张小宁:交通网络拥挤收费理论及实践
发布时间:10-09-11

《世界科学》 2010年第5

1.背景

随着我国社会经济的快速发展和城市居民汽车拥有量的不断攀升,交通拥挤、交通安全和交通环境中的矛盾和问题日益突出,因此城市交通系统在现代城市基础设施中的地位不断提高,同时交通出行成本成为城市居民日常生活中越来越重要的组成部分。改革开放以来,中国的大城市不断加大了城市交通基础设施的投资和建设规模,目前大都市的交通基础设施已经趋于完善。受城市空间、土地利用、历史文化等因素的制约,盲目地扩建交通基础设施不仅代价昂贵,而且效率不高。为了解决城市交通中的供求不平衡的矛盾,从交通需求管理方面来协调解决交通拥挤问题是必然的选择。交通拥挤收费是一项重要的交通需求管理手段,在世界其他一些国家城市采用后,能够促进交通资源的有效利用,提高交通效率。交通拥挤收费的理论思想由Pigou(1920)首先提出,WatersVickery20世纪60年代发展了该理论。所谓拥挤道路使用收费是指在特定时段和路段对车辆实行收费,从时间和空间上来调节交通量,减少繁忙时段和繁忙路段道路上的交通负荷,同时还将促使客流向高容量的公交系统转移,达到缓解交通拥挤的目的。

拥挤收费的基本机理是:(1)作为交通需求管理的手段,降低过量的车辆通行需求。(2)改变车辆的行驶路径,优化网络路径流量分布。(3)改变居民出行时间分布,迫使高峰出行向非高峰时段转移。(4)促使私人汽车交通向更环保更节约的公共交通转移。

道路通行收费的相关收益可以用来改善交通网络基础设施和运营系统。如扩建现有道路系统,提供更好的设施维护,并且/或者改善公共交通。另一方面,先进的电子道路收费装置技术带来了较低的系统运行费用。

一般而言,在路网中有四种可供选择的道路通行收费方案具有实际的意义:基于出行距离的收费;基于出行时间或者出行延误的收费;基于瓶颈的收费和基于边界的收费。在一个基于出行距离或者出行时间的收费方案中,通行收费与网络中出行距离或出行时间成一定的比例;通过简单的最优化方法可以求得按单位距离或单位时间收取的最佳通行收费,从而使总的通行时间最短或获得最大社会福利。在一个基于瓶颈收费的方案里,只是在部分选定的瓶颈处收费。在许多城市,通行收费位于市区的桥梁,隧道或快速路,在不同的地方收费并做出相应的调整以缓解拥堵状况。不同于单独、分散的瓶颈,在一些国家和地区,基于边界的收费方案出现在拥堵的城市中心区域,以降低交通需求。

 

2.  拥挤收费带来的影响

拥挤收费在不同的方面对出行造成潜在的影响。首先,在时间上,促使交通从高峰时间向非高峰时间转变,伴随而来的是高峰时段交通量的减少,并且对于整个交通量的减少有潜在的作用。其次,交通出行方式从小汽车出行转变到其他可选择的出行方式。第三,出行路线的转变,由原先的出行路线转向不收费的线路,或者收费相对较少的线路。第四,人们在单次出行期间将有更多目标和社会经济活动行为。第五,出行目的地的转变,从原先拥堵的地区到不收费的郊区。第六,最后会转变土地使用情况,影响土地使用方式。拥挤收费对城市用地的变化还不明朗,一些人认为交通收费将使城市用地规模更向市中心紧凑靠拢;另一些人认为拥挤收费将鼓励城市用地向四周扩散。

迄今为止,美国的研究结果显示:最大的转变是出行时间,路线以及向高载客率汽车专用道(High Occupency VehicleHOV的改变。在欧洲和亚洲的结果同样表明拥挤收费带来了出行时间和路线上的转变;更为重要的是,在亚洲和欧洲交通向高载客率汽车专用道(High Occupency VehicleHOV和公共交通改变的情况更明显。这可能是由于公共交通系统在欧亚国家更发达的缘故。

 

