量越来越大，技术含量愈来愈高，社会对高速公路行车安全性和舒适性要求也越来越高，为此，需要加强高速公路养护管理，及时掌握各种病害的状况和成因，正确选择使用养护维修技术和方法，适时进行养护维修，以确保提供安全、快速、经济、舒适的现代化交通条件。
道路状况越好，其服务质量会更高。
道路状况反映了道路的质量状况、几何设计特征,以及线形组合等因素。
高速公路自身缺陷可分为显性缺陷和隐性缺陷。
道路显性缺陷是指通过一般方式就能直接看出来的道路缺陷,如路面的坑洼等破损情况。
隐性情况是指难以通过观察方式就可轻易和直接看出的道路缺陷,如高速公路连续很长的直线路段等。
在客观认识了道路条件对交通服务质量的影响以后,我们应该更新道路规划设计的思想。
道路的规划与设计,应注意保证交通服务质量,尽可能创造即使在驾驶员工作失误时,仍能保证安全的条件。
高速公路对道路设计特征的要求较高,一旦某些设计特征出现缺陷,往往是事故多发点,并时时刻刻都对快速、安全行车构成严重威胁,而且设计特征上的不足,还将导致高速公路上其余部分的使用效率降低,影响道路交通服务质量。
3.2.3安全性因素
同其他类型公路相比，高速公路致死率、致伤率最高，平均不到两起事故就会造成1人死亡。
根据最新统计数据显示，2011年，我国高速公路共发生道路交通事故9564起，造成6412人死亡，比往年有升高趋势，死亡人数所占比例首度突破总数的10%。
其中，发生一次死亡10人以上事故6起，占同类事故的22.2%，而且两起死亡30人以上的道路交通事故均发生在高速公路上。
另外，就高速公路里程占公路总里程的比例来讲，高速公路的事故总数、受伤人数、死亡人数和造成经济损失的比例也远远高于其他等级道路。
此外，高速公路发生交通事故后，必将导致车道受阻，若不及时采取安全防护措施，设置警戒区域提示后来车辆提前减速慢行或绕道行驶，极易发生二次事故，对现场人员生命安全及物质财产安全构成极大威胁。
高速公路二次事故和初次事故有明显的相关性，后果也比初次事故严重，尤其是在夜间或恶劣天气条件下，甚至会引发恶性连锁反应，导致多车连环追尾，造成高速公路长时间、大面积交通拥堵。
目前，由二次事故引发特大事故形势严峻，2011年，江西省21起3人以上事故中，有3起是二次事故。
客车超员客车超员不仅容易加重事故损害后果，在一定程度上也影响到车辆行驶的安全性。
2011年发生的27起一次死亡10人以上特大交通事故中，涉及客车超员的占50%以上。
在一些地区，客车在高速公路服务区、甚至停在应急车道拉客，已经成为较为普遍的违法现象。
货车超载虽然经过交通运输部与多个部门的联合治理，超限超载问题已经得到一定遏制，但是仍然很严重，由此导致的特大交通事故时有发生.
疲劳驾驶在高速公路行车，驾驶人的精力始终处于高度紧张的状态，体力消耗增大，在这种环境下长时间驾驶车辆会感到单调、枯燥，极容易精神松懈，产生疲劳感。
因此，驾驶人没有休息好或感到疲劳时，在高速公路行驶十分危险。
3.2.4交通管理因素
高速公路的管理系统是高速公路道路交通服务质量的重要保障,是影响因素体系不可分割的组成部分。
高效、完善的管理手段,将给高速公路的交通运行提供一个良胜的环境,为高速公路充分发挥其功能,对减少交通事故的发生,或一旦发生交通事故,少其伤害和损失,都有着极其重要的作用。
可以说,没有管理,就无法保证高速公路正常有效地运行;管理的好坏,其运营结果和经济效益也大不相同。
所以,对高速公路必须进行科学的现代化管理。
交通管理水平有待提高目前，随着科学技术应用的逐步扩张，高速公路视频监控、电子抓拍、雷达测速、气象监测等设备和系统的应用越来越广泛，可以做到对突发事件和交通事故及时发现、处置和疏导，对保障公路交通安全起到了很大的积极作用。
但是总体来看，应用科技手段加强突发事件预警与应急处置的整体水平还有待提高；同时，公路路政部门对于违法行为的及时发现、纠正和查处能力还不够，科技装备还需要进一步完备和加强。
4中国高速路问题及对策
4.1问题
4.1.1高速路建设问题
在近阶段乃至今后相当长的时间内，高速公路建设会在中国蓬勃发展，但由于过去建设指导思想的问题，暴露了资源短缺、森林破坏、耕地减少、环境污染、水土流失等一系列问题。
中国几十年的公路史，已出现了较多的环境地质灾害问题。
这些都是片面追求经济效益和社会效益而忽视环境效益的结果。
具体表现为：
（1）挖方这种人为活动破坏了原来的自然平衡，一方面引起岩土体移动，变形和破坏，增加了地质脆弱带边坡的不稳定性，其反馈的结果是滑坡、塌方的威胁；
（2）路堤填方改变了周围岩土的状态，同样可导致滑坡；
（3）爆破施工会改变岩土体应力状态，产生新的不稳定面；
（4）隧道开挖，尤其是地质条件复杂的长大隧
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