1、1200504080苗亞男交通工程第一頁，共85頁。第一節 概述一、道路收費設施的作用1、定義 為償還道路工程建設貸款、籌資道路運營養護費用或以道路建設作為商業投資目的，對過往車輛征收通行費的道路，稱為收費道路。 在公路和城市道路上，用于收取過往車輛通行費的一切交通設施，稱為道路收費設施，包括土建工程和機電工程設施。2第二頁，共85頁。2、國內外收費道路的發展（1）國外收費道路的發展和政策演變美國： 18世紀末，美國私營公司完成的費城到蘭開斯特的公路是世界上第一條具有重要意義的收費公路。19世紀后期，絕大多數收費公路出現了虧損，地方政府接管了公路管理工作。在20世紀30年代，一些州政府開始建設

2、公共收費公路。1956年頒布的聯邦補助州際道路條例規定：凡是收費道路并入州際道路網方享受聯邦政府的經費補貼。收費公路的發展受到一定的抑制。20世紀80年代后期以來，美國政府對收費道路的政策逐漸放開。3第三頁，共85頁。國外情況法國： 法國自20世紀50年代末期、60年代初期開始實行收費公路制度，70年代初期私人資本開始涉足收費公路的投資與建設。截至1998年底，私人公司共經營1108km收費公路，其中有311km收費公路在建，年通行費收入達46.57億法國法郎，日均車流量24.148萬輛。 4第四頁，共85頁。意大利： 意大利是世界上首先為通行汽車而修建收費道路的國家。在1921年就確立了構想

3、，到1924年修建了80km的高等級收費道路。 到1998年6月30日止，意大利高速公路通車里程達6443.8km，其中收費高速公路5549.8km，占86.13%。 意大利對高速公路實行特許化經營。40年來發展了26家高速公路特許公司。5第五頁，共85頁。日本： 日本1956年頒布了日本道路公團法，重新制定道路建設特別措置法。建立了一整套制度以后，收費道路才得以迅速發展。 截止1998年3月底，日本收費道路的營業里程已達到9200km，其中高等級收費道路為7265km，占78.97%。 現在日本也正在改變對收費道路的一些政策，包括：1、費率的修正；2、消費者稅向道路使用費的轉嫁；3、收費周期

4、的延長等。6第六頁，共85頁。第一節 概述（2）國內收費道路的發展和政策 我國收費公路建設是20世紀80年代開始起步的，從1980年開始廣東省實行貸款集資建橋修路，并采用收費辦法償還。 繼廣東省之后，我國的其它省市和地區都開始了收費公路的規劃與建設，已建成的滬嘉、京石、京津塘、廣佛、沉大、西三、西臨、合寧、宜黃、成渝、石太、滬寧、滬杭甬等高速公路先后開始運營收費，總里程超過10000km。在收費公路的資金籌措、運營組織、制度措施、收支分配等方面都進行了積極的探索。7第七頁，共85頁。第一節 概述 1985年10月，國家經委關于發展運輸、通信若干問題的暫行規定中明確提出：“集資、貸款（含部分集資

5、、貸款）新建、改建的高等級公路建設資金，可以采取適當收取過路費的辦法以歸還集資或貸款”。 1988年元月，交通部、財政部、國家物價局聯合頒發了貸款修建的高等級公路和大型公路橋梁、隧道收取車輛通行費的規定，這是我國關于收費公路的第一部法令性文件，標志著我國的收費公路建設已進入法制性的軌道。8第八頁，共85頁。 1998年1月1日起正式實施的中華人民共和國公路法就收費公路基本條件、收費期限、收費權轉讓、公路經營企業、收費標準的審批、收費站點的設置、收費期屆滿與收費權的移交以及收費公路管理等做出了原則性的規定。9第九頁，共85頁。(一) 道路收費設施的作用 設立道路收費設施的主要目的在于向過往車輛收

