1200504080苗亚男交通工程

1、1200504080苗亚男交通工程第一页，共85页。第一节 概述一、道路收费设施的作用1、定义 为偿还道路工程建设贷款、筹资道路运营养护费用或以道路建设作为商业投资目的，对过往车辆征收通行费的道路，称为收费道路。 在公路和城市道路上，用于收取过往车辆通行费的一切交通设施，称为道路收费设施，包括土建工程和机电工程设施。2第二页，共85页。2、国内外收费道路的发展（1）国外收费道路的发展和政策演变美国： 18世纪末，美国私营公司完成的费城到兰开斯特的公路是世界上第一条具有重要意义的收费公路。19世纪后期，绝大多数收费公路出现了亏损，地方政府接管了公路管理工作。在20世纪30年代，一些州政府开始建设

2、公共收费公路。1956年颁布的联邦补助州际道路条例规定：凡是收费道路并入州际道路网方享受联邦政府的经费补贴。收费公路的发展受到一定的抑制。20世纪80年代后期以来，美国政府对收费道路的政策逐渐放开。3第三页，共85页。国外情况法国： 法国自20世纪50年代末期、60年代初期开始实行收费公路制度，70年代初期私人资本开始涉足收费公路的投资与建设。截至1998年底，私人公司共经营1108km收费公路，其中有311km收费公路在建，年通行费收入达46.57亿法国法郎，日均车流量24.148万辆。 4第四页，共85页。意大利： 意大利是世界上首先为通行汽车而修建收费道路的国家。在1921年就确立了构想

3、，到1924年修建了80km的高等级收费道路。 到1998年6月30日止，意大利高速公路通车里程达6443.8km，其中收费高速公路5549.8km，占86.13%。 意大利对高速公路实行特许化经营。40年来发展了26家高速公路特许公司。5第五页，共85页。日本： 日本1956年颁布了日本道路公团法，重新制定道路建设特别措置法。建立了一整套制度以后，收费道路才得以迅速发展。 截止1998年3月底，日本收费道路的营业里程已达到9200km，其中高等级收费道路为7265km，占78.97%。 现在日本也正在改变对收费道路的一些政策，包括：1、费率的修正；2、消费者税向道路使用费的转嫁；3、收费周期

4、的延长等。6第六页，共85页。第一节 概述（2）国内收费道路的发展和政策 我国收费公路建设是20世纪80年代开始起步的，从1980年开始广东省实行贷款集资建桥修路，并采用收费办法偿还。 继广东省之后，我国的其它省市和地区都开始了收费公路的规划与建设，已建成的沪嘉、京石、京津塘、广佛、沉大、西三、西临、合宁、宜黄、成渝、石太、沪宁、沪杭甬等高速公路先后开始运营收费，总里程超过10000km。在收费公路的资金筹措、运营组织、制度措施、收支分配等方面都进行了积极的探索。7第七页，共85页。第一节 概述 1985年10月，国家经委关于发展运输、通信若干问题的暂行规定中明确提出：“集资、贷款（含部分集资

5、、贷款）新建、改建的高等级公路建设资金，可以采取适当收取过路费的办法以归还集资或贷款”。 1988年元月，交通部、财政部、国家物价局联合颁发了贷款修建的高等级公路和大型公路桥梁、隧道收取车辆通行费的规定，这是我国关于收费公路的第一部法令性文件，标志着我国的收费公路建设已进入法制性的轨道。8第八页，共85页。 1998年1月1日起正式实施的中华人民共和国公路法就收费公路基本条件、收费期限、收费权转让、公路经营企业、收费标准的审批、收费站点的设置、收费期届满与收费权的移交以及收费公路管理等做出了原则性的规定。9第九页，共85页。(一) 道路收费设施的作用 设立道路收费设施的主要目的在于向过往车辆收

