時間價值偏好下北京交通擁堵收費設計研究

朱永中，宗 剛

(1.北京工業大學 經濟與管理學院，北京 100124;2.北京交通發展研究中心，北京 100073)

一、引言

自從我國步入城鎮化快速發展的新階段，城市交通運輸無法滿足交通需求的高速增長。由于交通總需求量急劇增長及居民出行需求構成的多樣性、復雜性，交通供需緊張的狀況沒有得到根本緩解，面臨著越來越多的機動車造成的城市交通擁堵問題，各大城市都相繼出臺了緩解交通擁堵的措施，諸如：高密度供給、差別化管理及集約化使用等相關政策。

數據來源：北京統計年鑒圖1 北京歷年機動車保有量(2001—2013)

進入21世紀，北京市機動車出現了前所未有的快速增長勢頭(如圖1所示)，北京開始進入了汽車化社會。機動車快速增長的速度遠遠超過道路容量擴增的速度，表現為：一方面機動車“三高現象”較為突出，另一方面人口密度高、人均道路資源緊張難以適應快速出行需求，于是出現了單雙號限行、小汽車搖號等行政性交通需求管理政策。然而飛躍式增長的機動車形成了畸形的人車環境，交通擁堵有持續惡化的趨勢，亟需利用價格機制來調節居民出行需求，因而交通擁堵收費政策也逐漸成為北京市政府新一輪緩堵的舉措*來源于中國新聞網:http://www.chinanews.com/df/2014/04-09/6040875.shtml。。關于交通擁堵收費，國內專家學者做了較多的工作，在交通領域頂級期刊的碩果累累，相關經濟學原理、效用影響及可行性分析也逐漸獲得了國際上的認可，主要包括兩個方面：

第一、擁堵收費定價模型的改進。運用交通流理論、系統動力學與經濟學交叉研究，避免出行路網系統的阻抗，設計網絡容量的最大化[1]，并引入消費者剩余、系統最優的概念測度社會效益[2]，以此達到帕累托最優狀態[3]。通過對路網系統的交通流分析，Yang Hai(1999)[4]、Xiaoning Zhang(2011)[5]等學者深入研究了擁堵收費的定價模型，如：張華歆(2009)應用動態交通分配和隨機效用理論，研究多用戶彈性需求下組合方式出行的動態擁擠收費[6]；Zhiyuan Liu(2013)研究了邊界處交通流閾值的最優擁堵費用定價方式，設定邊界限制下的隨機用戶平衡的路徑選擇行為，從而避免最優定價方式帶來的社會總成本增加[7]。

第二，擁堵收費的福利分析。從實際案例而言，以國外相關城市實例進行研究[8-9]，總結各國案例的成功經驗與失敗教訓[10]，提出實施擁堵收費方案的關鍵因素，表明擁堵收費根本目的在于緩解城市交通擁堵。徐曌(2012)深入探討交通擁堵費的理論依據，制定收費政策并對公共交通進行補貼，是有利于高時間價值出行者和低時間價值出行者[11]。由于收費成本的無差異性，不同時間價值的出行者與其支付的擁堵費用不成比例[12]，造成了隱形的不公平。鑒于國內案例的缺少以及國外決策數據的獲取性較為困難，擁堵收費的效果評估局限于經濟和社會視角的定性描述，缺乏更深入的實際分析。

相較于國外擁堵收費的研究，國內擁堵收費理論偏重于運用數量方法改進與完善收費定價模型，無可靠案例加以推進使得理論效果評估較為薄弱；部分學者只能著重于擁堵收費的策略建議。石瓊(2004)[13]等論證了擁堵收費的可行性，為著手研究制度布局提供了基礎，但需進一步以可行性和實踐性相結合，漸進式地推出可操作性的方案[14]。然而，以滿足社會剩余最大化原則[15]，還是確定多方式交通網絡下收費定價模型[16]，凸顯了目標前提的重要性；以環境保護[17]、提高公交服務水平[18]或增強公平性[19]等關鍵因素為準則，通過調整變量、參數等使得理論推導扎根于實際的土壤中，為擁堵收費方案贏得社會認可提供基礎。

