（交通运输规划与管理专业论文）收费公路发展模式及技术保障体系研究.pdf

摘要 摘要 收费公路政策是筹集公路交通建设资金的重要渠道之一，在二十多年发展历程中产生的收费公 路规模、等级结构、收费站设置、收费费率等问题已经开始影响收费公路的健康发展。论文针对收 费公路发展中存在的问题，对收费公路发展模式与保障体系进行了较为全面深入的研究，以期能够 收费公路健康协调发展。 首先，论文对收费公路发展模式进行了研究。从分析收费公路特性、发展演化入手，以公共经 济学公共物品相关理论为基础对收费公路的存在和发展进行了经济学解释和理论阐述。分析了收费 公路演化发展历程，研究了其发展机理，基于生命周期理论提出收费公路生命周期判别模型，并基 于此分析研究了我国收费公路的发展趋势。在分析影响收费公路存在和发展的内外部因素的基础上， 结合我国收费公路发展演化趋势，研究了适合我国国情的收费公路发展战略模式、投资建设模式和 运营管理模式。 其次，论文对收费公路规划技术进行了研究，提出了收费公路规划模犁和方法。对影响收费公 路合理规模的因素进行了分析，以收费公路和非收费公路的总体社会经济效益的最大化为目标，构 建了收费公路合理规模优化模型。通过对影响收费公路布局规划的三个要素( 政府、经营者和用户) 的地位和作用进行了分析，从收费公路规划决策者和用户的角度，建立了基于双层规划的收费公路 布局优化模型。其中，上层模型是从收费公路规划决策者的角度出发，通过收费公路的合理布局， 使得收费公路总效益达到最大化，下层则从用户的角度出发，采用随机用户平衡模型来描述用户的 出行规律，合理安排出行者的出行路线。并提出基于遗传一模拟退火算法混合优化策略的求解思路和 求解步骤。对收费站布局优化问题也进行了研究，并提出收费站布局优化模型。 接着，论文对收费系统问题进行了研究。基于排队论，以收费系统单位时间成本最小为目标， 构建了单一方式收费车道数优化模型。对收费系统总体优化问题也进行了研究，以收费系统各项加 权和最小为目标，构建了收费系统资源配置优化模型，并提出了求解思路和算法。 随后，论文对收费费率问题进行了研究。分析了影响收费公路的收费标准确定的内外部冈素， 并提出收费费率的确定原则，基于不同收费车辆对收费公路的占用、对道路的磨损和破坏作用等分 析，以车辆折算系数、车辆轴载换算系数等为基本参数，以收费总额满足收费公路运营管理所需费 用的支出、贷款本息偿还以及收费公路建设投资收益为条件，提出可用于单一路段费率确定的当量 系数模型和方法。针对网络条件下收费费率的确定，以收费公路的管理者和经营者为上层决策者， 以道路使用者为下层决策者，建立基于分车型交通预测的公路网络条件下收费费率优化双层规划模 型。模型中上层规划的目标函数是从路网管理者的角度出发，使路网运行车辆总的出行费用最小； 上层规划的约束条件从收费道路经营者的角度出发，保证收费收入满足财务目标；模型中的下层规 划为分车型用户均衡配流模型，并提出了模型的求解算法和步骤。 然后，对收费公路发展协调性进行了研究，提出了收费公路协调性评价指标体系。从收费公路 与经济社会适应性和收费公路与公路交通运输系统协调性两个方面入手，提出了收费公路协调性评 价指标体系，并对评价方法进行了研究，提出了数据包络分析方法和支持向量回归机的评价方法， 用于收费公路协调性评价中。 进而，将论文的主要研究成果应用于河南省交通厅科研项目河南省收费公路可持续发展模式 研究中，取得了良好实际应用效果。 最后，对全文进行了总结，并对进一步的研究工作进行了展望。 关键词：收费公路；发展模式；保障体系；生命周期；合理规模；布局优化；收费费率：协调 性评价 a b s t r a c t a bs t r a c t t o l lh i g h w a yp o l i c yi so n eo ft h em a j o rc h a n n e l sf o rr a i s i n gf u n d sf o rr o a dt r a f f i c c o n s t r u c t i o n t o l lh i g h w a ys c a l e ，h i e r a r c h i c a ls t r u c t u r e ，t o l l g a t es e t t i n g ，t o l lr a t e sa n do t h e r p r o b l e m sg e n e r a t e di nt h ep a s tt w od e c a d e so fd e v e l o p m e n th a v ei m p a c t e dt h eh e a l t h y d e v e l o p m e n to ft o l lh i g h w a y t h i sp a p e rc a r r i e so u tac o m p r e h e n s i v ea n di n d e p t hs t u d yo n t h et o uh i g h w a yd e v e l o p m e n tm o d e la n ds e c u r i t ys y s t e mf o rp r o b l e m se x i s t i n gi nt h e d e v e l o p m e n to ft 0 1 1h i g h w a yt oe n s u r e 也eh e a l t h ya n dc o o r d i n a t e dd e v e l o p m e n to ft 0 1 1 h i g h w a y f i r s to fa l l ，t h i sp a p e l s t u d i e st h ed e v e l o p m e n tm o d e lo ft o l lh i g h w a y b e g i n n i n gw i t ht h e a n a l y s i so fc h a r a c t e r i s t i c s ，d e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o no ft o l lh i g h w a y ，t h i sp a p e ri l l u s t r a t e s t h ee x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n to ft o l lh i g h w a yf r o mt h ev i e w p o i n t so fe c o n o m i c sa n dt h e o r i e s b a s e do np u b l i cg o o d sr e l a t e dt h e o r i e si nt h ep u b l i ce c o n o m i c s i ta n a l y z e st h ee v o h t i o na n d d e v e l o p m e n tc o u r s eo ft o l lh i g h w a y s 。