高速公路收費(fèi)站改擴(kuò)建設(shè)計(jì)探討

高速公路收費(fèi)站改擴(kuò)建設(shè)計(jì)探討摘要:隨著交通量的快速增長(zhǎng)，部分已建收費(fèi)站排隊(duì)繳費(fèi)的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。在盡量不中斷原有交通條件下，如何選用經(jīng)濟(jì)合理的改造方案以提升收費(fèi)站通行能力，是廣大設(shè)計(jì)人員面臨的問(wèn)題?；诠こ虒?shí)例，對(duì)收費(fèi)站改擴(kuò)建的方案及存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為后續(xù)類(lèi)似工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞:交通量收費(fèi)站排隊(duì)繳費(fèi)改擴(kuò)建方案

Abstract:Withtherapidgrowthofvolumeoftraffic,manytollstationshaveappearedqueuingphenomenon.Howtousethemosteconomictransformationprojecttoenhancethetrafficcapacitywithoutinterrupttheoriginaltrafficisaproblemfacedbymanydesigners.Sowecanprovidereferenceforthefollow-upbuildingsbyanalysisofthetransformationplanandtheproblemsinengineeringpractice.

Keywords:volumeoftraffic;tollstations;queuingcapturetoexpend;transformationplan

經(jīng)過(guò)“十一五”期間的大力建設(shè)，我國(guó)高速公路總里程已達(dá)到7.41萬(wàn)公里，其中還貸性收費(fèi)公路約占80%。隨著交通量快速增長(zhǎng)，許多收費(fèi)站通行能力已接近飽和狀態(tài)，部分高速公路的收費(fèi)站甚至出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶卢F(xiàn)象。造成目前收費(fèi)站通行能力飽和的原因主要有以下幾方面：

（1）隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車(chē)保有量逐年大幅提升。各收費(fèi)站實(shí)際交通量增長(zhǎng)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)，導(dǎo)致收費(fèi)廣場(chǎng)通行能力未到設(shè)計(jì)年限，就已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，高峰時(shí)段排隊(duì)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

（2）交通部于2005年10月份發(fā)布《關(guān)于收費(fèi)公路試行計(jì)重收費(fèi)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，之后全國(guó)各地相繼推廣計(jì)重收費(fèi)。各省新建站設(shè)置計(jì)重收費(fèi)的同時(shí)，對(duì)已有的收費(fèi)站進(jìn)行了計(jì)重改造。由于計(jì)重收費(fèi)服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)，原有的收費(fèi)站規(guī)模已不能滿(mǎn)足通行要求。

（3）節(jié)假日隨著人們出行量的急劇增加，一些國(guó)道主干線(xiàn)收費(fèi)道口通行壓力逐步顯現(xiàn)，特別是“五·一”小長(zhǎng)假、“十·一”黃金周和春節(jié)期間，收費(fèi)站通行能力受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。

高速公路是一個(gè)以服務(wù)為中心的行業(yè)，交通擁堵不僅對(duì)整個(gè)高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生了不良影響，而且一旦發(fā)生擁堵，極易引發(fā)嚴(yán)重的多車(chē)追尾交通事故，造成人員財(cái)產(chǎn)的巨大損失。因此，從提升道路服務(wù)水平，減少事故隱患的角度出發(fā)，迫切需要進(jìn)行工程改造。目前，全國(guó)各地均對(duì)一些堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重的收費(fèi)站進(jìn)行了改擴(kuò)建。

1.改擴(kuò)建方案

目前，在收費(fèi)站改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，常用的提高收費(fèi)站通行能力的做法主要有以下幾種：

（1）縮短服務(wù)時(shí)間

采用性能較好的收費(fèi)機(jī)電設(shè)備，提高收費(fèi)系統(tǒng)整體性能。比如采用高性能的計(jì)算機(jī)、高速票據(jù)打印機(jī)、高速欄桿等設(shè)備，可以一定程度上縮短服務(wù)時(shí)間，從而提高收費(fèi)站通行能力。但需考慮設(shè)備接口、軟件升級(jí)及原有設(shè)備的利用等問(wèn)題。