6、取通行费，其作用具体表现在：（1）为道路建设、发展筹集资金。（2）为道路养护、运营管理措集资金。（3）为道路规划、建设和管理提供交通量资料。（4）作为道路交通管理的辅助手段。10第十页，共85页。（4）作为道路交通管理的辅助手段 开放式收费站，可作为交通警察设卡查车的地点。封闭式收费系统，可以通过开放和关闭入口手费车道对道路，可以实现匝道控制功能。 同时，在入口车道，还能够有效限制行人，非机动车及慢速车辆进入高等级道路，避免混合交通的形成及干扰。11第十一页，共85页。二、收费设施设计原则 1、满足道路收费功能的要求 设立道路收费设施的主要目的，在于对 道路过往车辆征收通行费，为道路建设、发展

7、、养护、运营等筹集资金，或者用于偿还道路建设贷款。因此，一切道路设施的设计，首先应满足收费使用功能的要求。12第十二页，共85页。2、形成一个完整的收费系统 现代化收费设施通过计算机联网的方式，将收费车道、收费站、收费中心联接成一个计算机网络系统。在进行道路收费设施的设计时，应保证收费系统的完整性。3、收费设施应与道路其它设施相协调 收费站出入口的布置、交通组织设计、线形布置应同道路的线形、立交的规模、形式、布置、匝道的车道数、线型等相协调，考虑彼此之间的影响，在设计上保证他们的统一。 13第十三页，共85页。4、多方案设计优化比选、分期实施 道路收费设施的建设，应该根据道路的性质、地域、建设

8、年限、建设规模、交通状况、资金来源和供给、收费分配、地方对道路收费的政策、法规等因素，经多方案设计，优化比选，以寻求最佳方案，做到既满足功能，达到一定服务水平，又节省投资。5、尽量减少对道路的交通干扰 道路收费设施的设计，首先应满足其收费功能，其次要保证收费车辆尽快通过，避免由于收费系统的设立，导致交通阻塞以造成不必要的延误，并维持一定的服务水平。14第十四页，共85页。6、技术先进可靠 道路收费设施的设计，应该考虑到道路建成通车以后短时期内，所选用的产品、设备是否可能已落后或被淘汰，以及将来购置易损零配件和消耗品的难易程度。7、国产化程度高 由于进口设备价格较高，需要支付昂贵的关税，且在人员

9、培训、设备维修、保养等售后服务上不太方便，因此在设计上，应尽可能选用市场占有率高、性能优良、故障少且经过鉴定信得过的国内产品。15第十五页，共85页。8、有利于防止收费作弊 据交通部门有关资料统计表明：目前公路收费的总额只占应收费总额的70%左右。 作弊的方法主要有三种：一是在车的数量上作弊；二是在车型上作弊，如大车变小车，一般车当作警车、公务车，港澳车变国内车等；三是在里程上作弊。16第十六页，共85页。 收费系统设计 一、收费系统的定义、分类和构成1、收费系统的定义 道路收费系统是由执行国家、地方制定和颁布实施的道路收费法规、政策的道路收费管理机构、收费站、收费中心、收费设备、收费人员和收

10、费对象等共同组成的系统。17第十七页，共85页。2、收费系统的分类 根据不同的收费制式、收费方式、是否停车等可对收费系统进行分类。（1）按收费制式分类 根据收费制式的不同，道路收费系统可分为：均一式、开放式、封闭式和混合式四种系统。18第十八页，共85页。19第十九页，共85页。20第二十页，共85页。21第二十一页，共85页。22第二十二页，共85页。第二节 收费系统设计优点： 不会出现漏收情况。 车辆行驶在高速公路上只需一次停车交费，而且由于收费标准单一，使收费手续简单，效率很高，对交通的影响较小。 收费广场规模小，节省土建投资和运营费用。 可兼顾入口交通管理。缺点： 如果道路里程较长，车

11、辆行驶里程的差距较大，交纳同样的通行费就显得不够公平合理。 适用于道路里程较短的城市高速公路和短途城市间的高速公路。 23第二十三页，共85页。第二节 收费系统设计优点： 收费手续简便，效率高，与均一制相似，对交通的影响较少 收费系统规模小，土建投资较省，由于收费效率高，一般收费车道比封闭式要少 长途车辆因交费而多次间歇停顿，可以缓解驾驶员疲劳驾驶，客观上有利于行车安全 主线收费站可以获取高速公路相应路段的交通情报，如分车型的上下行交通量等 由于开放式收费，必然有一部分车辆可以无偿使用高速公路，这种制式可以更多地吸引车流。24第二十四页，共85页。第二节 收费系统设计缺点： 当在两个收费站之间