基于前人對擁堵收費的理論研究，本文以北京交通擁堵收費為研究對象，從居民出行時間價值偏好的角度，探討交通擁堵收費的方案設計問題。通過合理的市場收費策略引導居民交通出行方式，確保有限容量下交通路網的配置效率和運行效率，最大程度地降低交通擁堵對城市交通造成的不利影響，利用經濟杠桿調節城市中心區與主要干道的交通流量，力爭改變居民出行的選擇行為，以期為相關部門實施擁堵收費政策提供策略建議。鑒于此，第二部分概述北京交通擁堵特征，以時間和空間兩個維度闡述道路擁堵狀況，從而為實施交通擁堵收費政策的可行性奠定基礎；第三部分，利用北京市第四次交通大調查數據進行樣本的描述，并從居民收入、出行方式及出行距離分布來分析居民出行特性；第四部分，分析時間價值偏好下的擁堵收費機理，利用相關研究的時間價值核算方法計算北京居民出行的時間價值，為設計擁堵收費方案提供理論支撐；第五部分著重設計時間價值偏好下的擁堵收費方案，充分考慮不同居民出行方式的費用分擔，兼顧出行者、收費管理者及社會三者關系，從收費群體、收費區域、基準費率及技術支撐著手，探討交通擁堵收費的關鍵因素，設計收費方案的政策體系；最后為結論與展望。

二、北京交通擁堵時空特征分析

隨著北京經濟及機動化的不斷發展，小汽車的高強度、低效率使用加大了路網的交通流，道路交通擁堵也提前發生，導致早、晚高峰時段路網車輛消散速度變慢，延長了擁堵狀態的時間。與此同時，機動車輛大量涌向街頭，占據了大量道路資源，無形中形成了“天然的停車場”，擁堵程度進一步惡化，呈現出蔓延的趨勢，降低了車輛正常行駛速度。

(一)北京交通擁堵時間分布特征

北京市道路布局呈現出“單中心+環線”的聚焦模式，職住空間錯位嚴重阻礙了居民通勤[20]，就業規模擴張增加了通勤距離和時間，必然提高了通勤交通需求量[21]，道路擁堵現象不可避免。職住分離的矛盾導致全天交通流呈現潮汐特征：在早高峰時段，同一時段各方向車流聚集于城市中心，在進城主要干道上比較擁堵，出城方向則較為通暢。中午時段道路擁堵程度有所緩解，交通擁堵指數逐漸下降，早高峰的集聚現象逐漸消散，車流行駛的方向性慢慢趨向不確定化、分散化，各時段車流向不同方向行駛，在一定程度上起到了疏散交通流的作用。進入下午16:00后，生活類等其它出行需求亦不斷增加，交通擁堵指數逐漸上升；使得進入晚高峰時段，通勤下班時間集中又帶來了新一輪的交通擁堵，車流量向城市外圍發散，再連同下午其它出行需求的交通流，催發更加擁堵的晚高峰集合效應，成為了一天中最為擁堵的路段(晚高峰擁堵指數高于早高峰)，且較長的時間催生了擁堵的持續性，使得晚高峰擁堵時間多于早高峰。

(二)北京交通擁堵空間分布特征

由于北京區域經濟發展的不平衡和早期路網規劃的不合理，道路的定位功能不明顯，部分道路承擔主干道的運輸功能，缺乏可以分流的輔路，使得路段嚴重擁堵。以環路為主的道路格局加劇城市“攤大餅”式的擴張[22]，造成了高峰時段路網擁堵的延展性和復雜性。

