电子收费系统(ETC)的生态效益评估

■吴栋栋 景谦平 邵毅

道路收费会引起公路拥堵、交通延误、能源消耗、生态环境污染等问题，采用ETC系统则可以从各个方面减少外部成本。作者构建了比较全面的ETC生态效益评价体系，并以北京为例，估算了应用ETC每年的生态效益。结果显示，应用ETC系统能显著缓解收费站拥堵，节约大量燃料，具有良好的生态效益。

一、前言

三中全会将生态文明建设提到前所未有的高度。扭转大气污染，改善环境民生，成为本届政府的当务之急。国务院最新部署的大气污染防治的十条治理措施，标志着大气污染治理的提速。纵观这十条措施，主要包括减少污染物排放，大力推行清洁生产等一系列措施。对于道路交通而言，ETC的应用能很好的解决因道路收费引起的交通延误、能源消耗、生态环境污染等问题，是减少大气污染，改善环境，建设生态文明的生动体现。

为了响应发改委推动把资源消耗、环境损害、生态效益等体现生态文明建设状况的指标纳入经济社会发展综合评价体系，大幅增加考核权重的举动，让建设生态文明的行动有据可凭，生态效益得到全面准确量化，本研究以ETC的生态效益为例，全面分析了应用ETC的生态效益，以期为决策者、投资者和大众对ETC应用在各方面所带来的效益和影响提供较为全面深入的了解。

二、评估方法

本文以传统公路收费系统为参照，通过对比应用ETC系统的优势，结合外部成本分析方法来进行测算。在对ETC的社会生态效益进行货币化测算前，需要先明确其包括哪些内容，然后才能有针对性的进行测算。笔者在分析国内外现有的效益计算理论和模型的基础上，参考价值评估的方法，提出了一套ETC系统的评价体系(如图1所示)。

图1 ETC带来的社会生态效益评估体系

ETC带来的生态效益包括以下三个方面：能源与效率、生态环境和其他隐性效益，鉴于数据的可获取性和评估的可行性，本研究中只考虑前两项。此外，在对生态效益衡量的时候，由于数据的获取性，对减少废弃物污染和对沿线景观的影响暂不做定量评估。

三、ETC系统的社会生态效益价值量

(一)能源与效率

应用ETC系统最主要的原因是其提高了道路通行效率，减少了交通延误，进一步降低了车辆通行时间，从而减少机动车燃料的消耗。

1.减少交通延误

通过对比传统人工收费站与ETC收费系统，可以计算出ETC系统减少的交通延误。考虑到数据收集的困难程度，本文以一个典型情况为例(见刊于《中国资产评估》2013年第4期的《交通延误带来的生态环境价值损失评估》一文中的案例)，用户通行时间计算公式为：车辆通过收费站的总时间=收费站前通行时间+排队等待时间+服务时间+驶离收费站时间。

ETC相比传统收费系统每车辆节约的时间为：

式中，T0——采用传统收费系统时车辆通过收费站的总时间；Te——采用ETC系统时车辆通过收费站的总时间。

根据车辆通过收费站的方向不同，分为入口和出口两种情况。人工收费的情况下，通过入口，总计53秒；出口情况下，总计85秒[1]。应用ETC系统的情况下，入口与出口所遇情况一致，收费站前通过时间9秒，排队等待时间0秒，服务时间4秒，驶离9秒，总计22秒。计算出采用ETC系统后所能减少的交通延误时间后，再根据北京市单位时间的平均价值，则可计算出节约的时间价值。

2.减少燃料消耗

根据德克萨斯运输学院模型的计算思路[2]，建立类似的计算公式，采用ETC系统后，普通乘客类用车节约的燃油消耗量的计算公式为：

式中，Dti——第i种车辆每日节约的时间，i=1，2，…，n，n为车辆分类数；Efi——第i种车辆通过收费站时的平均燃油效率，本研究中每分钟怠速产生的油耗为0.027升[1]；TF——采用ETC系统节约的总燃油量。

(二)生态环境效益

1.减少温室气体排放采用ETC系统可以减少的温室气体排放损失，可由下式计算：

式中：Gc——采用ETC系统减排的温室气体总价值；Fi——采用ETC系统第i种车辆减少的燃油消耗量(L)，i=1，2，…，n，n为车辆分类数；Eci——通过人工收费站时第i种车辆尾气中温室气体的排放因子(Kg/L)；Pc——国际碳交易价。其中，在理想状态，单位燃料的温室气体排放量取2.3kg。二氧化碳排放成本为118元/吨[1,3]。

2.减少有害气体排放

采用ETC系统可以减少燃料的消耗，减少有害气体的排放量，从而减少生态环境价值损失，具体公式为：

式中：Gh——减少有害气体排放的价值量；Fi——采用ETC系统第i种车辆减少的燃油消耗量(L)，i=1，2，…，n，n为车辆分类数；Ehij——通过收费站时第i种车辆第j种有害气体的排放因子(Kg/L)，j=1，2，…，m，m为有害气体分类数；Pj——第j种有害气体的单位交易成本。

其中，有害气体的排放因子参考国四标准。有害气体的单位成本根据已有的成交价确定如下：氮氧化物治理费为6000元每吨(参考2011年12月23日陕西省首次氮氧化物排污权交易拍卖会的起拍价)，二氧化硫治理费为2500元每吨(2010年6月5日陕西省排污权交易中心排污权拍卖交易会的起拍价)，其他有害气体由于缺乏参考资料暂不做测算。

