XX市某高速公路机电系统设计书
【工程设计背景】：
XX市拟修建一条高速公路，道路路段设计时速为120km/h，互通立交匝道设计时速为60km/h，道路全长约137公里，按双向六车道高速公路标准建设。规划年为2017年，规划年主线断面的年平均日交通量为24800辆，路面为沥青路面，路面宽度为2×3×3.75米，中央分隔带为2.5米，硬路肩宽度为2×3.0米，左侧路缘石宽度为2×0.75米，路面总宽度为32.5米，路基宽度为35米，沿线设置互通立交联通各个途经城市。请进行高速公路机电系统进行设计，以满足高速公路运营需要的系统功能。
表1 目标年某高速公路途经城市断面交通量预测
序号 站点名称 该路分担的产生交通量(AADT) 里程桩号 1 XX主站 24800 0 2 途经城市1 11500 28.9 3 途经城市2 9800 67.6 4 途经城市3 17890 89.8 5 途经城市4 10400 115.3 6
终点城市5 22450 137.0
1. 收费系统设计
收费系统设计应包含收费制式设计，收费站布设地点设计，所有收费站的车道数设计，并选取其中一个主线收费站进行完整的平面设计。
1.1
1.1.1
收费制式与方式选取
收费制式设计
表 2 收费制式与方式比较 分类 均一式 收费 开放式 收费制式比较 收费 封闭式 收费 混合式 收费 特点 较适用于都市高速公路、环城高速公路或短途城市间高速，总里程较短，互通式立交多，车辆行驶里程短，差异不大 适用于互通立交较少，里程较短，或独立收费的桥梁、隧道，非封闭的收费道路 适用于道路里程较长，互通立交多的道路，收费最合理，如城市间长距离高速公路 结合均一制和开放式的优点，更好地兼顾效率和公平，如XX首都机场高速，八达岭高速 人工收费 由人工方式通过现金交易完成，节约投资，操作简单，但容易漏收、逃系统 费，且处理效率低 收费方式比较 半自动收费系统 人工识别车型，人工收费，计算机计费结算，但处理效率依旧较低 自动收费 电子收费系统，在车辆运动的情况下，通过无线通信技术实现信息交互系统 完成收费，大大提高了收费的效率 经分析，选择收费制式与方式如表3。
表 3 收费制式选择
经过各收费站流量变化 该路分担的产生交通量(AADT) 各路段里程 序号 站点名称 里程桩号 收费制式选择 收费方式选择 选择因素
1 XX主站 途经城市1 途经城市2 途经城市3 途经城市4 终点城市5 -13300 24800 28.9 0 2 11500 -1700 9800 8090 17890 -7490 10400 12050 22450 21.7 25.5 22.2 38.7 28.9 3 67.6 4 89.8 封闭式收费制式 5 115.3 6 1.1.2
137 自动收选择封闭式收费系统 费制式，整个路段长度137公需要互通立人工收里，费系统 交连接多个城市；由于城市1自动收到城市2的流费系统 量变化量少只有1700，所以自动收选择成本低的费系统 人工收费系统，其他收费站选自动收用效率高的自费系统 动收费系统。 收费站布设地点设计
依据收费站设置位置不同,可将收费站划分为主线收费站和匝道收费站两种。
主线收费站是指设在主线上的收费站。封闭式收费系统一般是在收费道路两端各设一个主线收费站，其他收费站均设在匝道上。匝道收费站设置在匝道上或连接线上的收费站，其布设方式可分为集中式、分散式和组合式。
分散式：在互通的各个转向象限上都设有收费站。分散式的有点是车辆不需绕行，缺点是人员、设备、服务设施分散，投资大，管理不便，在实际中应用较少。
集中式：整个互通只存在一个收费站。集中式的有点是便于集中管理，集中布置与收费站配套的设备、人员、服务设施。缺点是会限制立交几何线形，且绕行交通量较大。
组合式：介于分散式和集中式之间。组合式的优点是根据实际情况，将两个以上象限相邻的收费站集中在一起，但仍有多于一个收费站的布置形式，即局部集中，车辆绕行距离适中。缺点人员、设备、服务设施仍然分不开，不能集中于一处。
表 4 收费制式选择 序号 1 2 站点名称 XX主站 途经城市1 人工收费系统 封闭式收费制式 3 途经城市2 人工收费系统 4 途经城市3 人工收费系统 匝道集中式 匝道集中式 匝道集中式 收费制式 选择 收费方式 选择 人工收费系统 收费站形式 主线
5 6 途经城市4 人工收费系统 终点城市5 主线 北京主站城市2城市4城市1城市3终点城市5图例：收费道路匝道收费站主道收费站图 1.1收费站布设图 1.1.3
收费站车道数设计
设计小时交通量、服务时间、服务水平是影响收费站车道数设计的重要影响因素。确定其影响因素从而设计收费站车道数。
设计小时交通量，根据美国研究认为第30位最高小时交通量最合适，计算中通常为
DHV=AADT×k×d
其中：k—设计小时交通量系数，取0.12；
d—方向不均匀系数，取0.60。
服务时间是服务效率的倒数，封闭式收费制式入口平均服务时间6~8s，出口平均服务时间14~18s，由于入口处效率较高，考虑建设费用等，取平均服务时间8s，出口效率较低，为使服务水平提高，取平均服务时间14s；服务水平为平均等待车辆数，Lq,通常取1辆，有时候也在不妨碍交通情况下取2或3辆，在流量较小的三个收费站取Lq=2。
表 5 确定基本参数
设计小时交通量
K D 服务时间 Lq
出 1785.6 828 705.6 1288.08 748.8 1885.8 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.70 14 14 14 14 14 14 入 8 8 8 8 8 8 1 2 2 1 2 1 根据以上参数的设定，查表可得个站点出入口车道数。
(此段高速路收费站出口及入口建立在一起，可根据实际情况(高峰时段道路方向分布系数较大)将中央部分的车道作为往复变相公用车道时，则服务时间长的一侧应按重交通方向的交通量，而服务时间段的一侧按车辆少的方向交通量分别计算车道数，然后加在一起作为总的车道数。)
表 6 车道数确定
序号 1 2 3 4 5 6 站点名称 该路分担的产生交通量(AADT) 24800 11500 9800 17890 10400 22450 DHV 每车道平均等待车辆数 1 2 2 1 2 1 车道数 出 8 4 4 6 4 8 入 5 3 4 4 2 5 XX主站 途经城市1 途经城市2 途经城市3 途经城市4 终点城市5 1785.6 828 705.6 1288.08 748.8 1885.8 1.2 收费广场详细设计
1.2.1
主线收费站平面设计
收费广场（含过渡段）平面设计
本着一定的设计原则，即安全性原则（互通立交收费站不能影响主线交通）、避免成为交通瓶颈、尽量铺设在平直路段、适应收费业务和交通管理业务的要求，使收费广场的平面设计满足如下布置要求： A．收费广场的线形设计 ①平曲线设计：