交通工程设施设计之七 收费设施与交通收费设备详解

收费设施是交通工程，特别是高等级公路、桥梁、隧道及停车场等系统中的关键组成部分。它不仅是资金回收、实现项目经济可持续性的重要手段，也对交通流的组织、管理与服务水平产生直接影响。本章将系统阐述收费设施的设计原则、类型以及核心的交通收费设备。

一、收费设施设计的基本原则与目标

收费设施的设计首要目标是实现高效、安全、公平的收费过程，同时最小化对主线交通流的干扰。其核心原则包括：

1. 通行能力匹配：收费车道的数量与通行能力必须与收费站的预测交通量相适应，避免成为路段瓶颈。
2. 安全至上：合理布局收费广场、渐变段和分隔设施，确保车辆减速、停车缴费、加速驶离全过程的安全，特别是人员（收费员、驾驶员）的安全。
3. 用户友好：缴费流程应清晰、简便、快速，提供多种支付方式（如现金、ETC、移动支付），并设置明确、提前的指示标志。
4. 经济性与可扩展性：在满足当前需求的基础上，设计应兼顾未来交通量增长和技术升级的可能性。

二、收费制式与收费站布局

收费制式决定了收费站在路网中的布局形式，主要分为：

• 均一制收费：全线按次统一费率收费，收费站通常设置在道路的入口或出口。布局简单，但长途短途收费相同，不够公平。
• 开放式收费：在主线设置若干收费站，按区间收费。需设置主线收费站，对交通流有直接阻断影响。
• 封闭式收费：车辆在入口领卡（或记录信息），在出口根据行驶里程缴费。这是高速公路最常用的制式，需在所有互通立交的匝道出入口设置收费站。
• 混合式收费：结合上述多种方式。

收费广场是车辆完成缴费操作的区域，其设计包括足够的渐变段长度、足够的收费岛宽度与长度、安全岛、以及排水、照明、监控等配套设施。

三、核心交通收费设备详解

收费设备是收费系统的“硬件”核心，其技术水平直接影响收费效率和系统可靠性。主要设备包括：

1. 车道级设备：

• 电子不停车收费（ETC）设备：这是现代收费系统的主流。包括车载单元（OBU） 和路侧单元（RSU）。RSU通过5.8GHz专用短程通信（DSRC）技术与行驶中的车辆OBU进行快速数据交换，自动完成扣费。具有通行效率极高（车辆可保持20-60km/h速度通过）、节约人力、减少排放等优势。

• 人工半自动收费（MTC）设备：车辆需停车缴费。核心设备包括：

• 收费员终端（操作台）：集成计算机、票据打印机、读卡器、显示器等，是收费员的工作平台。

• 车辆检测器：通常采用环形线圈或地磁传感器，用于感知车辆到达、离开，触发抓拍和控制系统。

• 自动栏杆机：受控抬起或落下，控制车辆通行。

• 费额显示器：向驾驶员显示应缴金额。

• 车牌自动识别（ANPR/LPR）系统：通过高清摄像机和图像处理软件，自动抓拍并识别车牌号码，是稽查逃费、匹配入口信息（封闭式收费）的关键。

• 自助缴费设备：如无人值守的自助取卡/缴费机，常用于停车场或流量较小的收费站。

1. 站级与中心级设备：

• 站级服务器/计算机：收集、处理本站所有车道的数据，并进行初步存储和管理。

• 视频监控系统：覆盖收费广场、车道、票亭，用于安全监控、交易纠纷处理和运营管理。

• 对讲与报警系统：保障收费员与监控中心的通信畅通和紧急求助。

• 供配电与防雷系统：确保收费设备7x24小时稳定运行。

四、发展趋势与挑战

随着技术进步，交通收费设施与设备正朝着 “无感支付”、“一体化集成” 和 “智能化” 方向快速发展：

• 多技术融合支付：ETC与车牌付、二维码支付、基于北斗的自由流收费等互为补充，满足多样化需求。
• 自由流收费：取消收费站物理设施，通过高精度定位、车路通信等技术在车辆行驶中完成计费扣款，实现真正的不停车通行，这是未来的终极形态。
• 数据深度应用：收费系统产生的海量交通流数据，可用于路网运行监测、出行服务、养护管理等领域。

面临的挑战主要包括：不同系统间的互联互通与标准统一、网络安全与数据隐私保护、旧系统升级改造的成本与兼容性问题，以及应对逃费、欺诈等不法行为的稽查技术需要不断强化。

****：收费设施设计是一项融合了交通工程、土木工程、电子信息技术和管理的综合性工作。合理的布局规划与先进、可靠的收费设备选型，共同构成了一个高效、公平、安全的收费运营体系，对于提升路网整体运行效率和服务质量至关重要。