3.减少颗粒物排放

对于采用ETC系统减少的颗粒物排放，本文采用防护支出评价法来估算，具体公式为：

式中：Gm——减少颗粒物排放的价值量；Fi——采用ETC系统第i种车辆减少的燃油消耗量(L)，i=1，2，…，n，n为车辆分类数；Emi——通过收费站时第i类车辆颗粒物的排放因子(kg/L)；Pm——单位降尘清理费。

其中，单位降尘清理费用为150元每吨(参考《森林生态系统服务功能评估社会公共数据表》)。

4.降低噪声污染

采用ETC系统，可以减少延误，降低人们按喇叭或重启汽车的频次，从而降低噪声污染。估算公式如下：

式中：Gn——减少噪声污染的价值量；Tdi——高速公路上第i类车辆承载的人数，i=1，2，…，n，n为车辆分类数；En——客运单位损失值(￥／n·km)；Pn——采用ETC系统减少交通延误的平均路段长度(km)。

其中，日客运周转量为各种出行方式的人次数总和，包括公共汽车、私家车和出租车，日交通拥堵路段平均长度设为单个车辆通过ETC系统节约的时间段内所能驶出的里程。

(三)其他隐性效益

1.降低物流的损失

现代物流成本的范围很广，贯穿于企业经营活动的全过程，包括从原材料供应开始一直到将商品送达到消费者手中所发生的全部物流费用。由于收费站导致的交通拥堵会增加货物的运输时间，影响物流服务的吞吐量，抬高物流成本。物流成本的损失与每日延误总车时、货运用车比重、货运单位时间价值及年工作天数等变量有关。采用ETC系统可以减少交通拥堵，从而降低物流成本。在本研究中，由于数据获取的有限性，暂对这一部分不做测算。

2.减少汽车的损耗和折旧

高速公路发生拥堵时，机动车频繁在不同速度之间切换会使油门、刹车、离合等部件损耗加快，增加部分设备的损耗成本，导致机动车折旧加快。另外，发动机低速运转时润滑差，磨损大，拥堵发生的时候，燃料不能完全燃烧会加快积碳的形成，影响发动机的使用性能和寿命。采用ETC系统可以减少交通拥堵，从而减少汽车的损耗和折旧。在本研究中，由于数据获取的有限性，暂对这一部分不做测算。

3.降低居民健康风险

汽车尾气中有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等污染物。当每立方米空气中的一氧化碳含量达到4克时，能在30分钟内致人死亡。氮氧、氢氧化合物会使易感人群出现刺激反应。收费站拥堵，必然导致汽车尾气中的各种有害气体和物质的增排，将给人体健康造成伤害。此外，根据环境心理学的观点，环境对心理具有巨大的影响。交通拥堵会导致严重的心理焦虑，在拥挤的道路中无论是乘车者还是驾驶者都比较容易形成焦躁、烦闷的情绪，这种情绪带到工作中会影响正常的生产，带到生活中影响身体健康，由此造成的损失无疑都是潜在的社会成本。采用ETC系统，可以减少有害物的排放，降低噪声污染等，从而可以减少居民的健康损失。

4.降低运营成本

在保持相同通行能力的情况下，建设ETC车道不仅能够减少土地征用，节约建设成本，还可以减少人员投入，降低运营成本。

5.减少交通事故

由于高速公路拥堵，收费站也是车辆事故多发地段，倘若大力普及ETC系统的应用，更多的用户可以不停车通行，减少排队等待，从而减少这个过程中造成的小事故，提高收费站的交通安全。

三、结果和讨论

公路拥堵会极大降低交通系统的生态效益，采用ETC系统则可以从各个方面减少外部成本，提高生态效益。本文在以往研究的基础之上，构建了比较全面的分析框架，在定性分析应用ETC系统带来的生态效益的基础上，定量分析了各项生态效益的价值量，并根据数据的可获取性，给出了具体公式，采用多种方法相结合的方式，尽可能准确地测算了ETC系统带来的生态效益。

以北京市为例，笔者从能源与效率、生态环境效益和其他潜在效益三个方面分析了ETC系统应用的社会生态效益。统计结果显示，如果北京市所有的高速实现ETC系统全覆盖，则每年可减少交通延误时间达1620.2万小时，减少燃料消耗2592.3万升，减少温室气体排放9316.1吨，实现的社会和生态环境效益达66497.6万元，具体如表1。

表1 北京市应用ETC系统的生态效益汇总表

研究结果表明，采用ETC系统，能减少大量的交通延误时间，节约大量燃料，具有显著的生态效益。通过比较全面地评估ETC系统的生态效益，可以发现应用ETC系统具有良好的生态效益，符合三中全会提倡的扭转大气污染，减少污染物排放，大力推行清洁生产，改善环境民生的发展措施，值得政府大力宣传、推广和发展。

[1]吴栋栋,邵毅,景谦平.交通延误带来的生态环境价值损失评估.中国资产评估,2013(4).

[2]Schrank D,Lomax T,Turner S.TTI’s 2010 urban mobility report.Texas A&M University System.2010.

[3]吴栋栋,邵毅,景谦平,霍振彬.北京交通拥堵引起的生态经济价值损失评估.生态经济,2013(004):75-9.

[4]宋国华,于雷,张潇.基于PEMS技术的收费站尾气排放模型分析.交通运输系统工程与信息,2008;8(3):49-57.

[5]黄冠涛.基于MOVES的微观层次交通排放评价.北京交通大学,2011.