設(shè)置自動(dòng)發(fā)卡車(chē)道或者ETC電子不停車(chē)收費(fèi)車(chē)道，也可有效提高收費(fèi)站通行能力。但是自動(dòng)發(fā)卡設(shè)備及ETC電子不停車(chē)收費(fèi)的應(yīng)用需要一個(gè)比較成熟的環(huán)境，包括地區(qū)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、高速公路聯(lián)網(wǎng)情況、用戶(hù)接受程度、投入成本、運(yùn)營(yíng)管理體制等各個(gè)方面都必須到達(dá)一個(gè)合理水平才能體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)，否則效果不佳。此外受到計(jì)重模式的影響，ETC對(duì)貨車(chē)收費(fèi)適用條件尚不成熟，目前只限制于客車(chē)。另外也可設(shè)置不找零的收費(fèi)車(chē)道，收費(fèi)金額為5元或10元的倍數(shù)。取消自動(dòng)欄桿等方法。

（2）設(shè)置單島多亭車(chē)道或往復(fù)式車(chē)道

單島多亭收費(fèi)就是在原單車(chē)道一套收費(fèi)設(shè)備的基礎(chǔ)上，再增加一套或多套收費(fèi)設(shè)備，根據(jù)交通量大小靈活開(kāi)啟，提高高峰時(shí)段車(chē)輛的通行速度。一個(gè)車(chē)道可以同時(shí)對(duì)多輛車(chē)進(jìn)行收費(fèi)，在不增加土建工程的情況下，相當(dāng)于額外增加車(chē)道[1]。我國(guó)京滬高速青縣主干線(xiàn)收費(fèi)站，津滄高速九宣閘收費(fèi)站都設(shè)置了這種收費(fèi)車(chē)道。

往復(fù)式車(chē)道就是一條車(chē)道既可以作為入口車(chē)道也可以用作出口車(chē)道。根據(jù)收費(fèi)站出入口繳費(fèi)的擁堵情況，臨時(shí)將部分出入口車(chē)道相互切換。

（3）增加土建收費(fèi)車(chē)道

通過(guò)增加廣場(chǎng)規(guī)模，增加土建車(chē)道數(shù)提升收費(fèi)站通行能力。車(chē)道數(shù)增加包括橫向增加和縱向增加兩種方法。

沿著收費(fèi)車(chē)道外側(cè)簡(jiǎn)單的橫向增加車(chē)道數(shù)，能夠有效的提升收費(fèi)站通行能力。但需增加收費(fèi)廣場(chǎng)占地面積，受地形的影響較大，同時(shí)加寬后的收費(fèi)廣場(chǎng)對(duì)漸變段長(zhǎng)度要求過(guò)大，投資高。

縱向增加車(chē)道數(shù)，采用新增車(chē)道錯(cuò)位擺放，從縱向來(lái)解決問(wèn)題。這種方案相當(dāng)簡(jiǎn)單，將新增車(chē)道設(shè)置在收費(fèi)站前方或后方代替在收費(fèi)站的右側(cè)或左側(cè)增設(shè)的新車(chē)道，通過(guò)設(shè)置專(zhuān)用的引導(dǎo)車(chē)道將部分車(chē)流分流至新建車(chē)道進(jìn)行收費(fèi)。該方法會(huì)提供更多的停車(chē)空間，高峰期間交通阻塞問(wèn)題可以得到緩解，進(jìn)一步提高了收費(fèi)站的通行能力。這種方法在美國(guó)新澤西和佛羅里達(dá)的收費(fèi)站被采用并取得良好效果，我國(guó)廣州北環(huán)高速公路公司也采用了此種方法。

