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张小宁:交通网络拥挤收费理论及实践

时间:2013-10-09 20:16:25  来源:  作者:

 发布日期: 2011-10-09
《世界科学》 2010年第5期

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年)首先提出,Waters和Vickery在20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 Vehicle,HOV)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 Vehicle,HOV)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 Toll,HOT),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。

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