取消高速公路省界收费站背景下的收费车道布局优化

取消高速公路省界收费站背景下的收费车道布局优化

汪圣伟

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司  上海 200092

1、概述

随着经济社会的进步，当前阶段我国的高速公路建设正处于一个迅速发展的时代，高速公路收费系统技术也是日新月异。随着2019年交通部《取消高速公路省界收费站总体技术要求》、《高速公路称重检测业务规范和技术要求》等政策指导文件的发布，各地高速公路收费系统也都积极参照此总体技术要求，结合自身高速公路实际建设条件进行了一系列的收费设施改造。

本文在对传统的不停车电子收费ETC技术和人工收费MTC技术的适用条件及流程介绍的基础上，提出在取消高速公路省界收费站背景环境下，几种其他常见的收费车道模式，主要包括ETC/MTC混合车道，可切换车道，ETC/MTC混合车道加自动发卡机器人，入口称重检测车道等。各地高速公路管理部门可结合现场条件，选择适用于自身的车道模式，通过最经济，最有效的手段实现准确收费，同时避免交通堵塞，提高服务质量。

2、ETC车道及MTC车道布局

2.1ETC车道分析

（1）系统构成

不停车电子收费ETC车道主要包括入口车道和出口车道，入口和出口车道的设备配置基本一致，主要有车道控制机，RSU天线，车辆高清识别设备、手动栏杆、自动栏杆，分车光幕，信息显示屏，雨棚信号灯，雾灯，车辆检测器及检测线圈，车道摄像机等组成。

标准化不停车电子收费ETC车道系统以ETC车道控制机为核心，通过与RSU天线、车辆检测器、车牌高清识别设备等进行通信，车道管理软件根据车辆行驶状态和交易结果，使用车道控制机的输出端口控制通行灯状态切换、控制自动栏杆的开闭，并在信息显示屏上显示车牌、车型、通行费等信息，从而实现ETC车道的整个管理过程。

图2-1 ETC车道构成图

（2）操作流程

常规车辆驶入收费广场，通过观察不同车道上方门架上的信息屏，选择ETC车道进入；

在车辆进入车道区域以后，分车光幕结合驶入线圈对车辆进行检测，判断车辆的到来和位置信息；

车辆继续驶入交易区域，车载OBU和门架上的RSU天线和进行通讯，判断车载OBU的有效性，并通过车牌识别设施进行辅助识别，对于有效车辆将读取车辆信息，在入口车道进行车辆信息写入，在出口车道进行车辆交易，同时通行灯信号变绿，信息显示屏上显示交易车牌、车型、金额等信息；如无效车辆则进行声光报警并按照无效车辆的流程处理；

交易成功，同时自动栏杆打开；

车辆继续驶入，通过交易区域，存在线圈对车辆进行检测，判断车辆的位置信息；

车辆继续驶入，分车光幕结合驶离线圈对车辆进行检测，判断车辆的离开和位置信息；

车辆通过自动栏杆驶离车道后，自动栏杆落回，车道摄像机进行记录，通行灯信号变红，栏杆下落，系统等待下一辆车进入。

2.2MTC车道分析

（1）系统构成

人工MTC车道主要包括入口车道和出口车道，入口和出口车道的设备配置也基本一致，主要有车道控制机，手动栏杆、自动栏杆，分车光幕，信息显示屏，雨棚信号灯，雾灯，车辆检测器及检测线圈，车道摄像机等组成，与ETC车道相比，主要缺少了RSU天线，高清车牌识别设备等。

MTC车道系统也是以车道控制机为核心，以收费员的人工判断为主，结合车道管理软件根据车辆行驶状态和交易结果，使用车道控制机的输出端口控制通行灯状态切换、控制自动栏杆的开闭，并在信息显示屏上显示车牌、车型、通行费等信息，从而实现MTC车道的整个管理过程。

（2）操作流程

常规车辆驶入收费广场，通过观察不同车道上方门架上的信息屏，选择MTC车道进入；

在车辆进入车道区域以后，驶入线圈对车辆进行检测，判断车辆的到来和位置信息；

车辆继续行驶至收费亭开窗位置，进入人工交易区域；

入口车道收费员进行发卡登记，同时启动抬杆动作；

出口车道收费员进行收卡，输入车型车牌信息，同时根据入口信息，进行收费交易，信息显示牌显示车牌、车型、通行费等信息；交易完成后启动抬杆动作；如出现欠费车、闯关车等其他非正常情况，则安非正常流程处理；