12、设有两个以上互通立交时，会出现漏收情况 由于不能严格地按行驶里程收费，因此收费标准的制定不能很准确、合理 不能兼顾高速公路入出口的交通管理 长途车辆需多次交费25第二十五页，共85页。第二节 收费系统设计国内出现过两种封闭式收费的管理方法： 入口发卡、出口交费； 入口收费、出口验票。 采用“入口发卡、出口收费”的方式是大多数。26第二十六页，共85页。第二节 收费系统设计优点： 严格按车型和行驶里程收费，公平合理 没有漏收问题 可以兼顾高速公路入出口的交通管理 借助通行券上记录的信息，可以获得多种交通情报，如各入出口交通量，全线各互通式立交的交通量分配（OD交通量），进而可以推算各路段交通量和

13、路段平均车速等等。 27第二十七页，共85页。第二节 收费系统设计缺点： 入出口均需停车，对交通影响较大。 收费站的规模大、建设投资大，运营费用多。 由于要实行入出控制，收费站要建在互通式立交的匝道上。 由于收费依据车型和里程两个因素，则内部和外部可能作弊的途径也比单一因素（车型）的多。 封闭式收费系统的设备复杂昂贵，初期投资和运营维护费用都比较高。28第二十八页，共85页。第二节 收费系统设计4）混合式收费 混合式收费是取开放式和封闭式两者之长，又能做到基本合理收费的一种比较实用的收费制式。这种制式在主线上设一定数量的收费站，间距大于40km，在两主线站之间的部分匝道设收费站。 混合式收费适

14、用于距离长、互通立交间距大、长途行驶车辆较多的道路。29第二十九页，共85页。第二节 收费系统设计优点： 收费手续简单、效率高、对交通的影响小。 收费站比封闭式少，投资省。 运营期人员少，运营、维护费用低。 对沿线服务设施无特殊要求。 为通过一次收费，所以无通行券，且票据简单，运营成本低。 30第三十页，共85页。第二节 收费系统设计缺点： 存在漏收、少收和多收等不合理情况 不能兼顾高速公路所有入、出口的交通管理 道路里程长时行驶全程的车辆需停车两次以上。31第三十一页，共85页。第二节 收费系统设计（2）按收费方式 根据收费方式，或者说人工参与的程度，可以将道路收费系统分为人工、半自动和全自

15、动收费系统。32第三十二页，共85页。第二节 收费系统设计1）人工收费系统 人工收费系统不需要或基本上不使用电子和机械设备，适用于均一式、开放式和封闭式三种收费制式。 优点是基本上使用人工，不需要任何设备投资； 缺点是容易产生误差和作弊行为，效率低，收费员劳动强度大，车辆服务时间长，交通干扰大。33第三十三页，共85页。第二节 收费系统设计2）半自动收费系统 部分收费工作由电子机械设备完成，部分由人工完成。 主要有两种：一是人工判别车型、人工收费，计算机完成统计及控制工作；二是人工收费，计算机完成统计、监控和车型判别工作。 半自动收费系统，能有效地防止收费员作弊，减轻收费员的劳动强度，收费效率

16、较人工系统有较大提高。半自动收费方式十分适合现阶段我国国情。34第三十四页，共85页。3）全自动收费系统 利用自动化电子和机械设备，完成收费、统计和监控工作，人工只处理系统故障和维持收费管理秩序。 全自动收费系统，也称为电子收费系统，是20世纪90年代以来在国外被广泛应用的开放式收费系统，国内目前已经实施的有广东省佛山市开通的“路路通”过桥电子收费系统。 优点：电子收费系统服务水平高，交通干扰小，车辆能够以40120km/h速度通过收费车道，避免了收费出错和作弊行为。35第三十五页，共85页。第二节 收费系统设计（3）按是否停车分 根据车辆是否需要停车，可将收费系统分为一般收费系统和不停车收费