6、取通行費，其作用具體表現在：（1）為道路建設、發展籌集資金。（2）為道路養護、運營管理措集資金。（3）為道路規劃、建設和管理提供交通量資料。（4）作為道路交通管理的輔助手段。10第十頁，共85頁。（4）作為道路交通管理的輔助手段 開放式收費站，可作為交通警察設卡查車的地點。封閉式收費系統，可以通過開放和關閉入口手費車道對道路，可以實現匝道控制功能。 同時，在入口車道，還能夠有效限制行人，非機動車及慢速車輛進入高等級道路，避免混合交通的形成及干擾。11第十一頁，共85頁。二、收費設施設計原則 1、滿足道路收費功能的要求 設立道路收費設施的主要目的，在于對 道路過往車輛征收通行費，為道路建設、發展

7、、養護、運營等籌集資金，或者用于償還道路建設貸款。因此，一切道路設施的設計，首先應滿足收費使用功能的要求。12第十二頁，共85頁。2、形成一個完整的收費系統 現代化收費設施通過計算機聯網的方式，將收費車道、收費站、收費中心聯接成一個計算機網絡系統。在進行道路收費設施的設計時，應保證收費系統的完整性。3、收費設施應與道路其它設施相協調 收費站出入口的布置、交通組織設計、線形布置應同道路的線形、立交的規模、形式、布置、匝道的車道數、線型等相協調，考慮彼此之間的影響，在設計上保證他們的統一。 13第十三頁，共85頁。4、多方案設計優化比選、分期實施 道路收費設施的建設，應該根據道路的性質、地域、建設

8、年限、建設規模、交通狀況、資金來源和供給、收費分配、地方對道路收費的政策、法規等因素，經多方案設計，優化比選，以尋求最佳方案，做到既滿足功能，達到一定服務水平，又節省投資。5、盡量減少對道路的交通干擾 道路收費設施的設計，首先應滿足其收費功能，其次要保證收費車輛盡快通過，避免由于收費系統的設立，導致交通阻塞以造成不必要的延誤，并維持一定的服務水平。14第十四頁，共85頁。6、技術先進可靠 道路收費設施的設計，應該考慮到道路建成通車以后短時期內，所選用的產品、設備是否可能已落后或被淘汰，以及將來購置易損零配件和消耗品的難易程度。7、國產化程度高 由于進口設備價格較高，需要支付昂貴的關稅，且在人員

9、培訓、設備維修、保養等售后服務上不太方便，因此在設計上，應盡可能選用市場占有率高、性能優良、故障少且經過鑒定信得過的國內產品。15第十五頁，共85頁。8、有利于防止收費作弊 據交通部門有關資料統計表明：目前公路收費的總額只占應收費總額的70%左右。 作弊的方法主要有三種：一是在車的數量上作弊；二是在車型上作弊，如大車變小車，一般車當作警車、公務車，港澳車變國內車等；三是在里程上作弊。16第十六頁，共85頁。 收費系統設計 一、收費系統的定義、分類和構成1、收費系統的定義 道路收費系統是由執行國家、地方制定和頒布實施的道路收費法規、政策的道路收費管理機構、收費站、收費中心、收費設備、收費人員和收

10、費對象等共同組成的系統。17第十七頁，共85頁。2、收費系統的分類 根據不同的收費制式、收費方式、是否停車等可對收費系統進行分類。（1）按收費制式分類 根據收費制式的不同，道路收費系統可分為：均一式、開放式、封閉式和混合式四種系統。18第十八頁，共85頁。19第十九頁，共85頁。20第二十頁，共85頁。21第二十一頁，共85頁。22第二十二頁，共85頁。第二節 收費系統設計優點： 不會出現漏收情況。 車輛行駛在高速公路上只需一次停車交費，而且由于收費標準單一，使收費手續簡單，效率很高，對交通的影響較小。 收費廣場規模小，節省土建投資和運營費用。 可兼顧入口交通管理。缺點： 如果道路里程較長，車

11、輛行駛里程的差距較大，交納同樣的通行費就顯得不夠公平合理。 適用于道路里程較短的城市高速公路和短途城市間的高速公路。 23第二十三頁，共85頁。第二節 收費系統設計優點： 收費手續簡便，效率高，與均一制相似，對交通的影響較少 收費系統規模小，土建投資較省，由于收費效率高，一般收費車道比封閉式要少 長途車輛因交費而多次間歇停頓，可以緩解駕駛員疲勞駕駛，客觀上有利于行車安全 主線收費站可以獲取高速公路相應路段的交通情報，如分車型的上下行交通量等 由于開放式收費，必然有一部分車輛可以無償使用高速公路，這種制式可以更多地吸引車流。24第二十四頁，共85頁。第二節 收費系統設計缺點： 當在兩個收費站之間

