摘 要

随着我国交通运输行业的发展与完善，高速公路运营收费标准已基本成熟。近年来，ETC技术在高速公路收费得到广泛应用，与之相应的高速公路收费费率也应在新形势下得到调整。本文主要从高速公路收费方式对比切入，对全面实行ETC后高速公路的运营收支现状和未来发展状况进行了定量分析与预测，并在此基础上构建了上层为高速公路管理者，下层为高速公路使用者的双层规划模型。通过对我国高速公路通行费收入现状的分析得到通行费率的一个初始值，代入双层规划模型进行求解并迭代优化，最终计算出模型最优解。最后，根据我国高速公路收费费率的优化结果，结合ETC发展现状和存在的问题，提出一些相关建议与评价。

关键词：电子不停车收费；高速公路费率优化；双层规划模型

Abstract

With the development and improvement of China's transportation industry, the operating toll standards for expressways have basically matured. In recent years, ETC technology has been widely used in highway toll collection, and the corresponding highway toll rates should also be adjusted in the new situation. This article mainly starts from the comparison of expressway toll collection methods, quantitatively analyzes and predicts the current status of the operating revenue and expenditure of the expressway after the full implementation of ETC, and the future development status. And on this basis, a Bi-level planning model is constructed where the upper layer is for highway managers while the lower layer is for highway users. By analyzing the current status of highway toll income in China, an initial value of toll rate is obtained, which is substituted into the bi-level programming model for solution and iterative optimization, and finally the optimal solution of the model is calculated. Last but not least, according to the optimization results of China's expressway toll rates, combined with the development status and existing problems of ETC, some relevant suggestions and evaluations are put forward.

Key words:Electronic Toll Collection; highway toll rate optimization; Bi-level planning model

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状综述 1

1.3 主要内容和研究方法 3

1.3.1 主要研究内容 3

1.3.2 研究方法及技术路线 3

第2章 高速公路道路运营收支现状 5

2.1高速公路运营收入、支出构成分析 5

2.1.1运营收入构成分析 5

2.1.2　运营支出构成分析 5

2.2未实行ETC时道路运营收支情况分析 5

2.3全面实行ETC后高速公路运营收支情况 6

2.3.1时间节点划定 6

2.3.2 ETC节省费用分析 7

2.3.3道路运营收支现状分析 8

2.3.4道路运营收支未来情况预测 10

第3章 全面实行ETC后高速公路收费费率的优化模型 12

3.1 费率优化模型确认 12

3.1.1 规划模型提出 12

3.1.2 双层规划模型概述 12

3.2双层规划模型构建 12

3.2.1 上层规划模型（高速公路管理者） 12

3.2.2 下层规划模型（高速公路使用者） 13

3.2.3双层规划模型 14

3.3模型计算 14

3.3.1 通行费率范围测定 14

3.3.2 参数确定 15

3.3.3 模型求解 15

第4章 基于优化费率的研究总结与相关建议 17

4.1 研究结果分析与模型解释 17

4.2 高速公路收费评价与建议 18

4.2.1 制定科学高速公路收费制度，健全收费定价法律法规 18

4.2.2 加大ETC技术普及力度，鼓励用户安装和使用ETC业务 18

4.2.3 合理调整ETC收费费率，加大优惠力度，提高服务水平 18

4.2.4 注重人才培养，提高高速公路收费营运管理水平 19

第5章 总结与展望 20

5.1本文总结 20

5.2本文展望 20

参考文献 21

致 谢 22

第1章 绪论

1.1 研究的目的及意义

ETC 是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统^[1]。该技术在国外有相对较长的发展历史。在美国和欧洲等许多国家和地区，电子收费系统的网络化已经逐步完善，规模效益进一步形成。在我国公路联网收费的早期，主要采用人工收费，而IC卡和磁卡作为主要媒介，这无疑是这一趋势的结果。

近来，部分地区出现少数收费站拥堵、个别车辆收费金额异常；一些货车车主、私家车主感觉收费比以前高等现象^[2]。针对这一现象，交通运输部回应称，这主要是由于今年1月1日起，货车通行高速公路时，收费由计重收费调整为按车轴数（车型）收费。^[2]

基于上述ETC收费过程中出现的一些问题，对于全面实行ETC后高速公路收费临界优惠费率设计研究，就有了一定的价值可循。其主要原因包括以下三点：一是与ETC的推广问题相关。鉴于我国的ETC发展历史与欧美国家等仍存在一定差距，国内仍有很大一部分地区未普及ETC，合理的收费费率设计有利于ETC技术在国内的发展与壮大；二是基于民生问题考虑。尽管当前铁路海路等交通方式得到了高速发展，高速公路的车辆通行方式以其机动灵活、适应性强、运输周转直达能力强等特点仍在客货运中占据主导地位，对于临界优惠费率的精准把握有助于ETC相关收费部门对具体收费标准的制定，从而在自身盈利的前提下合理降低收费，让公路司机尽享其利；三是中国经济持续发展进而使得交通运输业不断完善的必然结果。在公路运输在国内已得到长期发展并逐渐走向成熟的过程中，ETC作为未来公路运输发展的主要方向，自然占据了重要地位。通过对全面实行ETC后高速公路收费临界优惠费率设计研究，就能为ETC的发展提供一定的技术支撑，无论对于公路运输发展反作用于经济发展时正反馈效益还是缓解原有人工收费模式带来的交通拥堵等问题，都有其应运而生之处。

综上所述，在当前高速公路收费模式变革发展的背景下，本文针对全面ETC后的高速公路收费费率进行研究具有不可忽视的理论意义和现实意义。

1.2 国内外研究现状综述

1. 国外研究现状

早在上世纪80年代，美国就提出了电子收费的概念，并于80年代中后期研究建设出一个兼容的电子收费系统以缓解繁忙公路和收费站的拥堵问题。欧美地区在ETC的发展应用方面已比较成熟，对于高速公路收费费率的研究也不胜枚举。Meng Xu（2017）等在《Joint road toll pricing and capacity development in discrete transport network design problem》^[3]中从政府的角度出发，在预算的约束下使总行程时间最小化，针对可用的预算水平和通行费收入确定了适当的道路收费水平。Javier Heras-Molina（2018）等则在《Drivers’ adoption of electronic payment in the Spanish toll road network》^[4]中针对西班牙城市间收费公路的道路使用者进行了全国性调查，并开发了多层次的logit框架，确定了影响公路驾驶员采用ETC技术收费的解释性因素——即出行相关属性，而个人的社会经济特征仅占很小的比重。收费公路费率的制定与其运营成本密切相关，在这方面，James Odeck（2019）