考虑停车换乘及停车收费的拥堵收费公平性影响研究

李正刚 王利利 胡万欣 刘玉露

0 引 言

拥堵收费的公平性影响分析是实施拥堵收费研究的重要部分。实施拥堵收费的一大难点是出行者对拥堵收费带来的城市道路资源分配合理性、收取的费用如何分配及监督的质疑。在拥挤收费收入的再分配过程中涉及的利益主体众多，获利人群和缴费人群的利益应如何平衡[1]？国外有些 CBD地区已经实施了拥挤收费措施，并且，对实施措施后的效果及影响进行了调查分析[2-4]。罗清玉在对比分析伦敦拥堵收费区域2002年和2003年的相关数据后，得出拥堵收费可以带来城市道路资源利用公平性的改善，而且，因拥堵收费转移的出行需求被公共交通所吸收，更加促进了拥堵收费的公平性[5]。隽志才、罗清玉、傅忠宁等研究了城市道路资源配置公平性的方法[6]。李轶舜、徐建闽和卢凯分析比较了区域拥挤收费与停车换乘组合措施与单一的停车换乘和区域拥挤收费措施下的总用户效益及社会与空间不公平性问题[7]。

通过上述分析发现，对于拥堵收费联合停车及停车换乘收费后的影响研究很少，并且不够深入。因此，对拥堵收费联合停车及停车换乘收费实施后的公平性影响进行研究十分必要。鉴于上述分析，本文根据现有的研究成果，参照文献[6]，[7]，应用量化拥堵收费的重要工具—— 洛伦兹曲线与基尼系数来研究考虑停车换乘及停车收费条件下的拥堵收费的公平性影响。

洛伦兹曲线是美国统计学家洛伦兹提出的，是用量化的形式来比较财富或资源不平等状况，该曲线用作总结社会收入与财产分配平均的程度[8]。以洛伦兹曲线理论为基础，在拥挤收费过程中依据十种出行方式的人口比例和实际占有的道路资源份额可以绘制相应的洛伦兹曲线，并依据基尼系数可以量化交通公平的程度。基尼系数是意大利经济学家基尼（Corrado Gini）在 1912年提出的，它根据洛伦兹曲线计算出反映社会分配公平程度的指标[9]。社会的经济发展、出行强度、小汽车拥有率、收费策略等都是基尼系数的影响因素，其中的一个重要因素是政策制定者的收费策略要达到的目标。因此，在量化城市道路资源的基础上，本文给出了城市道路资源配置公平性的度量方法，定量分析了联合收费模式下不同出行方式的城市道路资源占用率，并利用洛伦兹曲线和基尼系数进行公平性分析，为拥挤收费的实施提供相关借鉴。

1 拥堵收费公平性的评价思路分析

城市道路分配公平性评价可分为横向和纵向，横向评价指各种出行方式以及各种出行人群获得城市道路资源的公平性。纵向评价为不同时期或不同交通政策下城市道路资源配置变化的公平性，并以横向评价为基础[10]。

实施联合收费政策后，人们的出行方式会相应发生变化，基本上是在以下不同出行方式之间进行转移和变化：步行、自行车、电动自行车、摩托车、小汽车、停车换乘出行、出租车、常规公交、BRT、轨道交通出行方式之间的转移。举例而言，有部分时间价值较高的小汽车出行者不改变原有的出行方式；有部分原有小汽车出行者则选择停车换乘的方式完成出行；有些时间价值较低的出行者则会选择一些不收费道路，或选择停车换乘方式出行，或者选择地面公交方式和轨道交通方式出行等。

采用洛伦兹曲线和基尼系数对城市道路资源分配的公平性进行评价分析，将洛伦兹曲线的纵轴表示占有的社会财富百分比理解为占有道路资源的百分比，对于横轴可以理解为在实施此政策后不同出行方式的人数占总出行人数的百分比[8]。

综合洛伦兹曲线与基尼系数两种评价思路，参照文献[6]、[7]，联合收费条件下的城市道路资源公平性评价思路可以表述为：

（1）数据计算分析 首先，确定不同出行方式中单人的城市道路资源占用量和比例，然后，确定不同出行方式的人群占总出行量的比例。接着，依据上面的数据来确定不同出行方式人群占用城市道路资源的比例。

（2）根据上述数据绘制洛伦兹曲线，并标定曲线的数学模型。

（3）根据标定的数学模型来计算基尼系数，评价公平程度，并比较此政策实施前后洛伦兹曲线、基尼系数。

2 数据计算分析

2.1 不同出行方式单人道路资源占用量

不同出行方式中单人的城市道路资源占用量如表1所示。城市交通中的出行方式主要有轨道交通、BRT、常规公交、步行、自行车、电动自行车、摩托车、停车换乘出行、出租车和小汽车。不同出行方式城市道路资源占用量系数为ωi，用各交通方式占用道路空间zs和占用道路时间zt的乘积折算出，即：

表1 不同出行方式单人道路时空资源占用量（m2/人）Tab.1 Road space resource utilization in different trip ways (m2/person)

2.2 确定不同出行方式比例

用 logit方法[12]确定各出行方式的人群占总出行的比例μi。将总出行人数按logit方法计算轨道交通、BRT、常规公交、步行、自行车、电动自行车、摩托车、停车换乘、出租车和小汽车十类不同交通方式选择的人数比例，计算如（2）式：

式中， ci为出行成本；为出租车费用；α是模型中的校正参数;为从收费起点到停车场（有两类停车场）i的时间；为拥挤付费；y为小汽车的油油费；为停车费；m 为换乘时间价值；为公交费；t为步行行驶费用；为自行车行驶费用。

