全面推行ETC分段计费对湖南省一般互通选形影响分析

黄宇卓, 毛阿立

(1.湖南省交通科学研究院有限公司，湖南 长沙 410029； 2.交通建设工程湖南省重点实验室，湖南 长沙 410029)

0 引言

2020年1月1日之前，我国高速公路采用以人工收费为主、ETC收费为辅的集中收费模式。受该收费模式的影响，互通选形不够灵活，以单喇叭为主，形式单一，存在互通占地大、成本高、影响城市规划等问题[1]。目前，湖南省已经完成了取消省界收费站及ETC分段计费改造的任务。ETC分段计费模式的推广，将大幅降低高速公路互通建设及运营管理成本，提升互通运行效率，并推动互通设置形式的多样化，且为互通布局的加密提供有利条件，从而大幅促进高速公路降低成本、提升总体运行效率，并有效缓解高速公路拥堵车流“上不去、下不来”的问题，为高速公路拥堵分流与应急管理提供便利。这对推动湖南省高速公路走高质量发展之路、助力交通强国示范省建设具有重要意义。本文从宏观和中观层面研究ETC分段计费对一般互通的选形影响，重点分析了通行能力与服务水平、管理效率、建设及运营成本等几方面。

1 现状分析

1.1 互通选形情况

传统人工收费模式下，我国高速公路一般互通式立体交叉多采用喇叭形，约占93%；部分苜蓿叶形约占6%，菱形约占1%[2]。湖南省的一般互通式立体交叉形式与国内基本一致，全省单喇叭形互通占比95.4%；菱形互通占比2.2%；部分苜蓿叶互通占比0.7%；其他形式占比1.7%。单喇叭形互通使用率较大，说明互通式立体交叉与收费站的合并设置对互通选形产生了关键性影响[3]。由于原有收费模式下收费广场规模大，单喇叭形互通匝道汇集于一处，仅需集中设置一处收费广场，运营管理较为方便；而部分苜蓿叶形和菱形互通匝道往往分开设置，需要建设多处收费广场，运营管理难度大。湖南省高速公路现状9处菱形互通主要采用三岔菱形互通方案，4条匝道平交后都通过一条连接线通往收费站，收费站设置为一站一点式，通常适用于受地形地物限制且交通量不大的情况，但本质上与单喇叭互通的运行管理方式相同。现状3处部分苜蓿叶互通全部位于长沙周边，互通用地受到限制，部分象限无法布置匝道，难以采用单喇叭互通形式，部分苜蓿叶互通能避免占用特定地块，适用性较好，如长张高速关山互通、长沙绕城高速万家丽南互通等。

1.2 互通连接模式

湖南省的一般互通式立体交叉与其他道路的连接模式基本都为单喇叭形互通+连接线，通过单喇叭形互通接入一处集中收费广场，再设置长度几百米到几公里不等的互通连接线连接收费广场与其他道路(见图1)。这种连接模式在传统人工收费模式下便于集中收费管理，但存在着与路网衔接较差，上下高速绕行距离较远的问题，部分互通连接线影响路网规划。互通连接模式的单一还降低了路网通行能力及对交通和环境的适应性。

图1 某典型互通连接模式

1.3 互通成本情况

互通成本主要由建设成本、运营成本两大部分组成。目前湖南省已建成和设计中的一般互通式立体交叉中都以单喇叭形互通为主，通过统计醴娄、伍益、官新、沅辰、芷铜等高速公路的造价数据，可知单喇叭互通(不含主线)的建安费普遍为6000万～8000万元(见图2)。此外互通的建设成本还包含征地拆迁成本、收费站建设成本及收费机电成本，其中征地拆迁成本3000万～5000万元，收费站造价1000万～2000万元，收费机电造价约1150万元。运营成本主要由人工成本、办公成本、用电成本等组成，与收费站配备人数呈正比。根据对长沙管理处运营中收费站的调查研究，以一处3进5出的收费站为例，ETC分段计费前配备人员为30人，每年运营成本约258万元。按20a运营期计算，一处互通建设及运营成本高达2亿多。传统人工收费每处收费站配备的人数较多，导致收费站的房建规模偏大，总体运营成本偏高。同时传统人工收费的管理模式也限制了互通选形，绝大多数采用建设和占地规模都较大的单喇叭形互通，导致互通建设成本偏高。

图2 部分单喇叭形互通建安费

2 ETC分段计费对互通选形的影响

2.1 互通的通行能力与服务水平提升

ETC系统可以使车辆快速、便捷地通过收费站，车道平均服务时间大幅缩短，根据相关研究结论，ETC车道平均服务时间约为3 s，入口MTC车道服务时间约为8 s，出口MTC车道服务时间约为18 s[4]。理论上每ETC车道通行能力可达1 200 pcu/h，是入口MTC车道通行能力的2.67倍、出口MTC车道通行能力的6倍。

以典型的3进5出互通出入口为例，传统人工收费模式下互通进、出口的通行能力分别为2 100、2 000 pcu/h[5]；推行ETC分段计费改造后，进、出口的通行能力分别为2 850、5 000 pcu/h。互通出口的通行能力提升2倍以上，可以缩减出口收费站的规模(见表1)。

表1 典型“3进5出”互通出入口基本通行能力对比分析类型传统人工收费模式推行ETC改造后车道数/条通行能力/(pcu·h-1)车道数/条通行能力/(pcu·h-1)ETC车道11 20022 400进口道MTC车道29001450小计32 10032 850ETC车道11 20044 800出口道MTC车道48001200小计52 00055 000

