浅谈拥挤收费技术及其在发达国家的应用.doc

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1、精品论文大集合浅谈拥挤收费技术及其在发达国家的应用干宏程上海理工大学 交通工程系摘 要：拥挤收费(congestion pricing)作为一种先进的交通需求管理技术，在发达国家的一些城市已成为缓解交通拥挤的重要举措。本文首先介绍了拥挤收费的基本概念；然后讨论了拥 挤收费的相关技术问题，包括拥挤收费的技术(如电子标签、全球定位系统、摄像机监视)、 拥挤收费系统的四种常见收费策略(部分车道的收费、全幅道路的收费、拥挤区域收费、地 区内按里程收费)、费率的定价类型(分时段固定收费、分时段动态收费)、收费收入的使用； 接着归纳了实施拥挤收费对驾驶员、商业活动、公路系统、公交系统、政府、环境能源、社

2、会等各方的益处；其次介绍了拥挤收费在新加坡、美国、英国、德国、瑞典等发达国家的应 用案例；最后以上海的拥挤收费课题为例介绍了拥挤收费在我国的初步应用。 关键词：拥挤收费 交通需求管理 电子标签 GPS 应用实例中图分类号：U4911.引言持续加剧的交通拥挤已严重阻碍城市经济发展。为缓解拥挤，近年来许多城市纷纷采取 应对措施。这些措施主要有两类：(1)新建(改扩建)道路以增加路网容量；(2)采用先进的智能 交通技术(ITS)加强交通管理效率。拥挤收费(congestion pricing)是一种先进的交通需求管理 技术，是 ITS 技术的一个重要方面，近年来在一些发达国家已先后获得成功应用，相关

3、研究 已经成为国际 ITS 研究的热点16。近几年，国内也开始关注拥挤收费710，相关学 术研究越来越多，一些城市的政府部门联合高校等科研单位开展了项目可行性研究，为今后 实施拥挤收费打下了一定基础。接下来首先对拥挤收费技术的概念、相关技术问题、实施效益进行阐述和讨论，然后介 绍拥挤收费在发达国家应用的一些实例。2.拥挤收费的概念和相关技术2.1 拥挤收费的基本概念交通拥挤是国内许多大城市普遍面临的严峻问题，其造成的经济损失是巨大的。国际上 一些城市由于交通拥堵，造成直接经济损失为 GDP 的 4%10%。据有关文献和统计资料， 美国 2003 年 85 个大都市的拥挤造成的经济损失达到 63

4、0 亿美元；欧洲每年因交通事故造成 的经济损失达 500 亿美元之多；在我国，若平均每人每天由于交通拥堵损失的时间为半小时， 我国某些特大城市一天的拥挤成本即为 4 000 万元/天，全年交通拥挤造成的损失将超过 100 亿元，约相当于全年 GDP 的 3.13%。交通拥挤本质上是由于缺乏一种对道路通行能力的使用进行有效的管理的机制。拥挤收 费是一种应用市场力量减少由交通拥挤造成的损失的方法，它利用高峰时段出行的驾驶员多 数并非通勤者这一特点，把部分高峰出行的驾驶员转移到其它交通出行方式，或者促使他们 选择非高峰时段出行，从而使整个道路系统运行更高效，这样更多的车辆能够通过同一物理 空间。实际

5、上其它行业早已采用这种可变的收费方式，例如，飞机票价、手机费、电费的分 时段计价。- 6 -2.2 用于拥挤收费的技术收费价格一般在一天的不同时段会有所不同，收费时车辆无需停车，无需设收费亭。车 辆上安装称为标签(Tag)或转发器(Transponder)的电子设备，设备能够被安装于道路上方的天 线读取。不同时段的收费价格可以是预先设定好的，也可以是动态调整的，即每隔几分钟对 价格进行调整，以确保收费车道被充分利用且不引起交通瘫痪。标签技术很多。简单的采用只读的形式，以无线电功率为动力，将一个识别号发送给道 路上方的读取设备。更先进的标签用电池驱动，有数据处理和记忆功能。标签是目前最常用 的技

6、术，当前使用的收费技术中有 70%-80%采用标签收费。全球定位系统(GPS)是另一种收费技术。车内装置会根据 GPS 设备识别的位置信息记录 发生的费用。所有位置和费用信息都存储于车内，车主定期地将这些收费信息上传给费用结 算中心，完成交费。在德国高速公路上 GPS 已被用于对货车进行收费。这种收费系统很贵，在德国每辆车的设备费用达 500 美元。但是这种收费系统能够提供车内导航和商用车辆车队 管理等附加服务，还是物有所值的，并且无需安装相关路边设备。摄像机是标签和 GPS 的重要补充，可以对那些没有安装标签或 GPS 的车辆进行车辆身份的记录。此外，摄像机还有阻止交通违章者的功能，即所谓的

