（交通运输规划与管理专业论文）城市道路拥挤收费定价研究.pdf

i k i ， 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 签名：宣玉丝日期：翌竺：! ! ! ! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 一 么 研究生( 签名) ：嚼恚纹导师( 签名) ：么川日期：洳o h f ljlit ， ， l ， q 3 t 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着经济的快速发展，城市交通需求日益增多，由此也引发了诸如城市道 路拥挤、交通能源消耗过度、交通事故频发以及环境污染加剧等问题。单纯地 依靠增加交通供给无法从根本上解决城市交通供需不平衡的矛盾，反而会诱发 新的交通需求产生。因此，解决拥挤等一系列城市交通问题，还需从需求管理 的角度来进行。城市道路拥挤收费作为解决大城市交通拥堵问题的交通需求管 理措施之一，已经被众多学者专家所肯定。 城市道路拥挤收费是对特定时段和路段的车辆实行收费，从时间和空间上 来疏散交通量，减少繁忙时段和繁忙路段道路上的交通负荷，同时还可以促使 交通量向大容量的公交系统转移，抑制私人小汽车交通量的增加，促进小汽车 的有效利用，推进多人合乘的实施，实现最有效地使用道路，达到缓解交通拥 挤的目的。该措施可以从源头上抑制出行的产生，使得出行者减少出行或者改 变出行时间、方式或者出行路径，进而减少拥挤。 在拥挤收费的研究体系中，城市交通拥挤外部成本的定性、定量分析，以 及建立准确的拥挤定价模型是拥挤收费这项交通管理政策的基础。因此，论文 针对以外部成本为基础的拥挤定价模型展开了研究。 本文首先对城市道路交通拥挤进行了界定和判别，然后从经济学的角度阐 述了拥挤的成因，对静态拥挤收费理论和动态拥挤收费理论进行了定性描述， 并对这两种理论所对应的模型进行了定量推导。在此基础上，综合应用交通流 理论和经济学理论，对拥挤所产生的额外出行时间、交通事故、额外油耗以及 交通污染这四项外部成本进行了定性的分析，分别选用旅行成本法、实际发生 法及防护行为法将之逐一量化，建立了基于拥挤所产生的外部成本的定价模型。 最后将其用于计算武汉市2 0 0 8 年的交通拥挤外部成本及相应的拥挤收费额度， 并选用合适的评价模型对收费后的交通方式以及道路饱和度变化情况进行了简 要的预测性评价，评价结果表明，所建立的定价模型在实际应用中，对于缓解 拥挤有着明显的效果。 i j 关键词：交通拥挤、拥挤收费、外部成本、定价模型 ， 疆j f y i f i l r y 白 i 厦 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m y , t h et r a f f i cd e m a n do ft h ec i t yi n c r e a s e s d a yb yd a y b u ta tt h es a m et i m et h i sa l s oi n i t i a t e sm a n yp r o b l e m ss u c ha st h em o r e c r o w d e du r b a nr o a d ，e x c e s s i v ec o n s u m p t i o no ft h ee n e r g y $ o u g c 鼯，m o r ea n dm o r e t r a f f i ca c c i d e n ta sw e l la ss e r i o u se n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n d8 0o n p u r e l y i n c r e a s i n gt r a n s p o r t a t i o ns u p p l i e sc a n tf u n d a m e n t a l l yr e s o l v et h eu n b a l a n c eb e t w e e n t r a f f i cs u p p l ya n dd e m a n d , b u ti n d u c et h en e wt r a f f i cd e m a n d t h e r e f o r e , h o wt o s o l v et r a f f i cp r o b l e m ss u c ha su r b a nt r a f f i cc o n g e s t i o ni ss t i l ln e e dc a r r yo nt h et r a f f i c d e m a n dm a n a g e m e n t ( t