12、設有兩個以上互通立交時，會出現漏收情況 由于不能嚴格地按行駛里程收費，因此收費標準的制定不能很準確、合理 不能兼顧高速公路入出口的交通管理 長途車輛需多次交費25第二十五頁，共85頁。第二節 收費系統設計國內出現過兩種封閉式收費的管理方法： 入口發卡、出口交費； 入口收費、出口驗票。 采用“入口發卡、出口收費”的方式是大多數。26第二十六頁，共85頁。第二節 收費系統設計優點： 嚴格按車型和行駛里程收費，公平合理 沒有漏收問題 可以兼顧高速公路入出口的交通管理 借助通行券上記錄的信息，可以獲得多種交通情報，如各入出口交通量，全線各互通式立交的交通量分配（OD交通量），進而可以推算各路段交通量和

13、路段平均車速等等。 27第二十七頁，共85頁。第二節 收費系統設計缺點： 入出口均需停車，對交通影響較大。 收費站的規模大、建設投資大，運營費用多。 由于要實行入出控制，收費站要建在互通式立交的匝道上。 由于收費依據車型和里程兩個因素，則內部和外部可能作弊的途徑也比單一因素（車型）的多。 封閉式收費系統的設備復雜昂貴，初期投資和運營維護費用都比較高。28第二十八頁，共85頁。第二節 收費系統設計4）混合式收費 混合式收費是取開放式和封閉式兩者之長，又能做到基本合理收費的一種比較實用的收費制式。這種制式在主線上設一定數量的收費站，間距大于40km，在兩主線站之間的部分匝道設收費站。 混合式收費適

14、用于距離長、互通立交間距大、長途行駛車輛較多的道路。29第二十九頁，共85頁。第二節 收費系統設計優點： 收費手續簡單、效率高、對交通的影響小。 收費站比封閉式少，投資省。 運營期人員少，運營、維護費用低。 對沿線服務設施無特殊要求。 為通過一次收費，所以無通行券，且票據簡單，運營成本低。 30第三十頁，共85頁。第二節 收費系統設計缺點： 存在漏收、少收和多收等不合理情況 不能兼顧高速公路所有入、出口的交通管理 道路里程長時行駛全程的車輛需停車兩次以上。31第三十一頁，共85頁。第二節 收費系統設計（2）按收費方式 根據收費方式，或者說人工參與的程度，可以將道路收費系統分為人工、半自動和全自

15、動收費系統。32第三十二頁，共85頁。第二節 收費系統設計1）人工收費系統 人工收費系統不需要或基本上不使用電子和機械設備，適用于均一式、開放式和封閉式三種收費制式。 優點是基本上使用人工，不需要任何設備投資； 缺點是容易產生誤差和作弊行為，效率低，收費員勞動強度大，車輛服務時間長，交通干擾大。33第三十三頁，共85頁。第二節 收費系統設計2）半自動收費系統 部分收費工作由電子機械設備完成，部分由人工完成。 主要有兩種：一是人工判別車型、人工收費，計算機完成統計及控制工作；二是人工收費，計算機完成統計、監控和車型判別工作。 半自動收費系統，能有效地防止收費員作弊，減輕收費員的勞動強度，收費效率

16、較人工系統有較大提高。半自動收費方式十分適合現階段我國國情。34第三十四頁，共85頁。3）全自動收費系統 利用自動化電子和機械設備，完成收費、統計和監控工作，人工只處理系統故障和維持收費管理秩序。 全自動收費系統，也稱為電子收費系統，是20世紀90年代以來在國外被廣泛應用的開放式收費系統，國內目前已經實施的有廣東省佛山市開通的“路路通”過橋電子收費系統。 優點：電子收費系統服務水平高，交通干擾小，車輛能夠以40120km/h速度通過收費車道，避免了收費出錯和作弊行為。35第三十五頁，共85頁。第二節 收費系統設計（3）按是否停車分 根據車輛是否需要停車，可將收費系統分為一般收費系統和不停車收費

