周 京， 戶 磊， 徐聯(lián)祺， 趙 愷

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司， 湖南 長沙 410200)

0 引言

隨著我國城鄉(xiāng)一體化快速發(fā)展，城市范圍逐漸擴(kuò)大，高速公路不再獨(dú)立于城市之外，越來越多高速公路深入市區(qū)，連接城市快速路或交通性主干道，成為城市骨架路網(wǎng)的一部分。由于高速公路建設(shè)投資大、運(yùn)營成本高，為維持財(cái)務(wù)生存能力，政府部門多采用封閉式高速公路模式，對部分道路、橋梁進(jìn)行收費(fèi)。為深化收費(fèi)公路制度改革，2018年黨中央、國務(wù)院決策部署“取消高速公路省界收費(fèi)站”工程，依托電子不停車快捷收費(fèi)(ETC)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不停車快捷收費(fèi)，提高高速公路通行效率，暢通人民群眾出行，完成收費(fèi)公路降本增效的改革。2020年1月1日，交通部發(fā)布“貨車統(tǒng)一按車型收費(fèi)”的要求，進(jìn)一步規(guī)范了高速公路收費(fèi)模式。隨著高速入城、二網(wǎng)融合，開放式高速成為了城市發(fā)展趨勢。

現(xiàn)狀開放式高速公路多采用按通行次數(shù)收費(fèi)的通行方式[1]，對于短距離公路，按次收費(fèi)造成使用者駕駛成本高；對于長距離公路，按次收費(fèi)無法維持建設(shè)方財(cái)務(wù)生存能力。面對收費(fèi)公路的新形勢和新要求，探索先進(jìn)、科學(xué)的開放式高速公路收費(fèi)模式尤為重要。

當(dāng)前對于開放式高速公路的研究著重于行政管理及開放式高速公路運(yùn)營系統(tǒng)優(yōu)化。行政管理研究主要針對管理措施制定、管理流程細(xì)化[2-3]；運(yùn)營系統(tǒng)優(yōu)化主要針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[4]、綜合管理系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)[5]。圍繞開放式高速公路收費(fèi)模式的研究甚少，而收費(fèi)模式的合理與否對高速公路的交通吸引及分流起著至關(guān)重要的作用。

本文基于ETC技術(shù)，提出“基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速公路收費(fèi)模式”，以長沙機(jī)場高速為實(shí)踐，驗(yàn)證了新模式的科學(xué)性，為其他開放式高速公路收費(fèi)模式的升級提供了一定技術(shù)參考。

1 ETC自由流技術(shù)

ETC電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)，采用電子標(biāo)簽技術(shù)，是目前國際上較為先進(jìn)的道路、橋梁及隧道電子收費(fèi)技術(shù)。ETC技術(shù)因其高成功率、不停車快速交易等特點(diǎn)逐漸被高速公路管理方、營運(yùn)方、司乘人員所接受。目前國際上已形成了以歐洲 CEN/TC278、美國ASTM/IEEE、日本ABIR為核心的3大 DSRC標(biāo)準(zhǔn)化體系，這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系有著各自不同的應(yīng)用地區(qū)范圍[6]。ETC自由流技術(shù)在日本、新加坡、歐美部分發(fā)達(dá)國家已運(yùn)用成熟，但在我國該技術(shù)剛實(shí)現(xiàn)全面推廣。2019年國家“取消省界收費(fèi)站”工程，為ETC自由流技術(shù)的推廣提供了良好的契機(jī)，不斷研發(fā)創(chuàng)新的芯片技術(shù)、讀寫技術(shù)將為ETC應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速公路收費(fèi)模式

2.1 開放式與非開放式收費(fèi)模式比較

開放式高速公路是指按照高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，但不按照高速公路運(yùn)營模式進(jìn)行收費(fèi)管理的高速公路，不設(shè)置收費(fèi)站或僅在一端設(shè)置收費(fèi)站，任何車輛都可以隨時(shí)在任何匝道上下高速[2]。