d m ) c o n g e s t i o nc h a r g ea sat d m s t r a t e g yh a sr e c e i v e d a t t e n t i o nf r o mm o r ea n dm o r ee x p e r t sa n dp o l i c y - m a k e r s c o n g e s t i o np r i c i n gi st oc h a r g et h ev e h i c l e sf o rp a s st h es p e c i f i cr o a ds e c t i o na t s p e c i a lt i m ei n t e r v a l ，i no r d e rt od i s p e r s et h et r a f f i cv o l u m ef r o mt i m ea n ds p a c e , r e d u c e st h et r a f f i cl o a da tr u s hh o u ra n dt h dc r o w d e dm a d m e a n w h i l ei tw i l ls h i rt h e t r a f f i cv o l u m ef r o mp r i v a t ec a f st ot h ep u b l i ct r a f f i cs y s t e m , r e s t r a i nt h ei n c r e a s i n g p r i v a t et r a f f i c ，p r o m o t et h ec a tu s e dm o r ee f f e c t i v e l y , a d v a n c et h ei m p l e m e n t a t i o no f c a l p o o l , i m p r o v et h er a t eo ft h em a du t i l i z i n g , a l l e v i a t et h et r a f f i cc o n g e s t i o n u l t i m a t e l y t h i sm e a s u r em a ys u p p r e s st h et r a v e ld e m a n df r o mt h es o u r c eo f t r a f f i c d e m a n d , o a u s e st h et r a v e l e r st or e d u c et h e i rj o u r n e yo rc h a n g et h et i m e ，t h ew a yo r t h er o u t eo ft h ej o u r n e y , t h e nr e d u c et r a f f i cj a m i nt h et h e o r ys y s t e mo fc o n g e s t i o np r i c i n g , t h em o s ti m p o r t a n tp a r ti sq u a l i t a t i v e a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fe x t e r n a lc o s ta b o u tt r a f f i cc o n g e s t i o n ,a sw e l l弱 e s t a b l i s h i n ga c c u r a t ep r i c i n gm o d e l i ti s a l s o t h ef o u n d a t i o no ft d mp o l i c y t h e r e f o r e , t h i sp a p e rd e v e l o p st h er e s e a r c hb a s e dc o n g e s t i o np r i c i n gm o d e l0 1 1 e x t e r n a lc o s t , a n do b t a i n sas o m er e s u l t si nac e r t a i ne x t e n l f i r s to fa l l ，t h ep a p e re l a b o r a t e st h eq u e s t i o n sa b o u tt h ec i t yt r a f f i cc o n g e s t i o n t h o u g ha n a l y z i n gt h e o n o m i c a la t t r i b u t eo