拥挤道路使用收费问题浅析

拥挤道路使用收费问题浅析莫辉辉中国交通运输协会2019.5北京AnalysisofCongestedRoad-usePricing报告内容一、问题的背景二、交通拥挤产生的原因三、解决交通拥挤的途径四、拥挤道路使用收费的理论框架五、拥挤道路使用收费的研究进展六、国内外应用实践情况七、国内应用面临的困境八、国外拥挤收费的经验一、问题的背景在我国的大城市，每天上下班需要1小时以上的职工占总数的60%以上。北京市早晚流量高峰期间，90%以上道路的车流量处于饱和或超饱和状态。公交车内与车外时间之比为6:4。上海市中心区高峰时段大约50%的路口处于严重超负荷状态，近74%的路段车速在20公里/小时以下，29%的路段在速低于15公里/小时，最低的路段车速仅为9公里/小时。主要干线上平均车速在10-18公里/小时。每年因交通拥堵造成的经济损失高达48亿元。根据测算，2019美国加州阻塞将上升近20%；而美国39个主要城市的年损失是410亿美元，其中12个大城市的损失超过120亿美元。二、交通拥挤产生的原因（1）道路交通的经济学特点：道路等公共服务基础设施在未拥挤之前具有公用物品(PublicGood)的特性：非独占性和非排他性。而当产生拥挤时，则具有一定的排他性。因此，道路设施严格地说属于“准公用物品”。道路空间的这种特殊性质决定了道路交通即用户(车辆)出行对道路空间资源的利用,一般具有3个特点（特别是私人小汽车）：1）用户出行决策的个体化；2）用户出行成本的非独立性；3）外部成本。二、交通拥挤产生的原因（2）1）用户出行决策的个体化是指每个车主是否出行(使用道路空间),取决于个体出行收益与个体出行成比较的结果。若前者大于后者则出行,否则放弃使用道路空间。通常每个车主都独立地进行上述判断,作出决策。相应地,出行时间、出行空间(包括方式、路线等)也由用户独立地进行选择。2）用户出行成本的非独立性主要是指每辆车的出行成本,不仅取决于车辆自身的性能、状况和道路本身的性质,还取决于道路上交通密度的大小。3）外部成本是指没有通过市场价格交换或补偿的部分社会成员对另一社会成员产生的影响或效果。考察道路空间的每个用户,容易发现其出行存在下述外部效果:①拥挤费用;②损坏路面;③环境污染(废气、噪音等);④交通事故。二、交通拥挤产生的原因（3）控制对象市场手段政府行政手段直接间接直接间接车辆排放排放收费可交易的许可证定制排放标准强制性检查排放系统汽车差别税收强制性推行低污染汽车补贴新型汽车强制性保费旧汽车燃油类型燃油的高税收燃油成分标准燃油的经济标准燃油的差别税收逐步淘汰高污染燃油限速交通拥挤拥挤收费停车收费汽车禁行区汽车使用限制对大众交通方式实行补贴限定行驶路线公共汽车专用道和其他优先控制道路交通运输外部成本的政策：二、交通拥挤产生的原因（4）ABCDE代表实际交通流量ABCDF代表需求交通流量AB为自由流区BC为稳定流区CD为非稳定流区DE为强迫流区VAABCDEFVBVCVD车速（km/h）流量（辆/h）q=Q车速—流量关系图一般认为拥挤起始发生点在B点二、交通拥挤产生的原因（5）交通拥挤的含义：从交通工程学的角度出发，是指道路交通密度达到一定程度时，车辆之间出现相互干扰，致使车速下降，用户(车辆)出行成本上升。用城市主干道上机动车的平均行程速度来描述城市主干道路的交通拥挤程度（参照公安部《城市交通管理评价指标体系2019》）。畅通：城市主干道上机动车的平均行程速度不低于30公里/小时。轻度拥挤：城市主干道上机动车的平均行程速度低于30公里/小时但高于20公里/小时。拥挤：城市主干道上机动车的平均行程速度低于20公里/小时但高于10公里/小时。严重拥挤：城市主干道上机动车的平均行程速度低于10公里/小时。三、解决交通拥挤的途径（1）为了解决日益突出的交通问题，各国政府不断加大对道路等基础设施建设的投入，企图从加强交通供给这一点出发来解决供求矛盾。