交通拥堵收费的经济意义与社会条件分析

贾顺平, 周洋帆, 张思佳

(北京交通大学 a.交通运输学院;b.城市交通复杂系统科学与技术教育部重点实验室, 北京 100044)

交通拥堵收费的经济意义与社会条件分析

贾顺平a,b*, 周洋帆a, 张思佳a

(北京交通大学 a.交通运输学院;b.城市交通复杂系统科学与技术教育部重点实验室, 北京 100044)

本文从需求的角度,分析了常发性交通拥堵产生的主要原因,边际个人出行成本和边际社会出行成本在驾车人出行选择决策中的作用.认为交通拥堵一旦形成,便很难自发得到改善.研究了不同车辆密度下的出行成本与道路交通流量的关系,拥堵均衡点的形成过程,以及交通拥堵收费政策对改变拥堵均衡点,从而实现最大交通流量的作用.以新加坡和伦敦为例,分析了基于特定路段收费和特定区域收费的两类模式,交通拥堵收费政策对社会的影响,以及政策实施需要的社会条件.

交通运输经济;城市交通; 交通拥堵收费; 交通需求管理; 外部成本

1 引 言

交通拥堵(也称为交通拥挤)指一定时间内要通过道路的车辆数超过了道路通行能力,使得车辆之间相互影响,出现行程时间延误的交通现象.根据导致交通拥堵发生的原因,可以分为常发性交通拥堵和偶发性交通拥堵[1].偶发性交通拥堵主要是由突发性交通事件引起的,发生的时刻和地点具有很强的随机性,持续时间也较短.常发性交通拥堵的主要原因是交通出行需求大于道路通行能力供给,从而形成长期的、时间和空间相对固定的拥堵现象.这种拥堵给社会带来了负外部性.经济学中外部性指的是企业或个人向市场之外的其他人所强加的成本或效益[2].外部性分为正外部性(社会效益)与负外部性(社会成本).正外部性是某个经济行为主体的活动使他人或社会受益,而受益者又无须花费代价;负外部性是某个经济行为主体的活动使他人或社会受损,而造成负外部性的人却没有为此承担成本.机动车交通出行的负外部性主要表现为对环境造成的污染、交通事故带来的经济和人员伤亡损失、拥堵带来的额外时间和行驶成本等.

2 交通拥堵的产生及拥堵状态的均衡

2.1 交通拥堵的产生

交通出行需求中最重要的是通勤出行需求.由于城市规模的增加和范围的扩大,城市居民工作地点和居住地点的分离现象越来越突出.图1为一个示例,H为居住区,W为就业区,H—W之间有通行能力为 Qm(pcu/h,单位小时标准车型当量交通量)的道路相连接,同时假定 H—W 之间的距离比较远,一般无法通过步行的方式直接从居住地走到工作地.可行的交通方式为自行车、公共汽车、小汽车.

图1 工作与居住地之间的出行需求Fig.1 Travel demand between home and workplace

从个人决策的角度,交通的发展一般会出现四个阶段:

(1)起初居民的收入都比较低,所有的人都骑自行车上下班,单程每人需花费 45 分钟才能到达目的地.

(2)随着居民人数的不断增加,政府觉得有必要开通公交线路.公交线路开通后单程时间只需25 分钟,因此所有的居民都逐渐放弃了自行车交通,改乘公交车上下班.

(3)公交车上出现了拥挤,舒适性降低.另外随着经济的发展,居民的收入都增加了,这时一部分人购买了小汽车.开车上班的人只需 15 分钟就可到达工作地,乘坐公交仍需花 25 分钟上班.

(4)其他通勤者看到了开车的好处,开始购买小汽车.随着小汽车数量的增加,道路上行驶的车辆之间开始互相影响,出现了外部性,结果造成了交通拥堵,使开小汽车上班所花费的时间上升为25 分钟;同时由于拥堵,导致公交车的速度也降低,因此乘公交上下班者要忍受 40 分钟的旅程.

