特大型城市商業中心區域道路擁堵收費定價研究

謝曉凡，嚴 凌 （上海理工大學 管理學院，上海 200093）

0 引言

近年來，隨著我國城市化程度加深，交通需求快速增加，城市機動車數量迅猛增長，高峰時期私家車使用者日益增加，導致道路資源使用率降低，加劇了城市道路交通擁堵現象[1]。在特大型城市區域內的道路交通擁堵現象更加嚴重。

研究發現，城市道路交通擁堵的實質是，城市道路的交通需求量大于交通供給量而導致車輛停滯不前現象。對此，國內外相關專家學者通過對比發現，道路交通擁堵收費可作為一項調控交通需求量的有效措施，同時，還可以降低能源消耗，減少大氣污染。所以，本文對道路擁堵的定價問題進行著重研究，期望能改善道路交通擁堵現象。

1 城市道路擁堵收費的基本含義

從廣義上講，道路擁堵收費是對道路使用者從購買車輛到道路使用的全過程收取費用[2]，如耗油稅、汽車購置稅和路橋通過收取的費用等[3]。從狹義上講，道路擁堵收費是指對在特定時段（一般指早晚高峰期）和特定擁堵路段或區域（一般指擁堵的商業中心區域）的出行者收取的費用，彌補由于交通擁堵而造成的外部不經濟性[4]，促使出行者重新選擇出行時間或出行路線等，減少需求量，使其與供給量相適應，緩解交通擁堵。本文研究的即為狹義的道路擁堵收費。

2 靜態擁堵定價理論基礎

經濟學家Walters（1961）對道路擁堵收費的外部成本定量化，建議將擁堵費、燃油稅等結合一起收費，定義了基于短期邊際成本的擁堵定價理論[4]，即最優擁堵定價理論或靜態擁堵定價理論[5]。擁堵收費定價的基礎理論如圖1所示。該圖的橫軸Q表示車流量，縱軸C表示機動車出行成本。曲線MPC表示出行者私人邊際成本，曲線MSC表示社會邊際成本，曲線DD'代表機動車需求量[6]。在實際過程中，出行者通常只會考慮私人邊際成本，忽視個人給其他出行者和社會所帶來的損失。見圖1中的MPC曲線與DD'曲線交點所對應均衡出行量Q2。此時，出行者的私人邊際成本為C3，EF即為擁堵路段上的出行者對其他人和社會所造成的“隱形成本”。如果根據狹義的擁堵收費定義，擁堵費=社會邊際成本-私人邊際成本。即這部分“隱形成本”可通過擁堵收費的方式獲得。

3 道路擁堵收費定價模型研究

道路擁堵收費的關鍵是制定合適的收費標準，本文重點研究擁堵收費定價模型，所以將機動車的外部成本公式作為定價模型。

3.1 擁堵道路上的單位外部成本研究

在進行分析時，通常假設機動車在某條道路上的出行成本僅受到該道路上交通流量的影響，而與其它道路的流量無關，也不考慮交叉口對機動車出行成本的影響。本文研究的是特大型城市商業中心區域擁堵道路k上機動車的外部成本。一般情況下，特大型城市商業中心區域在白天會禁止貨車通行，營運性客車也很少通過鬧市區，公交車（公共汽車）屬于為社會服務的公共產品，一般不對其進行收費。所以本文只研究小汽車。小汽車是指質量小于2.5t，載客人數不超過7人的小客車，包括私家車和出租車等在內的小型客車。

圖1 擁堵收費定價基礎理論示意圖

本文考慮了擁堵道路k上每輛機動車的時間延誤成本、環境污染成本和額外燃油消耗成本這三項外部成本，并得出如下道路擁堵的外部成本計算公式：

式中：E表示道路擁堵產生的單位外部成本（元/輛）；i表示道路擁堵收費的單位外部成本的不同影響因素表示第i種因素的單位外部成本所占的權重；Ci表示第i種因素產生的單位外部成本（元/輛）；αS表示單位時間延誤成本所占權重；CS表示單位時間延誤成本（元/輛）；αH表示單位環境污染成本所占權重；CH表示單位環境污染成本（元/輛）；αR表示額外燃油消耗所占權重；CR表示單位額外燃油消耗成本（元/輛）。

3.2 道路擁堵外部成本

3.2.1 單位時間延誤成本（CS）

本文應用旅行成本法對因道路擁堵所致出行者的時間延誤成本進行量化。該方法是通過計算出行者個人的單位時間價值，再結合道路擁堵帶給出行者的時間延誤和小汽車的載客數，得出量化結果。擁堵時段擁堵道路k上小汽車的單位時間延誤成本為：