從圖3可知，空間擁堵集中分布在三環以內的城區，主要以西城區和東城區為主，宏觀區位上高度集中在三環以內、長安街以北區域，更多分布在金融街、CBD、國貿及中關村區域，商務區功能主要以朝陽區和海淀區的空間集聚較為明顯。除中軸線外，大型文化、機關及事業單位多集中在西北二環和三環之間，政治、經濟分布密集導致早晚高峰的交通流量過大。相比之下，新經濟集中帶的發展主要偏向于經濟與文化建設的共同集聚，不斷向東部和北部轉移，延長了泛CBD就業者的平均通勤距離和時間[21]，城市通勤圈的擴張使得交通向五環外擴散，甚至逐步向六環靠攏。縱觀北京路網分布格局，貫穿南北干道較少，東西干道較多，因而南北的擁堵程度明顯高于東西方向。道路的交通流量幾乎集中在主干道和環路上，嚴重擁堵的路段缺乏其它次干道和支路的分流，道路負荷較為嚴重；而環路承載的交通流量更為突出，大量的車流在高峰時段進入，致使擁堵路段和里程更加嚴重。

數據來源：《2011北京市交通發展年度報告》圖2 不同時段交通擁堵指數(2009、2010)

a)早高峰 b)晚高峰數據來源：同上圖3 常發擁堵路段的空間分布(2010年12月)

三、數據的描述與統計

(一)樣本的選取與描述

利用北京市第四次交通綜合調查的46900戶居民的出行數據(具體分布如圖4所示)，調查群體包括北京市各階層的出行群體，具有很好的層次代表性，分別按照不同戶主信息采集了城區代碼、機動車擁有量、住房信息、居民收入及居民出行特征等信息，匯總了家庭背景調查、家庭成員出行及機動車使用情況的數據庫。

圖4 北京行政區域調查用戶及機動車分布情況

從圖4可以看出，依據不同行政區域人口分布密度，大調查數據采取相同比例的樣本數，顏色越深的行政區域調查的樣本用戶數較多，紅點表示機動車分布點密度情況。按照紅點的聚集區域，中心區域密度遠高于周邊區域，且密度向外圍呈下降趨勢，正好與北京人口密度分布相吻合，這意味著人口密度高的機動車保有量高；機動車主要集中在城六區，分布密度最高的是西城區與東城區。為了清晰地分辨樣本信息，我們考慮從以下幾點加以分析討論：

(1)以家庭為單位的樣本分類

在調查過程中，調查內容包涵11個大項與16個分項，數據繁多。為了確保對居民出行數據進行歸類，以便于利用浮動車數據分析，了解機動車出行用戶時間價值的測算，從而有限地設定擁堵費率。為了突出通勤擁堵的用戶，我們從數據中挑選出在早高峰(7：00～9:00)與晚高峰(17：00～19：00)出行的家庭樣本，闡明核心通勤群體的時間價值。

(2)對比分析出行指標的變化

以往年年報的基礎數據結合《北京市數據統計年鑒》，對出行數據進行對比分析，以確定居民交通出行行為的持續性；對于在早、晚高峰出行的群體，通過交通擁堵指數的變化校核調查出行人員的樣本準確性，以免出行由于調查時間引起樣本精確度不高，篩選最終可利用的樣本。

(3)支付意愿調查分析法

交通綜合調查以SP調查獲取少數通勤人員的主觀支付意愿，以二階抽樣最小控制法獲取代表性樣本，計算得出實際時間價值。然而樣本選取的范圍僅局限于交通調查的部分群體，無法區分不同階層支付的時間價值，這不能較好地對時間價值進行直接計算。鑒于時間價值的測算方法，我們將大調查的通勤用戶抽樣分類，綜合比較不同核算方法得到的時間價值，以便于調整目標通勤群體的時間價值波動幅度。

(二)樣本數據的分析

(1)收入分布

從調查獲得的居民信息(至少擁有1輛小汽車)，由于14戶居民未填家庭收入情況，實際獲得有效樣本數為46886戶，依據家庭年收入等級分組，如表1所示：

表1 不同收入群體的比例

從數據可知，對于低收入者，年收入低于5萬元的家庭占65.0%,5—10萬元的家庭占27.6%，10—15萬元占總樣本數5.0%，超過15萬元的中產者的比例為2.4%。由此可見，北京的有車用戶并非集中在富裕階層，多數中低收入家庭至少擁有1輛小汽車。更多小汽車的出行加劇了交通擁堵，使得出行效率不斷下降，因而，經濟成本的提高會抑制部分收入群體的小汽車出行。

