基于收费转移的高速公路货车计重转车型收费最优费率测算方法

耿 蕤

(交通运输部公路科学研究院，北京 100088)

0 引言

2018年5月，国务院常务会议确定推动取消高速公路省界收费站。交通运输部印发了《深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站实施方案》，明确要求，在撤销省界收费站后，全国高速公路货车收费方式将由目前以计重收费为主统一调整为按车型收费，收费车型划分依据《收费公路车辆通行费车型分类》(JTT 489—2019)执行。

收费费率作为收费公路制度设计的核心[1]，是调节交通供需矛盾最直接最有效的手段[2]。在高速公路全国联网的路网条件下，实现货车在2种收费方式下费率的平稳过渡，确保货车通行费整体水平不增加，是稳步有序推进取消高速公路省界收费站工作中迫切需要解决的重要问题[3]。而大部分省份采取的静态平移法虽然能够保障货车整体水平不涨[4]，但未考虑收费变化引起的交通转移对收费收入的影响，因此不利于保护公路经营者的权益[5]。本研究提出综合考虑交通转移情况下,兼顾货车用户通行费成本整体不涨,和公路经营者损失最小的计重转车型费率计算方法。

1 费率调整的基本原则

1.1 不增加货车通行费总体负担的原则

确保在相同交通流量条件下，不增加货车通行费总体负担，确保每类收费车型在标准装载状态下的应交通行费额均不大于原计重收费的应交通行费额。

1.2 公平合理原则

根据当年高速公路各车型货车通行和装载实际情况，并结合车辆对高速公路的使用和破坏因素，合理确定货车按车(轴)型收费标准，在货车由计重收费转为按车(轴)型收费的过程中实现大多数合理装载车辆收费水平基本持平和平稳过渡[6]。

1.3 保障高速公路投资者和运营管理单位合法权益的原则

高速公路货车通行费计费方式调整应在符合政策规定、政策性因素造成减收已不可避免的情况下[7]，尽可能控制和减少企业通行费减收的幅度，以确保全省高速公路养护运营管理工作的正常开展[8]，防控高速公路债务风险[9]。

2 交通转移下的最优费率测算方法

2.1 总体思路

以计重收费下各车型标准装载费率为上限，充分考虑费率变化引起的交通量转移吸引，以各类货车收费收入及总收入最大为目标，求解对应的收费车型[10]收费系数。

2.2 统计货车计重收费基础数据

根据基年货车计重收费原始数据，通过设计程序[11]，统计整理出按新收费车型划分的车次、行驶量和收费收入的吨位分布表，吨位从1～100 t，步长为1 t,如表1所示。

2.3 计重转车型费率测算方法

1类车型～6类车型车货总重认定标准吨位分别为：4.5，17，25，35，43，49 t[12]，其在计重收费模式下对应的收费费率即为车型收费的费率上限Ymax。

(1)基本费率F不变(小客车收费费率，如：0.45元/(veh·km))，自变量为6类货车车型收费系数Y6。

(2)预设6类货车车型收费系数Y6，得到6类货车车型费率F6：

F6=F×Y6。

(1)

(3)根据6类货车车型费率，计算6类货车车型不同车货总重的货车收费标准变化幅度[13]：

Bi6=F6/Zi6-1，

(2)

Bi6为6类货车车货总重i时计重与车型收费费率变化幅度；Zi6为6类货车对应车货总重i的计重收费费率。

(4)转移吸引比例Li6

转移吸引比例指因收费标准变化而引发的交通流量转移的比例[14]。货车收费方式从计重改为车型收费，不同车货总重的货车收费标准将发生增减变化，从而引起交通量的转移。比原收费标准提高的，车流量将从高速公路转移到平行道路；比原收费标准降低的，车流量将从平行道路吸引到高速公路上。

本研究暂不考虑普通公路治超等管理政策因素对交通量的影响，假设货车车辆能够根据综合运输成本比较在高速公路和平行普通国省上自由转移，转移比例采用费率-交通量Logit模型进行标定[15]，测算基础数据包括：高速公路分车型交通流量信息、与之有流量竞争关系的普通国道分车型交通流量信息、路网通行时间、油耗等成本效益的参数信息等[16-17]，具体模型不再赘述。

根据收费标准变化幅度，在标定的费率-交通量Logit模型中查找该车货总重的货车转移吸引比例Li6。

(5)计算6类货车按车型收费收入Cf6：

(3)