式中：CS表示擁堵時段通過擁堵道路k的在途出行者的單位時間延誤價值（元/輛）；W表示出行者個人單位時間價值（元/（人·小時））；λ表示時間價值調整系數；Z表示小汽車的平均載客數（人/輛）；Δt表示每輛小汽車通過擁堵道路k的平均延誤時間（小時）。

參數的標定如下：

（1）機動車出行者個人單位時間價值W的確定

本文用個人的單位工作時間價值表示其單位時間價值。

式中：W表示機動車出行者個人單位時間價值（元/（人·小時））；GDP人均表示擁堵道路上出行者的人均GDP值（元/人）；φ表示機動車出行者每天的平均工作時間（小時/天），取值為9小時；D表示機動車出行者的年平均工作天數（天），通常D的取值為240天。

（2）時間價值調整系數λ的確定

時間價值調整系數λ是根據不同出行目的對時間價值進行調節的系數。參照國內相關資料，對于λ的取值，業務出行取1，上下班出行取0.5，其他目的出行取0.25。

（3）小汽車的平均載客數Z的確定

對擁堵時段內通過該區域的機動車載客數進行調查統計，可以得出，小汽車的平均載客數為1.6人。

（4）每輛機動車通過擁堵路段k的平均延誤時間Δt的確定

本文采用美國聯邦公路局（BPR）路段行程時間模型計算城市道路出行時間。該函數現已廣泛應用于城市路網規劃中。其函數表達式為：

式中：tk（Q）表示擁堵時段擁堵路段k上的行程時間（秒）；tk0表示擁堵路段k上自由流的行程時間（秒）；Qk表示擁堵道路k上的交通流量（pcu/小時）；μ表示影響道路k通行能力的車道數修正系數，取值參照表1所示；Ik表示擁堵道路k的設計通行能力（pcu/小時），與道路等級和車道數相關；a、b表示參數，通常a取0.15，b取4。

機動車通過擁堵路段k的平均延誤時間Δt的表達式為：

車道數修正系數即多車道城市道路中各車道利用系數的總和，根據研究，可得到城市道路車道修正系數如表1所示。

表1 車道修正系數表

3.2.2單位環境污染成本（CH）

顏曉晨默默坐下，腦子里一直回想著剛才幾個女生說的話。關于她私生活混亂的傳言，她已經不是第一次聽到，自從她大二開始在酒吧打工，就有了這說法，最夸張的版本是說她在外面坐臺。不過，說她死皮賴臉地追沈侯，卻是第一次聽到，畢竟她和沈侯這個學期才在一起，總共在一起的時間還不到兩個月。老師開始講課，顏曉晨卻沒有聽課。

本文只研究小汽車尾氣造成的污染，而道路上的小汽車通常都為汽油小汽車。在計算小汽車尾氣造成的環境污染成本的過程中，將CO、NOX和VOC（揮發性有機化合物）這三種物質考慮在內，則小汽車在擁堵時段內擁堵道路上k的單位環境污染成本公式為：

其中：CH表示擁堵時段擁堵道路k上小汽車造成的環境污染成本（元/輛）；HCO、HNOX、HVOC分別表示擁堵時段擁堵道路k上小汽車排放的CO造成的環境污染成本（元/輛）、NOX造成的環境污染成本（元/輛）、VOC造成的環境污染成本（元/輛）。

對CO、NOX、VOC（揮發性有機化合物）和PM（可吸入顆粒物）的具體量化結果如下：

其中：hCO、hNOX、hVOC分別表示小汽車尾氣中單位CO的社會成本（元/克）、單位NOX的社會成本（元/克）、單位VOC的社會成本（元/克）分別表示小汽車在擁堵時段擁堵道路k上的CO排放因子（克/（公里·輛））、NOX排放因子（克/（公里·輛））、VOC排放因子（克/（公里·輛））；S表示擁堵道路k的長度（公里）。