s t u d i e st h em e c h a n i s mo fi t sd e v e l o p m e n t 。p u t sf o r w a r d t h et o l lh i g h w a yl i f e c y c l ed i s c r i m i n a n tm o d e lo nt h eb a s i so ft h el i f e c y c l et h e o r y , a n d s t u d i e st h et o l lh i g h w a yd e v e l o p m e n tt r e n di nc h i n ab a s e do nt h ea b o v ea n a l y s i s a c c o r d i n g t oa n a l y s i so fi n t e r n a la n de x t e r n a lf a c t o r st h a ti m p a c tt h ee x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n to ft o l l h i g h w a y ，t h ep a p e rs t u d i e st h et o l lh i g h w a yd e v e l o p m e n tm o d e l ，i n v e s t m e n ta n dc o n s t r u c t i o n m o d e la sw e l la st h eo p e r a t i o n a lm a n a g e m e n tm o d e ls u i t e dt oc h i n a sa c t u a lc o n d i t i o n s c o m b i n i n gt h ed o m e s t i ct o l lh i g h w a yd e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o nt r e n d s e c o n d l y ，t h i sp a p e rs t u d i e st h et o l lh i g h w a yp l a n n i n gt e c h n o l o g ya n dp r o p o s e st h et o l l h i g h w a yp l a n n i n gm o d e la n dm e t h o d t h r o u g ha n a l y s i so ff a c t o r si m p a c t i n gr e a s o n a b l et 0 1 1 h i g h w a ys c a l e ，t h ep a p e rd e v e l o p st o l lh i g h w a yr e a s o n a b l es c a l eo p t i m i z a t i o nm o d e lw i t ht h e p u r p o s eo fm a x i m i z i n gt h eo v e r a l ls o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t so ft o l lh i g h w a ya n dn o n t o l l h i g h w a y t h r o u g ha n a l y s i so fs t a t u sa n dr o l eo ft h et h r e ef a c t o r si m p a c t i n gt h et o l lh i g h w a y p l a n n i n g ( g o v e r n m e n t ，o p e r a t o r sa n du s e r s ) ，t h ep a p e re s t a b l i s h e st h eb i - l e v e lp r o g r a m m i n g t o l lh i g h w a yl a y o u to p t i m i z a t i o nm o d e lf r o mt h ev i e w p o i n t so ft o l lh i g h w a yp r o g r a m m i n g d e c i s i o n m a k e r sa n du s e r s t h eu p p e r - l e v e lm o d e lm a x i m i z e st h eo v e r a l lt 0 1 1h i g h w a y b e n e f i t st h r o u g hr a t i o n a ll a y o u tf r o mt h et o l lh i g h w a yp r o g r a m m i n gd e c i s i o n m a k e r sp o i n to f v i e w ；t h e1 0 w e r - l e v e lm o d e ld e s c r i b e st h et r a v e lr u l e so fu s e r sb ys t o c h a s t i cu s e re q u i l i b r i u m m o d e la n d a r r a n g et h et r a v e lr o u t ei nr e a s o nf r o mt h eu s e r s p o i n to fv i e w t h ep a p e ra l s op u t s f o r w a r dt h es o l u t i o na p p r o a c h e sa n ds t e p so fh y b r i do p t i m i z a t i o ns