2.3 确定不同出行方式人群总的道路资源占用比例

确定人群各出行方式占用城市道路资源的比例iψ。通过各种出行方式的单人城市道路资源用量系数iω与各方式出行量比例iμ作积，计算十种出行方式所占用的城市道路资源比例，公式为：

3 洛伦兹曲线数学模型标定分析

图1 洛伦兹曲线示意Fig.1 Lorenz curve

洛伦兹曲线反映分配的不平等程度，曲线弯曲程度越大，分配越不平等；曲线弯曲程度越小，分配的程度越平等。如果所有道路资源都集中被一个出行者占有，而其余出行者均没占有时，道路资源分配达到完全不平等，洛伦兹曲线成为图 1中折线 OHL（例如，洛伦兹曲线靠近折线 OHL，则表明道路资源被少数人占取；或是因为某些少数人的加入而使道路资源分配突然失去平衡，只被道路中为首的车辆有效利用）。或者，若任一出行者百分比均等于其道路资源分配百分比，从而出行者累计百分比等于道路资源分配累计百分比，则道路资源分配是完全平等的，洛伦兹曲线成为通过原点的OL线。

3.1 基础数据分析

通过上述分析拥堵收费联合停车及停车换乘定价的设计分析给出表2和3的数据。

表2 收费状态下的数据Tab.2 Data of charge state

表3 不收费状态下的数据Tab.3 Data of the state without charge

3.2 曲线数学模型标定

通过曲线拟合法给出洛伦兹曲线函数

收费后的洛伦兹曲线函数：

收费前的洛伦兹曲线函数：

由图2和3得出考虑停车换乘及停车收费条件下的拥挤收费出行分配以及收费前的出行分配。

图2 收费后的洛伦兹曲线Fig.2 Lorenz curve after charging

图3 收费前的洛伦兹曲线Fig.3 Lorenz curve before charging

根据洛伦兹曲线图做散点曲线图，并添加趋势线，拟合多项式方程，通过比选只有六次曲线拟合效果比较好，如图4和5，拟合公式为式（6）和（7）。

图4 收费后的洛伦兹曲线拟合Fig.4 Lorenz curve fitting after charging

图5 收费前的洛伦兹曲线拟合Fig.5 Lorenz curve fitting before charging

4 基尼系数分析

如图1所示，洛伦兹曲线与OL线之间的阴影部分 A叫做不平等面积。当道路资源分配达到完全不平等时，洛伦兹曲线成为折线OHL，OHL与OL线之间围成的三角形OHL的面积A+B叫做“完全不平等面积”；当道路资源分配达到完全平等时，洛伦兹曲线成为 OL，此时，A的面积为 0。基尼系数为A/(A+B)，由图可知，基尼系数取值范围为[0~1]，区段划分如表4所示。当系数为1时，表示出行者之间的道路资源分配绝对不平均，即100%的道路资源被一个单位的出行者全部占有；当为0时，则表示出行者之间的道路资源分配绝对平均。经济学家们通常把0.4作为收配差距的“警戒线”。

表4 基尼系数区段划分Tab.4 Division of Gini coefficients

基尼系数计算公式为：

通过式（8）和式（6）及式（7）来计算基尼系数：收费后的基尼系数为0.67，收费前的基尼系数为0.77，联合收费后的交通出行优于收费前的。但是，根据表4中的基尼系数区段划分判断可知（现状条件下）道路资源分配差距悬殊，这主要是因为私家车出行比例很大。

5 结束语

拥堵收费的公平性影响分析是实施拥堵收费所研究的重要部分，实施拥堵收费的一大难点是出行者对拥堵收费带来的城市道路资源分配合理、收取的费用如何分配及监督的质疑。在量化城市道路资源的过程中，文章给出了道路配置公平性的定量方法，分析了考虑停车换乘及停车收费条件下的拥堵收费模式下不同出行方式的城市道路资源占用率，并利用洛伦兹曲线和基尼系数进行公平性分析，为拥挤收费的实施提供相关理论和实践借鉴。

[1] 王 平. 城市交通拥挤收费的关键问题研究[D].成都：西南交通大学学位论文，2010.

[2] Yang H., Tang W. H., Man Cheung W., et al.Profitability and welfare gain of private toll roads in a network with heterogeneous users[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2002, 36(6):537-554.

[3] Braess D., Nagurney A., Wakolbinger T. On a paradox of traffic planning[J]. Transportation Science,2005, 39(4): 446-450.

[4] Schrank D. Urban mobility report (2004)[M]. DIANE Publishing, 2008.

[5] 罗清玉. 城市道路拥挤收费关键理论问题研究[D].长春：吉林大学博士学位论文. 2008.

[6] 隽志才, 罗清玉, 傅忠宁 等. 拥挤收费对城市道路资源配置公平性的影响研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2008, (6):74-79.

[7] 李轶舜, 徐建闽, 卢 凯. 区域拥挤收费与停车换乘的组合措施[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2011, 10(39): 100-104.

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[9] 高鸿业. 西方经济学[M]. 北京: 中国人民大学出版社, 2004: 345-346.

[10] 张 燕, 杨冀琴, 张锦惠. 交通拥挤收费政策公平性评价方法[J]. 交通科技与经济, 2009,(6): 50-52.

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[12] 史 峰, 陈 彦, 李恒鑫, 邓连波. 一类拥挤道路与停车设施综合优化研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2009, 2(1): 74-79.