考慮停車換乘及停車收費的擁堵收費公平性影響研究

李正剛 王利利 胡萬欣 劉玉露

0 引 言

擁堵收費的公平性影響分析是實施擁堵收費研究的重要部分。實施擁堵收費的一大難點是出行者對擁堵收費帶來的城市道路資源分配合理性、收取的費用如何分配及監(jiān)督的質(zhì)疑。在擁擠收費收入的再分配過程中涉及的利益主體眾多，獲利人群和繳費人群的利益應(yīng)如何平衡[1]？國外有些 CBD地區(qū)已經(jīng)實施了擁擠收費措施，并且，對實施措施后的效果及影響進行了調(diào)查分析[2-4]。羅清玉在對比分析倫敦擁堵收費區(qū)域2002年和2003年的相關(guān)數(shù)據(jù)后，得出擁堵收費可以帶來城市道路資源利用公平性的改善，而且，因擁堵收費轉(zhuǎn)移的出行需求被公共交通所吸收，更加促進了擁堵收費的公平性[5]。雋志才、羅清玉、傅忠寧等研究了城市道路資源配置公平性的方法[6]。李軼舜、徐建閩和盧凱分析比較了區(qū)域擁擠收費與停車換乘組合措施與單一的停車換乘和區(qū)域擁擠收費措施下的總用戶效益及社會與空間不公平性問題[7]。

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，對于擁堵收費聯(lián)合停車及停車換乘收費后的影響研究很少，并且不夠深入。因此，對擁堵收費聯(lián)合停車及停車換乘收費實施后的公平性影響進行研究十分必要。鑒于上述分析，本文根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，參照文獻[6]，[7]，應(yīng)用量化擁堵收費的重要工具—— 洛倫茲曲線與基尼系數(shù)來研究考慮停車換乘及停車收費條件下的擁堵收費的公平性影響。

洛倫茲曲線是美國統(tǒng)計學(xué)家洛倫茲提出的，是用量化的形式來比較財富或資源不平等狀況，該曲線用作總結(jié)社會收入與財產(chǎn)分配平均的程度[8]。以洛倫茲曲線理論為基礎(chǔ)，在擁擠收費過程中依據(jù)十種出行方式的人口比例和實際占有的道路資源份額可以繪制相應(yīng)的洛倫茲曲線，并依據(jù)基尼系數(shù)可以量化交通公平的程度。基尼系數(shù)是意大利經(jīng)濟學(xué)家基尼（Corrado Gini）在 1912年提出的，它根據(jù)洛倫茲曲線計算出反映社會分配公平程度的指標[9]。社會的經(jīng)濟發(fā)展、出行強度、小汽車擁有率、收費策略等都是基尼系數(shù)的影響因素，其中的一個重要因素是政策制定者的收費策略要達到的目標。因此，在量化城市道路資源的基礎(chǔ)上，本文給出了城市道路資源配置公平性的度量方法，定量分析了聯(lián)合收費模式下不同出行方式的城市道路資源占用率，并利用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)進行公平性分析，為擁擠收費的實施提供相關(guān)借鑒。

1 擁堵收費公平性的評價思路分析

城市道路分配公平性評價可分為橫向和縱向，橫向評價指各種出行方式以及各種出行人群獲得城市道路資源的公平性。縱向評價為不同時期或不同交通政策下城市道路資源配置變化的公平性，并以橫向評價為基礎(chǔ)[10]。

實施聯(lián)合收費政策后，人們的出行方式會相應(yīng)發(fā)生變化，基本上是在以下不同出行方式之間進行轉(zhuǎn)移和變化：步行、自行車、電動自行車、摩托車、小汽車、停車換乘出行、出租車、常規(guī)公交、BRT、軌道交通出行方式之間的轉(zhuǎn)移。舉例而言，有部分時間價值較高的小汽車出行者不改變原有的出行方式；有部分原有小汽車出行者則選擇停車換乘的方式完成出行；有些時間價值較低的出行者則會選擇一些不收費道路，或選擇停車換乘方式出行，或者選擇地面公交方式和軌道交通方式出行等。

采用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)對城市道路資源分配的公平性進行評價分析，將洛倫茲曲線的縱軸表示占有的社會財富百分比理解為占有道路資源的百分比，對于橫軸可以理解為在實施此政策后不同出行方式的人數(shù)占總出行人數(shù)的百分比[8]。

綜合洛倫茲曲線與基尼系數(shù)兩種評價思路，參照文獻[6]、[7]，聯(lián)合收費條件下的城市道路資源公平性評價思路可以表述為：

（1）數(shù)據(jù)計算分析 首先，確定不同出行方式中單人的城市道路資源占用量和比例，然后，確定不同出行方式的人群占總出行量的比例。接著，依據(jù)上面的數(shù)據(jù)來確定不同出行方式人群占用城市道路資源的比例。

（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制洛倫茲曲線，并標定曲線的數(shù)學(xué)模型。

（3）根據(jù)標定的數(shù)學(xué)模型來計算基尼系數(shù)，評價公平程度，并比較此政策實施前后洛倫茲曲線、基尼系數(shù)。

2 數(shù)據(jù)計算分析

2.1 不同出行方式單人道路資源占用量

不同出行方式中單人的城市道路資源占用量如表1所示。城市交通中的出行方式主要有軌道交通、BRT、常規(guī)公交、步行、自行車、電動自行車、摩托車、停車換乘出行、出租車和小汽車。不同出行方式城市道路資源占用量系數(shù)為ωi，用各交通方式占用道路空間zs和占用道路時間zt的乘積折算出，即：

