全面推行ETC分段計費對湖南省一般互通選形影響分析

黃宇卓, 毛阿立

(1.湖南省交通科學研究院有限公司，湖南 長沙 410029； 2.交通建設工程湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410029)

0 引言

2020年1月1日之前，我國高速公路采用以人工收費為主、ETC收費為輔的集中收費模式。受該收費模式的影響，互通選形不夠靈活，以單喇叭為主，形式單一，存在互通占地大、成本高、影響城市規劃等問題[1]。目前，湖南省已經完成了取消省界收費站及ETC分段計費改造的任務。ETC分段計費模式的推廣，將大幅降低高速公路互通建設及運營管理成本，提升互通運行效率，并推動互通設置形式的多樣化，且為互通布局的加密提供有利條件，從而大幅促進高速公路降低成本、提升總體運行效率，并有效緩解高速公路擁堵車流“上不去、下不來”的問題，為高速公路擁堵分流與應急管理提供便利。這對推動湖南省高速公路走高質量發展之路、助力交通強國示范省建設具有重要意義。本文從宏觀和中觀層面研究ETC分段計費對一般互通的選形影響，重點分析了通行能力與服務水平、管理效率、建設及運營成本等幾方面。

1 現狀分析

1.1 互通選形情況

傳統人工收費模式下，我國高速公路一般互通式立體交叉多采用喇叭形，約占93%；部分苜蓿葉形約占6%，菱形約占1%[2]。湖南省的一般互通式立體交叉形式與國內基本一致，全省單喇叭形互通占比95.4%；菱形互通占比2.2%；部分苜蓿葉互通占比0.7%；其他形式占比1.7%。單喇叭形互通使用率較大，說明互通式立體交叉與收費站的合并設置對互通選形產生了關鍵性影響[3]。由于原有收費模式下收費廣場規模大，單喇叭形互通匝道匯集于一處，僅需集中設置一處收費廣場，運營管理較為方便；而部分苜蓿葉形和菱形互通匝道往往分開設置，需要建設多處收費廣場，運營管理難度大。湖南省高速公路現狀9處菱形互通主要采用三岔菱形互通方案，4條匝道平交后都通過一條連接線通往收費站，收費站設置為一站一點式，通常適用于受地形地物限制且交通量不大的情況，但本質上與單喇叭互通的運行管理方式相同?，F狀3處部分苜蓿葉互通全部位于長沙周邊，互通用地受到限制，部分象限無法布置匝道，難以采用單喇叭互通形式，部分苜蓿葉互通能避免占用特定地塊，適用性較好，如長張高速關山互通、長沙繞城高速萬家麗南互通等。

1.2 互通連接模式

湖南省的一般互通式立體交叉與其他道路的連接模式基本都為單喇叭形互通+連接線，通過單喇叭形互通接入一處集中收費廣場，再設置長度幾百米到幾公里不等的互通連接線連接收費廣場與其他道路(見圖1)。這種連接模式在傳統人工收費模式下便于集中收費管理，但存在著與路網銜接較差，上下高速繞行距離較遠的問題，部分互通連接線影響路網規劃?；ネㄟB接模式的單一還降低了路網通行能力及對交通和環境的適應性。

圖1 某典型互通連接模式

1.3 互通成本情況

互通成本主要由建設成本、運營成本兩大部分組成。目前湖南省已建成和設計中的一般互通式立體交叉中都以單喇叭形互通為主，通過統計醴婁、伍益、官新、沅辰、芷銅等高速公路的造價數據，可知單喇叭互通(不含主線)的建安費普遍為6000萬～8000萬元(見圖2)。此外互通的建設成本還包含征地拆遷成本、收費站建設成本及收費機電成本，其中征地拆遷成本3000萬～5000萬元，收費站造價1000萬～2000萬元，收費機電造價約1150萬元。運營成本主要由人工成本、辦公成本、用電成本等組成，與收費站配備人數呈正比。根據對長沙管理處運營中收費站的調查研究，以一處3進5出的收費站為例，ETC分段計費前配備人員為30人，每年運營成本約258萬元。按20a運營期計算，一處互通建設及運營成本高達2億多。傳統人工收費每處收費站配備的人數較多，導致收費站的房建規模偏大，總體運營成本偏高。同時傳統人工收費的管理模式也限制了互通選形，絕大多數采用建設和占地規模都較大的單喇叭形互通，導致互通建設成本偏高。

圖2 部分單喇叭形互通建安費

2 ETC分段計費對互通選形的影響

2.1 互通的通行能力與服務水平提升

ETC系統可以使車輛快速、便捷地通過收費站，車道平均服務時間大幅縮短，根據相關研究結論，ETC車道平均服務時間約為3 s，入口MTC車道服務時間約為8 s，出口MTC車道服務時間約為18 s[4]。理論上每ETC車道通行能力可達1 200 pcu/h，是入口MTC車道通行能力的2.67倍、出口MTC車道通行能力的6倍。

以典型的3進5出互通出入口為例，傳統人工收費模式下互通進、出口的通行能力分別為2 100、2 000 pcu/h[5]；推行ETC分段計費改造后，進、出口的通行能力分別為2 850、5 000 pcu/h?；ネǔ隹诘耐ㄐ心芰μ嵘?倍以上，可以縮減出口收費站的規模(見表1)。

表1 典型“3進5出”互通出入口基本通行能力對比分析類型傳統人工收費模式推行ETC改造后車道數/條通行能力/(pcu·h-1)車道數/條通行能力/(pcu·h-1)ETC車道11 20022 400進口道MTC車道29001450小計32 10032 850ETC車道11 20044 800出口道MTC車道48001200小計52 00055 000