20世纪50年代以来，世界各国缓解交通拥挤的实践使人们认识到：在有限的资源、资金等限制条件下，单纯依靠修建更多的道路，并不能从根本上解决交通问题，道路建设无法满足日益增长的交通需求；交通问题的原因在于交通供需不平衡。在解决这一矛盾中，仅从供（道路方面）或需（车辆方面）的某一个方面采取一些个别措施无济于事，有时还可能适得其反（Braess诡异现象等），而必须从供求两方面同时采取措施，实施城市交通综合治理。三、解决交通拥挤的途径（2）进入80年代以后，交通专家认识到，仅靠交通供给方面的对策，很难从根本上解决城市交通中供求不平衡的矛盾，因此提出了交通需求管理（TDM）的概念，明确了从供求两个方面解决城市交通问题的思想。这是在交通规划和解决城市交通问题指导思想上的一个转变。所谓交通需求管理从广义上说是指通过交通政策等的导向作用，促进交通参与者的交通选择行动的变更，以减少机动车出行量，减轻或消除交通拥挤。从狭义上说是指为削减高峰期间1人乘车的小汽车通勤交通量而采取的综合性交通政策。三、解决交通拥挤的途径（3）交通需求管理的内容包括以下几个方面：通过实施时差出勤等对策在时间上分散交通需求；积极开展智能交通系统(ITS)的开发和研究，通过先进的交通管系统(ATMS)，向驾驶员提供道路交通情报和拥挤、事故状况，促使交通需求在空间上分散化；通过提高公共交通和服务水平促进人们利用大运量、高效的公共交通；导入拥挤道路使用收费政策，限制私人小汽车交通，促使用户转向公交系统；开辟高占有率车(HOV)优先行驶的车道，促进小汽车的有效利用，推进多人合乘的实施。……三、解决交通拥挤的途径（4）拥挤道路使用收费不同于传统意义上的高速公路（桥梁）收费。后者主要是为了缓解公路建设资金的短缺问题，收取的费用大部分用于偿还贷款本息;而前者是在城市交通严重拥挤的情况下，通过对使用者收费来引导和调节交通需求，达到缓解交通拥挤的目的。近年来，随着信息、电子、通信、自控技术的飞速发展，采用电子装置的自动收费变得现实可行。以此为背景，拥挤道路使用收费(congestedroad-usepricing)作为交通需求管理有效的措施之一，近来重新引起运输经济学家和交通管理人员的关注，并在这个领域里以不同的方式进行着广泛的研究。四、拥挤道路使用收费的理论框架（1）众所周知，路网中的新增用户必然会引起路网系统总成本(时间、燃油费用等)的增加，这是因为用户的出行将强加给系统中其它用户一个额外成本，在经济学上这个额外成本称为外部不经济(Externality)，它以噪声、污染、交通拥挤和交通事故等的形式体现。拥挤道路使用收费是指在特定时段对行驶于拥挤路段上的车辆征收额外费用，通过价格机制来调节车辆在城市路网空间和时间上的分布，达到减少路网交通拥挤的目的。四、拥挤道路使用收费的理论框架（2）交通拥挤收费的理念是：收入高的人，通过支付一定的费用，占用高峰时段道路这一稀缺资源，得到了顺畅通行的出行享受。低收入者由于收取的费用可能大于其出行收益，他会选择不出行或者绕过收费区域，避开高峰时段晚出行，得到的是免费使用道路的权利。经济学家相信：缓解城市交通拥挤一个最直接、经济上最有效的办法就是对拥挤路段的使用者收费，付费的人还可以在原来的路上和时段行驶，不想付费的人就另择它路或改变出发时间，这样，原来拥挤的路段就被缓解了。收取费用的大小等于边际社会成本和边际个人成本之差，从而使城市道路网络的使用达到最优。四、拥挤道路使用收费的理论框架（3）拥挤道路使用收费从时间维和空间维上可以分为静态收费和动态收费两大类。仅考虑空间维的拥挤道路使用收费称为静态收费；仅考虑时间维而忽视网络拓扑的拥挤道路使用收费我们称为时变收费(时变收费亦属于动态收费范畴)；将时间维和空间维综合考察的拥挤道路使用收费，我们称为动态收费。静态拥挤道路使用收费适用于稳态(即OD矩阵是固定的、不具有时变性)条件下的交通网络，它不考虑收费的时变性，即是说静态收费模型不考虑当前的收费对将来的交通拥挤水平的影响。