3.  拥挤收费的潜在利益

拥挤收费最直接的益处是在路网中减少高峰时段拥堵和总的拥堵。与此同时,当拥堵情况在交通运输系统中或多或少有所减轻时,建造新设施以满足高峰时段交通需求的必要性也降低了。因为城市的交通需求减少了,原本需求的停车场数量随着总的汽车出行量的减少而减少。

实行拥挤收费后增加了交通的选择项,达到了增加运输多样性的效果。举例来说,在一条不收费的公路,通行者基本上有两种选择:在拥堵环境中驾车行驶,或者坐公交车且同样因拥堵而导致延误。如果设置高载客率/收费车道(High Occupancy TollHOT,即在HOV车道上驾驶时,若车内只有驾驶员一人则需交通行费,若车内有人搭乘则无须交费。此时,通行者事实上有三种选择:1. 在拥堵的车道行驶。2. 坐公交车或合乘在收费车道行驶,但自己不用支付通行费。3. 单独一人在HOV车道上驾驶,并支付通行费。这就增加了消费者选定适合交通方式的多样性。

拥挤收费对交通安全有益,因为拥堵的减少导致交通事故数量的降低,从而增加道路安全性。这里的结果具有两面性,因为碰撞发生在拥堵的情况下的概率更大,但性质没有交通不拥挤时严重,因为后者车速更高。

拥挤道路收费可以减少污染物以及温室气体的排放,并且降低能源的消耗。拥堵的减少将降低碳氢化合物、碳氧化物和二氧化碳的排放,并且减少燃油消耗。如果出行总数降低了,那么氮氧化物的排放量也将下降。

 

4拥挤收费的公平性问题

一个对于拥挤收费最常见的质疑是:道路收费对不同收入人群的影响很大。一般而言,拥堵收费的公平性含义是复杂的。一直驾车的人被征收一定的通行费用,可以缩短行程时间,因为收费降低了交通量,同时降低了行程时间。时间价值高的人会发现这样他们更得益。因为拥堵的缓解比收取一些额外的通行费用更有价值。但是时间价值较低,并且仍然使用道路的人群则比以前糟糕。那些为了避开通行费用而放弃开车的群体,只能放弃驾车的便利,而很不方便地使用新的交通运输方式。而一直使用公共交通特别是公共汽车的人将受益,因为拥挤缓解提高了公交的车速。贫富阶层间的社会平等问题一直以来受到关注,并且被当作论据来证明道路收费定价在政治上的不可行。

在路网中引进了拥挤收费后,很明显的一点是:起迄点之间的旅途花费(包括通行费)将发生很大的变化,取决于通行收费的数量和地点。因此,拥挤收费对具有不同起迄点的人们的影响不一样,这会导致另外一种不公平,并且可能成为公众抵制收费政策的一个新的理由。

拥挤收费的公平性也取决于费用如何取之于人、用之于人。如果低收入驾车者难以承担高额的通行费用,那么拥挤收费将是不公平和不可行的。在合理的再分配政策下,大多数收入阶层的人能够获得比以前更多的好处(无论是选择在拥堵中等待,还是付费以节约时间)。虽然理论上重新分配通行税收可以部分、甚至完全解决上述不平等问题,一个切实可行的重新分配机制还需要从多方面权衡和考虑。

 

5拥挤收费应考虑的事项

在美国和其他国家,拥挤收费已经在许多公路上实施。种种迹象表明拥挤道路收费已经成功地实现了使车辆在收费道路上以达到或者接近限速的速度行驶的目标。

在美国,大多数的拥挤道路收费与新的车道或者是最近向HOV开放的车道相关。在加利福尼亚,私人投资者在现有的州立91号公路的基础上建造了91号快车道,给了驾驶者使用不收费车道和按时段收费车道的选择。在圣地亚哥州立15号车道上,允许独立驾驶车辆支付通行费用“购买”使用HOT车道驾驶权,这样的HOT付费车道在得克萨斯州的休斯顿Katy高速公路上也得到运用。

技术的进步在拥堵收费实行的过程当中扮演了重要的角色。在美国所有的拥挤道路收费公路上,通行费的收取都是电子化的。为了使用付费车道,驾驶人必须拥有一个异频雷达收发机,并且预先支付一定数量的费用;在经过收费地点时自动交付通行费用。电子收费使得人们避免在人工收费亭拥堵。由于电子收费的发展,一些政策制定者开始担心驾驶人不会接受,因为他们把系统看作是对驾驶人隐私的监视。在大量驾驶人签署了自动通行收费条约后,这一担心才渐渐淡化。

