[日积月累]：道路收费系统车型分类方法研究

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道路收费系统车型分类方法研究


摘 要：车型分类技术是车辆通行费征收工作中采用自动收费系统收费的难点之一，本文针对国内实际情况，提出以轴重、轴数、轴距作为分类依据，建立车型分类系统，针对该系统的实施，提出了相应的方法。
关键词：道路 收费系统 车型分类 研究

1 概况
　　国内外所有收费公路都毫无例外地对车辆加以分类，但不同国家、不同地区、不同道路，根据当地车辆结构、交通量水平、收费目的、分类手段等实际情况，在类别划分上有的简单，有的较复杂。因此，任何一条公路在收费前，对车辆分类进行研究、分析是必要的。同时，不同的车辆分类方法对收费道路管理现代化所需的硬件、软件要求不同、管理费用也不尽相同。?
　　我国交通运输作为国民经济发展中一项重要的基础产业，对国民经济发展和建设都具有十分重要的战略地位，而公路运输以其便捷、灵活的运输特点成为交通运输中十分重要的中短途运输方式，为加快公路基础设施建设步伐，国家有关部门在80年代后期颁布了“公路主管部门对我国集资、贷款修建的高速公路、一级公路、二级公路和大型公路桥梁、隧道、轮渡码头，可以向过往车辆收取车辆通行费，以用于偿还集资和贷款的”有关规定。目前，我国大部分道路建设项目都采用“贷款修路、收费还贷”这一政策，作为筹措建设资金的重要手段。随着收费道路的建设，各地兴建了大量的收费站，采用不同的收费制式与收费方案。在收费站建设初期，多以人工收费为主。但随着交通量不断增大，收费口服务水平往往不能满足使用要求，除出现排队问题外，随着交通联网规模增大，限制了道路使用者行车路线的随时变更，缺乏机动性。同时，由于管理设施、管理水平低下，出现了诸如收费员作弊、私吞票款、驾乘人员违章闯口等一系列问题。因此，目前全国各地、特别是经济发达地区为提高管理水平，陆续装备了监控与计算机管理系统。但在车辆自动识别车型方面，尚无符合我国国情的、效果比较理想的车型自动识别系统。?
　　任何半自动或全自动收费系统中车型自动识别是系统能否可靠实现的关键问题之一，同时也是决定收费管理系统建设成本高低的一个重要影响因素。国外比较先进的自动识别系统是采用多种先进的计算机、通讯、激光技术合成，需要预先在车辆规定的位置贴上与该车相对应的识别条码。车辆经过收费站时，激光判读装置自动读取识别条码并传递给计算机，计算机按接受的条码来读取预先储存的该车车型、车主姓名和所有计费信息，系统按相应的规定收费标准计取费用。但这种自动识别系统对硬件要求很高，投入很大，不适合我国国情。近几年我国某些地区，在车辆通行费征收中也对车辆自动识别系统作了一些有益的尝试。一方面，引进国外先进的自动识别系统；另一方面，针对我国国情，开发研制了如红外识别等自动识别系统。但都由于国内车型太多，而系统识别率不能满足要求，无法全面推广使用。

2 车辆分类的原则
2.1 公平合理性
　　车辆分类的主要目标，就是要保证通行费计收的相对合理。理论上讲，计收的通行费应反映出不同车辆对道路的使用和破坏，也要考虑收费道路的车型构成比例、车辆分类的检测手段、车辆对道路的占有及车辆的运营效益。

2.2 简单明确性
　　在尽可能按公平合理的原则进行车辆分类的同时，还要考虑到车型判别的简明性，以保证营运高效、可靠，并降低运营成本。

3 车辆分类方法?
3.1 车辆分类依据
　　车辆对道路的破坏主要取决于车辆的最大轴重，而收费的目的在于收回项目建设投资及保证道路通行能力所需的养护费用。因此，以车辆最大轴重作为车辆分类依据，确定相应的收费标准是十分合理的。

3.2 轴载对道路破坏作用的分析
3.2.1 轴载对道路建设投资的影响
　　轴载大小对道路建设投资有着十分明显的影响，特别是轴载＞10t的大吨位汽车。图1分析了轴载对三种常见路面结构，即半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面和刚性路面结构厚度的影响。由图1可见，以10t轴载为基准，当轴载增加到14t时，三种路面结构的面层厚度分别要增加9.5、5.5和4cm。按常规的材料单价计算面层造价要增加15～30元/m2。
　　大量的研究和测试表明，钢筋混凝土梁桥是承载能力储备最弱的桥型，又是公路桥中最常用的桥型，因此通过选择汽车轴重对该桥型的作用进行研究是可行的。研究结果表明，桥梁的承载能力主要受车辆总重的影响，以汽-20车队荷载统计的简要梁桥为例，其允许通行的车辆不宜超过40t，凡总重超过40t的车辆需有条件行驶，或者说，要增加建设投入，提高桥梁建造标准。