(5)由于公交出行显著恶化,这样导致更多的居民购买小汽车,最终开小汽车上班花费的时间达到 40 分钟,乘坐公共汽车需花费 48 分钟,达到了一个拥堵均衡状态.

可以看到,拥堵均衡状态下居民上下班所花费的时间远远超过了最初单纯乘坐公交的25分钟,从个人决策的角度,交通拥堵难以避免,而且交通拥堵一旦形成,便很难自发地改善.

2.2 拥堵均衡点的变化

交通拥堵会产生负外部效用,该效用使交通出行中的边际个人出行成本小于边际社会出行成本[3].长期而言,可以通过改善道路容量,提高交通供给能力来降低交通拥堵.在短期道路供给基本固定的情况下,系统会平衡在车辆密度为 Kb的状态,如图2所示.

图2 中,D 为交通出行需求曲线,MPC 曲线代表在不同的道路行驶车辆密度水平下,驾车人所要花费的边际个人出行成本(包括了驾车人承担的货币成本和出行时间换算成本),MSC 曲线代表驾车人的边际社会出行成本:式中 K ——车辆密度(辆/km);

MSC(K) ——车辆密度 K 条件下驾车人的边际社会出行成本(元);

MPC(K)—— 车辆密度 K 条件下驾车人的边际个人出行成本(元);

ΔSC(K)—— 车辆密度 K 条件下驾车人互相干扰的外部成本(元).

图2 不同车辆密度下的出行成本与道路交通流量Fig.2 Travel cost and traffic flow within various vehicle density

不同等级的道路都有相应的车辆自由流速度范围,如果车辆能够以自由流速度行驶,意味着道路上的行驶车辆之间不会互相干扰.当道路行驶车辆密度数小于等于自由流车辆密度 Ka时,车辆互不影响,每个驾车者边际个人出行成本 MPC 和边际社会出行成本 MSC 是相同的, 此时,ΔSC(K) =0:

当进入道路的车辆密度大于 Ka时,交通出现了拥堵,车辆之间开始互相影响,此时每个驾车者的边际社会出行成本 MSC 将大于其边际个人出行成本 MPC.由于每个驾车人都依据边际个人出行成本 MPC 进行出行决策,因此均衡点为 MPC 与出行需求曲线 D 的交点 b, 均衡车辆密度为 Kb.

从社会最优的角度,道路交通流量应该为最大,显然,按照车辆密度和交通流量的关系曲线, Kb所对应的交通流量 Qb并非最大,这是由于对应社会最优交通流量的均衡点为边际社会出行成本MSC 与出行需求曲线 D 的交点 e,均衡车辆密度为Ke,对应的交通流量 Qe为最大.在交通拥堵的状态下,驾车人的边际社会出行成本不但包括其边际个人出行成本,而且包括由于交通拥堵所导致的道路使用者之间的相互影响,即外部成本 ΔSC(K).由于道路使用者仅根据 MPC 选择是否出行,从而造成了“过度” 的拥堵,即 Kb＞ Ke.

3 交通拥堵收费的经济意义

对于交通拥堵收费的研究最初来源于经济学. Pigou[4]认为交通拥堵产生了交通的外部成本.从经济学的角度优化交通拥堵的想法是,利用价格机制来使驾车人充分意识到他们之间相互施加的影响,使驾车人按照边际社会出行成本进行出行决策.这意味着除了支付燃油费、维护费、车辆折旧和自己驾车时间的成本等,驾车者还应该承担他所引起的其他驾车人的时间损失,这些损失并不是驾车人自己的实际花费,而是由于车速降低给社会带来的.因而,符合逻辑的想法是,将社会成本内生化,要求驾车人为出行的社会成本付费.

如果要达到社会最优均衡点 e,需要将 MPC 曲线上的 c点提升到 e点,通过征收交通拥堵费可以做到,征收的交通拥堵费标准即为这一点的社会成本:

由于拥堵收费的出现,需求曲线与边际个人出行成本曲线的交点便由b移动至与边际社会出行成本曲线的交点 e,社会效率目标得以实现.拥堵收费阻止了一些汽车使用者使用道路,在车辆密度Ke水平上,车辆的行驶速度可以大为加快,交通流量也增加到最大 Qe.拥堵收费的直接受益者是道路管理部门而不是道路使用者,因此政府征收的费用需要通过某些分配机制返还给公众.

