基于收費轉移的高速公路貨車計重轉車型收費最優費率測算方法

耿 蕤

(交通運輸部公路科學研究院，北京 100088)

0 引言

2018年5月，國務院常務會議確定推動取消高速公路省界收費站。交通運輸部印發了《深化收費公路制度改革取消高速公路省界收費站實施方案》，明確要求，在撤銷省界收費站后，全國高速公路貨車收費方式將由目前以計重收費為主統一調整為按車型收費，收費車型劃分依據《收費公路車輛通行費車型分類》(JTT 489—2019)執行。

收費費率作為收費公路制度設計的核心[1]，是調節交通供需矛盾最直接最有效的手段[2]。在高速公路全國聯網的路網條件下，實現貨車在2種收費方式下費率的平穩過渡，確保貨車通行費整體水平不增加，是穩步有序推進取消高速公路省界收費站工作中迫切需要解決的重要問題[3]。而大部分省份采取的靜態平移法雖然能夠保障貨車整體水平不漲[4]，但未考慮收費變化引起的交通轉移對收費收入的影響，因此不利于保護公路經營者的權益[5]。本研究提出綜合考慮交通轉移情況下,兼顧貨車用戶通行費成本整體不漲,和公路經營者損失最小的計重轉車型費率計算方法。

1 費率調整的基本原則

1.1 不增加貨車通行費總體負擔的原則

確保在相同交通流量條件下，不增加貨車通行費總體負擔，確保每類收費車型在標準裝載狀態下的應交通行費額均不大于原計重收費的應交通行費額。

1.2 公平合理原則

根據當年高速公路各車型貨車通行和裝載實際情況，并結合車輛對高速公路的使用和破壞因素，合理確定貨車按車(軸)型收費標準，在貨車由計重收費轉為按車(軸)型收費的過程中實現大多數合理裝載車輛收費水平基本持平和平穩過渡[6]。

1.3 保障高速公路投資者和運營管理單位合法權益的原則

高速公路貨車通行費計費方式調整應在符合政策規定、政策性因素造成減收已不可避免的情況下[7]，盡可能控制和減少企業通行費減收的幅度，以確保全省高速公路養護運營管理工作的正常開展[8]，防控高速公路債務風險[9]。

2 交通轉移下的最優費率測算方法

2.1 總體思路

以計重收費下各車型標準裝載費率為上限，充分考慮費率變化引起的交通量轉移吸引，以各類貨車收費收入及總收入最大為目標，求解對應的收費車型[10]收費系數。

2.2 統計貨車計重收費基礎數據

根據基年貨車計重收費原始數據，通過設計程序[11]，統計整理出按新收費車型劃分的車次、行駛量和收費收入的噸位分布表，噸位從1～100 t，步長為1 t,如表1所示。

2.3 計重轉車型費率測算方法

1類車型～6類車型車貨總重認定標準噸位分別為：4.5，17，25，35，43，49 t[12]，其在計重收費模式下對應的收費費率即為車型收費的費率上限Ymax。

(1)基本費率F不變(小客車收費費率，如：0.45元/(veh·km))，自變量為6類貨車車型收費系數Y6。

(2)預設6類貨車車型收費系數Y6，得到6類貨車車型費率F6：

F6=F×Y6。

(1)

(3)根據6類貨車車型費率，計算6類貨車車型不同車貨總重的貨車收費標準變化幅度[13]：

Bi6=F6/Zi6-1，

(2)

Bi6為6類貨車車貨總重i時計重與車型收費費率變化幅度；Zi6為6類貨車對應車貨總重i的計重收費費率。

(4)轉移吸引比例Li6

轉移吸引比例指因收費標準變化而引發的交通流量轉移的比例[14]。貨車收費方式從計重改為車型收費，不同車貨總重的貨車收費標準將發生增減變化，從而引起交通量的轉移。比原收費標準提高的，車流量將從高速公路轉移到平行道路；比原收費標準降低的，車流量將從平行道路吸引到高速公路上。

本研究暫不考慮普通公路治超等管理政策因素對交通量的影響，假設貨車車輛能夠根據綜合運輸成本比較在高速公路和平行普通國省上自由轉移，轉移比例采用費率-交通量Logit模型進行標定[15]，測算基礎數據包括：高速公路分車型交通流量信息、與之有流量競爭關系的普通國道分車型交通流量信息、路網通行時間、油耗等成本效益的參數信息等[16-17]，具體模型不再贅述。

根據收費標準變化幅度，在標定的費率-交通量Logit模型中查找該車貨總重的貨車轉移吸引比例Li6。

(5)計算6類貨車按車型收費收入Cf6：

(3)