(2)出行方式分布

為了明確有車用戶小汽車的使用率，進一步對居民的出行方式的差異進行分析，得到如表2所示的出行結構：

表2 不同出行方式的構成

在調查家庭用戶中，小汽車的使用率為34.1%，是所有交通方式選擇中比例最高的，小汽車出行比例遠遠高于其它世界城市(東京出行比例為13%，倫敦23%，巴黎25%，紐約26%*數據來源于:李春利，北京治堵不能光靠限購限行(http://ihl.cankaoxiaoxi.com/2014/0120/334008.shtml)。)，說明小汽車用戶傾向于使用小汽車出行。地鐵與公交的出行比例為39.4%，也是遠遠低于世界大城市，“公交優先”的舉措尚未得到全部落實。

(3)出行距離分布

隨著北京城市規模的向外擴展及軌道交通網絡的初步形成，出行距離增長的態勢亦愈發明顯，在此次大調查中，不同通勤出行距離的比例如下：

表3 不同通勤出行距離的比例構成

在居民出行距離小于5公里的比例占總人數56.3%，說明大部分居民住宅區靠近就業地，通勤超過15公里的比例為17.3%，這部分群體得益于日益發達的軌道交通網絡，延長了通勤出行距離。可以預見，若出行費用成本始終維持在較低的水平，遠距離通勤比例將會逐漸增加，加劇職住分離的矛盾[23]。

四、機理分析與測算方法

(一)交通擁堵收費的機理分析

由于居民出行受到時空約束，造成時空集聚和運動型時空共存，“同心圓”空間結構和環狀路網結構進一步強化其集聚效應，從而形成出行路徑的時空共存，并引發交通擁堵[24]。我們從時間價值和時空延誤的角度分析交通擁堵收費的機理，時間價值越高的居民對應的出行效用越高，通過設定擁堵收費提高居民的價格成本，從而改變居民的出行結構。

在不同時間價值的前提下，居民的出行偏好存有差別，很大程度上決定了居民的出行選擇。一方面，居民在出行過程中，以自身時間價值為中心，選擇最優出行路徑，降低出行時間損耗。假設居民出行分為小汽車出行和公交出行，在沒有擁堵的情形下，居民出行時間成本函數為：

在居民選擇出行方式時，有部分公交車群體由于自身條件改善，購置了小汽車，轉向小汽車出行，使得道路存有輕度擁堵，此時居民出行時間成本函數為：

其中，l2t為道路擁堵增加的公交車出行時間成本，k3t,k4d是小汽車增加的額外擁堵時間成本、費用成本。

按照此種情況，最優化的邊際成本

+(1-p)(k3t+k4d)

(二)時間價值的測算方法

相關研究總結出行時間價值的測算方法，主要有三種：GDP法、收入法和支付意愿法[26]：

(1)GDP法

從國民經濟的角度衡量，一國公民在出行所消耗的時間，用于創造生產產生的價值，時間價值的計算公式為：

其中，GDP為國民生產總值，N為年均就業人數；T為個體年平均工作的小時數。對于生產法測算時間價值，主要計算對象為固定職業出行者，適用于城市道路中通勤導致高峰期擁堵的出行者。

(2)收入法

出行者收入得到時間價值在國外應用較為廣泛，通勤者的時間價值是工資收入與出行損耗的時間乘積，非通勤出行按照支付者意愿計算，則時間價值為：

VOT=w×(1+r)

其中，w為出行者工資收入，r為出行者相關福利的比率。

一般而言，在步行和等待時間的沉沒成本中，其時間價值要高于乘車時間價值的1/3—2/3，因而依據收入而估算時間價值具有較好的透徹性，但調查數據的獲得是較為關鍵的問題，且無法保證目標群體的出行比例。