收費(fèi)制式是道路收費(fèi)系統(tǒng)的基本體制和方式，目前國內(nèi)外高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)通暢采用4種制式：開放式、均一式、封閉式和混合式。本文采用收費(fèi)效率、運(yùn)營成本、建造成本、管理困難度等7個(gè)指標(biāo)將開放式收費(fèi)與非開放式收費(fèi)模式進(jìn)行了對比(見表1)。通過對比可發(fā)現(xiàn)，開放式收費(fèi)模式不設(shè)置收費(fèi)站，或者只在主線一端設(shè)置收費(fèi)站，因此建設(shè)投資較少、管理維護(hù)費(fèi)用較低、交費(fèi)簡便迅速、收費(fèi)設(shè)備簡單，但收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不易確定且易出現(xiàn)漏費(fèi)情況。

表1 開放式收費(fèi)模式與非開放式收費(fèi)模式對比表項(xiàng)目開放式均一式封閉式混合式收費(fèi)效率高高最低較低運(yùn)營成本最低高最高較高建造成本最低高最高低管理困難度最容易難最難容易依行駛里程計(jì)費(fèi)不完全不完全完全完全緩解城市擁堵可以較難最難較難收費(fèi)站數(shù)量少較多最多多

2.2 基于ETC自由流收費(fèi)的開放式收費(fèi)模式總體技術(shù)路徑

根據(jù)取消高速公路省界收費(fèi)站總體技術(shù)路徑(見圖1)，基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速公路收費(fèi)模式，利用ETC門架系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對所有車輛(包括ETC車輛和MTC車輛)分段計(jì)費(fèi)。ETC車輛通過安裝的車載單元(OBU)綁定后臺支付賬戶自動完成扣費(fèi)。MTC車輛采用5.8 GHz復(fù)合通行卡(CPC卡)作為通行介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“分段計(jì)費(fèi)、出口收費(fèi)”。保留入/出口收費(fèi)站，合理設(shè)置ETC車道數(shù)量，確保ETC車輛不停車快捷通行；MTC車道實(shí)現(xiàn)對未安裝OBU車輛及特殊情況下的收費(fèi)功能[7]。 貨車由計(jì)重收費(fèi)調(diào)整為按車(軸)型收費(fèi)，安裝OBU實(shí)現(xiàn)不停車快捷收費(fèi)，同步實(shí)施入口治超。

圖1 基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速公路收費(fèi)模式總體技術(shù)路徑圖

2.3 總體構(gòu)架

收費(fèi)系統(tǒng)架構(gòu)由收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)結(jié)算管理中心、省聯(lián)網(wǎng)結(jié)算管理中心、省內(nèi)區(qū)域/路段中心(路公司)、ETC門架、收費(fèi)站、ETC車道、ETC/MTC混合車道等組成。

聯(lián)網(wǎng)中心主要承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行管理和收費(fèi)管理等工作，區(qū)域分中心/路段分中心在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上運(yùn)行，管理所中心實(shí)現(xiàn)對ETC門架系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測與預(yù)警、日常維護(hù)及收費(fèi)稽查管理，同時(shí)保證與上級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和傳輸。

開放式高速公路收費(fèi)制式如圖2所示，ETC門架主要實(shí)現(xiàn)ETC和MTC車輛分段計(jì)費(fèi)，對于ETC車輛生成交易流水(或通行憑證)、ETC通行記錄和抓拍圖像信息，并及時(shí)上傳上級管理部門；對于MTC車輛，通過讀取CPC卡內(nèi)車輛信息，計(jì)算費(fèi)額并寫入CPC卡內(nèi)，形成CPC卡通行記錄，并將抓拍圖像信息及時(shí)上傳至省聯(lián)網(wǎng)中心和部聯(lián)網(wǎng)中心。

圖2 開放式高速公路收費(fèi)制式示意圖

高速公路保留入/出口收費(fèi)站。將現(xiàn)有入/出口收費(fèi)站逐步改為以ETC車道為主、ETC/MTC混合車道為輔的設(shè)置模式。入口收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)ETC車輛快速通行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)特殊車輛管理、發(fā)放MTC車輛通行介質(zhì)等功能，出口收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)ETC用戶快速通行的同時(shí)，還可支持多種支付方式完成MTC車輛收費(fèi)[4]。

