高速公路服务区规模工程管理研究——以京港澳高速石安段服务区为例

本文是一篇工程管理论文，本文以人工智能技术手段从服务区的面积、布局和建设规模等方面进行研究，以服务区服务对象的需求、服务区具有的功能、服务区的规模作为影响因素对服务区进行细化分析，确定了预测服务区规模的模型。该模型可为服务区规模的预测和确定提供客观的理论依据，同时也为参数的深入研究提供了理论技术支撑。

1 绪论

1.1 研究背景和研究意义
1.1.1 研究背景
高速公路服务区是高速公路系统中重要的配套设施，主要为司机、旅客、车辆等提供必须的生活保障和安全保障，并且为紧急事件的发生提供应急解决场所。我国高速公路通车里程于 2015 成功在世界高速公路系统中占据首位，包含停车区在内的高速公路服务区数量达到 2887 对。预计到 2020 年我国高速公路服务区的数量有望突破 3500 对。
河北省高速公路在河北省经济的快速发展中，紧跟趋势，迅猛发展，通车里程和服务区的综合建设连续多年占据全国前三，通车里程于 2015 年达到 6333 公里，包含停车区在内的服务区 172 对。预计 2020 年通车里程将达到 9058 公里，包含停车区在内的服务区有望突破 200 对。
在河北省交通服务中承担重要服务功能的京港澳高速石安段，以平原高速公路的标准进行规划和设计，最早设计为：双向四车道，服务区五对，从 1999 年开工建设，历经四年竣工通车。后来由于车流量的增多于 2012 年进行扩建，扩建工程设计为：双向 8车道，服务区新增四对，通车总里程 244.81 公里。
运输经济的发展带动整个高速公路系统建设、运营和服务水平的不断提升。同时高速公路路网密度的增加和通车里程的增加有效拉动了公路运输和公路出行的快速增长，形成了良好的社会效益。随着国家对共享经济的重视，高速公路信息共享也开始影响人们的生活，人们在出行时出现了高层次、差异化需求，未来高速公路的发展在满足便捷交通的同时，还要有个性化、人性化服务，高速公路管理部门在对未来的高速公路及服务区进行规划建设和运营管理的同时，应融入“以人为本”、“和谐发展”的理念；在经过大量基础数据的调研和分析后，确定服务区的规模、等级和数量，以满足交通协调发展、经济水平提高、社会效益明显增长的要求；服务区的位置选择和景观设计要与当地的气候、地貌、人文等自然环境和社会环境相匹配；服务区服务功能的供给与消费者的需求要平衡。只有这样，高速公路才能真正成为服务司乘人员的优质窗口，服务区才能真正吸引到过往游客，带动当地经济的发展，促进中国交通事业走向成熟。
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1.2 高速公路服务区概述
1.2.1 高速公路服务区的定义
高速公路服务区，是指在高速公路沿线以一定间距设置的，为过往旅客提供多业态服务的场所。作为完善高速公路系统的重要配套设施，与高速公路既密不可分，又可单独运营，不仅能为过往人员提供必须的生理、心理上的服务，为车辆提供必要的加油和维修服务，还能提供人员交流空间。
因此，从服务对象需求的角度出发对服务区的规模、数量和功能进行合理的配置，是保证服务区规划、设计和建设合理，服务区服务优质的前提。
1.2.2 高速公路服务区特点
高速公路服务区是高速公路系统中必不可少的影响经济发展和社会稳定的一部分，既要满足日常的交通需求，又要满足不同层次人的日常需求和特殊需求，随着人们对美好生活追求的不断提高，高速公路服务区的重要程度将日益显现，其特点将更加突出，具体的特点如图 1.1 所示。

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2 高速公路服务区规模研究

2.1 停车场规模
计算停车场规模时，应首先计算分车型车辆需要的停车位数，然后通过汇总，依据规范，利用车型车位对应关系，不同车型每个车位需要的停车面积，计算分车型车辆对应的停车场规模。
2.1.2 车型和停车位对应关系
高速公路服务区在根据车型计算停车场规模时，首先根据车辆长度对车型进行分类，然后根据车型确定对应的停车位。依据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）得到服务区停车位与车型对应关系如表 2.1 所示。