17、系統。1）停車收費 凡要在收費車道停車并交納通行費，均屬停車收費。 停車收費可以配備機電設備，也可以全由人工完成。交納通行費可以采用現金、信用卡、預付卡、月票、記賬卡等多種形式。 國際上流行的是磁卡和IC卡，國內則以現金交費為主。36第三十六頁，共85頁。37第三十七頁，共85頁。2）不停車收費 不停車收費系統是在汽車的前擋風玻璃上安裝一個電子卡片，平時處于“休眠”狀態，幾乎不消耗能量，當收到某種信號后，可發射卡片上攜帶的信息。 收費車道安裝無線發射和接收裝置，當感知到有車輛接近收費車道后，發射信號，啟動車上的IC卡，接收車輛發射的信息，并送到收費站計算機。38第三十八頁，共85頁。3、收費系

18、統的構成 廣義的道路收費系統由收費政策（包括是否收費、為何收費和向誰收費）、經濟理論（包括收費依據和收費標準）、管理機制（包括收費管理機構和收費方式）和收費技術（收費手段）四個部分構成。39第三十九頁，共85頁。二、收費介質 為了實現道路收費功能，道路收費系統在收費過程中需要借助一定媒介來進行，這類物質統稱為收費介質。 根據收費制式的不同，收費介質分為：封閉式收費介質、均一式和開放式收費介質兩種。 根據收費方式的不同，收費介質分為：人工收費系統介質、半自動收費介質和全自動收費介質。40第四十頁，共85頁。1、通行券 通行券已經歷了打印通行券、穿孔通行券、磁性通行券幾個階段，目前正著手將非接觸式

19、IC卡作為通行券。 非接觸IC卡優點在于非接觸式IC卡操作的時間更短，重復使用的次數更多，對設備的磨損少，設備維修次數和費用更少。41第四十一頁，共85頁。第二節 收費系統設計2、非自動收費系統的儲值卡 目前，作為非自動收費系統儲值卡的收費介質主要有PVC（聚氯乙烯）硬磁卡和可擦寫IC卡。 儲值卡一般儲存著三類信息： （A）車主信息和車輛信息，包括車主姓名、單位、車輛類型、車牌等； （B）卡的信息，包括卡的編號、密碼等； （C）卡的余額。42第四十二頁，共85頁。第二節 收費系統設計3、不停車收費系統的收費介質 不停車收費系統的收費介質可稱為車載應答器（OBE，on board equipme

20、nt），包括：非接觸IC卡，SMART卡，專用電子標簽等。車載應答器一般包含儲值卡中的A、B、C三類信息，對于封閉式收費系統，一般還儲存著出入口車道信息。 43第四十三頁，共85頁。第二節 收費系統設計 車載應答器可以是單片式、雙片式或三片式。 單片式是將IC卡、車載應答器主模塊和天線做成一體式卡片，其主要優點是體積小、成本低，缺點是不能使用信用卡進行支付。 雙片式是將主模塊和天線同IC卡分開，優點是能使用智能IC卡等電子貨幣系統，缺點是體積較大。 三片式是將IC卡、天線和主模塊分開，缺點是體積大，優點是IC卡可作為多用途的電子貨幣，由于主模塊和天線分開，可以將主模塊藏在汽車中的隱蔽地點。44

21、第四十四頁，共85頁。第二節 收費系統設計三、收費設備的選用1、半自動收費系統設備（1）車道收費設備常見的車道收費設備有： 車道控制器、收費員終端（包括鍵盤和顯示器）、讀寫器、車輛檢測器、信號燈、欄桿、費額顯示器和車型分類顯示器、打印機。45第四十五頁，共85頁。第二節 收費系統設計1）讀寫器： 讀寫器是用于讀寫通行券和儲值卡等收費介質信息的車道設備。對應于不同通行券和儲值卡，讀寫器可分為磁卡讀寫器、接觸式IC卡讀寫器、非接觸式IC卡讀寫器等多種類型。 讀寫器一般由機箱、讀/寫核心單元、讀/寫頭、機械傳動裝置等器件組成。46第四十六頁，共85頁。第二節 收費系統設計2）車輛檢測器： 車輛檢測器