fu r b a nr o a d , t h ep a p e ri n t e r p r e t st h e r e a s o nw h yr o a dc o n g e s t i o nh a p p e n s t h e r ea r et w ot y p i c a lt h e o r i e sa b o u tc o n g e s t i o n p r i c i n gi nt h ep a s ts t u d y o n ei ss t a t i cc o n g e s t i o np r i c i n g , t h eo t h e ro n ei sd y n a m i c c o n g e s t i o np r i c i n g b o t h t h e o r i e s a t e a n a l y z e dq u a l i t a t i v e l y a n dd e d u c e d i i f0j， ，一， ， 庐 j j 7 j ， 晴i 武汉理工大学硕士学位论文 q u a n t i t a t i v e l yi nt h ep a p e r t h e r ea l ef o u rk i n d so fm a n i f e s t a t i o n so fe x t e r n a lc o s t s a r o u s e db y c o n g e s t i o n t h e y a r ea d d i t i o n a lt r a v e lt i m e , t r a f f i ca c c i d e n t , f u e l c o n s u m p t i o na n dc n v h o n m e n t a lp o l l u t i o n t h ep a p e rc a r r i e so nt h eq u a n t i f i c a t i o nt o t h e s ef o u re x t e r n a lc o s t su s i n gt h ea p p r o p r i a t em e t h o ds e p a r a t e l y 、7 l ，r h e l lq u a n t i f y i n g t h ee x t e r n a lc o s to fe x t r at r a v e lt i m e ，i ta d o p t st h et r a v dc o s tl a wo nt h eb a s i so fl o c a l a v e r a g eu n i tt i m ev a l u e i tc a l c u l a t e st h ec o s to fa d d i t i o n a lt r a f f i ca c c i d e n tb a s e do n p r o b a b i l i t yt h a tt h et r a f f i ca c c i d e n to c o 1 r sw h e nc o n g e s t i n gi nt e r m so f t h ec o s tw h i c h p r o d u c i n gi nt h ea c t u a la c c i d e n t t h ee x t e r n a lc o s to f e x t r af u e lc o n s u m p t i o ni sa l s o q u a n t i f i e da c c o r d i n gt ot h ev e h i c l ec o n s u m i n ga c t u a l l y w h e nc a l c u l a t i n gt h ec o s to f e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a u s e db yt r a f f i c ，i tt a k e st h ec o s tw h i c ht op r e v e n tp o l l u t i o n i n t oa c c o u n t , p u t st h ep r o p o r t i o no ft h i sp o l l u t i o nt ot h et o t a lp o l l u t i o na saf o u n d a t i o n a f t e ra n a l y z i n gt h ef a c t o r sm a ti n f l u e n c ec o n g e s t i o np r i c i n g 。