7、“摄像机执法”。例如，摄 像画面能够跟踪违章者并对其进行处罚。另一种收费技术是利用摄像机系统，借助视频技术完成收费。不断进步的视频技术使得 这种收费技术极具市场前景。2.3 拥挤收费的策略纵观当今国外的各类拥挤收费系统，拥挤收费的策略主要有以下四类：（一）部分车道 的收费；（二）全幅道路的收费；（三）拥挤区域收费(cordon charges)；（四）地区内按里 程收费。（1）部分车道的可变收费。包括高乘坐率收费车道（HOT lanes）和收费的快速车道（express toll lanes）。在 HOT 车道上，低乘坐率车辆要付费，高乘坐率车辆和公共汽车及 紧急救援车辆不收费或者收费打折扣。

8、HOT 创造了一种新的 HOV 车道（高乘坐率汽车专用 道）使用方式。收费的快速车道与 HOT 车道类似，但不同之处在于所有车辆都要付费。（2）全幅道路的收费。包括对收费桥梁和收费道路的收费、以及在高峰时段对不收费 道路设施的收费。收费价格因时段而异。一般地，高峰时段的收费高于平峰时段的收费。这 有助于鼓励驾驶员选择不太拥挤的时段出行，从而缓解高峰时段交通压力。高峰时段的收费 可能很高，以确保交通流不陷入瘫痪，从而保证那些付费的驾驶员不会遭遇拥挤。此外，也 可以对原本不收费的道路进行收费，一天的不同时段收费不同，但是仅对拥挤路段进行收费， 以恢复道路通行能力，维持较高流量。实际应用案例有美国佛

9、罗里达州的 Midpoint 和 Cape Coral 两座大桥的收费，收费在高峰时段之前和之后某一小段时间内实施半价。（3）拥挤区域收费。对进入某一区域或在该区域内出行的驾驶员进行收费。这种策略 在市区交通拥挤管理中较常见。新加坡 1975 年在世界上率先采用了该技术，当时收费技术 陈旧，采用人工收费，1998 年变为自动化电子收费。2003 年，伦敦也成功实施了该技术。2006 年瑞典的斯德哥尔摩市也进行了实地试验，运行效果良好。（4）地区内按里程收费。收费价格根据道路设施类型和拥挤程度的不同而有所不同。 美国 Oregon 州正在试验一种按里程计价的拥挤收费方案，用以在不久的将来取代现有

10、的燃 油税。该收费方法在拥挤时段对大流量路段收取更高的费用。西雅图大都会在 2005 年2006年期间也测试了类似的收费系统及其对出行者行为的影响。收费价格根据道路设施类型和拥挤程度而定。2.4 拥挤收费的定价形式美国和其他一些国家最早修建的道路是收费的，但是当时收费并非用于管理交通需求， 而是用于增加财政收入，因此采用固定的价格。拥挤收费的目的是管理交通需求，因此收费 价格要根据需求水平来变化。拥挤收费的定价形式有以下两种：（1）在观测以往一段时间（如前一周、月或季度）的交通流量的基础上，针对一天的 不同时段预先设定好收费价格；（2）采用动态收费形式，即对于每一个特定时段都事先设定好价格上限

11、，实际收费价 格不会高于上限值，而且根据实时交通状况变化。尽管驾驶员事先知道最高收费价格，但是 实际收费价格只有在驾驶员到达收费设施之前几分钟才知道，以便决定是否使用收费设施。2.5 收费收入的使用收费创造的收入是可观的，用途很多。例如在美国，收入的一部分用于运行收费系统和 交通管理系统，其他收入可以用于增加道路设施，用以鼓励人们使用公交系统，用以为低收 入驾驶员提供优惠价格，用已减少燃油税、车辆注册费或销售税等其他税费。3.拥挤收费的益处 拥挤收费的益处是很多的，至少体现在以下几方面： 一、拥挤收费能够减少行车延误和驾驶员焦虑，使得出行时间更加可靠和具有可预测性，促进更多更快的货物流动，为驾

12、驶员和商业活动带来了巨大利益。 二、拥挤收费能够提高公交车运行速度和公交服务的可靠性，提高公交分担比例，减少公交运营者的成本，为公共交通系统带来了益处。 三、拥挤收费能够在不增加税收或不加大开支的条件下改善交通服务质量，维持正常商业活动和扩大税收来源，并缩短事故响应时间和减少人员伤亡，为国家和地方政府带来了益 处。四、拥挤收费能够防止由于交通流陷入瘫痪而导致流量降低现象的发生，实现了公路设 施投资的最大回报。五、拥挤收费能够减少燃油消耗和车辆尾气排放，促使土地使用的决策更加高效，缓解 房地产市场畸形发展，增加就业机会，促进人们的社会文化活动，从而为整个社会带来了益 处。4.欧美发达国家的拥挤收