17、系统。1）停车收费 凡要在收费车道停车并交纳通行费，均属停车收费。 停车收费可以配备机电设备，也可以全由人工完成。交纳通行费可以采用现金、信用卡、预付卡、月票、记账卡等多种形式。 国际上流行的是磁卡和IC卡，国内则以现金交费为主。36第三十六页，共85页。37第三十七页，共85页。2）不停车收费 不停车收费系统是在汽车的前挡风玻璃上安装一个电子卡片，平时处于“休眠”状态，几乎不消耗能量，当收到某种信号后，可发射卡片上携带的信息。 收费车道安装无线发射和接收装置，当感知到有车辆接近收费车道后，发射信号，启动车上的IC卡，接收车辆发射的信息，并送到收费站计算机。38第三十八页，共85页。3、收费系

18、统的构成 广义的道路收费系统由收费政策（包括是否收费、为何收费和向谁收费）、经济理论（包括收费依据和收费标准）、管理机制（包括收费管理机构和收费方式）和收费技术（收费手段）四个部分构成。39第三十九页，共85页。二、收费介质 为了实现道路收费功能，道路收费系统在收费过程中需要借助一定媒介来进行，这类物质统称为收费介质。 根据收费制式的不同，收费介质分为：封闭式收费介质、均一式和开放式收费介质两种。 根据收费方式的不同，收费介质分为：人工收费系统介质、半自动收费介质和全自动收费介质。40第四十页，共85页。1、通行券 通行券已经历了打印通行券、穿孔通行券、磁性通行券几个阶段，目前正着手将非接触式

19、IC卡作为通行券。 非接触IC卡优点在于非接触式IC卡操作的时间更短，重复使用的次数更多，对设备的磨损少，设备维修次数和费用更少。41第四十一页，共85页。第二节 收费系统设计2、非自动收费系统的储值卡 目前，作为非自动收费系统储值卡的收费介质主要有PVC（聚氯乙烯）硬磁卡和可擦写IC卡。 储值卡一般储存着三类信息： （A）车主信息和车辆信息，包括车主姓名、单位、车辆类型、车牌等； （B）卡的信息，包括卡的编号、密码等； （C）卡的余额。42第四十二页，共85页。第二节 收费系统设计3、不停车收费系统的收费介质 不停车收费系统的收费介质可称为车载应答器（OBE，on board equipme

20、nt），包括：非接触IC卡，SMART卡，专用电子标签等。车载应答器一般包含储值卡中的A、B、C三类信息，对于封闭式收费系统，一般还储存着出入口车道信息。 43第四十三页，共85页。第二节 收费系统设计 车载应答器可以是单片式、双片式或三片式。 单片式是将IC卡、车载应答器主模块和天线做成一体式卡片，其主要优点是体积小、成本低，缺点是不能使用信用卡进行支付。 双片式是将主模块和天线同IC卡分开，优点是能使用智能IC卡等电子货币系统，缺点是体积较大。 三片式是将IC卡、天线和主模块分开，缺点是体积大，优点是IC卡可作为多用途的电子货币，由于主模块和天线分开，可以将主模块藏在汽车中的隐蔽地点。44

21、第四十四页，共85页。第二节 收费系统设计三、收费设备的选用1、半自动收费系统设备（1）车道收费设备常见的车道收费设备有： 车道控制器、收费员终端（包括键盘和显示器）、读写器、车辆检测器、信号灯、栏杆、费额显示器和车型分类显示器、打印机。45第四十五页，共85页。第二节 收费系统设计1）读写器： 读写器是用于读写通行券和储值卡等收费介质信息的车道设备。对应于不同通行券和储值卡，读写器可分为磁卡读写器、接触式IC卡读写器、非接触式IC卡读写器等多种类型。 读写器一般由机箱、读/写核心单元、读/写头、机械传动装置等器件组成。46第四十六页，共85页。第二节 收费系统设计2）车辆检测器： 车辆检测器