22、的主要作用為：檢測車輛通過；確定車輛存在（車輛存在是指在車輛位于檢測器的檢測區以內時所獲得的檢測器輸出）；檢測占有率；測量車輛的速度等。47第四十七頁，共85頁。第二節 收費系統設計3）信號燈： 信號燈包括雨棚信號燈和車道紅綠信號燈。雨棚信號燈安裝在每一個車道上方的雨棚上，包括綠色箭頭燈和紅色叉形燈，綠燈亮表示車道開放，紅燈亮表示關閉。紅綠信號燈安放在收費島后端，亮綠燈表示允許車輛通行，亮紅燈表示禁止車輛通過。48第四十八頁，共85頁。第二節 收費系統設計4）欄桿： 欄桿包括手動欄桿和自動欄桿。手動欄桿安裝在收費島的前端，它的作用同雨棚信號燈，可以用來開關收費車道。自動欄桿安裝在收費島末端，在

23、車輛辦理完交費手續后自動開啟。49第四十九頁，共85頁。第二節 收費系統設計（2）收費站設備收費站主要設備包括： 收費管理計算機及終端設備；通信設備，包括通信服務器、調制解調器、多站訪問單元等；收費站監控設備；UPS電源系統等。1）計算機 收費管理計算機的主要作用為：車道監視、統計、檢索、打印報表、收費校核。2）終端設備 終端設備包括彩色顯示器、鍵盤、打印機設備。50第五十頁，共85頁。第二節 收費系統設計3）通信服務器通信服務器的主要功能是：不斷輪詢車道設備，實時收集車道控制器的原始資料將數據傳輸至收費中心的計算機系統中接收收費中心指令參數，并下傳至車道控制器存入收費資料統一全線車道控制器的

24、時鐘等。51第五十一頁，共85頁。第二節 收費系統設計4）收費監控收費監控包括三方面：對違章車的監控對車道收費員的監控對收費站財務室的監控，監控設備包括車道和收費站內的攝像頭，以及控制室中的顯示器。52第五十二頁，共85頁。第二節 收費系統設計（3）收費中心設備收費中心的主要設備包括：管理工作站和終端輸出設備通信服務器及其它輔助通信設備收費監控設備UPS電源等53第五十三頁，共85頁。第二節 收費系統設計2、全自動不停車收費系統設備（1）全自動不停車收費系統設備的特點 從理論上講，全自動不停車收費系統不同于其它半自動收費系統的設備只有一個，即收費介質讀寫器，這里稱為通訊器。 不停車收費系統的通

25、訊器能夠對裝在汽車上（一般指汽車擋風玻璃處）高速運動（最大可達到250km/h）的收費介質（車載應答器）進行遠距離（315m）讀寫。54第五十四頁，共85頁。（2）通訊器 不停車收費系統通訊器由收發器和天線組成，它負責同車載應答器（OBE）進行通訊，并將收費基礎資料，如車型、車牌號、OBE編號、入口車道代號等信息讀出或寫入車載應答器。通訊方式主要為微波，也可以是紅外線或聲表面波等。55第五十五頁，共85頁。56第五十六頁，共85頁。收費設備的基本原則（1）收費制式；（2）收費方式；（3）車型分類；（4）收費站數及收費車道數；（5）設計年限；（6）各未來年預測交通量。57第五十七頁，共85頁。第

26、三節 收費廣場設計一、收費車道數的確定1、確定收費車道數的因素 收費車道數決定收費站的規模、收費設備和收費人員的多少。 確定收費車道數的因素包括：設計小時交通量、服務水平、服務時間及出入口的布置形式。58第五十八頁，共85頁。（1）服務時間 服務時間是指收費員對一輛通過收費車道的車輛完成一次完整收費過程所用的平均時間。 它包括收費員對一輛車收費和開票據的平均時間和車輛通過收費車道所需的運行平均時間。 服務時間長短取決于收費員的熟練程度、收費制式、收費方式、車種、車型等因素。 59第五十九頁，共85頁。（2）服務水平 不同國家對收費車道的服務水平有不同的評價方法。 日本一般采用每一車道平均等待的