t r a t e g yb a s e do nt h e g e n e t i cs i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h m b e s i d e s i ts t u d i e st h eo p t i m i z a t i o no ft o l l g a t el a y o u t a n dp u t sf o r w a r dt h et o l l g a t el a y o u to p t i m i z a t i o nm o d e l t h e n ，t h ep a p e rs t u d i e st h ec h a r g i n gs y s t e m b a s e do nt h eq u e u i n gt h e o r y , t h e o p t i m i z a t i o nm o d e lo ft h es i n g l e m o d ec h a r g i n gl a n en u m b e ri se s t a b l i s h e dw i t ht h ep u r p o s e o fm i n i m i z i n gt h ec h a r g i n gs y s t e mc o s ti nt h eu n i tt i m e t h ep a p e ra l s os t u d i e st h eo v e r a l l o p t i m i z a t i o np r o b l e mo ft h ec h a r g i n gs y s t e m ，e s t a b l i s h e st h ec h a r g i n gs y s t e mr e s o u r c e s a l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nm o d e lw i t ht h ep u r p o s eo fm i n i m i z i n gt h ew e i g h t e ds u mo ft h e c h a r g i n gs y s t e m a n dp u t sf o r w a r dt h es o l u t i o ni d e a sa n da l g o r i t h m s s u b s e q u e n t l y ，t h ep a p e rs t u d i e st h et o l lr a t e i ta n a l y z e si n t e r n a la n de x t e m a lf a c t o r s i m p a c t i n gt h ec h a r g i n gs t a n d a r d so ft h et o l lh i g h w a y sa n dp u t sf o r w a r dt h ep r i n c i p l ef o r d e t e r m i n i n gt h et o l lr a t e b a s e do nt h ev e h i c l e sr o a do c c u p a t i o n w e a r i n ga n dd a m a g ea n dt h e b a s i cp a r a m e t e r so fv e h i c l ec o n v e r s i o nc o e f f i c i e n ta n dv e h i c l ea x l e1 0 a dc o n v e r s i o n c o e f f i c i e n t t h ee q u i v a l e n tc o e f f i c i e n tm o d e la n dm e t h o d ss u i t a b l ef o rd e t e r m i n i n gt h et o l lr a t e o fs i n g l e 1 a n eh i g h w a yi se s t a b l i s h e du n d e rt h ep r e c o n d i t i o nt h a tt h et o t a lc h a r g i n ga m o u n t s h a l la f f o r dt h eo p e r a t i o n a lm a n a g e m e n te x p e n d i t u r e s t h er e p a y m e n to fl o a np r i n c i p a la n d i n t e r e s t sa n dt h et o l lh i g h w a yc o n s t r u c t i o na n di n v e s t m e n tb e n e f i t s f o rt h et o l lr a t e d e t e r m i n a t i o ni nt h en e t w o r kc o n d i t i o n , t h et o l lr a t eo p t i m i z a t i o nb i l e v e lp r o g r a m m i n gm o d e l n 东南大学博士学位论文 b e i n gs u b j e c t e dt om u l t i v e h i c l et r a f f i cp r e d i c t i o nh i g h w a yn e t w o r ki se s t a b l i s h e dw i t ht h et o l l h i g h w a ym a n a g e m e n ta n do p e r a t o r sa st h eu p p e r l e v e ld e c i s i o n m a k e r sa n dt h eu s e r sa st h e l o w e r - l e v e ld e c i s i o n m a k e r s t h eg o a lo ft h eu p p e r 1 e v e lp r o g r a m m i n gi st om i n i m i z et h e t o t a lt r a v e lc o s to fv e h i c l e so