22、的主要作用为：检测车辆通过；确定车辆存在（车辆存在是指在车辆位于检测器的检测区以内时所获得的检测器输出）；检测占有率；测量车辆的速度等。47第四十七页，共85页。第二节 收费系统设计3）信号灯： 信号灯包括雨棚信号灯和车道红绿信号灯。雨棚信号灯安装在每一个车道上方的雨棚上，包括绿色箭头灯和红色叉形灯，绿灯亮表示车道开放，红灯亮表示关闭。红绿信号灯安放在收费岛后端，亮绿灯表示允许车辆通行，亮红灯表示禁止车辆通过。48第四十八页，共85页。第二节 收费系统设计4）栏杆： 栏杆包括手动栏杆和自动栏杆。手动栏杆安装在收费岛的前端，它的作用同雨棚信号灯，可以用来开关收费车道。自动栏杆安装在收费岛末端，在

23、车辆办理完交费手续后自动开启。49第四十九页，共85页。第二节 收费系统设计（2）收费站设备收费站主要设备包括： 收费管理计算机及终端设备；通信设备，包括通信服务器、调制解调器、多站访问单元等；收费站监控设备；UPS电源系统等。1）计算机 收费管理计算机的主要作用为：车道监视、统计、检索、打印报表、收费校核。2）终端设备 终端设备包括彩色显示器、键盘、打印机设备。50第五十页，共85页。第二节 收费系统设计3）通信服务器通信服务器的主要功能是：不断轮询车道设备，实时收集车道控制器的原始资料将数据传输至收费中心的计算机系统中接收收费中心指令参数，并下传至车道控制器存入收费资料统一全线车道控制器的

24、时钟等。51第五十一页，共85页。第二节 收费系统设计4）收费监控收费监控包括三方面：对违章车的监控对车道收费员的监控对收费站财务室的监控，监控设备包括车道和收费站内的摄像头，以及控制室中的显示器。52第五十二页，共85页。第二节 收费系统设计（3）收费中心设备收费中心的主要设备包括：管理工作站和终端输出设备通信服务器及其它辅助通信设备收费监控设备UPS电源等53第五十三页，共85页。第二节 收费系统设计2、全自动不停车收费系统设备（1）全自动不停车收费系统设备的特点 从理论上讲，全自动不停车收费系统不同于其它半自动收费系统的设备只有一个，即收费介质读写器，这里称为通讯器。 不停车收费系统的通

25、讯器能够对装在汽车上（一般指汽车挡风玻璃处）高速运动（最大可达到250km/h）的收费介质（车载应答器）进行远距离（315m）读写。54第五十四页，共85页。（2）通讯器 不停车收费系统通讯器由收发器和天线组成，它负责同车载应答器（OBE）进行通讯，并将收费基础资料，如车型、车牌号、OBE编号、入口车道代号等信息读出或写入车载应答器。通讯方式主要为微波，也可以是红外线或声表面波等。55第五十五页，共85页。56第五十六页，共85页。收费设备的基本原则（1）收费制式；（2）收费方式；（3）车型分类；（4）收费站数及收费车道数；（5）设计年限；（6）各未来年预测交通量。57第五十七页，共85页。第

26、三节 收费广场设计一、收费车道数的确定1、确定收费车道数的因素 收费车道数决定收费站的规模、收费设备和收费人员的多少。 确定收费车道数的因素包括：设计小时交通量、服务水平、服务时间及出入口的布置形式。58第五十八页，共85页。（1）服务时间 服务时间是指收费员对一辆通过收费车道的车辆完成一次完整收费过程所用的平均时间。 它包括收费员对一辆车收费和开票据的平均时间和车辆通过收费车道所需的运行平均时间。 服务时间长短取决于收费员的熟练程度、收费制式、收费方式、车种、车型等因素。 59第五十九页，共85页。（2）服务水平 不同国家对收费车道的服务水平有不同的评价方法。 日本一般采用每一车道平均等待的