关于拥堵收费模式有很多的研究,动态收费理论认为某拥堵时刻的收费额应该等于不收费时与用户等待时间相当的费用[5].一些研究开始对瓶颈收费模型进行改进,在模型中增加了关于路段通行能力的约束,利用最优控制理论将边际收费原理推广到更一般的路网中应用[6,7].另一些研究借助双层模型将复杂的拥堵收费定价问题进行简化,并利用 Logit模型分析效用函数与交通需求结构之间的变化[8,9].事实上,无论哪种收费理论,交通拥堵收费的本质都是企图利用经济手段,将拥堵产生的负外部效应内部化[10].

4 交通拥堵收费的实施模式

目前,已经有新加坡、伦敦、斯德哥尔摩、奥斯陆、罗马等城市实施交通拥堵收费政策,收费模式主要包括特定路段收费和特定区域收费两类模式.

4.1 特定路段收费

实行特定路段收费模式的代表城市是新加坡.这种收费模式是在拥堵的特定路段上设置若干收费闸口,每个闸口的收费时段和收费标准都可以不同,在收费时段车辆每次经过收费闸口都需缴费.

新加坡拥堵收费是一项纯粹以拥堵管理为目的的举措,投资成本完全由政府承担,收入归国家所有.新加坡于 1975 年实施的限制区域执照系统(Area Licensing Scheme,ALS) 是世界第一个城市公路收费系统,主要用以限制车流进入较拥堵的中央商业区路段,当时共设有 28 个控制点,属于人工收费.1998 年,新加坡以全自动的公路电子收费系统(Electronic Road Pricing,ERP) 取代了限制区域执照系统,除应急车辆外,每辆车内设有读卡器,当车辆从公路电子收费闸门下通过时,将从现金卡中自动实时扣除收费 金额[11]. 对于没有车内读卡器、读卡器或现金卡损坏、现金卡余额不足的车辆,公路电子闸门上方的监控摄像头将自动拍摄该车辆牌照并记录罚款.截止到 2013 年 12 月, ERP 系统共有 74 个收费闸口[12],收费时段集中在 7:00-9:30、8:00-10:00、12:00-16:00 之间,闸口的收费费率在 0.5-6.0 新币之间不等,其中,收费 2.0 新币(含 2.0 新币)以下的比例超过 90%.

ERP 系统的非营利目标通过以下策略实现:

①对所有车辆免费安装读卡器.

②每个收费闸口的收费率和收费时段均可独立设置,每隔3个月对收费率进行审查并加以调整,以使平均车速始终保持在最优车速范围内,即高速公路 45 ～ 65 km/h,中央商业区路段及主干路20 ～ 30 km/h,对平均车速高于最优车速的时段,收费率降为0.

③对不同的车型设置不同的收费率,除特定应急车辆外,所有车辆只要经过收费闸口均需付费.

在实施交通拥堵收费之前,新加坡政府对公众进行宣传教育,加强了公众对此系统的接受程度,完善的法律框架也保证了对系统的有效监管.另外,公共交通服务的改善提供了便捷的备选出行方案.实施过程中解决了如下敏感问题:

①隐私问题.收费基于专用短波通讯(DSRC)技术,收费金额直接从现金卡扣除.监控摄像只是在收费不成功时拍摄车牌以供处罚.所有这些都避免了对机动车主可能造成的隐私侵犯.

②免费问题.除特定应急车辆和公交车外,所有的车辆,包括出租汽车和商业车辆都实施全额的电子收费,避免了免费认定可能带来的利益输送.

③外国车辆.新加坡外来车辆(主要来自马来西亚),可选择在车内装设永久的读卡器或在进入新加坡前租用短期读卡器.除此之外,也可选择在离开新加坡之前支付公路电子费用.