表1 不同出行方式單人道路時空資源占用量（m2/人）Tab.1 Road space resource utilization in different trip ways (m2/person)

2.2 確定不同出行方式比例

用 logit方法[12]確定各出行方式的人群占總出行的比例μi。將總出行人數(shù)按logit方法計算軌道交通、BRT、常規(guī)公交、步行、自行車、電動自行車、摩托車、停車換乘、出租車和小汽車十類不同交通方式選擇的人數(shù)比例，計算如（2）式：

式中， ci為出行成本；為出租車費用；α是模型中的校正參數(shù);為從收費起點到停車場（有兩類停車場）i的時間；為擁擠付費；y為小汽車的油油費；為停車費；m 為換乘時間價值；為公交費；t為步行行駛費用；為自行車行駛費用。

2.3 確定不同出行方式人群總的道路資源占用比例

確定人群各出行方式占用城市道路資源的比例iψ。通過各種出行方式的單人城市道路資源用量系數(shù)iω與各方式出行量比例iμ作積，計算十種出行方式所占用的城市道路資源比例，公式為：

3 洛倫茲曲線數(shù)學(xué)模型標定分析

圖1 洛倫茲曲線示意Fig.1 Lorenz curve

洛倫茲曲線反映分配的不平等程度，曲線彎曲程度越大，分配越不平等；曲線彎曲程度越小，分配的程度越平等。如果所有道路資源都集中被一個出行者占有，而其余出行者均沒占有時，道路資源分配達到完全不平等，洛倫茲曲線成為圖 1中折線 OHL（例如，洛倫茲曲線靠近折線 OHL，則表明道路資源被少數(shù)人占取；或是因為某些少數(shù)人的加入而使道路資源分配突然失去平衡，只被道路中為首的車輛有效利用）。或者，若任一出行者百分比均等于其道路資源分配百分比，從而出行者累計百分比等于道路資源分配累計百分比，則道路資源分配是完全平等的，洛倫茲曲線成為通過原點的OL線。

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

通過上述分析擁堵收費聯(lián)合停車及停車換乘定價的設(shè)計分析給出表2和3的數(shù)據(jù)。

表2 收費狀態(tài)下的數(shù)據(jù)Tab.2 Data of charge state

表3 不收費狀態(tài)下的數(shù)據(jù)Tab.3 Data of the state without charge

3.2 曲線數(shù)學(xué)模型標定

通過曲線擬合法給出洛倫茲曲線函數(shù)

收費后的洛倫茲曲線函數(shù)：

收費前的洛倫茲曲線函數(shù)：

由圖2和3得出考慮停車換乘及停車收費條件下的擁擠收費出行分配以及收費前的出行分配。

圖2 收費后的洛倫茲曲線Fig.2 Lorenz curve after charging

圖3 收費前的洛倫茲曲線Fig.3 Lorenz curve before charging

根據(jù)洛倫茲曲線圖做散點曲線圖，并添加趨勢線，擬合多項式方程，通過比選只有六次曲線擬合效果比較好，如圖4和5，擬合公式為式（6）和（7）。

圖4 收費后的洛倫茲曲線擬合Fig.4 Lorenz curve fitting after charging

圖5 收費前的洛倫茲曲線擬合Fig.5 Lorenz curve fitting before charging

4 基尼系數(shù)分析

如圖1所示，洛倫茲曲線與OL線之間的陰影部分 A叫做不平等面積。當?shù)缆焚Y源分配達到完全不平等時，洛倫茲曲線成為折線OHL，OHL與OL線之間圍成的三角形OHL的面積A+B叫做“完全不平等面積”；當?shù)缆焚Y源分配達到完全平等時，洛倫茲曲線成為 OL，此時，A的面積為 0。基尼系數(shù)為A/(A+B)，由圖可知，基尼系數(shù)取值范圍為[0~1]，區(qū)段劃分如表4所示。當系數(shù)為1時，表示出行者之間的道路資源分配絕對不平均，即100%的道路資源被一個單位的出行者全部占有；當為0時，則表示出行者之間的道路資源分配絕對平均。經(jīng)濟學(xué)家們通常把0.4作為收配差距的“警戒線”。

表4 基尼系數(shù)區(qū)段劃分Tab.4 Division of Gini coefficients

基尼系數(shù)計算公式為：

通過式（8）和式（6）及式（7）來計算基尼系數(shù)：收費后的基尼系數(shù)為0.67，收費前的基尼系數(shù)為0.77，聯(lián)合收費后的交通出行優(yōu)于收費前的。但是，根據(jù)表4中的基尼系數(shù)區(qū)段劃分判斷可知（現(xiàn)狀條件下）道路資源分配差距懸殊，這主要是因為私家車出行比例很大。

5 結(jié)束語

擁堵收費的公平性影響分析是實施擁堵收費所研究的重要部分，實施擁堵收費的一大難點是出行者對擁堵收費帶來的城市道路資源分配合理、收取的費用如何分配及監(jiān)督的質(zhì)疑。在量化城市道路資源的過程中，文章給出了道路配置公平性的定量方法，分析了考慮停車換乘及停車收費條件下的擁堵收費模式下不同出行方式的城市道路資源占用率，并利用洛倫茲曲線和基尼系數(shù)進行公平性分析，為擁擠收費的實施提供相關(guān)理論和實踐借鑒。

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