交易成功，同时自动栏杆打开；

车辆继续驶入，分车光幕结合驶离线圈对车辆进行检测，判断车辆的离开和位置信息；

车辆通过自动栏杆驶离车道后，自动栏杆落回，车道摄像机进行记录，通行灯信号变红，栏杆下落，系统等待下一辆车进入。

3、取消高速公路省界收费站背景下的收费车道布局

根据《取消高速公路省界收费站总体技术要求》（2019年5月）中的总体思路，需要逐步提高ETC收费车道的数量和比重，取消单纯的MTC人工车道，由ETC/MTC混合车道实现未安装OBU车辆的发卡和收费。各地也结合总体技术要求的指导思路，结合自身高速公路实际建设条件，进行了一系列的收费设施改造，其中涉及收费车道布局的改造优化，可参照以下几种主要类型。

3.1混合车道

ETC/MTC混合车道顾名思义就是ETC车辆及非ETC车辆均可通行的车道。混合车道的交易区域与人工车道一致，一般都在收费亭位置范围。当车辆减速通行至收费亭范围交易区域时，ETC车辆直接交易抬杆放行，非ETC车辆拿卡或者收卡缴费通行。

图3-1 ETC/MTC混合车道构成图

此功能车道有效解决了ETC车道的比重问题，也给非ETC车道预留通行空间，满足了取消省界收费站背景下加大ETC车道比重的相关要求。但是其缺点也是显而易见：相对于ECT车道，由于交易区域位于收费亭附近，已经靠近出口，加速区域较短，通行效率明显降低很多，往往需要按照5~10Km/h的限速标准（ETC车道一般采用20 Km/h的限速标准）；同时相对于纯MTC车道，也无法降低人工成本，需要24小时有人值守。

3.2可切换车道

单纯从字面解释，可切换车道主要是指ETC车道与ETC/MTC混合车道之间可以进行切换的车道。在同一时间，某条车道可以是ETC车道或者ETC/MTC混合车道，但不能同时既是ETC车道又是ETC/MTC混合车道。在这种功能要求下，交易区域及RSU天线就需要前后布置2套，其中前置天线开启时（后置天线关闭），作为ETC车道使用，后置天线开启时（前置天线关闭），作为TC/MTC混合车道使用，对应的综合显示屏，高清车辆抓拍摄像机等也都需要配置前后2套。

图3-2 可切换车道构成图

此功能车道是对ETC车道及混合车道的集成，现场可根据实际ETC的安装率及高峰平峰的流量状况，进行选择需要的功能车道。如在非ETC车辆比重较高的情况下，可以作为混合车道使用；在晚间流量较小的情况下，作为ETC车道使用。但是相比于ETC车道或者混合车道，其工程建设费用及后期的维护成本也明显增加不少。

3.3考虑入口称重检测的车道布置

收费入口称重检测作为取消省界收费站应急工程的一部分，其相关的标准规范也是随着收费系统升级同步变化。目前入口称重检测系统已逐渐由收费广场检测的方式转变为收费车道检测的方式，其对收费车道的布置要求也在逐渐增加。

首先称重检测设施的布置，需要满足一定的车道长度要求，此长度主要用于车辆整体通过（车辆整体通过后，称重设备才能判断出货车的轴数及车重）及数据处理。另外称重监测系统，还需要将轴数及车重信息转发给收费系统，写入车载OBU或者CPC卡中。其次，对于无法进行客货分离的收费广场，所有的收费车道都需要设置称重检测设施；对于可以进行客货分离的收费广场，只需要在混合车道设置称重检测设施；对于设置有货车ETC专用车道的收费广场，货车ETC专用车道也同样需要设置称重检测设施。

图3-3 ETC车道称重检测布置示意图

图3-4 混合车道称重检测布置示意图

从以上示意图可以看出，考虑入口称重检测的车道布置，ETC车道的长度需求，明显要大于混合车道，也比常规设计的车道长度要长出很多，在不进行客货分离，同时考虑称重设施的情况下，往往需要55~60米空间。混合车道则仅仅需要按照常规设计长度即可满足要求，一般需要30~40米长度空间即可。因此，在现场条件允许的前提下，尽量采用客货分离的方式，避免收费车道过长。

4、总结与展望

本文收费总结了传统的ETC车道及MTC车道的布局方案及操作流程，其次考虑在取消高速公路省界收费站背景下的收费车道布局进行局部优化，主要包括ETC/MTC混合车道，可切换车道，考虑入口称重检测的车道布置等等，为建设、设计以及运维管理单位提供参考。

5、参考文献

[1]《取消高速公路省界收费站总体技术方案》（交公路函〔2019〕320号）.2019.05

[2]《交通运输部办公厅关于进一步规范高速公路入口治超工作的通知》（交办公路〔2019〕29号）.2019.03

[3]卢茜. 高速公路收费站机电系统升级改造系统设计[J]. 交通世界.2017(16)

[4]郭书翊. 高速公路机电智能化管理系统设计研究[J]. 福建交通科技.2020(01)