(3)支付意愿法

依托于交通方式選擇行為的預測模型，對運輸效用函數進行回歸分析，影響出行者效用的主要兩個因素分別是時間費用和成本費用，那么效用表達式為：

Ui=Vi+εi

其中，Ui為出行者選擇第i種交通方式的效用，Vi指該種交通方式的出行時耗和出行費用可量測的因素，εi為運輸方式的無法測量因素，可得時間價值為：

其中，λ1,λ2為出行時耗Vi1和出行費用Vi2的系數。

基于以上出行時間價值的測算方法，得到的居民出行時間價值如表4所示。

表4不同方式計算得到的時間價值

(單位：元/h)

通過不同計算方法所得的時間價值不一樣，按照GDP測算得到的時間價值要高于居民收入法和支付意愿法。由于GDP中涉及的出行人群較為廣泛，且不具針對性，從調查結果來看遠遠高于人均可支配收入，計算得到的時間價值作為費率設置的參考依據。交通支出作為人均可支配收入的一部分，收入法能較好地凸顯人們的實際支付能力。就不同距離出行而言，時間價值與距離長度成正比，表現為人們愿意為了獲得時間價值而支付更高的成本，這意味著長距離的出行時間價值也越高。由于長距離通勤出行需承受擁堵等一系列問題，距離越長使得居民的焦慮程度越高，考慮到出行受到時間和費用的影響[12]，在剛性出行需求下，時間和費用有著替代關系。因而在考慮居民承受能力及支付意愿的基礎上，得出出行時間價值為24.3元。

五、北京交通擁堵收費實證研究

在系統分析、深入挖掘擁堵收費機理的前提條件下，以北京的擁堵情況進行收費方案設計研究，著重從收費群體、收費區域、基準利率及技術支持四個方面入手，從而形成整套的政策實施方案和保障體系。

(一)收費群體

根據早晚高峰二環斷面車流量構成可知(見表5)，早高峰時，小客車、出租車、大客車為主要的車流量構成，三種車的總流量占北二環總流量的98.3%、占西二環總流量的96.7%，占南二環的98.5%，東二環的98.5%；晚高峰時，小客車、出租車、大客車同樣為主要的車流量構成。三種車的流量占北二環總流量的98.4%、占西二環總流量的96.3%，占南二環的97.3%，東二環的98.7%。

表5 早、晚高峰二環斷面車流量構成(2012)

數據來源：北京交通發展研究中心

綜合以上因素，得出如表6所示的車輛收費情況：針對北京鼓勵出租車司機在早、晚高峰擁堵時段出車，及部分大客車具有公益性，因而以小客車及非公共交通大客車為北京收費政策的主要對象，不享受任何優惠折扣；公交車、班車、校車、機場大巴、自行車、摩托車、軍車、警車、救護車搶險車輛等社會保障車輛為豁免車輛?？紤]到收費區域內居民出行費用不可避免地高于非收費區域居民，可以參考倫敦優惠方案(居民車輛每年繳納一定數量注冊費，享受90%的折扣)。

(二)收費區域

基于浮動車系統分析當日路段擁堵情況，早高峰路網速度低于20公里/小時的路段占二環內區域、三環內區域、四環內區域總路段的比例分別占25.7%、20.45%、25.25%，四個區域所占比例均高于全路網平均比例18.75%，其中二環流量所占比例最高。從核查的2012年路段平均流量可知，二環、三環、四環及五環的全天流量分別為799559輛、888656輛、1055230輛及643049輛，高峰小時平均流量為51288輛、53324輛、69508輛及36899輛，主要交通流量集中在二環、三環及四環之間，常發擁堵路段也集中在此區域內，且具有較好的封閉性和相對明顯的邊界線區域。因而，確定擁堵收費的區域就是四環以內中心城區。

表6 征收擁堵費的車輛概況

表7 道路核查線交通流量數據(2012)