2.改造實(shí)例

2.1改擴(kuò)建必要性分析

某收費(fèi)站于2002年建成通車(chē)，收費(fèi)站為4入8出。其間于2009年4月進(jìn)行了計(jì)重收費(fèi)系統(tǒng)改造，出口均改造為計(jì)重收費(fèi)車(chē)道。隨著交通量的快速增加，目前進(jìn)出收費(fèi)站的日斷流量達(dá)3萬(wàn)車(chē)次，車(chē)流較大。同時(shí)由于實(shí)際計(jì)重收費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，該收費(fèi)站交通繁忙時(shí)段，車(chē)輛排隊(duì)現(xiàn)象嚴(yán)重，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了收費(fèi)站處理能力，該收費(fèi)站的擁堵現(xiàn)象已給高速公路的運(yùn)行造成了較大的影響，迫切需要進(jìn)行工程改造，消除擁堵現(xiàn)象。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該收費(fèi)站2010平均日交通量折算為小客車(chē)為32727pcu/日，考慮車(chē)型調(diào)整系數(shù)，收費(fèi)站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DHV為1620（pcu/小時(shí)）。目前該收費(fèi)站為4入8出共12個(gè)車(chē)道，含1入1出兩條ETC車(chē)道。根據(jù)規(guī)范的要求，如果入口服務(wù)時(shí)間按照規(guī)范取用6s，出口服務(wù)時(shí)間按規(guī)范取用20S，平均等待車(chē)輛為1輛[2]。則入口4條車(chē)道的適應(yīng)交通量為2000（pcu/小時(shí)），出口8條車(chē)道的適應(yīng)交通量為1310（pcu/小時(shí)），因此，目前8條出口收費(fèi)車(chē)道遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足使用需求，擁堵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，改擴(kuò)建勢(shì)在必行。

2.2交通量預(yù)測(cè)分析

交通調(diào)查的目的是為了掌握路段交通流量及特征，進(jìn)行路段交通量及車(chē)種組成、時(shí)空分布特征等分析，了解區(qū)域交通發(fā)生、吸引及分布狀況。用于交通分析及預(yù)測(cè)。交通量調(diào)查收集該收費(fèi)站歷年交通量狀況，交通量的車(chē)種構(gòu)成以及時(shí)空變化特征等主要交通參數(shù)。

通過(guò)分析2002年~2010年交通量資料，該收費(fèi)站交通量年均增長(zhǎng)率約為5%，按年均增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)2012-2017年未來(lái)5年的總流量變化，見(jiàn)下表：

表1交通流量預(yù)測(cè)表

年限PCU

201234363

201336081

201437885

201539779

201642768

201743857

2.3車(chē)道數(shù)計(jì)算

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，該收費(fèi)站入口現(xiàn)有的4條車(chē)道（含1條ETC收費(fèi)車(chē)道）基本滿(mǎn)足未來(lái)5年的交通增長(zhǎng)需求。本次主要研究出口車(chē)道改擴(kuò)建。按照有關(guān)規(guī)范，封閉式收費(fèi)站服務(wù)時(shí)間出口為14-20s，根據(jù)預(yù)測(cè)交通量、交通組成、服務(wù)時(shí)間，按照有關(guān)規(guī)范計(jì)算收費(fèi)站的出口車(chē)道數(shù)計(jì)算如下：

表2車(chē)道數(shù)計(jì)算表

項(xiàng)目2013

車(chē)道數(shù)2015

車(chē)道數(shù)2017

車(chē)道數(shù)