图1 轴载与各种面层厚度关系

3.2.2 轴载对路面的破坏
　　不同轴载对路面的破坏作用，可以通过现行路面设计中的轴载等效破坏公式说明。对于柔性路面，一次10t轴载的疲劳破坏作用约相当于5t轴载作用10次；对于刚性路面而言，10t轴载的疲劳破坏约相当6t轴载作用的3000倍左右。综上所述，大吨位车辆(＞10t)影响下的道路建设投资和车辆对道路设施的破坏程度都是很大的。因此，对大吨位车辆实施较高费额是合理的。

3.3 车辆运营成本与汽车载重量的关系

汽车载重量与相对运营成本的关系　　　　　－－－－－表1

项 目 指 标
汽车载重量(t) 1 2.5 5 7 20
相对运输成本(％) 100 48 23 18 12

　　国外研究成果表明，运营成本与汽车的载重量之间存在较好的相关关系，表1是汽车载重量与相对运营成本关系。
　　经回归分析，相对运营成本(y)与载重量(x)的关系式为：y=97.6x-1.281+10?
　　我国80年代初曾做过车辆运营成本的调查，调查的数据见表2、表3。

部分运输单位一般载货车的运营成本数据(1982年价格)　　　　表2

运 输 单 位 车 型 载重(t) 运营成本(元/t·km)
江苏省汽车联运公司 CA10B 4 0.1791
EQ140 5 0.1314
青岛第一运输公司 JN150 8 0.1116
江苏铜山县交通局货车队 R10.215 9 0.1029
R12.215 11 0.0948

部分运输单位半挂车的运营成本数据(1982年价格)　　　　表3

运 输 单 位 半挂车型 载重(t) 运营成本(元/t·km)
江苏省汽车联运公司 解放半挂 8 0.1250
东风半挂 10 0.0998
青岛第二运输公司 黄河半挂 15 0.0931

　　无论是国外资料还是我国的实际调查资料都表明，大吨位载重汽车的运营成本大大低于小吨位汽车，具有较好的运营效益。因此，对征收通行费的承受能力也相对较高，即随吨位增加虽收费标准提高，但相对其营运效益而言，心理上完全可以承受。

4 车辆自动分类系统
　　以轴重作为车辆分类依据，必需对按正常车速行驶的车辆能够自动称重筛选并归类。整个分类系统构成如下：

4.1 制定分类标准的影响因素
　　(1)轴重对道路建设投资的影响；?
　　(2)轴重对道路破坏作用分析；?
　　(3)不同吨位轴载的运营成本分析。

4.2 轴重筛选方法
　　在收费站前可安装相应的轴重称量设备，该设备与收费站的轴重分类系统相连。轴重称量设备要求能对按不同车速行驶的车辆称重，同时要能区分出正常装载与超载车辆。并与收费站的轴重分类系统比较，显示出相应的应征费额。

4.3 车辆分类技术
　　车辆自动分类系统必须对每一辆车进行分类。车辆分类以车重和轴距为依据，其中轴距是运行时间的函数。系统还必须包括车辆检测器，当称轴重以及记录轴数时，检测器可记录车辆的通过数。车辆的组合数以及轴与轴之间的距离可作为确定车型的指标。当车辆通行称重设备时，系统记录轴重，将轴重相加就可得到车辆总重。车辆总重与该种类型车的允许最大载重量相比后，如属正常装载可按显示的收费额交费通行；如属超载，系统报警，并按超载量大小予以罚款。?
　　整个自动识别系统可通过车型调查分析，确定相应的基本车型。如车轴安排与基本车型不同，可确定为违章车辆，系统自动予以识别。

4.4 车辆分类系统硬件
4.4.1 动态轴重检测设备
　　该设备的输出端与以计算机为基础的控制设备连接在一起。微型计算机可安装在收费亭内，记录有关数据，当系统作轴重检测时，有关轴数、总重等数据在一定的时间间隔内按分类区段记录。

4.4.2 显示设备
　　该设备对正常装载车辆可显示相应的收费额，对超载车辆可显示超载信息。

4.4.3 信息处理设备
　　该设备主要由微机组成，能够记录、分析、处理由称重设备传送来的数据，并操纵显示系统。

5 结束语
　　采用载重车辆分类系统建立的通行费征收系统，具有明显的合理性，易为道路使用者接受，同时对硬件要求不高，成本投入不大，适合我国目前车型相对复杂、收费管理人员素质不高、收费管理投入偏少的实际情况。