t h ep a p e re s t a b l i s h e s c o n g e s t i o np r i c i n gm o d e lb a s e do ne x t e r n a lc o s t s i n c et h ep r i c i n gm o d e lh a sb e e n e s t a b l i s h e d , t h ep a p e rc o m p u t e st h ec h a r g ep r i c ea c c o r d i n gt ot h ec o r r e s p o n d i n gd a t a o f 、l h a ni n2 0 0 8 k e yw o r d s ：t r a f f i cc o n g e s t i o n ；c o n g e s t i o np r i c i n g ；e x t e r n a lc o s t ；p r i c i n gm o d e l i i i 3、， ) ) 7 伯 武汉理工大学硕士学位论文 目录 第1 章绪论1 1 1 研究的目的和意义1 1 2 国内外研究概述2 1 3 主要研究内容和技术路线4 1 3 1 论文研究的主要内容4 1 3 2 论文研究技术路线5 第2 章城市道路交通拥挤问题概述7 2 1 城市交通拥挤的定义与界定7 2 2 城市道路交通的市场特性1 0 2 1 1 城市道路的公共性分析1 0 2 1 2 城市道路的供求特性1 0 2 3 城市道路交通外部特性11 2 4 城市交通拥挤经济分析1 2 2 5 拥挤收费的与目标与影响1 3 2 5 1 拥挤收费的目标。1 3 2 5 2 拥挤收费的影响分析。1 4 第3 章城市道路拥挤收费理论18 3 1 拥挤收费的内涵及分类1 8 3 1 1 拥挤收费的含义1 8 3 1 2 拥挤收费的分类1 9 3 2 静态拥挤收费理论2 0 3 2 1 理论基础2 0 3 2 2 最优拥挤定价理论2 2 3 3 动态拥挤收费理论2 3 3 3 1 瓶颈模型的性质2 3 3 3 2 瓶颈模型的推导。2 3 w r q ) “ 武汉理工大学硕士学位论文 第4 章基于外部成本的拥挤定价模型2 6 4 1 交通拥挤外部成本分析2 6 4 1 1 额外出行时间2 7 4 1 2 交通安全问题2 7 4 1 3 额外燃油消耗2 9 4 1 4 环境污染问题。2 9 4 2 拥挤外部成本模型的建立3 0 4 2 1 额外出行时间成本的量化3 0 4 2 2 交通事故外部成本的量化3 2 4 2 3 额外燃油消耗成本的量化3 5 4 2 4 环境污染成本的量化3 5 4 3 拥挤定价模型的建立3 7 4 3 1 拥挤定价的影响因素3 7 4 3 2 拥挤定价模型的建立3 9 第5 章实证研究4 0 5 1 武汉市内典型拥挤路段4 0 5 2 拥挤定价模型的应用4 2 5 3 拥挤定价模型的预测性评价4 6 第6 章总结与展望4 8 6 1 全文总结4 8 6 2 研究展望4 9 j g c 谢5l 参考文献5 2 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目5 5 v 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 r 1 1 研究的目的和意义 i 、 一 ， 近年来，由于城市化进程的加速和经济发展水平的提高，使得城市人口和 机动车拥有量都迅速增长，远远超过同期城市道路和交通设施的增长速度。北 京、上海、广州等大城市的机动车平均车速远远高于全国平均水平；汕头的机 动车年增长率高达4 3 ，截止2 0 0 9 年底，全国机动车总量超过了1 8 6 亿辆，私 人机动车保有量约1 4 亿辆，占机动车总量的7 5 ；其中私人小轿车保有量为 2 6 0 5 万辆，占轿车总量的8 1 8 9 。与此同时，机动车驾驶人数量也一直在增长， 截止2 0 0 9 年底，全国机动车驾驶人数量已接近2 亿人，比2 0 0 8 年增加了进1 9 1 0 万人【1 1 。与迅速增长的交通需求相比，我国城市交通的供给能力增长相对缓慢。 2 0 世纪8 0 年代到9 0 年代中期，北京、上海等大城市机动车年均增长1 3 左右， 而同期道路密度仅增加5 左右。到了9 0 年代后期，大城市机动车增长速度进 一步加快，轿车、客车增幅年均进一步加大，导致同期城市道路建设的速度始 终跟不上机动车增长速度。 交通需求超过交通供给能力将会引发交通拥挤。交通拥挤所带来的社会经 济损失在国民经济中的比重越来越大。根据加拿大交通部2 0 0 5 年发布的加拿大 1 9 大城市交通报告，每年加拿大因为交通堵塞带给加拿大的经济损失约6 0 亿元， 仅交通阻塞造成的司机上班迟到和路上消耗的额外燃料使加拿大每年损失达3 7 亿元( 保守估计) 【2 】，交通拥挤带来的损失可见一斑。 