动态拥挤道路使用收费考察的是旅行需求和旅行费用都是时变的，因而拥挤道路使用收费也是时变的。四、拥挤道路使用收费的理论框架（4）拥挤道路使用收费就应用实践而言，我们可以将其分为第一最优拥挤道路使用收费(First-bestcongestionpricing)和第二最优拥挤道路使用收费(Second-bestcongestionpricing)两大类。第一最优拥挤道路使用收费又称为边际成本定价，它假定路网中存在完善的收费体制，通过对路网中每一路段上的用户可以值为边际成本通行费（MCT，MarginalCostToll）的拥挤道路使用收费，使用户平衡转化为系统最优平衡状态。第二最优拥挤道路使用收费考虑的是在一个路网存在约束(如资金预算约束，通行能力约束，仅对部分路段或路径收费等)的条件下的拥挤道路使用收费问题。第一最优拥挤道路使用收费和第二最优拥挤道路使用收费又分属于静态和动态收费。四、拥挤道路使用收费的理论框架——静态拥挤收费理论(a)在1920年,Pigou提出了拥挤道路使用收费的概念。静态拥挤道路使用收费的理论基础是经济学中的边际成本定价原理。边际成本定价原理认为，为使整个道路系统得到最有效的利用，行驶在拥挤路段上的用户应支付一定的费用，才能抵消它所产生的外部不经济。收取费用的大小等于边际社会成本和边际个人成本之差，通过对拥挤路段上的用户征收这样一个通行费来修正其对旅行费用的错误感知，以保证用户在做出行决策时考虑自己的出行强加给其它用户的外部不经济，从而，最终在达到用户平衡的同时也达到了系统最优，因而提高了交通系统运行的有效性，达到缓解交通拥挤的目的。四、拥挤道路使用收费的理论框架——静态拥挤收费理论(b)流量成本MSC（边际社会成本）MPC(AC)（边际个人成本）ABCDEFHIJKLo收费值边际成本定价原理示意图x2x1四、拥挤道路使用收费的理论框架——静态拥挤收费理论(c)对于支付费用继续出行的人来说，每人的时间费用节省值为EF，大家的总节省为区域EFKJE。但是，他们需要支付的使用费为每人DF，总的使用费为区域DFKID，显然，他们节省的时间价值小于支付的费用，总损失为区域DEIJE。对于不支付费用、转而选择其它出行方式/路线/时间等人来说(数量为x1-x2)，其利益也受到损害。因为这些人被迫选择其不情愿的出行方式/路线/时间，他们原来付出BCHEB的成本，可以得到BCHDB的出行收益，净收益是BEDB=BCHDB–BCHEB，现在净收益没有了，所以福利损失是BEDB。原来不选择这种交通方式/路线/时间等人。因为一部分x1-x2中的人可能会加入到这支队伍中来，增加这支队伍的交通拥挤程度，导致他们也要蒙受损失。受益者是实施收费政策的组织机构（假设是政府），对于政府来说，它从收费政策中得到的总收入是区域DFIJD。四、拥挤道路使用收费的理论框架——静态拥挤收费理论(d)设x是路段上的交通流量，t(x)是由行驶时间折算的成本，是能够反映拥挤效果的不减函数，则所有出行者的总行驶成本是T=xt(x)。若不考虑其它固定费用支出，则边际个人成本（平均成本）是MPC=t(x)，边际社会成本是MSC=t(x)+xdt(x)/dx。边际成本定价原则认为，收费水平应设置为xdt(x)/dx，此即每一个新增出行者给系统带来的外部不经济(Externality)。静态模型理论的不足之处是：不能分析车辆排队的消涨过程，不能给出出行者提前或推后出发的自由，不能分析不同时间价值的人们对收费政策的不同反应，不能实现动态的收费体制。四、拥挤道路使用收费的理论框架——动态拥挤收费理论1969年，诺贝尔经济学奖得主Vickrey应用确定性排队理论，提出了道路收费系统的瓶颈模型。其研究结论表明：不采用拥挤收费时，出行费用由行驶时间费用（包括走行时间和等待时间）和计划延误费用两部分构成。每个用户对何时从出发地进行决策，以减