13、费实例4.1 新加坡的实例新加坡是全世界最早使用拥挤收费技术的国家。1975 年早高峰实施市中心拥挤收费， 效率显著，1998 年春，转为全自动电子收费系统，车内安装电子装置，可以支持 SmartCard 支付方式，用摄像机拍摄牌照信息以实现执法目的。这类电子收费技术在快速路系统上也实 行了，一天不同时段的收费价格有所不同，以确保交通流畅通。该收费系统减少了 13%的 交通流量，提高了 22%的车速。4.2 美国的实例（1）圣地亚哥 HOT 车道。从 1998 年，无乘客车辆每次使用 I-15 公路的 HOT 车道， 都需要付费。收费价格每隔 6 分钟根据交通需求水平而变化，每次价格变化的幅度

14、为 25 美 分。该项目年创收为 200 万美元，收入的一半用于改善公路走廊系统的公交服务。（2）加州澳瑞恩吉镇(orange county)SR-91 公路的收费车道。1995 年实施，公路中央四 个车道为收费车道。每隔三个月，根据前三个月交通运行情况调整收费价格。收费车道的行 车速度达 6065 英里/小时，而不收费车道的速度降低到 1520 英里/小时以下。在周五晚高 峰期间，东向的收费车道上的流量几乎是不收费车道流量的两倍。收费的收入足以用于道路 建设和运营。（3）佛罗里达里郡(Lee county)的大桥收费。1998 年 8 月 3 日开始，在 Midpoint 和 CapeCor

15、al 两座收费桥梁上实施收费，其目的是削弱高峰流量。在费用打折时段，司机可以少付50%的费用。打折时段为早上 6：307：00 和 9：0011：00，下午 2：004：00，晚上 6：307：00。调查表明，高峰时段之前的半价时段内，交通量增加 20%，而高峰时段的交通 量减少了。（4）奥利根州按里程收费的拥挤收费实验。该州正在研究一种收费方法，该方法按里 程进行收费，能够减少路边设施的成本。这项研究力图设计出合理的高峰时段收费价格，减 少拥挤时段的交通需求，增加财政收入以取代燃油税。收费技术采用了基于 GPS 的技术。4.3 英国的实例2003 年 2 月 17 日伦敦市区开始实施拥挤收费

16、。收费区域为内环道路以内的城区道路。 收费收入用于改善公交服务。实施结果是中心城市交通流量减少 15%，而收费区域外道路 却没有增加交通负荷。大部分放弃小汽车出行的驾驶员改用公交出行。出行延误减少 30%。 公交车上的额外等待时间减少三分之一。每天进行一次收费的结算，收费价格为 8 英镑。收 费时间为周一至周五早上 7：00 到下午 6：30。驾驶员可以预付款，也可以出行当日付款。 付款方式包括电话、普通邮寄、英特网上支付，或到零售店付款等，付款的方式可以是每日、 每周、每月或者每年一次付款。车辆注册号都存储于数据库中，由固定或移动式的摄像机来 检测牌照。不设收费亭，路障和栏杆等设施，无需停车

17、。注册号与牌照相匹配，用于确认是 否付款。还有一系列优惠措施，包括收费区域中的居民打九折。4.4 德国的实例德国于 2005 年 1 月开始实施新的高速公路货车收费系统，以取代过去的根据出行时间 计费的收费系统，采用 GPS 技术对所有载重 12 吨及以上的车辆进行收费，收费价格为每公 里 0.15 欧元。收费依据包括行驶距离、车轴数、车辆尾气排放类型。收费收入用于新增（或 改建）道路设施。4.5 瑞典的实例2006 年 1 月-6 月斯德哥尔摩进行了拥挤收费试验，获得了良好效果。公众接受度在实 地试验前为 30%，试验结束时则超过了 55%。车辆出行量减少了 22%，出行时间减少了。 大量交

18、通转移到公共交通上，中心乘公交线路客运量提高 9%。巴士、出租车、集散车辆都 报道出行时间减少了。中心城区尾气排放减少了 14%。2006 年年底市区居民都投票支持继 续实施拥挤收费。4.6 其他国家其他拥挤收费的应用实例还有：澳大利亚墨尔本德快速道路上实施的“CityLink”拥挤收 费系统、奥斯陆的 Trondheim 的拥堵费征收系统、法国巴黎的拥堵费征收系统(1992);意大利 罗马的拥堵费征收系统(2002)。5.拥挤收费在我国的初步应用虽然我国目前尚无拥挤收费的实例，但是许多拥挤严重的大城市近年来都极为关注拥挤 收费这一先进技术，一些城市的政府还联合高校等研究机构开展相关的可行性研

