高速公路收费站改扩建设计探讨

高速公路收费站改扩建设计探讨摘要:随着交通量的快速增长，部分已建收费站排队缴费的现象日益严重。在尽量不中断原有交通条件下，如何选用经济合理的改造方案以提升收费站通行能力，是广大设计人员面临的问题。基于工程实例，对收费站改扩建的方案及存在的问题进行了详细介绍，为后续类似工程建设提供参考。

关键词:交通量收费站排队缴费改扩建方案

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

Keywords:volumeoftraffic;tollstations;queuingcapturetoexpend;transformationplan

经过“十一五”期间的大力建设，我国高速公路总里程已达到7.41万公里，其中还贷性收费公路约占80%。随着交通量快速增长，许多收费站通行能力已接近饱和状态，部分高速公路的收费站甚至出现严重拥堵现象。造成目前收费站通行能力饱和的原因主要有以下几方面：

（1）随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，汽车保有量逐年大幅提升。各收费站实际交通量增长远超过设计预测交通量增长，导致收费广场通行能力未到设计年限，就已经不能满足要求，高峰时段排队现象时有发生。

（2）交通部于2005年10月份发布《关于收费公路试行计重收费的指导意见》，之后全国各地相继推广计重收费。各省新建站设置计重收费的同时，对已有的收费站进行了计重改造。由于计重收费服务时间较长，原有的收费站规模已不能满足通行要求。

（3）节假日随着人们出行量的急剧增加，一些国道主干线收费道口通行压力逐步显现，特别是“五·一”小长假、“十·一”黄金周和春节期间，收费站通行能力受到严峻考验。

高速公路是一个以服务为中心的行业，交通拥堵不仅对整个高速公路联网收费系统的运行产生了不良影响，而且一旦发生拥堵，极易引发严重的多车追尾交通事故，造成人员财产的巨大损失。因此，从提升道路服务水平，减少事故隐患的角度出发，迫切需要进行工程改造。目前，全国各地均对一些堵塞现象严重的收费站进行了改扩建。

1.改扩建方案

目前，在收费站改扩建设计中，常用的提高收费站通行能力的做法主要有以下几种：

（1）缩短服务时间

采用性能较好的收费机电设备，提高收费系统整体性能。比如采用高性能的计算机、高速票据打印机、高速栏杆等设备，可以一定程度上缩短服务时间，从而提高收费站通行能力。但需考虑设备接口、软件升级及原有设备的利用等问题。

设置自动发卡车道或者ETC电子不停车收费车道，也可有效提高收费站通行能力。但是自动发卡设备及ETC电子不停车收费的应用需要一个比较成熟的环境，包括地区发展，经济发展情况、高速公路联网情况、用户接受程度、投入成本、运营管理体制等各个方面都必须到达一个合理水平才能体现出其优势，否则效果不佳。此外受到计重模式的影响，ETC对货车收费适用条件尚不成熟，目前只限制于客车。另外也可设置不找零的收费车道，收费金额为5元或10元的倍数。取消自动栏杆等方法。

（2）设置单岛多亭车道或往复式车道

单岛多亭收费就是在原单车道一套收费设备的基础上，再增加一套或多套收费设备，根据交通量大小灵活开启，提高高峰时段车辆的通行速度。一个车道可以同时对多辆车进行收费，在不增加土建工程的情况下，相当于额外增加车道[1]。我国京沪高速青县主干线收费站，津沧高速九宣闸收费站都设置了这种收费车道。

往复式车道就是一条车道既可以作为入口车道也可以用作出口车道。根据收费站出入口缴费的拥堵情况，临时将部分出入口车道相互切换。

（3）增加土建收费车道

通过增加广场规模，增加土建车道数提升收费站通行能力。车道数增加包括横向增加和纵向增加两种方法。

沿着收费车道外侧简单的横向增加车道数，能够有效的提升收费站通行能力。但需增加收费广场占地面积，受地形的影响较大，同时加宽后的收费广场对渐变段长度要求过大，投资高。

纵向增加车道数，采用新增车道错位摆放，从纵向来解决问题。这种方案相当简单，将新增车道设置在收费站前方或后方代替在收费站的右侧或左侧增设的新车道，通过设置专用的引导车道将部分车流分流至新建车道进行收费。该方法会提供更多的停车空间，高峰期间交通阻塞问题可以得到缓解，进一步提高了收费站的通行能力。这种方法在美国新泽西和佛罗里达的收费站被采用并取得良好效果，我国广州北环高速公路公司也采用了此种方法。