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2.2 各等级服务区与停车场规模关系研究
2.2.1 服务区等级划分
伴随着社会的不断向前发展以及人们生活水平提高后对出行服务的需求及要求的提高，高速公路服务区的划分也呈现出等级细化的发展趋势，从而尽可能满足不同人群的要求。在高速公路服务区细化的过程中，主要细化标准包括服务区规模以及服务区的功能两个方面，规模以及功能这两个细化标准从根本上而言是相辅相成的，是提升服务区等级并提高服务质量的两项重要内容，但是基于服务区为司乘人员提供服务一点来看，需将功能影响放在首位，确定功能影响后还应设置不同规模，以此来满足相应功能服务区在高速公路快速发展下所需要的空间要求。
根据国内、国外服务区发展的现状和方向，并结合我国服务区规模设计的相关要求，以各服务区的功能完善情况和规模的大小作为依据，按照相应标准参考后服务区可分为一类、二类及三类，具体的这三类服务区的相应标准及内容如下：
（1）一类服务区：一类服务区作为排在最前列的服务区类型，包含了除餐厅、休息室、加油站、超市、卫生间等服务区所必需的基础配置之外，还需要提供住宿客房、ETC 充值点、综合信息查询系统等。作为配置最为齐全完备的一类服务区，在提升服务与获得发展的过程中还应更多开发与时俱进的功能区来实现自身不断发展。并不是所有的服务区都可以根据他的地域特点对休闲旅游设施进行开发，但在服务区的发展过程中当地特色餐厅、土特产超市等特色服务设施都可以进行逐步完善，通过与自身服务区所处地特色的进一步相结合与融合，可以吸引更多司乘人员在服务区停留并获得更多的经济效益。但是辩证的来看一类服务区的规模问题，随着服务区规模的进一步扩大 ，相应的服务越发完备齐全之后所需的人员开支，日常维护等费用同样会出现大幅提高。而相应规模提升后成本的增加是否为良性增长是一类服务区规模是否扩张的根本考虑点。
（2）二类服务区：相较于一类服务区而言，二类服务区的服务功能及规模都相应有所减少，但是服务区所应有的诸如：休息室、超市、卫生间、加油站等基础设施仍然一应俱全。此类服务区的建设根本点在于可以有效满足高速车流量以及人们必需的生理需求，是以基础的服务为主，但是在后续的发展过程中仍然需要通过不断进行新的尝试与扩展，从而实现自身服务水平的提升。二类服务区的规模、功能以及服务都处于中间位置。
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3 高速公路服务区规模参数确定方法 .................................21
3.1 现有高速公路服务区规模参数确定方法简介 ......................21
3.1.1 国内外现行高速公路断面交通量预测模型与方法 ..............21
3.1.2 国内外现行高速公路服务区车辆驶入率预测模型与方法 ........25
4 基于小波神经网络的高速公路服务区车辆驶入率预测模型 .............34
4.1 高速公路服务区驶入率影响因素分析 ............................34
4.2 基于小波神经网络的高速公路服务区车辆驶入率预测模型 ..........36
5 实例分析 ...............48
5.1 服务区所在高速公路主线交通量的确定 ..........................48
5.2 高速公路服务区驶入率预测 ....................................49

5 实例分析

5.1 服务区所在高速公路主线交通量的确定
京港澳高速公路属于已建成高速公路，由第二章的分析可知，该类高速公路多用增长率法计算断面交通量。对 2017 年及 2017 年之前的该路段上服务区主线交通量经过计算分析，得到增长率值，并进一步利用增长率对未来的断面交通量进行预测计算，计算得到的远景设计年标准交通量和不同车型的交通量如表 5.1 所示。

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6 结论
本文首先对影响我国高速公路服务区规模的因素进行了探究和确定，然后针对我国高速公路服务区规模参数计算和预测方法的局限性，结合传统的基础数学、统计学、计算机科学等相关学科理论和方法，构建了基于小波神经网络的高速公路服务区车辆驶入率预测模型。具体的研究结果包含以下三个方面。
1. 对国内外高速公路服务区规模参数确定的方法进行深入研究，对比分析了各种方法和模型的优缺点、使用范围和局限性，对应提出了小波神经网络在预测非线性问题上的优势。
2. 分析确定了影响高速公路服务区车辆驶入率的因素，主要有：服务区所在高速公路路网层次、地区社会经济活动、车型结构、断面交通量、区位特点、地区地理环境特征、其他因素。基于小波神经网络在学习训练过程中的容错能力强、预测精度高等优点，提出了对应的预测方法，构建了基于小波神经网络的高速公路服务区车辆驶入率预测模型对驶入率进行预测，结果显示出驶入率的预测值和期望值具有较高的拟合度。
3. 借助 Matlab 编程的技术手段对训练过程进行模拟和预测，并对构建模型的模拟精度进行评价，结果表明模型有较高的预测准确性和可行性。以京港澳高速石安段服务区为例进行实证研究，理论与实践结合，证明了模型较强的可操作性和较高的预测精度。为今后对高速公路服务区规模的确定提供了新的理论依据和计算方法，为管理部门进行服务区规模的规划和设计提供了新思路和新方法。
参考文献（略）