19、究，取得不 少成果。例如，上海政府牵头完成的“上海市中心区拥挤收费关键技术研究”课题9。该课 题在全面交通调查和数据收集和对中心城区交通现状进行科学评估的基础上，采用弹性需求-多类型用户次优双层规划收费模型进行了拥挤收费方案的比选，确定了最佳收费区域、最 佳费率，得到了不同收费区域和费率下的转移率，并评价了收费区域内和周边的交通状况。 同时，对拥挤收费的技术进行了初步的研究，提出了相应的配套措施方案。通过对不同收费 方案的指标详细比较分析，肇嘉浜路徐家汇路陆家浜路南浦大桥龙阳路东方路 大连路隧道周家嘴路海宁路天目路长寿路江苏路华山路肇嘉浜路所围成44km2 的区域是最佳收费方案，各个经济指标和

20、交通指标的综合值最好，其社会总效益最高， 抑制路网的交通出行百分比最高，收费道路上的交通状况改善比较明显，收费区域内的地面 道路和高架快速路的交通状况也有所改善，同时不会对收费区域外的交通缓冲去不会造成交 通压力。6.结语拥挤收费这一先进的交通需求管理技术在欧美一些发达国家先后得到了成果应用，虽然 目前世界上实际运行的拥挤收费系统还不多，但是国外的实施情况已经显示出拥挤收费良好 的应用前景。当前我国学术界的相关研究已经不少，一些大城市的相关政府管理部门组织了 相关课题研究。随着我国城市交通问题和环境污染等问题日趋严重，拥挤收费在我国的实施 将是必然趋势。然而，拥挤收费作为一项涉及交通科学、经济

21、学、电子、信息、人文、社会学等学科的 复杂社会工程111，它的实施需要解决许多理论、技术和工程问题，因此需要学术界、政 府、工业界等各方携手，共同努力，以便早日实施适用于我国城市交通条件的拥挤收费实施 方案。参考文献1 Verhoef, E. T. Second-Best Congestion Charging in General Networks. Heuristic Algorithms of FindingSecond-Best Optimal Toll Levels and Toll Point. Transportation Research B, 2002, 36: 707729

22、2 Zhang, X., and H. Yang. The Optimal Cordon-Based Network Congestion Pricing Problem. TransportationResearch B, 2004, 38: 5175373 Santos, G. Urban Congestion Charging: A Second-Best Alternative. Journal of Transport Economics andPolicy, 2004, 38(3): 345369.4 Santos, G., and B. Shaffer. Preliminary

23、Results of the London Congestion Charging Scheme. Public Works, Management and Policy, 2004, 9(2): 1641815 May, A. D., R. Liu, S. P. Shepherd, and A. Sumalee. The Impact of Cordon Design on the Performance ofRoad Pricing Schemes. Transport Policy, 2002, 9: 2092206 Phang S Y, Toh R S. From manual to

24、electronic road pricing: the Singapore experience and experiment.Transportation Research E, 1997, 33 (2): 97-1067 黄海军; 拥挤道路使用收费的研究进展和实践难题 J;中国科学基金; 2003, 4:198-2038 吴子啸, 黄海军. 瓶颈道路使用收费的理论及模型. 系统工程理论与实践, 2000, 20(1):130- 133 9 同济大学.上海市中心区交通拥挤收费关键技术研究.研究报告.200510 11 U.S. DOT FHWA, congestion pricing, r

25、eport, 2006Congestion Pricing and its Applications in DevelopedCountriesGAN HongchengDepartment of Transportation Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093 ChinaAbstractThe traffic demand management strategy of congestion pricing has been applied in some develo

26、ped countries as an important measure to alleviate urban congestion. This paper first presents the fundamental principle of congestion pricing, and addresses its associated issues including the pricing strategy (Variably priced lanes, Variable tolls on entire roadways, Cordon charges, and Area-wide

27、charges), technology for congestion pricing (Tags, Global Positioning Systems, and camera-based systems), types of toll rate (“stepped” variable tolls and “dynamic” tolls), and use of revenues from pricing; then it summarizes the benefits of employing congestion pricing; next it introduces several r

28、eal-world applications of congestion pricing in some developed countries such as USA, Singapore, Sweden, British, Germany; finally it introduces a preliminary application in Shanghai, China. Keywords: Congestion pricing, Traffic demand management, Electronic tag, GPS, Applications作者简介：干宏程 博士副教授，主要研究方向是智能交通、交通诱导、交通流建模与控制