折算（pcu/d）360813977943857

DHV（pcu/h）178619692170

服務(wù)時(shí)間14s8910

服務(wù)時(shí)間16s91011

服務(wù)時(shí)間18s101112

服務(wù)時(shí)間20s111213

如果照此計(jì)算收費(fèi)站規(guī)模過(guò)大，考慮到服務(wù)時(shí)間的取用是影響收費(fèi)車(chē)道關(guān)鍵參數(shù)，如果統(tǒng)一按照20秒取用，則對(duì)于客車(chē)來(lái)說(shuō)服務(wù)時(shí)間偏大，如果采用一定的管理措施分為客車(chē)和貨車(chē)收費(fèi)車(chē)道則可能減少收費(fèi)車(chē)道數(shù)量。原設(shè)計(jì)出口車(chē)道設(shè)置1條ETC車(chē)道，ETC車(chē)道的通行能力是人工收費(fèi)車(chē)道5-8倍左右，考慮到ETC車(chē)道的使用未來(lái)將越來(lái)越多，尤其是小客車(chē)使用率會(huì)越來(lái)越高，也相應(yīng)的提高了車(chē)輛通行的效率。綜合以上因素，本次改擴(kuò)建設(shè)計(jì)考慮客貨分流，在已有出口收費(fèi)車(chē)道的基礎(chǔ)上增加4條客車(chē)車(chē)道。

2.4改擴(kuò)建方案

收費(fèi)站改建方案應(yīng)能在改建過(guò)程中保持原有收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)行，減少對(duì)高速公路運(yùn)行的影響。同時(shí)充分利用原有設(shè)施，盡量減少土建規(guī)模，減少投資。本著以上原則，經(jīng)綜合考慮，選定以下幾個(gè)方案作為比選。

方案一：?jiǎn)蝹?cè)加寬4個(gè)客車(chē)車(chē)道

圖1方案一：收費(fèi)廣場(chǎng)平面布置圖

考慮在出口一側(cè)加寬4條客車(chē)專(zhuān)用收費(fèi)車(chē)道，改造后收費(fèi)車(chē)道由原來(lái)的4入8出改造為4入12出，出口實(shí)施客貨分道收費(fèi)。該方案沿橫向增加收費(fèi)廣場(chǎng)規(guī)模，增加車(chē)道數(shù)，能夠有效解決車(chē)輛排隊(duì)問(wèn)題，但征地規(guī)模較大，投資較高。

方案二：?jiǎn)蝹?cè)錯(cuò)位加寬4個(gè)客車(chē)車(chē)道

圖2方案二：收費(fèi)廣場(chǎng)平面布置圖

考慮沿縱向錯(cuò)位擺放新建收費(fèi)島，出口側(cè)新建4條客車(chē)專(zhuān)用收費(fèi)車(chē)道，實(shí)施客貨分道收費(fèi)。改造后收費(fèi)車(chē)道由原來(lái)的4入8出改造為4入12出。該方案橫向只需增加兩條專(zhuān)用引導(dǎo)車(chē)道，征地規(guī)模較小，投資較低。但整個(gè)收費(fèi)站布局分散，進(jìn)出站均存在客貨交織，交通組織較為復(fù)雜。

方案三：?jiǎn)蝹?cè)加寬2個(gè)單島雙亭客車(chē)車(chē)道

圖3方案三：收費(fèi)廣場(chǎng)平面布置圖

考慮在出口側(cè)增加兩條單島雙亭收費(fèi)車(chē)道，新增收費(fèi)島只針對(duì)客車(chē)收費(fèi)服務(wù)。實(shí)際操作時(shí)，通過(guò)收費(fèi)人員及可變信息版引導(dǎo)繳費(fèi)車(chē)輛，可同時(shí)對(duì)兩輛車(chē)收費(fèi)，能有效提高收費(fèi)站通行能力。該方案投資較低，但交通組織較為復(fù)雜。

經(jīng)綜合比選，該收費(fèi)站采用單側(cè)加寬兩條單道雙亭式收費(fèi)車(chē)道更為經(jīng)濟(jì)合理。該方案在國(guó)內(nèi)多條高速公路收費(fèi)站改造設(shè)計(jì)中得到成功應(yīng)用，效果明顯。通過(guò)在原有收費(fèi)島的基礎(chǔ)上，加長(zhǎng)收費(fèi)島，增加一個(gè)收費(fèi)亭以及部分機(jī)電設(shè)備，在不