一直以来，增加交通供给成为缓解交通拥挤的重要手段。但国内外经验表 明，单纯的交通供给的增加只能暂时缓解交通拥堵，并不能从根本上消除交通 拥挤，随着诱发的交通量的出现拥挤仍会产生，并且由交通拥挤带来的外部性 损失仍然没有得到补偿。2 0 世纪6 0 年代，安东尼当斯提出著名的“当斯定律”， 新建交通设施会诱发新的交通量，交通需求的增长总大于交通供给的增长【3 】。由 此可以看出不能单纯地通过增加交通供给来应对交通拥挤问题，还需要从交通 需求管理的角度加以考虑。交通需求管理是指通过交通政策的引导作用素影响 交通参与者对出行方式、出行时间、出行路线等的选择行为，使交通需求在时 间、空间上均衡化，使得交通供给和交通需求间保持一种有效的平衡，使交通 ， ，、 武汉理工大学硕士学位论文 结构日趋合理。 城市道路拥挤收费作为交通需求管理的措施中一个重要的方法，可以直接 而有弹性的管理交通需求。城市道路拥挤收费是指通过对行驶在拥挤路段上的 用户收取额外的费用，使出行者做出如下选择：第一不出行；第二改变出行方 式、出行路线或出行时间；第三不改变出行选择，但需支付一定费用。出行者 不出行或者改变自己的出行选择，可以减少拥挤路段的交通量，而出行者因继 续保持原出行所支付的费用则可用于城市交通基础设施建设和公交服务水平的 提高。随着电子、通信技术的发展，采用电子装置的自动收费变得现实可行。 但是到目前为止，除了国外少数几个城市( 新加坡、伦敦、多伦多等) 成 功实施了拥挤收费以外，更多的大城市仍处于观望、探索状态。国外的实践已 经证明，拥挤收费是一项可以有效地将私人小汽车交通方式转移到公共交通上 的管理手段，采取拥挤收费可以在不影响道路使用者综合投入的情况下取得一 定的经济效益和社会效益。这一点非常适合用于解决我国的交通拥堵问题。北 京市和上海市在2 0 0 2 年印发的交通白皮书中都提出将拥挤道路使用收费作为一 种治理疏堵的方法。上海市于2 0 0 5 年提出可能在徐家汇试行拥挤收费，收费标 准定为每车次7 元【s 1 。广州市在2 0 0 5 年的居民出行调查中也将居民对拥挤收费 的接受程度作为调查内容之一。上述现象表明，我国一些大城市已经开始重视 道路拥挤收费，并将其提上议程，到现在之所以没有付诸于实施，是由于拥挤 定价方面的研究还不够成熟，相关政策及配套措施仍不完善。因此深入研究城 市道路拥挤收费，在理论上和实践上都有一定的意义。 1 2 国内外研究概述 1 ) 国外研究现状 拥挤收费的概念最先是由英国经济学家p i g o u a c 1 9 2 0 年提出的。之后，在 很长一段时间内几乎没有人研究这一理论。直至2 0 世纪6 0 年代，随着私人机 动车在发达资本主义国家的普及，这些国家急需缓解交通堵塞问题，许多学者 开始重视拥挤收费，对拥挤收费的理论进行了扩展。 通过对国外文献的综述，拥挤定价理论中最具代表性的是如下两种类型： 一是w a l t e r s 提出的边际成本定价，这是拥挤定价的静态模型。w a l t e r 以短期边 际成本定价原理为基础，定量地研究道路拥挤的外部效果，确立了一般道路最 优拥挤定价模型。他从边际成本角度分析得出拥挤收费收取费用的大小等于边 2 、 咤 毒 武汉理工大学硕士学位论文 际社会成本和边际个人成本之差。该理论认为，拥挤定价的目标在于使净社会 效益最大化，而净社会效益等于消费者意愿支付减去生产成本。二是v i c k c r y 提 出的瓶颈路段拥挤定价，这是一种动态模型。v i c k c r y 应用确定性排队理论，提 出了瓶颈模型，并在该模型的基础上形成了动态收费理论。在此方式下，一定 时刻的收费水平等于不收费平衡时刻出行者的等待时间费用，这样就能以收费 取代排队等待时间费用使平衡条件得以满足，瓶颈满负荷运行并完全消除瓶颈 入口前车辆排队现象。出行者可以通过选择出行路线和出发时间来使得出行成 本最小【6 】。 此后，国外专家学者主要这些研究的基础上进行收费模型的改进、收费政 策的制定及影响、拥挤收费理论与其它领域知识的结合等几个方面进行研究， 拥挤收费理论的研究越来越深入。 ( 1 ) 定价模型的改进 在静态收费理论方面，c o h e n 等将出行者分成若干组，定量分析收费政策对 不同人群的利益影响。在动态收费理论方面，t a b u c h i 在一条含瓶颈的公路旁边 加上一条并行的公交路线，研究不同收费体制下两种交通方式之间的竞争惮j 。 a r n o t t 等研究了多条并行路径网络中的路径选择问题，出行者的行为差异与福利 得失，以及考虑需求弹性的结构性模型【9 】。 ( 2 ) 次优定价理论 最初的拥挤收费研究都是围绕最优收费理论进行的，即严格按照边际成本 定价原理对每条道路都实施收费。实际中由于受到技术、政治、经济等各种因 素制约，对每条道路都实施收费一般是不现实的。