2.4 收費(fèi)方式

根據(jù)《收費(fèi)公路車輛通行費(fèi)車型分類》(JT/T489—2019)，利用高速公路斷面設(shè)置ETC門架系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所有車輛分段計(jì)費(fèi)?；贓TC自由流收費(fèi)下開放式高速ETC/MTC車輛收費(fèi)方式流程見圖3。將裝有ETC車載單元(OBU)的貨車收費(fèi)模式由“分車型按次收費(fèi)”改為“分車型按里程分段計(jì)費(fèi)”，將裝有ETC車載單元(OBU)的客車收費(fèi)模式由收費(fèi)站出/入口“分車型按次收費(fèi)”改為由路段ETC門架系統(tǒng)+收費(fèi)站出/入口“分車型按里程分段收費(fèi)”。

圖3 基于ETC自由流收費(fèi)下開放式高速ETC/MTC車輛收費(fèi)方式流程圖

3 長沙機(jī)場高速收費(fèi)模式應(yīng)用

3.1 機(jī)場高速現(xiàn)有收費(fèi)模式

3.2 現(xiàn)狀問題

目前客、貨車均采取分車型按次計(jì)費(fèi)模式。從2010年長株高速與長沙機(jī)場高速實(shí)現(xiàn)互通后，一直由榔梨收費(fèi)站和長株高速公路榔梨東收費(fèi)站代收代退部分通行費(fèi)。機(jī)場高速全長17.338 km，按基準(zhǔn)費(fèi)率0.4元/km，1類客車通行全程收費(fèi)額應(yīng)為6.93元，而目前實(shí)收10元，多收44%?！按沾恕钡氖召M(fèi)模式，增加了道路使用者成本，降低了機(jī)場高速使用效率，同時(shí)由于收退費(fèi)手續(xù)繁瑣且操作不便捷，形成機(jī)場高速上下“通而不暢”的運(yùn)行局面，降低了機(jī)場高速通行效率，增加行程時(shí)間，嚴(yán)重阻礙了機(jī)場高速公路通行能力的提升，不滿足“重大交通樞紐”路網(wǎng)通達(dá)度的要求，且與交通部要求的“貨車從2020年1月1日起統(tǒng)一按車型收費(fèi)”不符。

表2 長沙機(jī)場高速公路原收(退)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)車型及分檔收退費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)/[元·(輛·次)-1]類別客車(S)/座位貨車(M)/t收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)退費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)長沙收費(fèi)站梨收費(fèi)站、梨東收費(fèi)站梨收費(fèi)站、梨東收費(fèi)站1S≤9M≤21055210≤S≤19—1055—215,12 m集裝箱301515

3.3 基于ETC自由流下長沙機(jī)場高速公路收費(fèi)系統(tǒng)方案構(gòu)建

利用ETC門架系統(tǒng)，對使用ETC通行的客貨車改為分車型分段計(jì)費(fèi)，執(zhí)行全省統(tǒng)一的按里程收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.1系統(tǒng)組成

圖4 長沙機(jī)場高速基于ETC自由流收費(fèi)的門架設(shè)置圖

3.3.2收費(fèi)方式

所有ETC車輛由原有收費(fèi)站按次收費(fèi)、代收代退調(diào)整為通過ETC門架系統(tǒng)按實(shí)際里程精準(zhǔn)計(jì)費(fèi)。MTC車輛由于機(jī)場高速目前暫未增設(shè)出入口管控設(shè)施，現(xiàn)有系統(tǒng)及收費(fèi)算法無法按總體技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)MTC車輛通過ETC門架精準(zhǔn)計(jì)費(fèi)，因此MTC車輛暫按原有收費(fèi)方式執(zhí)行。

3.3.3收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

客、貨車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)按照湖南省現(xiàn)行高速公路通行費(fèi)計(jì)費(fèi)辦法和貨車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方式等相關(guān)政策執(zhí)行，現(xiàn)行基準(zhǔn)費(fèi)率見表3。

表3 客、貨車計(jì)費(fèi)基本費(fèi)率類別客車貨車客車座位(S)/座收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)/(元·km-1)貨車軸數(shù)/軸收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)/(元·km-1)1S≤70.42(藍(lán)牌)0.428≤S≤190.72(黃牌)1.13320≤S≤391.031.44S≥401.241.635——51.896——62.16