2.2 互通管理的效率提升

ETC系统有效降低了收费站的现金管理需求及管理难度，减少了现金流通中产生的清点、出纳、解款等环节，也降低了现金管理产生的安全隐患，提升了高速公路互通的管理效率[6]。

2.3 建设及运营成本降低

2.3.1建设成本

ETC分段计费模式下，随着收费人员的减少，收费站可以减少土地征用、收费大棚、员工宿舍以及综合楼的规模，初步估算单个收费站可减少直接投资400万～600万元，收费站建设成本降低为20%～30%。

随着ETC分段计费的推行，互通管理模式发生了变化，对互通选形的限制将减小，选形可以更加多样化、灵活化。经测算，菱形互通和部分苜蓿叶互通的用地规模及匝道长度均小于单喇叭互通，菱形互通造价为2500万～5000万元，部分苜蓿叶形互通造价为3000万～6000万元。ETC分段计费改造后，收费站人员配置大幅减少，菱形互通和部分苜蓿叶形互通设置在成本上的优势凸显。选形多样化，通过采用菱形、部分苜蓿叶形整合选用可以使互通的直接建设成本减少20%～30%(见表2)。

表2 不同形式互通扣除主线规模及造价测算互通形式匝道长度/km跨线桥座数/座占地面积/km2造价/万元单喇叭形3.0～4.020.10～0.176 000～8 000菱形1.3～2.310.03～0.072 500～5 000部分苜蓿叶形1.5～2.510.06～0.103 000～6 000

2.3.2运营成本

根据对部分运营收费站的调查研究，以一处3进5出的收费站为例，ETC分段计费前配备人员为30人，目前配备人员减少至20人，人员配备数量普遍减少30%～40%。收费站人员的减少除了带来最直接的薪资支出减少外，还能减少相对应的宿舍楼、综合楼及辅助用房的建设投入，以及水电等资源的消耗。综合考虑人工成本的降低及ETC设备维护成本的增加，每处收费站的运营成本下降为30%～40%。

2.3.3互通设置的建设及运营成本降低

根据前面的分析，ETC分段计费推行后初步估算每个收费站可减少直接建设成本20%～30%，而互通选形的多样化可以使单个互通的直接建设成本减少20%～30%。综合考虑互通与收费站直接建设成本、收费站运营成本，预计单个互通的建设及运营成本能减少25%～35%。随着ETC改革的深入，互通的建设与运营成本将进一步减少(见图3)。

图3 ETC改造前后各项成本减少比例测算

3 互通选形趋势

传统人工收费模式下，原有的收费广场及管理站房面积较大，一般在6 000 m2以上，从一定程度上限制了互通的选址及选形，尤其是城区房屋密集区域及山区地形陡峭区域，很多适合设置互通的位置受收费站用地限制无法布设互通，或者因布设收费站的需要导致互通选形受很大制约，无法完全按照交通需求、路网情况及地形条件选择最适合的互通形式，导致直接建设成本增加和路网运行效率降低等问题。采取四岔菱形和部分苜蓿叶形互通都需要设置多点收费站，而传统人工收费模式下多点收费站的管理难度较大，导致了菱形互通和部分苜蓿叶形互通使用率较低。

从近期看，ETC分段计费可减少收费站的建设成本及占地规模，使互通匝道布设更为自由，不必为了设置收费站特地经过一处大面积地形较平坦区域，进出口匝道布设可以更顺应地形及交通流向，使互通选形更趋于合理。菱形互通和部分苜蓿叶形互通等非单喇叭形式互通将更加适用。

从远期看，ETC完全实施可取消收费站及管理站房，互通选形可不考虑收费站的设置问题，只考虑交通需求、路网情况及地形条件等因素，可根据具体情况采用更为经济合理的其他互通形式，改变目前单喇叭互通为主的互通选形思路。

4 结论

自2020年ETC分段计费全面推行以来，湖南省小型车辆ETC安装率达到90%以上，但新建的高速公路一般互通还是以单喇叭形为主，未出现显著变化。根据湖南省联网收费中心数据及收费站实地调查，ETC实际使用率仅有60%～70%，主要是因为一方面ETC设备故障时有发生，另一方面部分车主思想观念尚未转变，大量车辆还是走人工车道。同时超载治理、绿通设置、管控需求、法规尚未完善等因素制约依然存在，目前高速公路尚不能实现完全ETC收费模式，近期必须保留ETC/人工混合车道。这些因素导致收费站的通行效率并未得到根本提升，管理模式与之前也未出现大的变化，依然需要设置集中收费站以便于管理，故单喇叭形互通在近期还将占据主要地位。随着管理制度的完善、车主思想观念的转变、全路网治超的实施、各项法规的完善，远期ETC收费模式将完全取代人工收费，收费管理因素对于互通选形的影响将逐渐减小。

总结出ETC分段计费对互通选形的影响主要有以下几点：减少了人工收费时间，高速公路互通进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两倍以上；减少了收费人员数量及收费现金数量，提升了高速公路互通管理效率；推行ETC分段计费，互通收费站规模减少，可灵活选取更加经济的互通形式，建设成本与运营成本均大幅度降低。

总的来说，传统人工收费模式下互通选形更多考虑方便集中管理收费及节约运营成本，绝大多数互通采用单喇叭形，这与过去的收费模式是相适应的。随着ETC分段计费的推行，收费管理效率提升及运营成本下降，互通选形可以更加多样化、灵活化，各种形式的互通应根据其适用条件进行综合比选。