高速公路收費(fèi)站收費(fèi)車(chē)道數(shù)優(yōu)化方案研究

段飛飛

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

1 研究背景

隨著安裝ETC通行卡的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量穩(wěn)步提升，車(chē)輛上下高速公路更加方便快捷，極大減輕了收費(fèi)站的通行壓力，提高了通行效率。為進(jìn)一步深化收費(fèi)公路制度改革，控制收費(fèi)服務(wù)設(shè)施建設(shè)規(guī)模、綜合利用資源、統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合山西省高速公路運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際情況，對(duì)后續(xù)新建收費(fèi)站收費(fèi)車(chē)道數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整是十分必要的。

2 現(xiàn)階段核定新建收費(fèi)站車(chē)道數(shù)存在的問(wèn)題

目前，盡管ETC使用率日益增加，但ETC的使用率達(dá)到100%尚需時(shí)日，人工收費(fèi)方式近期依然存在。截至2020年10月26日，全國(guó)高速公路ETC使用率超過(guò)65.98%，其中，客車(chē)ETC使用率超過(guò)70%，貨車(chē)ETC使用率超過(guò)53%.截至2021年3月，山西交控集團(tuán)所轄收費(fèi)車(chē)道入口客車(chē)ETC使用率60.49%，貨車(chē)ETC使用率72.58%，ETC綜合使用率64.76%；出口收費(fèi)車(chē)道客車(chē)ETC使用率59.65%，貨車(chē)ETC使用率73.29%，ETC綜合使用率64.36%.現(xiàn)階段ETC/MTC收費(fèi)模式共存增加了問(wèn)題的復(fù)雜性。

2.1 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不適應(yīng)新情況

目前用于確定收費(fèi)站車(chē)道數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是交通運(yùn)輸部《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》（2007年第35號(hào)公告），該標(biāo)準(zhǔn)只有針對(duì)人工收費(fèi)車(chē)道數(shù)的計(jì)算方法。在取消高速公路省界收費(fèi)站前，ETC使用率較低的情況下，該標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法是合理的。在目前ETC使用率已大幅提高的情況下，依然采用現(xiàn)行規(guī)范的計(jì)算方法是不合理的，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算車(chē)道數(shù)偏多，相應(yīng)的收費(fèi)服務(wù)設(shè)施規(guī)模偏大，造成不必要的資源浪費(fèi)。

經(jīng)對(duì)多所交通設(shè)計(jì)院進(jìn)行咨詢(xún)（如北京交科、中交一院、中交二院、河南省交通設(shè)計(jì)院、內(nèi)蒙設(shè)計(jì)院等），各院均認(rèn)為現(xiàn)有車(chē)道數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不能完全適應(yīng)新情況，但應(yīng)該如何計(jì)算又缺乏規(guī)范依據(jù)和理論支撐。

2.2 收費(fèi)車(chē)道需求由單一因素控制變?yōu)槎蛩乜刂?/h3>

MTC時(shí)期的收費(fèi)車(chē)道數(shù)由遠(yuǎn)期交通量這一個(gè)因素決定。而現(xiàn)階段ETC使用率處于動(dòng)態(tài)上升時(shí)期，新建收費(fèi)站運(yùn)營(yíng)初期ETC使用率較低但對(duì)應(yīng)交通量也較低，遠(yuǎn)期ETC使用率100%但對(duì)應(yīng)交通量也達(dá)到最大，兩者中哪種情況對(duì)收費(fèi)車(chē)道數(shù)的需求更大，需要作出科學(xué)、合理的判斷。

3 優(yōu)化收費(fèi)站收費(fèi)車(chē)道數(shù)的總體思路

現(xiàn)階段新建收費(fèi)站全生命周期內(nèi)ETC使用率、交通量均是動(dòng)態(tài)上升的過(guò)程，對(duì)收費(fèi)車(chē)道數(shù)的需求也是波動(dòng)的。收費(fèi)站作為交通運(yùn)輸行業(yè)服務(wù)人民群眾的重要陣地，應(yīng)確保收費(fèi)站通行效率是持續(xù)提升的，應(yīng)避免收費(fèi)站通行效率在一定時(shí)期出現(xiàn)下降的情況。因此，收費(fèi)車(chē)道計(jì)算宜采用“雙校核”模式，即按近期的ETC使用率、交通量計(jì)算一次，同時(shí)按遠(yuǎn)期ETC使用率100%、最大交通量再計(jì)算一次，兩次計(jì)算取大值確定收費(fèi)車(chē)道數(shù)。