表4 長沙機(jī)場高速基于ETC自由流收費(fèi)的客貨車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)表收費(fèi)單元收費(fèi)路段收費(fèi)里程/km費(fèi)用/元門架W1、E1長沙市區(qū)—梨收費(fèi)站8.9基本費(fèi)率(分車型)× 8.9×0.95門架W2、E2梨收費(fèi)站—梨東收費(fèi)站2.66基本費(fèi)率(分車型)× 2.66×0.95梨收費(fèi)站梨收費(fèi)站匝道0.5基本費(fèi)率(分車型)× 0.5×0.95梨東收費(fèi)站隸屬長株高速——長沙東收費(fèi)站梨東收費(fèi)站———黃花機(jī)場5.778基本費(fèi)率(分車型)×5.778×0.95

3.4 新老收費(fèi)模式的收費(fèi)對比

3.4.1客車

未安裝ETC的客車執(zhí)行原收費(fèi)方案，安裝ETC的客車執(zhí)行新的收費(fèi)方案，客車原方案與新方案通行費(fèi)用對比如表5所示。

3.4.2貨車

未安裝ETC的貨車執(zhí)行原收費(fèi)方案，安裝ETC的貨車執(zhí)行新收費(fèi)方案。貨車原方案與新方案通行費(fèi)用對比如表6所示。

由表5、表6可見，中小型客貨車通行費(fèi)用均有所下降，客車最大降幅為74.73%，貨車最大降幅為77.4%，收費(fèi)模式改變后道路使用者運(yùn)輸成本顯著降低。

表5 客車原方案與新方案通行費(fèi)用對比表市區(qū)—長沙東市區(qū)—梨市區(qū)—梨東ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%1106.59-34.12153.38-32.36154.39-12.1421011.5315.30255.9218.37257.6953.7531516.479.813108.46-15.4531010.989.8242019.77-1.1741010.151.4641013.1831.78梨—長沙東梨—梨東梨東—長沙東ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%ETC客車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%153.21-35.87151.01-79.78152.20-56.09255.6112.23251.77-64.62253.84-23.153108.02-19.843102.53-74.733105.49-45.114109.62-3.814103.03-69.684106.59-34.13

表6 貨車原方案與新方案通行費(fèi)用對比表市區(qū)—長沙東市區(qū)—梨市區(qū)—梨東ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11106.59-34.10215-56.0721524.07232018.61-6.95425-25.56530-37.97353023.06-23.13426.85-10.50531.133.77635.5818.60ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11 53.57-28.60210-64.302100.90231010.090.90415-32.73515-32.73351512.5-16.67514.56-2.93516.8812.53619.2928.60ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11 54.39-12.20210-56.10221012.4121.0031021.00415-19.33515-19.33351515.372.47417.919.33520.7638.40623.7258.13

續(xù)表6 貨車原方案與新方案通行費(fèi)用對比表梨—長沙東梨—梨東梨東—長沙東ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11 53.4-32.00210-66.0022109.59-4.10310-4.10415-36.07515-36.07351511.89-20.73413.84-7.73516.057.00618.3422.27ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11 51.2-76.00210-88.0022103.39-66.10310-66.10415-77.40515-77.4035154.2-72.0044.89-67.4055.67-62.2066.48-56.80ETC貨車車型MTC貨車車型原費(fèi)用/元現(xiàn)費(fèi)用/元變化率/%11 52.2-56.00210-78.0022106.2-38.00310-38.00415-58.67515-58.6735157.68-48.8048.95-40.33510.37-30.87611.86-20.93

3.5 經(jīng)濟(jì)評價(jià)

項(xiàng)目評價(jià)期包括建設(shè)期和運(yùn)營期，收費(fèi)模式改變項(xiàng)目于2019年開工，2020年建成，建設(shè)期12個(gè)月，運(yùn)營期取20 a，評價(jià)末年為2039年。

本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在收費(fèi)模式改變使客、貨運(yùn)輸成本降低所產(chǎn)生的晉級效益、減少收費(fèi)站擁堵所產(chǎn)生的效益和節(jié)約貨物及旅客在途時(shí)間的效益。本項(xiàng)目采用“有無對比”增量計(jì)算,經(jīng)濟(jì)費(fèi)用匯總見表7，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用效益分析指標(biāo)見表8。

經(jīng)濟(jì)費(fèi)用效益分析指標(biāo)有：經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率EIRR、經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值ENPV、經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比EBCR及投資回收期N。設(shè)年折現(xiàn)率Ic=8%，可得：投資回收期N=13.34 a(不含建設(shè)期)，效益費(fèi)用EBCR=1.78，累計(jì)凈現(xiàn)值ENPV=731萬元，內(nèi)部收益率EIRR=12.81%。分析可知，收費(fèi)模式改變后經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率12.81%大于社會折現(xiàn)率8%，且動態(tài)投資回收期為13.34 a(不含建設(shè)期)，表明新收費(fèi)模式經(jīng)濟(jì)上可行。