式中，Si6為車貨總重為i的6類貨車行駛量，根據實際收費統計數據得到；Li6為車貨總重為i的6類貨車轉移吸引比例。

(6)求解收費收入最大時對應的收費系數

通過上述計算過程，其對應的收費系數即為該車型最優車型收費系數Y6。

Cf6=maxf(Y6)，

(4)

s. t.Y6≤Y6max。

(5)

由于收費收入受轉移吸引因素影響，并非系數越大收入越大，而是存在一個最大值。

(7)綜合判斷取值

以此系數為基礎，再綜合考慮對總收入影響、政策風險、公眾接受程度、鼓勵貨車大型化政策取向等多因素，并考慮收費系數取整、遞進、順滑等因素，最終得到能夠不超上限又保障收入的收費系數。

3 以廣東省為例

按上述方法模型對廣東省計重轉車型收費標準進行了測算[18]。

3.1 統計基年計重收費基礎數據

根據廣東省2018年貨車計重收費實際情況，按照表1格式統計分析各車型行駛量和通行費收入情況如圖1、圖2所示。

圖1 2018年廣東省各車型不同車貨總重車輛行駛量Fig.1 Vehicle driving volume of gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

圖2 2018年廣東省各車型車貨總重車輛計重收入分布Fig.2 Distribution of vehicle weight income by gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

圖3 2018年廣東省貨車各車型總行駛量與總計重收費收入Fig.3 Total driving volume and total vehicle weight income by gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

3.2 標定費率-交通量轉移模型與參數

由圖4可以看出，各類車型隨價格變化的轉移曲線較為相似，以現行價格為基點，免費通行時最大可吸引30%～33%的交通量。當價格上漲1倍時，將轉移走27%～30%的交通量。

圖4 廣東省標定的各貨車車型價格漲幅與交通量轉移關系Fig.4 Relationship between price increase of each truck type calibrated in Guangdong Province and traffic volume transfer

當預設各類車型的初始費率時，即可計算同一車型不同總重下的價格變化幅度。根據價格變化幅度和費率-交通量轉移模型，即可求得同一車型不同噸位下吸引轉移比例，如圖5所示。

圖5 某組車型收費系數下各車型不同總重貨車轉移吸引比例分布Fig.5 Distribution of transfer attraction proportion of each truck types under charging coefficient of a group of vehicle types

由于1類貨車為4.5 t以下貨車，計重收費時按5 t計費，改為車型收費時基礎費率不變，因此改革前后價格無變化，亦無交通轉移。其他收費車型則因計重改車型收費，收費價格發生變化從而引發交通轉移。以2類貨車為例，根據圖2計算結果，發生了車型收費標準為其10 t時的計重收費價格，因此車貨總重為10 t的2類車型改革前后費率無變化，小于10 t的價格上漲，產生交通轉移，大于10 t的價格下降，產生交通吸引。

(3)測算車型費率

根據前述計算公式，在考慮費率-交通量轉移情況下，某收費車型取不同的車型費率，將引發該車型各重量車輛的通行費價格變化，從而引發交通轉移吸引，再測算轉移吸引后的交通量按車型費率收費的總收入，通過調整車型費率，尋求總收入最大解。

圖6所示為6類貨車在某車型收費費率下，與各噸位車輛計重收費價格相比有漲有降，從而引發交通量轉移吸引，轉移吸引后的交通量與該車型收費費率計算各噸位車輛的通行費收入，收入曲線與橫軸的面積即為6類貨車在此車型費率下的總收入。通過調整車型費率，在不超過49 t費率上限的前提下，尋求收入曲線與橫軸的最大面積。

圖6 某收費系數下6類貨車各噸位車輛轉移和車型收費收入Fig.6 Vehicle transfer and vehicle type charging income of each tonnage of category 6 trucks under a certain charging coefficient

由于交通量隨費率轉移的原因，并非費率越大，收入越大，圖7顯示不同車型收費系數與通行費收入的關系。隨著收費系數的增大，其收入曲線均呈現先增后減的趨勢，每條曲線的最高點對應的系數，就是全省高速公路收費收入最大化為目標的解值。

圖7 廣東省各貨車車型在不同收費系數下收入變化情況Fig.7 Income changes of truck types in Guangdong Province under different charging coefficients

以此收費系數值為基礎，再綜合考慮其他因素，最終得到即不超上限又保障收入的收費系數。

4 結論

本研究分析了高速公路貨車收費方式由計重收費調整為按車型收費的最優費率測算方法。相比于靜態平移方法，充分考慮了價格對交通需求的影響，在交通量動態變化中測算通行費收入的最大值，可同時兼顧公路用戶和經營者的利益。以廣東省計重轉車型費率調整為例，驗證了模型的可行性，其測算思路對于收費公路收費方式變化中費率轉換測算方法均有借鑒意義。