因此，次优收费思想应运而 生。次优收费是指仅对部分路段或路径收费，以次实现系统优化的目标。j a n e t 等学者认为在详细路网的约束下，计算交通拥挤的近似真实最优价格是一个次 优定价问题，应当运用两层规划方法构造决策支持系统来解决【。 ( 3 ) 拥挤收费相关政策的研究 尽管拥挤收费在理论界研究的十分之多且十分深入，在技术实现上也不存 在很大的难度，但在交通管理中成功的案例却并不多，其失败的主要原因是得 不到公众的支持，因此，公众对拥挤定价的态度成为研究的焦点。w i n s t o n 将公 众反对拥挤收费的原因总结为：一是公众将拥挤收费看作一种附加税，不明确 交纳该税所能带来的利益；二是由于不可能存在其它的可行路线选择，公众尤 其反对征收现有公路拥挤费的做法【i i 】。拥挤费收入的分配是拥挤定价政策能否 获得公众支持的关键因素之一。因此许多学者致力于寻找合适的拥挤费收入再 3 武汉理工大学硕士学位论文 分配方案。例如，j e f f r e y 针对两节点两路线路网建立了拥挤收费直接再分配模 型【1 2 】。 2 ) 国内研究现状 我国开始拥挤收费研究较比国外晚，从上世纪9 0 年代至今，在收费模型改 进、社会福利分析和定价方法确定方面取得了一些进展。其中以杨海和黄海军 最具代表性。他们二人运用最优控制理论对弹性需求下的瓶颈收费模型进行了 研究；研究了搭车、h o v 专用线与收费的组合问题【1 3 】【1 4 】；将边际收费原理推广 至一般网络，并在模型中考虑了路段通行能力的硬性约束，扩展了该理论的研 究范围。晏克非研究了基于车辆动态导航的拥挤定价问题【l 研。王强探讨了拥挤 收费政策对交通需求的影响，采用多项l o g i t 模型和广义选择l o g i t 模型分析了 拥挤收费导致出行者效用函数变化所引起的交通需求结构的变化1 1 6 】。何胜学利 用路段交通密度、交通流量及交通空间平均速度的关系，给出了基于交通载量 及交通密度比的拥挤收费定价公式，通过建立路段社会总收益函数，分析交通 路网供需特性，确定拥挤收费起点【i 丌。 在拥挤的外部性方面，晏克非和杨金花以价格策略分析了道路交通社会成 本内部化的过程，以最优定价法( 边际成本定价法) 和次优定价法把道路交通边际 社会成本的三部分构成分别转换成拥挤税、公害税和固定设施分摊三种形式， 实现了道路交通外部成本的内部化【i 引。崔智涛和霍娅敏采取定性和定量相结合 的方法，构建了一定城市规模下交通拥挤所带来的外部成本的计量公式，并进 行了数据分析计算【1 9 1 。 其他学者多是介绍拥挤定价理论或者拥挤收费的实践经验，分析我国某些 城市实行该政策的可行性。 1 3 主要研究内容和技术路线 1 3 1 论文研究的主要内容 本文深入探讨了交通拥挤所产生的各项外部成本，在定性分析了各项成本， 更主要的是将各项外部成本加以量化，并在此基础上得出准确的定价模型。 本文的主要研究内容可分为以下几个方面： 一是城市道路交通拥挤问题概述。首先将对拥挤的界定和判别给出相应的 介绍，研究了城市道路交通的市场特性( 公共性、供求特性、外部特性等) ，然 4 武汉理工大学硕士学位论文 后从经济学的角度对交通拥挤产生的原因进行探讨、最后阐述了拥挤收费的目 标和影响。 二是道路拥挤收费的理论阐述。在这部分内容中，首先将对拥挤收费的内 涵和分类进行详尽的介绍，然后对目前已经比较成熟的静态拥挤收费理论( 最 优拥挤定价理论) 和动态拥挤收费理论( 例如瓶颈模型) 进行定性的描述和定 量推导。 三是建立基于外部成本的拥挤定价模型。这是本文研究的核心内容，对拥 挤导致的外部成本：额外出行时间、交通事故、额外油耗以及环境污染这四项 成本进行定性的分析；在定性分析的基础上，分别选用旅行成本法、实际发生 法及防护行为法等方法将之逐一量化，并对影响拥挤定价的相关因素进行分析， 最后建立拥挤收费定价模型。 四是拥挤定价模型的应用。利用已经建立的拥挤定价模型，结合武汉市2 0 0 8 年相应数据，计算得出该年度武汉市珞喻路街道口至卓刀泉路段若实行拥挤收 费时的收费额度，并给出了收费后的交通方式以及道路饱和度变化情况做预测 性评价的方法。 1 3 2 论文研究技术路线 1 ) 研究方法 在城市道路拥挤成因分析中，运用了经济学的成本效益分析方法，并结合 了理性经济人的分析，指出城市道路所具有某种完全开放的社会公有、稀缺资 源( 准公共物品) 的属性，使得人们特别是小汽车拥有者不必或很少为此支付社会 成本，造成了边际个人成本与边际社会成本不相等。而交通参与者追求效用最 大化的本性，使得供给总是无法满足需求，这是产生交通拥堵的根源。 对拥挤所产生的额外出行时间、交通事故、额外油耗以及交通污染这四项 外部成本进行定性的分析时分别选用旅行成本法、实际发生法及防护行为法将 之逐一量化，建立基于拥挤所产生的外部成本的定价模型。 