④费用监管.道路拥堵收费的收入必须要慎重地进行再分配.通过政府法律规定和监管,将收入用来维护 ERP 系统、建设更多的道路、改进公共交通.

4.2 特定区域收费

实行特定区域收费模式的代表城市是伦敦.这种收费模式是在拥堵地区设置一个闭合的收费区域,在收费时段进出收费区域的车辆每天只需交费一次,当天可多次出入收费区域.

伦敦自 2003 年2 月开始在中心区实施道路拥堵收费,收费区域为中心城区约 22 km2的范围,占大伦敦地区总面积的 1.3%,包括 113 条道路和 8座穿越边界的桥梁.周一至周五 7:00-18:00 为收费时段,拥堵费为 5 英镑/日,2005 年调整为 8 英镑/日,2011 年进一步调整为 10 英镑/日.

伦敦拥堵费为非实时收费,进入收费区域的车辆可以事后通过电话、互联网、短信、手机、交费终端等多种方式缴费,也可以办理月租或年租享受优惠[13],收费区域有监控摄像自动拍照,识别车辆车牌.如果未在行驶当天午夜前缴纳费用,车主将会被处以滞纳金(行驶后一天以内缴费滞纳金为2英镑)或罚款(行驶后一天以内未缴费罚款 120 英镑).

由于围成了一个收费区域,伦敦对住在收费区内的居民,以及住在紧靠收费区外沿的一些居民实行1 折优惠;电动车和代用燃料车辆、应急服务车辆、位于收费区内的地方政府和皇家公园局使用的工作车辆、军用车辆、持有蓝色证章的残疾人或组织的车辆等实行免费政策.另外,对于一些满足特殊情况的非免费车辆的某些出行有退费政策.

5 交通拥堵收费的社会条件

交通拥堵收费涉及到了价值判断,站在不同的立场和角度会有不同的答案.收费使驾车人之间的互相影响减少了,城市整体的交通状况改善了,但这种改善又是以被收费者的福利减少(尽管作为驾车人也从拥堵降低得利了)为代价的.因此虽然道路拥堵收费的基本理论比较简单,但人们对实施该理论的社会条件及其后果却一直争论不休.交通拥堵收费政策的有效实施需要具备一定的社会条件:

(1)交通拥堵收费本质上属于用经济手段解决交通拥堵问题,这就涉及到收费的正当性以及收入的使用问题.既然是为了提高社会福利,那么道路拥堵收费的收入必须要合理地进行再分配.可以使用道路拥堵收费的收入来建设更多的道路;或者用来改进公共交通;当然,也可以将这些收入看成是纯粹的税收收入,作为一般公共支出的一部分来使用.各城市基本通过立法程序来赋予市政府收费权力,并明确规定所收费用的用途和相应的监管程序.

(2)需要尽量消除可能会对分配产生的不良影响.对道路拥堵定价后,道路的使用便取决于潜在使用者的能力.这可能会对社会福利产生不良的递减效应.比如,政府的工作车辆可以免费(即使付费也是全社会纳税人的钱)因而不用驾车人自己掏腰包,因此收费政策对公车出行的决策影响微乎其微,政府官员可能由于能够“购买”不拥堵的道路空间而获益.相反,中等收入阶层可能被迫从私人交通工具转向一种他们认为是低舒适度的公共交通工具,从而导致他们利益的损失.

(3)拥堵收费模式需要因地制宜.伦敦基于特定区域的收费模式考虑了不同群体的利益,有多种优惠、减免等政策,体现了精细化的管理思路,但这种收费模式的有效实施需要一定的城市行政管理水平和市民行为意识基础.比如对收费区内的居民实行优惠政策,理论上很简单,但实践中如何有效认定并能防止漏洞和权力寻租问题却对有些城市会是很大的难题.新加坡基于特定路段的收费模式通过动态地调整收费费率和收费时段,可以有效地调控道路上的车流量,但 ERP 系统建造和维护费用较大,收费闸口也需要精确地布置.