數據來源：《2013年北京交通發展年報》

(三)基準費率

考慮不同收入群體的收入及時間價值不同，為了調整機動車出行及緩解交通，還要考慮替代限行政策。如果擁堵費率較低可能達不到預期效果，費率過高則會導致太多的小汽車用戶轉向公共交通方式，造成道路資源的浪費[11]。為了促進整個交通系統的順利運行，在初期階段交通擁堵費費率應設置在較高的水平，主要有兩個方面的度量：第一，較高的費用更加徹底地緩解交通擁堵；第二，留出后期收費的變動空間(頻繁地漲價容易引起大眾的不滿)。因此在不同通行區域內征收三種擁堵費用價格(時間價值24.3元/h為依據)，以交通擁堵指數為參考，超過警戒值收取可變費率的擁堵費為：

對于在同一區域內通行時間低于1小時按1小時收費，跨區域通行的按照區域費率較高的收費標準執行。

(四)技術支持

目前，可以采用的區域通行證、技術牌照識別、ETC、電子車牌及北斗導航系統，其中，如表8所示，區域通行證人工費用較好，技術要求較小，短期可作為替代品加以實施；自動車牌識別技術是成本最低的方式，也是應用最廣泛的方式，但自動校驗功能，必須要進行人工核對，工作量非常大；ETC、電子車牌成本高，并且違法造假的方法也很多，需要額外配套執法系統；北斗導航系統的成本最高，但實時定位調度監控、靈活度好。

表8 擁堵收費技術的比較分析

數據來源：北京交通發展研究中心

六、結論與展望

面對越來越嚴重的交通擁堵問題，交通擁堵收費作為經濟需求管理手段成為北京出臺的舉措之一。然而擁堵收費是一個復雜的系統工程，涉及到居民生活的方方面面，勢必對北京的交通出行結構產生重大影響。本文依托于北京市第四次交通大調查的數據，從收費群體、收費區域、基準費率及技術支持關鍵因素進行制度探討，設計了時間價值偏好下交通擁堵收費方案，以期在固定交通供給的前提下達到有限道路網通行效率的福利最大化，從而形成帕累托最優。針對即將出臺的擁堵收費政策，具體的策略建議如下：

(1)在早、晚高峰出行時段，出租車與大客車占據了較高的比例，囿于北京出租車的功能定位，故暫不收取擁堵費用；且部分大客車兼有公益屬性，也不適宜作為擁堵的主要對象。為了落實緩堵與“公交優先”的理念，對小客車、非公共交通大客車為主要擁堵收費對象，公益性車輛免收擁堵費用，適度降低區域內居民的收費標準，以緩和擁堵收費的阻礙。

(2)環路區域的車流量從內到外呈遞減趨勢，四環以內區域車流量分布遠遠超過其道路承載力，且人口分布密度高、出行需求量大，在高峰時段交通擁堵指數居高不下，常發擁堵路段主要集中在四環內區域，這不但增加了居民的額外擁堵時間成本，且容易造成事故、惡化出行環境，因此以四環以內的城市中心區作為收費區域。

(3)以居民收入、出行方式及出行距離的異質性，不同時間價值偏好下的費率不一樣，居民承受能力及支付意愿約束了擁堵費率的上限，緩堵目標設定了費率的下限。為了確保政策后期的可調整性，且提高道路資源利用效率，費率需依據不同區域設置在合理的區間，建議二環以內區域為40元/h，二環與三環之間區域為30元/h，三環與四環之間區域為20元/h。

(4)各種擁堵收費技術各有利弊，利用北京現有的技術設備，短期內利用區域通行證進行人工收費；待相關技術設施完善后，利用ETC或電子車牌加以自動識別，且通過居民一卡通充值繳納擁堵費用，降低人工違規行為，規范化擁堵收費的執行程序。

鑒于北京交通擁堵收費政策尚未實施，前期的機理分析與收費制度有著定量研究，論證了時間偏好下擁堵收費的可行性，探討制度層面的關鍵因素；后期的效果評估需進一步等政策出臺后，利用相關調查數據加以分析，以便于從交通及經濟層面分析更具說服力。

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