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降本增效,初心不改 | 探索建设轻量化经济型收费站

不应为了建设而建设,为了智慧而智慧

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截止2021年底,全国收费公路里程18.76万公里,(数据来源:交通运输部《2021年全国收费公路统计公报》),其中广东在2020年底成为第一个高速公路突破10000公里通车里程的省份,云南紧随其后在2022年8月成为第二个突破10000公里通车里程的省份。

随着高速公路里程的不断增长,收费站数量也在不断递增。截止2022年底全国收费站已超万座,收费车道数量达8万多条。收费站作为高速公路重要起止点,承担着多项业务职能,如通行、收费、管控等,是高速场景面向社会车辆提供服务的最典型窗口。

鉴于收费站在公路收费业务中的重要性,对收费站的建设和运营管理也越来越严谨和精细,这不仅体现在土建、房建、机电等建设项目上,还须考虑好后期的养护、运维等工作,同时兼顾考虑可用、可靠、经济等多重要素。

面向车主提供与传统收费同等甚至更高服务水平的前提下,以最经济、实惠的方式,建设一个与收费年限生命周期相一致的收费站,并且在满足日常业务开展的同时便于运维,经得起使用。这正是当下高速公路运营单位所关注的重点之一。

一、经济型建站面临挑战

如何建设一个经济型收费站,我们首先需要先定义什么样的收费站才算得上是经济型收费站。结合建站所需完成的常规工作,所谓经济型收费站建设,应从征地用地开始,至主体施工、机电部署等一系列的实施,在用地、房建、机电、系统等方面均应考虑其经济性。目前对于经济型收费站尚未有较为体系的定义,从解决经济性问题的角度出发,现传统收费站建设存有如下问题:

(1)占地用地要求高,除了考虑收费广场及基础设施的建设外,还需要考虑相应的站房建设配套,从而牵涉房建征地用地问题,如空间、费用等;

(2)土建工程工序繁复,建设内容多,工作界面相互交叉,建设周期长,工程造价高;

(3)机电工程涉面广且专,如网络架构较复杂,设备种类日益繁多,集成水平相较于行业数字化、智能化发展略显滞后,系统建设界面较多、施工难度大、周期长。

由此可见,要达成经济型建站必然要正视这些问题,并予以有效的应对和解决。

二、地用地方面的经济性举措

在用地方面,车辆通行所需的车道为必不可少的用地,包括匝道、外广场、内广场等,暂且称之为“收费用地”;我们同时把为路方人员工作配套的用地,如办公区、休息区等,称之为“站房用地”,同样不可或缺。但是无论是“必不可少”,还是“不可或缺”,要通过用地空间的节省来实现经济性目标,只能从收费用地、站房用地这两方面进行缩衣节食。

在收费用地上,目前已经有多个省份试点窄岛化设计,将收费岛的宽度从传统的2.2米收窄至0.4-1.8米不等;甚至也有像广州机场高速和郑州机场高速般,将两条ETC专用车道中间的收费岛直接拆除,形成一条“两同向道且无岛隔离”的模式。无论哪种形态,无疑都可以给收费站带来两个方面的好处,一是在同样的用地条件下,增加车道数量,从而增加收费站的整体通行效率;二是增加通行车道的宽度,有些情况下受立柱、主体工程的限制影响,窄岛处理后多出来的车道横向宽度虽不足以增加一条车道,但是也加宽通行车道,此也有助提升过车体验,例如将3.2米车道拓宽至3.5米,特别是对超宽车道的拓宽。

在站房用地上,一般收费站房包括有工作区、机房、会议室、宣传区域、停车场、食堂、宿舍、绿化等等,动辄占用数千平方米用地,这无疑是传统收费站建设中的用地大头之一。当前大部分路段经营单位已经采用“大站带小站”的管理模式来节约建设成本及经营成本,部分收费站甚至通过房区的功能“共建共用”来达成节省效果,如甘肃高速的“开口子”工程,将站房功能区分为工作区和生活区,所有收费站都需要建设工作区,而只在部分收费站建设“共用生活区”或在邻近服务区建设生活区。无疑此种站房按不同功能区分拆,并有针对性地通过重新规划安排,实现“共建共用”的建站方式,可使用地得到大幅度的节约,也加大此部分区域的利用率。

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三、土建工程方面的经济性举措

对于收费站土建主体工程应以“安全”为第一考虑要素,保障车辆安全通行、降低养护成本。在这方面,目前从建设模式上或技术应用上均未能有显著突出节约成本的好方法,基本上都是按现有施工要求开展,其施工节约成本主要来自于用地减少而带来的工作量减少。

四、房建工程方面的经济性举措

目前传统的“钢筋水泥”结构依然是房建的主流首选,而随着金属、塑胶等材料技术的发展,以及膜结构工程的使用,各种新型的房建方案在多个行业得到成熟应用。例如集装厢式的“方舱”在建筑和医护的广泛应用、轻钢结构房建在民宿的使用等。