4 建議的收費(fèi)車(chē)道數(shù)計(jì)算方法

4.1 測(cè)算年限的分期

a）近期 ETC使用率按客車(chē)ETC使用率達(dá)到67%、貨車(chē)ETC使用率達(dá)到75%考慮，交通量取開(kāi)通后第5年預(yù)測(cè)值。

b）遠(yuǎn)期 ETC使用率100%，交通量取開(kāi)通后第20年預(yù)測(cè)值。

注1：2021年3月交控集團(tuán)數(shù)據(jù)顯示收費(fèi)站入口ETC使用率客車(chē)占60.49%，貨車(chē)占72.58%；出口ETC使用率客車(chē)占59.65%，貨車(chē)占73.58%.綜合來(lái)看，山西省客車(chē)ETC使用率在60%左右，貨車(chē)ETC使用率在73%左右。山西省貨車(chē)ETC使用率高于客車(chē)，且顯著高于全國(guó)貨車(chē)ETC平均53%的使用率，這也是山西省ETC使用率的一大特點(diǎn)。建議近2年內(nèi)新建項(xiàng)目ETC使用率暫按交控集團(tuán)目標(biāo)設(shè)定，也可參考項(xiàng)目所在地就近收費(fèi)站當(dāng)期ETC使用率。

注2：為了避免收費(fèi)站短期內(nèi)出現(xiàn)通行效率下降，建議交通量取第20年預(yù)測(cè)值。

4.2 計(jì)算基本假定

以ETC方式通行收費(fèi)站的車(chē)輛也可能使用混合車(chē)道，計(jì)算模型較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定所有以ETC方式通行收費(fèi)站的車(chē)輛全使用ETC專(zhuān)用車(chē)道，MTC方式通行收費(fèi)站的車(chē)輛只能使用混合車(chē)道。

4.3 ETC專(zhuān)用車(chē)道數(shù)計(jì)算

《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》中僅規(guī)定了ETC車(chē)的服務(wù)時(shí)間，但未給出ETC車(chē)道數(shù)計(jì)算方法。山西省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目《高速公路收費(fèi)車(chē)道數(shù)計(jì)算方法研究》研究成果中給出了根據(jù)ETC交通量和服務(wù)時(shí)間直接查表計(jì)算法，見(jiàn)表1。

表1 ETC車(chē)道數(shù)量與服務(wù)時(shí)間關(guān)系表 pcu/h

4.4 混合車(chē)道數(shù)（即MTC車(chē)道）計(jì)算

在做近期校核時(shí)，根據(jù)ETC使用率反算出MTC交通量，按照《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》計(jì)算方法計(jì)算即可。

4.5 計(jì)算步驟

a）近期校核 按照近期ETC使用率、通車(chē)第5年預(yù)測(cè)交通量分別計(jì)算ETC專(zhuān)用車(chē)道數(shù)和混合車(chē)道數(shù)。

b）遠(yuǎn)期校核 按照ETC使用率100%、通車(chē)第20年預(yù)測(cè)交通量計(jì)算ETC車(chē)道數(shù)。

c）車(chē)道數(shù)理論計(jì)算值=MAX{近期計(jì)算專(zhuān)用車(chē)道數(shù)和混合車(chē)道數(shù)之和，遠(yuǎn)期計(jì)算ETC車(chē)道數(shù)}。

d）考慮設(shè)備故障、跟車(chē)逃逸、黑名單、繳費(fèi)故障、強(qiáng)行換道、爭(zhēng)議、超載、特種車(chē)、綠通、免費(fèi)車(chē)等特情，在理論計(jì)算值的基礎(chǔ)上收費(fèi)站進(jìn)出口各增加1條備用車(chē)道。

4.6 算例

以汾陽(yáng)至石樓高速公路孝義西收費(fèi)站為例，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)即采用本文計(jì)算方法，共設(shè)3進(jìn)4出收費(fèi)車(chē)道。

在撤銷(xiāo)主線(xiàn)收費(fèi)站專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)之前，完全按照《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》中的算法，該站點(diǎn)計(jì)算出的收費(fèi)車(chē)道數(shù)為4進(jìn)6出，兩者相差3條車(chē)道。具體計(jì)算過(guò)程附后。

5 建議近期車(chē)道功能劃分

理論上遠(yuǎn)期收費(fèi)車(chē)道全部為ETC車(chē)道，而近期ETC/MTC收費(fèi)模式共存，建議近期車(chē)道功能劃分：近期各收費(fèi)站計(jì)算出DHVETC的值后根據(jù)查表得到ETC專(zhuān)道配置數(shù)量，其余車(chē)道按ETC/MTC混合車(chē)道配置。

6 收費(fèi)車(chē)道數(shù)計(jì)算示例

6.1 算法1 本文介紹的收費(fèi)車(chē)道數(shù)計(jì)算方法（汾陽(yáng)