2.改造实例

2.1改扩建必要性分析

某收费站于2002年建成通车，收费站为4入8出。其间于2009年4月进行了计重收费系统改造，出口均改造为计重收费车道。随着交通量的快速增加，目前进出收费站的日断流量达3万车次，车流较大。同时由于实际计重收费时间较长，该收费站交通繁忙时段，车辆排队现象严重，远远超过了收费站处理能力，该收费站的拥堵现象已给高速公路的运行造成了较大的影响，迫切需要进行工程改造，消除拥堵现象。

据统计，该收费站2010平均日交通量折算为小客车为32727pcu/日，考虑车型调整系数，收费站标准设计小时交通量DHV为1620（pcu/小时）。目前该收费站为4入8出共12个车道，含1入1出两条ETC车道。根据规范的要求，如果入口服务时间按照规范取用6s，出口服务时间按规范取用20S，平均等待车辆为1辆[2]。则入口4条车道的适应交通量为2000（pcu/小时），出口8条车道的适应交通量为1310（pcu/小时），因此，目前8条出口收费车道远不能满足使用需求，拥堵现象时有发生，改扩建势在必行。

2.2交通量预测分析

交通调查的目的是为了掌握路段交通流量及特征，进行路段交通量及车种组成、时空分布特征等分析，了解区域交通发生、吸引及分布状况。用于交通分析及预测。交通量调查收集该收费站历年交通量状况，交通量的车种构成以及时空变化特征等主要交通参数。

通过分析2002年~2010年交通量资料，该收费站交通量年均增长率约为5%，按年均增长率预测2012-2017年未来5年的总流量变化，见下表：

表1交通流量预测表

年限PCU

201234363

201336081

201437885

201539779

201642768

201743857

2.3车道数计算

根据交通量预测结果，该收费站入口现有的4条车道（含1条ETC收费车道）基本满足未来5年的交通增长需求。本次主要研究出口车道改扩建。按照有关规范，封闭式收费站服务时间出口为14-20s，根据预测交通量、交通组成、服务时间，按照有关规范计算收费站的出口车道数计算如下：

表2车道数计算表

项目2013

车道数2015

车道数2017

车道数

折算（pcu/d）360813977943857

DHV（pcu/h）178619692170

服务时间14s8910

服务时间16s91011

服务时间18s101112

服务时间20s111213

如果照此计算收费站规模过大，考虑到服务时间的取用是影响收费车道关键参数，如果统一按照20秒取用，则对于客车来说服务时间偏大，如果采用一定的管理措施分为客车和货车收费车道则可能减少收费车道数量。原设计出口车道设置1条ETC车道，ETC车道的通行能力是人工收费车道5-8倍左右，考虑到ETC车道的使用未来将越来越多，尤其是小客车使用率会越来越高，也相应的提高了车辆通行的效率。综合以上因素，本次改扩建设计考虑客货分流，在已有出口收费车道的基础上增加4条客车车道。

2.4改扩建方案

收费站改建方案应能在改建过程中保持原有收费系统运行，减少对高速公路运行的影响。同时充分利用原有设施，尽量减少土建规模，减少投资。本着以上原则，经综合考虑，选定以下几个方案作为比选。

方案一：单侧加宽4个客车车道

图1方案一：收费广场平面布置图

考虑在出口一侧加宽4条客车专用收费车道，改造后收费车道由原来的4入8出改造为4入12出，出口实施客货分道收费。该方案沿横向增加收费广场规模，增加车道数，能够有效解决车辆排队问题，但征地规模较大，投资较高。

方案二：单侧错位加宽4个客车车道

图2方案二：收费广场平面布置图

考虑沿纵向错位摆放新建收费岛，出口侧新建4条客车专用收费车道，实施客货分道收费。改造后收费车道由原来的4入8出改造为4入12出。该方案横向只需增加两条专用引导车道，征地规模较小，投资较低。但整个收费站布局分散，进出站均存在客货交织，交通组织较为复杂。

方案三：单侧加宽2个单岛双亭客车车道

图3方案三：收费广场平面布置图

考虑在出口侧增加两条单岛双亭收费车道，新增收费岛只针对客车收费服务。实际操作时，通过收费人员及可变信息版引导缴费车辆，可同时对两辆车收费，能有效提高收费站通行能力。该方案投资较低，但交通组织较为复杂。

经综合比选，该收费站采用单侧加宽两条单道双亭式收费车道更为经济合理。该方案在国内多条高速公路收费站改造设计中得到成功应用，效果明显。通过在原有收费岛的基础上，加长收费岛，增加一个收费亭以及部分机电设备，在不