式中，Si6为车货总重为i的6类货车行驶量，根据实际收费统计数据得到；Li6为车货总重为i的6类货车转移吸引比例。

(6)求解收费收入最大时对应的收费系数

通过上述计算过程，其对应的收费系数即为该车型最优车型收费系数Y6。

Cf6=maxf(Y6)，

(4)

s. t.Y6≤Y6max。

(5)

由于收费收入受转移吸引因素影响，并非系数越大收入越大，而是存在一个最大值。

(7)综合判断取值

以此系数为基础，再综合考虑对总收入影响、政策风险、公众接受程度、鼓励货车大型化政策取向等多因素，并考虑收费系数取整、递进、顺滑等因素，最终得到能够不超上限又保障收入的收费系数。

3 以广东省为例

按上述方法模型对广东省计重转车型收费标准进行了测算[18]。

3.1 统计基年计重收费基础数据

根据广东省2018年货车计重收费实际情况，按照表1格式统计分析各车型行驶量和通行费收入情况如图1、图2所示。

图1 2018年广东省各车型不同车货总重车辆行驶量Fig.1 Vehicle driving volume of gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

图2 2018年广东省各车型车货总重车辆计重收入分布Fig.2 Distribution of vehicle weight income by gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

图3 2018年广东省货车各车型总行驶量与总计重收费收入Fig.3 Total driving volume and total vehicle weight income by gross weights of various vehicle types in Guangdong Province in 2018

3.2 标定费率-交通量转移模型与参数

由图4可以看出，各类车型随价格变化的转移曲线较为相似，以现行价格为基点，免费通行时最大可吸引30%～33%的交通量。当价格上涨1倍时，将转移走27%～30%的交通量。

图4 广东省标定的各货车车型价格涨幅与交通量转移关系Fig.4 Relationship between price increase of each truck type calibrated in Guangdong Province and traffic volume transfer

当预设各类车型的初始费率时，即可计算同一车型不同总重下的价格变化幅度。根据价格变化幅度和费率-交通量转移模型，即可求得同一车型不同吨位下吸引转移比例，如图5所示。

图5 某组车型收费系数下各车型不同总重货车转移吸引比例分布Fig.5 Distribution of transfer attraction proportion of each truck types under charging coefficient of a group of vehicle types

由于1类货车为4.5 t以下货车，计重收费时按5 t计费，改为车型收费时基础费率不变，因此改革前后价格无变化，亦无交通转移。其他收费车型则因计重改车型收费，收费价格发生变化从而引发交通转移。以2类货车为例，根据图2计算结果，发生了车型收费标准为其10 t时的计重收费价格，因此车货总重为10 t的2类车型改革前后费率无变化，小于10 t的价格上涨，产生交通转移，大于10 t的价格下降，产生交通吸引。

(3)测算车型费率

根据前述计算公式，在考虑费率-交通量转移情况下，某收费车型取不同的车型费率，将引发该车型各重量车辆的通行费价格变化，从而引发交通转移吸引，再测算转移吸引后的交通量按车型费率收费的总收入，通过调整车型费率，寻求总收入最大解。

图6所示为6类货车在某车型收费费率下，与各吨位车辆计重收费价格相比有涨有降，从而引发交通量转移吸引，转移吸引后的交通量与该车型收费费率计算各吨位车辆的通行费收入，收入曲线与横轴的面积即为6类货车在此车型费率下的总收入。通过调整车型费率，在不超过49 t费率上限的前提下，寻求收入曲线与横轴的最大面积。

图6 某收费系数下6类货车各吨位车辆转移和车型收费收入Fig.6 Vehicle transfer and vehicle type charging income of each tonnage of category 6 trucks under a certain charging coefficient

由于交通量随费率转移的原因，并非费率越大，收入越大，图7显示不同车型收费系数与通行费收入的关系。随着收费系数的增大，其收入曲线均呈现先增后减的趋势，每条曲线的最高点对应的系数，就是全省高速公路收费收入最大化为目标的解值。

图7 广东省各货车车型在不同收费系数下收入变化情况Fig.7 Income changes of truck types in Guangdong Province under different charging coefficients

以此收费系数值为基础，再综合考虑其他因素，最终得到即不超上限又保障收入的收费系数。

4 结论

本研究分析了高速公路货车收费方式由计重收费调整为按车型收费的最优费率测算方法。相比于静态平移方法，充分考虑了价格对交通需求的影响，在交通量动态变化中测算通行费收入的最大值，可同时兼顾公路用户和经营者的利益。以广东省计重转车型费率调整为例，验证了模型的可行性，其测算思路对于收费公路收费方式变化中费率转换测算方法均有借鉴意义。