考慮到本項(xiàng)目效益、費(fèi)用、收入的不利因素，對經(jīng)濟(jì)費(fèi)用效益進(jìn)行了敏感性分析(見表9)。按3種情況分別進(jìn)行考慮：① 取效益下降10%；② 費(fèi)用上升10%；③ 效益下降10%、同時(shí)費(fèi)用上升10%。由表9可知，當(dāng)效益下降、費(fèi)用上升10%同時(shí)發(fā)生時(shí)，本項(xiàng)目的EIRR值仍能超過社會折現(xiàn)率8%，因此，從宏觀經(jīng)濟(jì)角度分析，本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較好，且具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

表7 經(jīng)濟(jì)費(fèi)用匯總表萬元年份建設(shè)費(fèi)用管理費(fèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)大修理費(fèi)合計(jì)殘值20191 573.81573.8202030.0060.0090.000202130.9061.8092.700202231.8363.6595.481202332.7865.5698.345202433.7767.53101.296202534.7868.88103.659202635.8270.26106.080202736.900.00501.65538.544202838.0073.10111.100202939.1474.56113.702203040.3276.05116.368203141.5377.57119.098203242.7779.12121.896203344.0680.71124.761203445.3882.32127.697203546.740.00587.76634.499203648.1485.65133.786203749.5987.36136.943203851.0789.11140.178203952.6190.89143.492786.900

表8 經(jīng)濟(jì)費(fèi)用效益分析指標(biāo)表年份折現(xiàn)年效益/萬元費(fèi)用/萬元凈現(xiàn)金流量/萬元凈現(xiàn)金折現(xiàn)/萬元累計(jì)凈現(xiàn)值/萬元2019001 573.8-1 573.8-1 573.8-1 573.8202012 49.290.0159.2147-1 42620212288.792.7196.0168-1 25820223300.195.5204.6162-1 09620234313.098.3214.7158-93820245326.0101.3224.7153-78520256343.3103.7239.6151-63420267357.0106.1250.9146-48820278373.0538.5-165.5-89-57720289390.1111.1279.0140-438202910404.7113.7291.0135-303203011423.61 16.4307.2132-171203112442.2119.1323.1128-43203213462.7121.9340.812583203314484.5124.8359.7122205203415507.0127.7379.3120325203516529.3634.5-105.2-31294203617553.9133.8420.2114407203718578.9136.9442.0111518203819606.3140.2466.1108626203920634.2143.5490.7105731累計(jì)8 567.84823.43 744.4

表9 敏感性分析表項(xiàng)目投資回收期(N)/a效益費(fèi)用(EBCR)累計(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)/萬元內(nèi)部收益率(EIRR)/%既定方案13.341.78731.3112.81效益下降10%16.251.60355.8110.44費(fèi)用提高10%16.532.14428.9410.66效益降低10%,費(fèi)用提高10%19.912.0053.448.34注 :設(shè)年折現(xiàn)率Ic=8%

4 結(jié)論

1)根據(jù)2018年國務(wù)院提出的深化收費(fèi)公路制度改革相關(guān)要求，ETC技術(shù)因其自動化程度高、免停車快速通行等特點(diǎn)逐漸成為高速收費(fèi)模式的必然趨勢，基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速收費(fèi)模式符合行業(yè)發(fā)展趨勢。

2)基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速收費(fèi)模式改造方案，能有效解決目前開放式收費(fèi)按次、按車型收費(fèi)的不合理問題，響應(yīng)了國家收費(fèi)公路體制改革的要求。

3)基于ETC自由流收費(fèi)的開放式高速收費(fèi)模式升級后大幅減少了ETC車輛的收費(fèi)金額，極大程度上降低了ETC車輛運(yùn)輸成本，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置，達(dá)到了降本增效的目的。

4)針對長沙機(jī)場高速進(jìn)行了收費(fèi)模式改變實(shí)踐，經(jīng)濟(jì)效果顯著，社會效益大，對其他開放式高速收費(fèi)模式的改革具有借鑒意義。