27、車輛進行評價，原則上規定為1輛；由于地形條件及其它原因，采用此值有困難時，在不妨礙交通的情況下，可采用其它數值。 美國的收費車道一般包括不找錢的自動收費系統和找錢開收據的人工收費系統，其收費站估測的服務水平如表所列。 60第六十頁，共85頁。第三節 收費廣場設計服務水平交織段速度（km/h）排隊的車輛數（輛）服務時間（s）自動人工自動人工A880057.5B801157.5C7232.257.5D6410857.5E56181757.5F48201857.561第六十一頁，共85頁。第三節 收費廣場設計（3）出入口布置形式 收費站出入口的布置可以歸納為四種基本的形式：1）單停式；62第六十二頁

28、，共85頁。第三節 收費廣場設計2）衛星式；63第六十三頁，共85頁。第三節 收費廣場設計3）雙停式；64第六十四頁，共85頁。第三節 收費廣場設計4）往復變向共享車道65第六十五頁，共85頁。第三節 收費廣場設計2、收費車道數的確定（1）單停式 單停式收費站的通行能力可以用排隊論的方法進行求解。其基本假設為： 1）車輛的到達具有隨機性，來車的間隔服從泊松分布 2）服務時間服從負指數分布 因此，可以將單停式收費站看作是一個標準的M/M/S排隊系統。 66第六十六頁，共85頁。第三節 收費廣場設計（3）雙停式 對一些交通特別繁忙的單停式收費站，在高峰期間為了盡快疏散車輛，有些收費員背著錢袋在停車

29、線后面對車輛進行收費，這就是雙停式收費站的雛形。 雙停式收費車道是在同一收費島前后設置兩個收費亭。兩亭之間必須有20m緩沖區的設計思想。67第六十七頁，共85頁。第三節 收費廣場設計（4）往復變向共享車道 當出入口收費車道并列在一起時，可將中央部分作為往復變向共享車道使用。日本高速公路設計手冊認為，采用往復變向的中央車道可用3條車道。往復變向共享車道按下式計算： 往復變向共享車道數=取絕對值相對于（AADTkd）的入口所需車道數-相對于AADTk(1-d)的入口所需車道數 k設計小時交通量系數 d方向分布系數68第六十八頁，共85頁。第三節 收費廣場設計二、收費站線形設計 收費站一般由收費車道

30、、收費廣場和站房設施組成。 收費站的線形設計原則上應保證交費的車輛有足夠的視距，便于駕駛員從遠處看清，并做好停車準備。 收費站的線形布置一般包括：平面線形；縱斷面線形；橫斷面；從收費廣場到一半路段的漸變段；收費廣場長度。69第六十九頁，共85頁。第三節 收費廣場設計1、平面線形 收費站的平面線形應綜合考慮車道、廣場、站房及配套設施的布置。收費廣場的線形以直線為好。 收費廣場設在主線上時，平面線形應與主線線形一致。收費廣場設在匝道或其連接線上時，要求平曲線的最小半徑為200m。收費車道同樣以直線為好。若為曲線段，需要加寬收費車道。不能在曲線車道處設超高，否則容易引起收費車道一側積水，從而影響收費

31、設備。70第七十頁，共85頁。第三節 收費廣場設計2、縱斷面線形 一般要求收費所中線前后各50m以上區域最大縱坡小于2%，特殊地段小于3%。對于設計車速大于80km/h的主線收費站，其最大縱坡限制的范圍在中心線前后各100m以上。 收費廣場的豎曲線的半徑：收費廣場設在主線上時，應與主線標準一致；收費廣場設在匝道或其連接線上時，豎曲線半徑應大于800m。71第七十一頁，共85頁。3、橫斷面 為了便于收費廣場排水，要求收費廣場設置一定的橫坡，其標準為1.5%，最大值為2.0%。對于收費車道寬度，日本高速公路設計手冊認為收費車道寬度為3.0m。每一方向至少有一條車道寬度為3.5m，收費島寬度為2.2m。美國的收費站，小汽車道為2.44m，往復變向車道和一般車道大于3.04m，貨車道為3.96m，收費島寬1.83m。 72第七十二頁，共85頁。5、收費廣場的長度 收費廣場的長度必須滿足車輛有適當的