段飞飞

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

1 研究背景

随着安装ETC通行卡的机动车数量稳步提升，车辆上下高速公路更加方便快捷，极大减轻了收费站的通行压力，提高了通行效率。为进一步深化收费公路制度改革，控制收费服务设施建设规模、综合利用资源、统一建设标准，结合山西省高速公路运营管理的实际情况，对后续新建收费站收费车道数进行优化调整是十分必要的。

2 现阶段核定新建收费站车道数存在的问题

目前，尽管ETC使用率日益增加，但ETC的使用率达到100%尚需时日，人工收费方式近期依然存在。截至2020年10月26日，全国高速公路ETC使用率超过65.98%，其中，客车ETC使用率超过70%，货车ETC使用率超过53%.截至2021年3月，山西交控集团所辖收费车道入口客车ETC使用率60.49%，货车ETC使用率72.58%，ETC综合使用率64.76%；出口收费车道客车ETC使用率59.65%，货车ETC使用率73.29%，ETC综合使用率64.36%.现阶段ETC/MTC收费模式共存增加了问题的复杂性。

2.1 现行标准不适应新情况

目前用于确定收费站车道数的标准是交通运输部《收费公路联网收费技术要求》（2007年第35号公告），该标准只有针对人工收费车道数的计算方法。在取消高速公路省界收费站前，ETC使用率较低的情况下，该标准的计算方法是合理的。在目前ETC使用率已大幅提高的情况下，依然采用现行规范的计算方法是不合理的，会导致计算车道数偏多，相应的收费服务设施规模偏大，造成不必要的资源浪费。

经对多所交通设计院进行咨询（如北京交科、中交一院、中交二院、河南省交通设计院、内蒙设计院等），各院均认为现有车道数计算标准不能完全适应新情况，但应该如何计算又缺乏规范依据和理论支撑。

2.2 收费车道需求由单一因素控制变为二元因素控制

MTC时期的收费车道数由远期交通量这一个因素决定。而现阶段ETC使用率处于动态上升时期，新建收费站运营初期ETC使用率较低但对应交通量也较低，远期ETC使用率100%但对应交通量也达到最大，两者中哪种情况对收费车道数的需求更大，需要作出科学、合理的判断。

3 优化收费站收费车道数的总体思路

现阶段新建收费站全生命周期内ETC使用率、交通量均是动态上升的过程，对收费车道数的需求也是波动的。收费站作为交通运输行业服务人民群众的重要阵地，应确保收费站通行效率是持续提升的，应避免收费站通行效率在一定时期出现下降的情况。因此，收费车道计算宜采用“双校核”模式，即按近期的ETC使用率、交通量计算一次，同时按远期ETC使用率100%、最大交通量再计算一次，两次计算取大值确定收费车道数。

4 建议的收费车道数计算方法

4.1 测算年限的分期

a）近期 ETC使用率按客车ETC使用率达到67%、货车ETC使用率达到75%考虑，交通量取开通后第5年预测值。

b）远期 ETC使用率100%，交通量取开通后第20年预测值。

注1：2021年3月交控集团数据显示收费站入口ETC使用率客车占60.49%，货车占72.58%；出口ETC使用率客车占59.65%，货车占73.58%.综合来看，山西省客车ETC使用率在60%左右，货车ETC使用率在73%左右。山西省货车ETC使用率高于客车，且显著高于全国货车ETC平均53%的使用率，这也是山西省ETC使用率的一大特点。建议近2年内新建项目ETC使用率暂按交控集团目标设定，也可参考项目所在地就近收费站当期ETC使用率。

注2：为了避免收费站短期内出现通行效率下降，建议交通量取第20年预测值。

4.2 计算基本假定

以ETC方式通行收费站的车辆也可能使用混合车道，计算模型较复杂，为简化计算，假定所有以ETC方式通行收费站的车辆全使用ETC专用车道，MTC方式通行收费站的车辆只能使用混合车道。

4.3 ETC专用车道数计算

《收费公路联网收费技术要求》中仅规定了ETC车的服务时间，但未给出ETC车道数计算方法。山西省交通运输厅科技项目《高速公路收费车道数计算方法研究》研究成果中给出了根据ETC交通量和服务时间直接查表计算法，见表1。