2 ) 技术路线图 5 毫 q 武汉理工大学硕士学位论文 图1 1 技术路线图 6 、 一 h 、 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章城市道路交通拥挤问题概述 交通拥挤是指在某一时空由于交通需求和供给不平衡而引起的交通滞留现 象，即道路交通设施所能提供的交通容量不能满足当前交通需求，而且又没能 够及时疏通这部分交通流的结果【2 0 】。由于城市道路交通需求在时间和空间上的 分布极不均衡，而城市道路供给能力在短期内又是固定的，因此这种不均衡在 短期内不可能考扩大道路供给能力来解决。城市交通拥挤的发生具有明显的时 间特性和空间特性。在上下班等交通高峰时段，城市道路普遍处于拥挤状态。 在城市中心商务区的道路和其它交通干线上，也最容易发生交通拥挤。因而， 在多数情况下，交通拥挤的出现是由于出行需求对于交通资源的不恰当利用所 导致的，还有道路结构的不合理性，而不是因为道路面积的严重缺乏。 2 1 城市交通拥挤的定义与界定 交通拥挤实际上是因道路上交通流量过大，导致道路服务质量下降的一种 状态。因此，应以出行者能够直接感觉到的各种因素来作为衡量拥挤的标准， 通常包括以下因素：车速快慢及出行时间的长短；车流阻断与限制( 如时走时 停、排队等待等状况发生的频率) ；安全程度；出行的舒适度与便利程度；出行 的经济性，等等。在上述各项因素中，有些因素是难以量化的，各因素所占权 重的大小也很难客观地决定，因此无法求得或者定义一个客观的拥挤指数。 目前各国对于交通拥挤的具体定义和界定标准尚无统一定论。大多采用延 误时间或是车队滞留长度来表示交通拥挤的状态。为了明确交通拥挤的定义， 下面对某交通系统随着外来车辆的加入，交通密度、车辆行驶速度以及它们之 间的相互作用的变化过程作简要分析。 如图2 1 所示，a b 段为自由流区，在该范围内，车辆可以自由地行驶，车 辆之间没有互相干扰，车速可以达到理想速度( v r v a ) 。随着外界车辆不断加 入到系统中，交通量不断增加、交通密度也越来越大。当行驶的车辆之间的间 隔越来越小时，车辆因为相互间的干扰而被迫放慢速度，于是车流进入了b c 稳 定流区。在b c 范围内，随着外界车辆不断地加入该系统，会导致系统内交通量 7 武汉理工大学硕士学位论文 车 速 场 v b v c v d 0 q 流 量 图2 1 车速与道路流量关系图 持续增加、交通密度进一步增大，车辆间行驶的空间变得更加狭小，车流也进 入了c d 非稳定流区，直至交通流达到道路交通饱和容量q ，此时如果不能及时 采取措施，仍然允许外界车辆进入该交通系统，那么在车速继续下降的同时， 道路交通量非但不会增加，反而会下降，道路空间资源利用率也随之降低。最 后，随着拥挤的进一步加剧，整个交通系统将陷入瘫痪、停滞状态。 之前的学者们根据对拥挤发生的过程进行分析对交通拥挤定义有以下两种 讨论：第一种是以d 点作为交通拥挤的分界点：所谓交通拥挤就是指当交通需 求大于交通供给时，超过交通供给的那部分交通滞留在道路上的现象。第二种 是以b 点作为交通拥挤的分界点：从交通工程学的角度来说，是指当道路交通 密度达到一定程度后，道路上行驶的车辆之间出现相互干扰，从而造成车速下 降，用户出行成本上升的现象。依据以上给出的交通拥挤的定义，可以认为交 通拥挤在b 或c 点开始发生。b 点是自由流区与稳定流区的分界点，c 点是稳 定流区与非稳定流区的分界点，但无论是自由流、稳定流还是非稳定流都只限 于特征的描述、缺乏量化的概念，在实际的应用中b 点或c 点仍然是一个模糊 的概念，在这里不妨先分析一下国内外对于交通拥挤判别标准。表2 - l 是日本在 1 9 9 4 年制定新的交通拥挤对策时确定的交通拥挤地点判别标准。 表2 1 日本的交通拥挤的判别标准 道路种类主要拥挤点标准 一般道路拥挤长度在l k m 以上或拥挤时间在1 0 r a i n 以上 一般道路( 其它)拥挤长度在5 0 0 k m 以上或拥挤时间在5 m i n 以上 高速公路拥挤回数3 0 回年或平均拥挤长度在2 k m 以上 首都高速公路拥挤量( 持续时间x 拥挤长度) 在1 5 h k m d 以上 武汉理工大学硕士学位论文 美国道路通行能力手册在对城市干线街道服务水平的划分中，把车速小于 2 2 k m h 的不稳定流称为拥挤车流。 我国公安部对拥挤路口和拥挤路段分别给出的定义为：车辆在无信号灯控 制的交叉路口外车行道上受阻且排队长度超过2 5 0 m ，或车辆在信号灯控制的交 叉路口，3 次绿灯显示未通过路口的状态定义为拥挤路口；拥挤路段则定义为车 辆在车行道上受阻且排队长度超过l k m 的状态【2 1 j 。 在我国公安部与建设部共同颁布的2 0 0 3 年版“城市道路交通管理评价指标 体系”中，不同类型的城市主干道平均车速分级如表2 2 所示i 捌。 