27、车辆进行评价，原则上规定为1辆；由于地形条件及其它原因，采用此值有困难时，在不妨碍交通的情况下，可采用其它数值。 美国的收费车道一般包括不找钱的自动收费系统和找钱开收据的人工收费系统，其收费站估测的服务水平如表所列。 60第六十页，共85页。第三节 收费广场设计服务水平交织段速度（km/h）排队的车辆数（辆）服务时间（s）自动人工自动人工A880057.5B801157.5C7232.257.5D6410857.5E56181757.5F48201857.561第六十一页，共85页。第三节 收费广场设计（3）出入口布置形式 收费站出入口的布置可以归纳为四种基本的形式：1）单停式；62第六十二页

28、，共85页。第三节 收费广场设计2）卫星式；63第六十三页，共85页。第三节 收费广场设计3）双停式；64第六十四页，共85页。第三节 收费广场设计4）往复变向共享车道65第六十五页，共85页。第三节 收费广场设计2、收费车道数的确定（1）单停式 单停式收费站的通行能力可以用排队论的方法进行求解。其基本假设为： 1）车辆的到达具有随机性，来车的间隔服从泊松分布 2）服务时间服从负指数分布 因此，可以将单停式收费站看作是一个标准的M/M/S排队系统。 66第六十六页，共85页。第三节 收费广场设计（3）双停式 对一些交通特别繁忙的单停式收费站，在高峰期间为了尽快疏散车辆，有些收费员背着钱袋在停车

29、线后面对车辆进行收费，这就是双停式收费站的雏形。 双停式收费车道是在同一收费岛前后设置两个收费亭。两亭之间必须有20m缓冲区的设计思想。67第六十七页，共85页。第三节 收费广场设计（4）往复变向共享车道 当出入口收费车道并列在一起时，可将中央部分作为往复变向共享车道使用。日本高速公路设计手册认为，采用往复变向的中央车道可用3条车道。往复变向共享车道按下式计算： 往复变向共享车道数=取绝对值相对于（AADTkd）的入口所需车道数-相对于AADTk(1-d)的入口所需车道数 k设计小时交通量系数 d方向分布系数68第六十八页，共85页。第三节 收费广场设计二、收费站线形设计 收费站一般由收费车道

30、、收费广场和站房设施组成。 收费站的线形设计原则上应保证交费的车辆有足够的视距，便于驾驶员从远处看清，并做好停车准备。 收费站的线形布置一般包括：平面线形；纵断面线形；横断面；从收费广场到一半路段的渐变段；收费广场长度。69第六十九页，共85页。第三节 收费广场设计1、平面线形 收费站的平面线形应综合考虑车道、广场、站房及配套设施的布置。收费广场的线形以直线为好。 收费广场设在主线上时，平面线形应与主线线形一致。收费广场设在匝道或其连接线上时，要求平曲线的最小半径为200m。收费车道同样以直线为好。若为曲线段，需要加宽收费车道。不能在曲线车道处设超高，否则容易引起收费车道一侧积水，从而影响收费

31、设备。70第七十页，共85页。第三节 收费广场设计2、纵断面线形 一般要求收费所中线前后各50m以上区域最大纵坡小于2%，特殊地段小于3%。对于设计车速大于80km/h的主线收费站，其最大纵坡限制的范围在中心线前后各100m以上。 收费广场的竖曲线的半径：收费广场设在主线上时，应与主线标准一致；收费广场设在匝道或其连接线上时，竖曲线半径应大于800m。71第七十一页，共85页。3、横断面 为了便于收费广场排水，要求收费广场设置一定的横坡，其标准为1.5%，最大值为2.0%。对于收费车道宽度，日本高速公路设计手册认为收费车道宽度为3.0m。每一方向至少有一条车道宽度为3.5m，收费岛宽度为2.2m。美国的收费站，小汽车道为2.44m，往复变向车道和一般车道大于3.04m，货车道为3.96m，收费岛宽1.83m。 72第七十二页，共85页。5、收费广场的长度 收费广场的长度必须满足车辆有适当的