2.2 互通管理的效率提升

ETC系統有效降低了收費站的現金管理需求及管理難度，減少了現金流通中產生的清點、出納、解款等環節，也降低了現金管理產生的安全隱患，提升了高速公路互通的管理效率[6]。

2.3 建設及運營成本降低

2.3.1建設成本

ETC分段計費模式下，隨著收費人員的減少，收費站可以減少土地征用、收費大棚、員工宿舍以及綜合樓的規模，初步估算單個收費站可減少直接投資400萬～600萬元，收費站建設成本降低為20%～30%。

隨著ETC分段計費的推行，互通管理模式發生了變化，對互通選形的限制將減小，選形可以更加多樣化、靈活化。經測算，菱形互通和部分苜蓿葉互通的用地規模及匝道長度均小于單喇叭互通，菱形互通造價為2500萬～5000萬元，部分苜蓿葉形互通造價為3000萬～6000萬元。ETC分段計費改造后，收費站人員配置大幅減少，菱形互通和部分苜蓿葉形互通設置在成本上的優勢凸顯。選形多樣化，通過采用菱形、部分苜蓿葉形整合選用可以使互通的直接建設成本減少20%～30%(見表2)。

表2 不同形式互通扣除主線規模及造價測算互通形式匝道長度/km跨線橋座數/座占地面積/km2造價/萬元單喇叭形3.0～4.020.10～0.176 000～8 000菱形1.3～2.310.03～0.072 500～5 000部分苜蓿葉形1.5～2.510.06～0.103 000～6 000

2.3.2運營成本

根據對部分運營收費站的調查研究，以一處3進5出的收費站為例，ETC分段計費前配備人員為30人，目前配備人員減少至20人，人員配備數量普遍減少30%～40%。收費站人員的減少除了帶來最直接的薪資支出減少外，還能減少相對應的宿舍樓、綜合樓及輔助用房的建設投入，以及水電等資源的消耗。綜合考慮人工成本的降低及ETC設備維護成本的增加，每處收費站的運營成本下降為30%～40%。

2.3.3互通設置的建設及運營成本降低

根據前面的分析，ETC分段計費推行后初步估算每個收費站可減少直接建設成本20%～30%，而互通選形的多樣化可以使單個互通的直接建設成本減少20%～30%。綜合考慮互通與收費站直接建設成本、收費站運營成本，預計單個互通的建設及運營成本能減少25%～35%。隨著ETC改革的深入，互通的建設與運營成本將進一步減少(見圖3)。

圖3 ETC改造前后各項成本減少比例測算

3 互通選形趨勢

傳統人工收費模式下，原有的收費廣場及管理站房面積較大，一般在6 000 m2以上，從一定程度上限制了互通的選址及選形，尤其是城區房屋密集區域及山區地形陡峭區域，很多適合設置互通的位置受收費站用地限制無法布設互通，或者因布設收費站的需要導致互通選形受很大制約，無法完全按照交通需求、路網情況及地形條件選擇最適合的互通形式，導致直接建設成本增加和路網運行效率降低等問題。采取四岔菱形和部分苜蓿葉形互通都需要設置多點收費站，而傳統人工收費模式下多點收費站的管理難度較大，導致了菱形互通和部分苜蓿葉形互通使用率較低。

從近期看，ETC分段計費可減少收費站的建設成本及占地規模，使互通匝道布設更為自由，不必為了設置收費站特地經過一處大面積地形較平坦區域，進出口匝道布設可以更順應地形及交通流向，使互通選形更趨于合理。菱形互通和部分苜蓿葉形互通等非單喇叭形式互通將更加適用。

從遠期看，ETC完全實施可取消收費站及管理站房，互通選形可不考慮收費站的設置問題，只考慮交通需求、路網情況及地形條件等因素，可根據具體情況采用更為經濟合理的其他互通形式，改變目前單喇叭互通為主的互通選形思路。

4 結論

自2020年ETC分段計費全面推行以來，湖南省小型車輛ETC安裝率達到90%以上，但新建的高速公路一般互通還是以單喇叭形為主，未出現顯著變化。根據湖南省聯網收費中心數據及收費站實地調查，ETC實際使用率僅有60%～70%，主要是因為一方面ETC設備故障時有發生，另一方面部分車主思想觀念尚未轉變，大量車輛還是走人工車道。同時超載治理、綠通設置、管控需求、法規尚未完善等因素制約依然存在，目前高速公路尚不能實現完全ETC收費模式，近期必須保留ETC/人工混合車道。這些因素導致收費站的通行效率并未得到根本提升，管理模式與之前也未出現大的變化，依然需要設置集中收費站以便于管理，故單喇叭形互通在近期還將占據主要地位。隨著管理制度的完善、車主思想觀念的轉變、全路網治超的實施、各項法規的完善，遠期ETC收費模式將完全取代人工收費，收費管理因素對于互通選形的影響將逐漸減小。

總結出ETC分段計費對互通選形的影響主要有以下幾點：減少了人工收費時間，高速公路互通進出口的通行能力大幅度提升，尤其是互通出口的通行能力提升兩倍以上；減少了收費人員數量及收費現金數量，提升了高速公路互通管理效率；推行ETC分段計費，互通收費站規模減少，可靈活選取更加經濟的互通形式，建設成本與運營成本均大幅度降低。

總的來說，傳統人工收費模式下互通選形更多考慮方便集中管理收費及節約運營成本，絕大多數互通采用單喇叭形，這與過去的收費模式是相適應的。隨著ETC分段計費的推行，收費管理效率提升及運營成本下降，互通選形可以更加多樣化、靈活化，各種形式的互通應根據其適用條件進行綜合比選。