對單位環境污染成本公式中的參數進行標定。

（1） 單位CO（克） 的社會成本hCO、單位NOX（克） 的社會成本hNOX、單位VOC（克） 的社會成本hVOC的確定

根據《排污費征收標準管理辦法》中的有關規定可知，廢氣排污費是按照排污者排放污染物的種類、數量以污染當量計算征收，每一污染當量征收標準為0.6元。

大氣污染物污染當量數計算方法為：某污染物的污染當量數=該污染物的排放量（千克）/該污染物的污染當量值（千克）。

對于CO，該污染物的污染當量值為16.7千克；對于NOX，該污染物的污染當量值為0.95千克；對于VOC，該污染物的當量值為2.48千克。計算結果如下：

（2） 小汽車在擁堵時段擁堵道路k上的CO排放因子排放因子排放因子的確定

在計算機動車尾氣排放因子過程中，本文選取了歐洲環境署（EEA）的COPERT IV模型作為機動車尾氣排放因子研究的基礎。該模型可以計算單輛車的污染物排放量[7]。根據歐盟相關機動車法規，COPERT IV模型在對機動車劃分大類時，將質量小于2.5t，載客數不超過8人的客車稱為小型載客汽車，本文統稱為小汽車。其中，每大類又按照發動機排量、車輛總質量、燃料類型和排放控制標準等進一步劃分為若干小類[7]。小汽車行駛在擁堵道路上的發動機熱穩定運行排放因子只與機動車行駛速度有關。

運用歐洲環境署（EEA）的COPERT IV模型作為機動車尾氣排放因子研究的基礎，并通過分析研究確定了以下結論：

式中：v表示小汽車在擁堵時段內擁堵道路k上的平均行駛速度；fCO,mn表示汽油小汽車的CO排放因子模型；fNOX,mn表示汽油小汽車的NOX排放因子模型；fVOC,mn表示汽油小汽車的VOC排放因子模型；m=1,2,3,4,5分別對應EURO I，EURO II，EURO III，EURO IV，EURO V的排放控制標準，n=1,2,3分別對應CC＜1.41，1.41＜CC＜2.01，CC＞2.01的發動機排量（CC表示機動車排量）。

經過相關調查可知，目前道路上行駛小汽車幾乎為汽油小汽車。目前行駛在道路上的小汽車幾乎都為EURO V排放標準，且小汽車排量基本在1.6升左右，在1.41＜CC＜2.01范圍內，所以汽油小汽車CO排放因子模型可確定為以下關于小汽車平均行駛速度v的函數、NOX排放因子模型可確定為以下關于小汽車平均行駛速度v的函數、VOC排放因子模型可確定為以下關于小汽車平均行駛速度v的函數分別確定如下：

3.2.3單位額外燃油消耗成本（CR）

機動車擁堵時段行駛在擁堵道路k上時速度緩慢，根據相關調查研究，機動車在低速行駛下的耗油量一般會高于經濟速度下的耗油量，這時機動車就會產生額外的燃油消耗。本文應用實際發生法，對小汽車的額外燃油消耗成本進行量化研究。通常小汽車消耗汽油。所以，建立如下擁堵時段擁堵路段k上的單位額外燃油消耗成本公式：

其中：CR表示在擁堵時段內通過擁堵道路k的機動車造成的單位額外燃油消耗成本（元/輛）；τ表示額外燃油消耗量的修正系數；ΔG表示小汽車在擁堵狀態下比在自由流狀態下行駛額外增加的額外燃油消耗量（升/（百公里·輛））；S表示擁堵路段k的長度（公里）；Y表示汽油的均價（元/升）。

對上式中的參數進行確定。

（1）額外燃油消耗量的修正系數τ的確定

本文研究的是擁堵路段k的一般擁堵狀態下的額外燃油消耗量，而極端天氣等特殊情況下對機動車的耗油量也會有影響，所以用修正系數τ對額外燃油消耗量進行調整。修正系數τ可根據近年遇到的例如極端氣候等特殊情況做判定。

（2）小汽車在擁堵狀態下比在自由流狀態下行駛額外增加的單位燃油消耗量ΔG的確定

式中：G表示小汽車在擁堵狀態下行駛的燃油消耗量（升/（百公里·輛））；G0表示小汽車在自由流狀態下行駛的燃油消耗量（升/（百公里·輛））。

（3）汽油的均價Y的確定

汽油的均價根據當年我國的汽油價格進行標定。

4 結束語

城市道路擁堵收費是解決道路擁堵的一項有效措施，其中收費定價是關鍵。道路擁堵產生的外部成本可作為定價的基礎理論，擁堵定價即為每輛車每次出行產生的外部成本。本文在計算外部成本的過程中，對出行者的時間延誤成本、環境污染成本和額外燃油消耗成本進行量化研究。希望對特大型城市商業中心區域道路擁堵現象能有一定的改善作用。