至石樓高速公路孝義收費(fèi)站）

6.1.1 交通量轉(zhuǎn)換

a）依據(jù)汾陽(yáng)至石樓高速公路工程可行性研究報(bào)告，可知孝義西收費(fèi)站近期年（通車(chē)5年）預(yù)測(cè)的年平均日交通量AADT近為11 520 pcu/d，遠(yuǎn)期年（通車(chē)20年）預(yù)測(cè)的年平均日交通量AADT遠(yuǎn)為 18 325 pcu/d，設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)K為0.11，方向分布系數(shù)D為0.55。

依據(jù)公式標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DHV=AADT×K×D[1]，可求得：

b）工可中自然數(shù)車(chē)型比例預(yù)測(cè)比例、車(chē)型分類(lèi)及折算系數(shù)如表2所示。

表2 車(chē)型比例、車(chē)型分類(lèi)及折算系數(shù)

因近期年車(chē)道數(shù)計(jì)算時(shí)，按ETC客車(chē)使用率達(dá)67%，貨車(chē)ETC使用率75%計(jì)算，而工可中給出的交通量均為標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)交通量，因此需對(duì)DHV近進(jìn)行拆分為DHV近的ETC和DHV近的MTC兩部分。

第二步，換算成分車(chē)型的自然數(shù)小時(shí)交通量n近=N近×P.

表3 分車(chē)型的自然數(shù)小時(shí)交通量 輛/時(shí)

第三步，按ETC客車(chē)使用率達(dá)67%，貨車(chē)ETC使用率75%，得出分車(chē)型的自然數(shù)小時(shí)交通量n-近ETC，n-近ETC=n近×ETC使用率。

表4 分車(chē)型的自然數(shù)小時(shí)交通量 n-近ETC 輛/時(shí)

表5 ETC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量 pcu/h

6.1.2 近期校核

a）近期ETC車(chē)道服務(wù)時(shí)間取4 s，采用查表法查詢(xún)ETC車(chē)道數(shù)與服務(wù)時(shí)間關(guān)系表（表1）可知，需設(shè)1進(jìn)1出ETC車(chē)道。

b）近期MTC車(chē)道出口服務(wù)時(shí)間取20 s[1]，入口服務(wù)時(shí)間取8 s[1]，采用查表法查詢(xún)《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》附錄F收費(fèi)土建附屬設(shè)施表F-2車(chē)道數(shù)計(jì)算表可知，需設(shè)1進(jìn)2出MTC車(chē)道。

c）將ETC車(chē)道數(shù)和MTC車(chē)道數(shù)相加，可知共需2進(jìn)3出收費(fèi)車(chē)道。

6.1.3 遠(yuǎn)期校核

遠(yuǎn)期年ETC使用率達(dá)到100%，因此可直接引用遠(yuǎn)期年DHV交通量。ETC車(chē)道遠(yuǎn)期服務(wù)時(shí)間取3 s，采用查表法查詢(xún)上文中ETC車(chē)道數(shù)與服務(wù)時(shí)間關(guān)系表（表1）可知，需采用2進(jìn)2出ETC車(chē)道。

6.1.4 對(duì)近遠(yuǎn)期車(chē)道數(shù)進(jìn)行“雙校核”

近期年車(chē)道數(shù)為2進(jìn)3出，遠(yuǎn)期年車(chē)道數(shù)為2進(jìn)2出，該收費(fèi)站為近期年控制車(chē)道總數(shù)，即需設(shè)置2進(jìn)3出收費(fèi)車(chē)道。

6.1.5 備用車(chē)道

在理論計(jì)算值的基礎(chǔ)上收費(fèi)站進(jìn)出口各增加1條備用車(chē)道后，即該收費(fèi)站共需設(shè)置3進(jìn)4出收費(fèi)車(chē)道。

6.2 算法2 撤銷(xiāo)主線(xiàn)收費(fèi)站專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)之前按照收費(fèi)規(guī)范的算法

6.2.1 基礎(chǔ)交通量轉(zhuǎn)換

依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第10.4.3.3條，收費(fèi)車(chē)道數(shù)計(jì)算測(cè)算至通車(chē)20年[2]。

根據(jù)汾陽(yáng)至石樓高速公路工程可行性研究報(bào)告，可知孝義西收費(fèi)站通車(chē)20年的年平均日交通量AADT遠(yuǎn)為18 325 pcu/d，設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)K為0.11，方向分布系數(shù)D為0.55。

依據(jù)公式標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DHV=AADT×K×D[1]，可求得：

6.2.2 車(chē)道數(shù)選取

MTC車(chē)道出口服務(wù)時(shí)間取16 s[1]，入口服務(wù)時(shí)間取8 s[1]，采用查表法查詢(xún)《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》附錄F收費(fèi)土建附屬設(shè)施表F-2車(chē)道數(shù)計(jì)算表可知，共需設(shè)4進(jìn)6出收費(fèi)車(chē)道。