表1 ETC车道数量与服务时间关系表 pcu/h

4.4 混合车道数（即MTC车道）计算

在做近期校核时，根据ETC使用率反算出MTC交通量，按照《收费公路联网收费技术要求》计算方法计算即可。

4.5 计算步骤

a）近期校核 按照近期ETC使用率、通车第5年预测交通量分别计算ETC专用车道数和混合车道数。

b）远期校核 按照ETC使用率100%、通车第20年预测交通量计算ETC车道数。

c）车道数理论计算值=MAX{近期计算专用车道数和混合车道数之和，远期计算ETC车道数}。

d）考虑设备故障、跟车逃逸、黑名单、缴费故障、强行换道、争议、超载、特种车、绿通、免费车等特情，在理论计算值的基础上收费站进出口各增加1条备用车道。

4.6 算例

以汾阳至石楼高速公路孝义西收费站为例，该项目设计时即采用本文计算方法，共设3进4出收费车道。

在撤销主线收费站专项行动之前，完全按照《收费公路联网收费技术要求》中的算法，该站点计算出的收费车道数为4进6出，两者相差3条车道。具体计算过程附后。

5 建议近期车道功能划分

理论上远期收费车道全部为ETC车道，而近期ETC/MTC收费模式共存，建议近期车道功能划分：近期各收费站计算出DHVETC的值后根据查表得到ETC专道配置数量，其余车道按ETC/MTC混合车道配置。

6 收费车道数计算示例

6.1 算法1 本文介绍的收费车道数计算方法（汾阳

至石楼高速公路孝义收费站）

6.1.1 交通量转换

a）依据汾阳至石楼高速公路工程可行性研究报告，可知孝义西收费站近期年（通车5年）预测的年平均日交通量AADT近为11 520 pcu/d，远期年（通车20年）预测的年平均日交通量AADT远为 18 325 pcu/d，设计小时交通量系数K为0.11，方向分布系数D为0.55。

依据公式标准设计小时交通量DHV=AADT×K×D[1]，可求得：

b）工可中自然数车型比例预测比例、车型分类及折算系数如表2所示。

表2 车型比例、车型分类及折算系数

因近期年车道数计算时，按ETC客车使用率达67%，货车ETC使用率75%计算，而工可中给出的交通量均为标准小客车交通量，因此需对DHV近进行拆分为DHV近的ETC和DHV近的MTC两部分。

第二步，换算成分车型的自然数小时交通量n近=N近×P.

表3 分车型的自然数小时交通量 辆/时

第三步，按ETC客车使用率达67%，货车ETC使用率75%，得出分车型的自然数小时交通量n-近ETC，n-近ETC=n近×ETC使用率。

表4 分车型的自然数小时交通量 n-近ETC 辆/时

表5 ETC标准设计小时交通量 pcu/h

6.1.2 近期校核

a）近期ETC车道服务时间取4 s，采用查表法查询ETC车道数与服务时间关系表（表1）可知，需设1进1出ETC车道。

b）近期MTC车道出口服务时间取20 s[1]，入口服务时间取8 s[1]，采用查表法查询《收费公路联网收费技术要求》附录F收费土建附属设施表F-2车道数计算表可知，需设1进2出MTC车道。

c）将ETC车道数和MTC车道数相加，可知共需2进3出收费车道。

6.1.3 远期校核

远期年ETC使用率达到100%，因此可直接引用远期年DHV交通量。ETC车道远期服务时间取3 s，采用查表法查询上文中ETC车道数与服务时间关系表（表1）可知，需采用2进2出ETC车道。

6.1.4 对近远期车道数进行“双校核”

近期年车道数为2进3出，远期年车道数为2进2出，该收费站为近期年控制车道总数，即需设置2进3出收费车道。

6.1.5 备用车道

在理论计算值的基础上收费站进出口各增加1条备用车道后，即该收费站共需设置3进4出收费车道。

6.2 算法2 撤销主线收费站专项行动之前按照收费规范的算法

6.2.1 基础交通量转换

依据《公路工程技术标准》第10.4.3.3条，收费车道数计算测算至通车20年[2]。

根据汾阳至石楼高速公路工程可行性研究报告，可知孝义西收费站通车20年的年平均日交通量AADT远为18 325 pcu/d，设计小时交通量系数K为0.11，方向分布系数D为0.55。

依据公式标准设计小时交通量DHV=AADT×K×D[1]，可求得：

6.2.2 车道数选取

MTC车道出口服务时间取16 s[1]，入口服务时间取8 s[1]，采用查表法查询《收费公路联网收费技术要求》附录F收费土建附属设施表F-2车道数计算表可知，共需设4进6出收费车道。