(4)需要给受影响的市民提供可替代的公共交通选择.不管采用何种收费模式,肯定会有一些受影响的驾车出行者选择放弃驾车,否则拥堵收费政策就是无效的.对于这些受影响的市民,政府需要规划设置可替代的公共交通出行方案,以供市民选择.

(5)需要仔细评估收费路段(或区域)对其它路段或区域交通的影响.收费路段或区域的设立,导致人们的出行方式或出行线路发生了改变,会给周边其它路段或区域的交通带来影响,这种影响有些可能是正面的,但大部分情况会带来负面的交通压力.对这种影响需要进行仔细的评估,并融入到相应的管理方案中.

(6)拥堵收费政策的有效实施需要市民的理解与支持.需要事先加强对公众的宣传工作,同时收费方案的论证和透明化决策也非常重要.

6 研究结论

交通拥堵收费属于交通需求管理政策的范畴,本质上是用经济手段解决交通拥堵问题,将拥堵产生的社会成本内部化,从而提高道路交通流量.目前我国有一些城市正在研究交通拥堵收费的问题.从国际城市的成功经验来看,收费模式有基于路段的收费和基于区域的收费两类,不同的收费模式有各自不同的特点.虽然交通拥堵收费的基本经济学原理比较简单,但收费政策的有效实施不仅需要技术手段和系统的支撑,更重要的是需要具备一定的社会条件,包括城市的行政管理水平,以及市民的交通文明意识.

[1] 姜桂艳. 道路交通状态判别技术与应用[M].人民交通出版社,2004.11, 北京.[JIANG G Y. Technologies and applications of the identification of road traffic conditions[M].China communications press,2004.11,Beijing.]

[2] 保罗·萨缪尔森,威廉·诺德豪斯. 经济学[M]:第18 版.人民邮电出版社,2008.1, 北京.[Paul ASamuelson,Willam D Nordhaus.Economics[M]: 18thEdition. Posts& Telecom Press,2008.1, Beijing.]

[3] A A Walters.The theory and measurement of private and social cost of highway congestion[J]. Econometrica,1961,29(4):676-699.

[4] A C Pigou.The economics of welfare[M].London: Macmillan and Company,1920.

[5] William S Viekrey.Congestion theory and transport investment[J].The American Economic Review, 1969,59(2):251-260.

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[7] Yang Hai,Huang Haijun.Principle of marginal-cost pricing:how does it work in a general road network? [J].Transportation Research Part A:Policy and Practice,1998,32(1):45-54.

[8] André de Palma,Robin Lindsey.Traffic congestion pricing methodologies and technologies [J]. Transportation Research Part C: Emerging and Technologies,2011,19(6):1377-1399.

The Economic Value and Social Condition Analysis of Congestion Pricing

JIA Shun-pinga,b,ZHOU Yang-fana,ZHANG Si-jiaa
(a.School of Traffic and Transportation;b.MOE Key Laboratory for Urban Transportation Complex Systems Theory and Technology,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)

This paper analyzes main reasons of recurrent congestion from the demand perspective and explores the effect of private and social marginal cost on travel behavior.It is found that once congestion happened,traffic condition is hard to be improved spontaneously.In order to describe the developing process of congestion equilibrium point,the relationship between travel cost and traffic flow under various vehicle density is studied.Then the paper sought to the impact of congestion pricing on the congestion equilibrium point so as to realize the maximum traffic efficiency.Taking Singapore and London as examples,the paper analyzes two types of congestion pricing,based on links and regions separately.In the end,the social influence of congestion pricing and the social conditions of its implement are stated.

transportation economy;urban traffic;traffic congestion pricing;traffic demand management; external cost

1009-6744(2014)01-0014-06

U-9

A

2013-10-8

2013-12-19录用日期:2013-12-26

国家基础研究计划项目 (2012CB725406); 国家自然科学基金重点项目 (71131001).

贾顺平(1963-),男,山西省山阴县人,教授,博士.*通讯作者:shpjia@bjtu.edu.cn