技术的进步也使得管理者能够对拥挤道路收费做出实时的调整。埋于道路下的感应器提醒系统由于过于拥挤而不能在目标速度内顺利地行驶。如果一条道路变得过于拥挤,信号将以电子信息显示牌的方式告知司机收费价格在上涨。在圣地亚哥I-15公路上,有此地方装备类似系统,告知司机前方收取多少费用。

人们可能会抱怨原本不收费的东西现在却需要花钱。在美国,拥挤收费成功地实施,收入用于新建公路以及原有道路的维修和扩建。这一策略给了驾驶员更多选择:即在原有的道路上等待通行或者花钱使用新的流量较少的车道。

一些拥挤收费的支持者担心只有高收入的人群接受收费道路。但是初步证据表明:在加利福尼亚,各个收入水平的人群接受新建收费车道。在许多情况下,能够快速、可靠地到达某地是很有价值的。不是每一个人都愿意每天固定地支出一笔通行费,但有时当必需很快地抵达某地时,选择付费节省时间对于所有收入阶层都是很有价值的。

当美国国会开始重新批准联邦公路法案(最近一次批准通过是在2003930,在21世纪“交通运输平等权利法案,TEA”颁布的背景下)时,考虑了鼓励拥挤收费的途径。美国正在取消限制州际公路收费的条例,以提高各州实施拥挤收费的积极性。另外,联邦政府还要求各州考虑所有在城市内新建的公路上征收拥挤费用的可行性。

 

6.拥挤收费在国外

在加拿大,拥挤道路收费在多伦多的407ERT公路上成功施行。在亚洲,新加坡、首尔和香港实行拥挤收费。新加坡实行基于边界的拥挤收费。在首尔,车辆在一些交通瓶颈地区需要收通行费,比如隧道。在欧洲,拥挤收费在斯图加特、特隆赫姆、奥斯陆、卑尔根和伦敦成功实行。

2003年,伦敦实施拥挤收费,周一到周五上午七点到下午六点半进入收费区要支付五英镑的通行费。人们可以提前、在出行前一天、在旅途期间或旅途之后、或是第二天午夜之前付费。如果在旅行的当天支付,需要8英镑;如果在第二天午夜前支付,需要10英镑。人们还可以提前90天,或在根据你的需要当天支付费用。注册一张快速支付磁卡可以加快支付拥挤费用的速度。这张卡包含此人的细节和车牌号,这些都被PIN码保护。拥堵费用可以在网上、商店、加油站和停车场支付,通过邮寄、电话、手机短信或英国电信服务亭支付。拥挤收费的实施取得了很好的效果,第一年拥堵情况下降了30%,车速的提高超过20%,公交出行更加可靠。收费主要被用于改善公共交通。

 

7. 拥挤收费在中国

上海市域面积6340 平方公里,常住人口2300万。高速的经济增长带来沉重的交通压力。本市经历了10年的交通基础设施大规模建设期,但车辆的增长速度远远大于路面面积的增长速度,交通拥挤状况日益严重,虽然道路交通管理部门采取各种措施缓解交通拥挤,以求最大限度地减少交通拥挤,但只能维持十分脆弱的供需平衡。在此情况下,上海市建(交)委2001 年、2004年、2007年三次牵头,同济大学技术负责,组织开展了《上海实施交通拥挤收费可行性研究》和《中心区交通拥挤收费关键技术研究》研究工作,结论认为上海市选择合适的时机,稳步实施拥挤收费技术是十分必要的。

虽然目前中国城市实施拥挤收费的案例还不多,但在不久的将来拥挤收费将在中国的高速公路上广泛实施。中国目前拥有收费公路约10万公里,其中大部分为高速公路。这些高速公路大部分采取的是“贷款修路、收费还贷”的BOT方式修建的。随着这些高速公路私有收费期限的陆续结束,相信政府还会在这些公路继续收费以保持高速公路流量不至于过大。那么收费的性质就从私有收费转变为拥挤收费。实际上北京机场高速目前去机场方向征收的5元钱过路费就带有拥挤收费的性质。

 

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