表2 2 主干道平均车速评价标准( k m h ) 评价标准等级一级二级三级四级五级 特大型和a 类城市 2 8 2 5 ，2 8 ) 2 2 ，2 5 )【1 9 ，2 2 ) 2 5 ，2 8 ) b 类城市 3 l 2 8 ，3 1 )【2 5 ，2 8 )【2 2 ，2 5 ) 0 ，2 2 ) c 、d 类城市 3 4 【3 1 ，3 4 )【2 8 ，3 1 ) 2 5 ，2 8 )【0 ，2 5 ) 在我国公安部与建设部共同颁布的2 0 0 3 年版“城市道路交通管理评价指标 体系 中，用城市主干道上机动车的平均行驶速度来描述城市主干道的交通拥 挤程度，具体如下表2 3 所示。 表2 3 交通拥挤程度评判表( k m h ) 拥挤程度畅通轻度拥挤拥挤严重拥挤 机动车平均行驶速度 3 0 【2 0 ，3 0 ) 1 0 ，2 0 )【0 ，1 0 ) 本文的主要研究对象是拥挤路段( 拥挤路口) ，采用我国交通部和建设部颁 布的交通拥挤程度评判表来定义或者判断城市道路的拥挤，对于拥挤和严重拥 挤的路段征收拥挤费用。鉴于上述分析，本文这样来定义拥挤路段：在城市的 商业区或者闹市区，在出行高峰时段，即上午7 ：3 0 至9 ：0 0 ，下午5 ：0 0 至7 ：0 0 ， 车辆在主干道道行驶受阻且机动车平均行驶速度不超过2 0 k m h ( a p d , 于或则等 于2 0 k i n h ) 或者车辆排队长度超过l k m 的路段称为拥挤路段。相应地，本文将 拥挤收费则定义为在出行高峰时段，在拥挤路段上对道路上的机动车征收拥挤 费用。 9 武汉理工大学硕士学位论文 2 城市道路的市场特性 2 2 1 城市道路的公共性分析 一般来说，城市道路属于公共产品。对于城市道路这一公共产品来说，当 交通量很小的时候，出行者之间不会有影响，可是当交通量很大的时候，很显 然一辆车的增加就会对其他车辆的行驶产生外部性影响，产生了道路使用的竞 争性。此时，道路就有纯粹的公共产品变为了准公共用品，即介于公共产品和 私人产品之间的产品。道路公共性的这一转变时由于出行者“搭便车 的心理 造成的，所谓的“搭便车一心理是指在公共产品中，消费者源于自利行为而隐 藏自己的真实偏好，希望别的消费者为自己的消费付费的心理。在城市道路的 使用过程中，每个出行者都不愿意表达自己从道路使用中获得的真实收益，那 么私人厂商不可能提供公共产品，而提供公共产品被认为是政府的智能所在团】。 事实上，城市道路属于拥挤性公共产品。它具有非排他性，任何公民都可 以使用它；但是它又具有竞争性，一个人使用以后就减少了另一个人可以利用 的空间。城市道路在达到拥挤之前，新增加的用户使用城市道路的边际成本几 乎为零。但在达到城市道路拥挤点后，边际成本迅速增大，新增的车辆会造成 道路拥挤，其他的出行者的出行成本也随之增加。 2 2 2 城市道路的供求特性 一般社会产业的供求关系是一种双向互动、相互依存的关系，即一方面， 需要不断扩大市场供给满足市场需求，同时还要刺激需求的增长；另一方面， 也只有从需求的增长获取更多的盈利回报，才能不断提高产品质量、服务质量， 扩大供给再生产。换言之，供给可以抑制需求也可以刺激需求；同样，需求的 疲软也会抑制供给的增长，需求的活跃也会刺激供给的增长。这种供给和需求 总是在一种“不平衡一平衡一不平衡 循环往复中螺旋式上升发展的【2 4 。试图 维持一种静止的平衡是不可能的也是不利的，而每一次新的循环都是一个更高 层次平衡。 城市交通的关系也大抵如此，许多人正是因为对于这种双向制约的互动关 系缺乏明确的理解而陷入认识和实践上的误区。以为只要扩大道路交通基础设 施就可以满足交通需求，就不会再出现交通拥堵，而忽略了扩大交通供给会刺 激新的或者潜在的需求出现，暂时的供需平衡还是会被打破，拥堵还是会再次 l o 武汉理工大学硕士学位论文 出现。此外，需求增长的同时若不能使回报相应增长，供给的增加就成为不可 斛2 5 1 。所以，我们把握交通供需规律就可以运用供给调节手段来调节需求的增 长。所谓供给调节是指有选择的供给和有节度的供给，即供给内容、供给时机、 供给对象和供给空间等方面按照有利于需求合理化的发展方向调节，从而达到 以最小的供给实现供需平衡的状态。 简言之，就是通过合理的供给方式鼓励既合理又容易满足的要求，抑制不 合理或者不容易满足的要求。 2 3 城市道路交通外部特性 外部性或称外部效应，也可以称为外在性、外在效应、外在经济。所谓外 部性，用数学语言来描述，即某经济主体的福利函数的自变量中包涵了他人的 行为，而该经济主体又没有向其他人提供报酬或索取补偿。外部性可以分为正 的外部性( 或称外部经济、正外部经济效应) 和负的外部性( 或称外部不经济、 负外部经济效应) 。正外部性指一些人的生产和消费使得另一些人受益而无法向 后者收费的现象；负外部性指一些人的生产或者消费使得另一些人受损而无法 向前者收费的现象1 2 6 j 。 城市道路