在收费站的房建工程中,主要有站房建设和广场雨棚建设这两项重要内容。

在站房建设上,按照现有收费公路的收费年限相关要求,一般高速公路收费年限在15年至30年之间,而“方舱”使用年限恰好在25年以上,且方舱具有施工便利、拆除便捷等多方面的优势,在扩展性上也更加方便,随时可“附加”或拆除。由此可见,使用定制“方舱”来代替部分高速公路房建工作,将给房建工程带来更加经济性的选择。

目前已有部分收费站的员工宿舍采用方舱来代替传统房建,在甘肃金城南收费站就是使用双层云舱来代替了整个站房,在重庆也在广场路侧建设收费站服务岗的简易工作区也是类似方式借鉴。这些新型房建的应用都证实了,它在替代传统房建的可行性,且此方式无疑在用地上更加节约、施工上更加简便、用料上更加环保,给收费站房建设带来切实的成本节约路径。

在收费站雨棚的建设上,一是采用简洁的钢框架结构体系,利用工厂化生产及现场快速组装的优势,辅以光伏发电等组件的应用和结合,可降低建设成本或降低运营成本,甚至带来另类的收益,如光伏发电带来的电力成本投入降低等;二是采用膜结构雨棚,通过大跨度张拉膜来快速实现棚面搭建,无疑在成本上也有明显的降低作用。

五、机电工程方面的经济性举措

利用集约化理念推进收费站机电工程实施,以满足近期收费站业务开展需求和使用要求,并结合远期自由流发展目标所面临的收费站改造、迁移、拆除需求,为节约业主前期建设投资、节约机电工程施工时间、便于后期机电维护提供了条件。

在收费站机电工程集约化建设上,主要从收费岛上机电设备和机房建设这两个方面考虑如何节约相关成本投入。

一是集约节点组建的一体化车道。在不增加车道机电“采购+施工”总体成本的前提下,以高集成化的简约装备为核心,集成车道设备,形成自动一体化车道。将原来的“散装式”车道逐步向“一体化”车道演进,这就像是20年前的组装电脑和品牌电脑一样,在相同的配置下,品牌电脑的稳定性更高、售后服务更好。

目前已有厂家在尝试生产“品牌车道”,但是品牌车道的优势尚未形成,不管是在功能上、性能上,还是在价格上和售后服务上,当前品牌车道的价值都还有待验证和提升。从已试点的品牌车道来看,如下图所示的将整车道的所有设备(含收费机电设备、交安设备和标牌等)进行重新组合成3-4个集约节点,是目前所见集成度和成熟度最高的应用。

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二是采用集约化、云边化等新技术理念和举措驱动收费站机房核心建设。Iaas云技术(基础设施即服务)已经在各行各业得到广泛的应用,在收费站将整站的计算资源集约云化,通过一个机柜代替原有一个机房的所有服务器和网络等关键设备,无疑可大大节省相应的空间占用,也有助运维的聚焦。

另外,采用面向收费应用和支撑的独有Paas能力,结合通用的Iaas能力而打造的软硬云化服务一体集成,将大大提升收费站的收费服务支撑能力,并有助在此提升计算、存储、应用、安全及维护水平,如通过面向收费应用高可靠、低调试的远程部署和更新能力,可大大降低应用投入后的维护成本;又如,通过高可用架构实现算力、存储的可靠支撑也可大大降低运维的风险。对此,建议可采用如下几项举措:

(1)通过云平台模式构建站级应用,实现在减少对传统车道工控设备的依赖之余,也促进原多类服务器的资源集成,如站收费服务器、门架服务器、站监控服务器等,并且也有利于提供一致的车道服务、站级管理服务、站级AI计算服务、视频管理服务等服务;

(2)通过“云边”理念配置站运行环境,将轻量化的云引擎搭载于服务器、网络级存储设备上,以软硬一体化的输出形式,实现一站式的云计算解决方案;另外,借助边缘计算能力构建,提供对数据中心计算、存储、网络资源的高效管理与调度,快速创建云主机、分配云盘、自动配置云主机网络、实时监控资源信息,快速实现业务上线和灵活便捷运维。

六、结束语

目前,为响应国家全面推进“新基建”的重大战略部署,支撑传统公路基础设施转型升级,进而融合国产智能交通基础设施,形成可适配、可掌控、可发展的技术新动能,在推进智慧公路、智慧收费站建设时,大部只考虑“高大上”的智慧能力建设,将所有先进技术、应用创新都一股脑在一个收费站堆砌上,而忽略了实用性和经济效益,这就像是汽车配置一样,座椅加热在北方是个非常好的功能,但是比如在海南广东等南方地区就毫无意义,所以主线站和匝道站、拥堵站和空闲站都应该有不同的经济性建站策略。

“开源节流、降本增效”才是收费站建设的第一守则,不应为了建设而建设、为了智慧而智慧,笔者认为秉持建设经济性收费站才是符合发展规律的主流方向。

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