nt h eh i g h w a yn e t w o r kf r o mt h eh i g h w a yn e t w o r km a n a g e r s p o i n to fv i e w ；t h ec o n s t r a i n t so ft h eu p p e r - l e v e lp r o g r a m m i n gc a l le n s u r et h a tt h et o l l i n c o m e s h a l lm e e tt h ef i n a n c i a lg o a lf r o mt h eo p e r a t o r sp o i n to fv i e w ；t h el o w e r - l e v e lp r o g r a m m i n g i st h em u l t i v e h i c l eu s e r se q u i l i b r i u ma s s i g n m e n tm o d e la n dp u t sf o r w a r dt h es o l u t i o n a l g o r i t h ma n ds t e p so ft h em o d e l a f t e r w a r d s ，t h ep a p e rs t u d i e st h ed e v e l o p m e n tc o o r d i n a t i o no ft h et o l lh i g h w a ya n dp u t s f o r w a r dt o l lh i g h w a yc o o r d i n a t i o ne v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m r e g a r d i n gt h ea d a p t a b i l i t y b e t w e e nt h et o l lh i g h w a ya n dt h ee c o n o m i cs o c i e t ya n dt h ec o o r d i n a t i o nb e t w e e nt h et o l l h i g h w a ya n dt h eh i g h w a yt r a n s p o r ts y s t e m ，t h ep a p e rp r o p o s e st h et o l lh i g h w a yc o o r d i n a t i o n e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，s t u d i e st h ee v a l u a t i o nm e t h o d sa n dp u t sf o r w a r dt h ed a t a e n v e l o p m e n ta n a l y s i s m e t h o da n de v a l u a t i o nm e t h o do fs u p p o r tv e c t o rm a c h i n e sf o r r e g r e s s i o nf o rt h et o l lh i g h w a yc o o r d i n a t i o ne v a l u a t i o n f u r t h e r m o r e ，t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t so ft h ep a p e ra r ea p p l i e dt h es c i e n t i f i cr e s e a r c h p r o j e c to fh e n a np r o v i n c i a ld e p a r t m e n to fc o m m u n i c a t i o n sr e s e a r c ho nt h et o l lh i g h w a y s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tm o d e li nh e n a na n dg o o de f f e c t si np r a c t i c a la p p l i c a t i o n sa r e a c h i e v e d f i n a l l y ，t h ep a p e rm a k e sas u m m a r ya n dp r o s p e c t st h ef u r t h e rr e s e a r c hw o r k k e yw o r d s ：t o l lh i g h w a y , d e v e l o p m e n tm o d e l ，s e c u r i t ys y s t e m ，l i f ec y c l e ，r e a s o n a b l es c a l e ， l a y o u to p t i m i z a t i o n ，f e er a t e s ，c o o r d i n a t i o ne v a l u a t i o n i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生虢啦新躲丝壹日耽巾跏 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论弟一早殖下匕 公路收费是筹集公路交通建设资金的重要渠道。目前，世界上已经有四十多个国家建有收费道 路，包括发达的工业化国家和一些发展中国家。美国是世界上最早实行道路收费制的国家之一，1 9 9 1 年美国国会通过了冰茶法案，为联邦资助公路基金用于发展收费公路提供了可能性和更加灵活的方 式。法国政府1 9 5 5 年颁布法令，将收费公路的建设、管理工作由国家委托某些特许公司或私营道路 投资公司负责，在一定的收费期限后无偿返还政府( b o t 模式) ：同时政府采取宏观调控等收费管 理政策措施，以保证全国道路收费费率趋于统一、合理。其他一些以前高速公路不收费的国家，如 英国、德国、比利时、加拿大、荷兰、奥地利等，现在为了弥补公路建设、养护管理等资金的不足， 已经开始将一定比例的不收费高速公路改为收费高速公路。亚洲、非洲和拉丁美洲地区等有关国家 也正在逐步建立起各自符合本国国情的收费公路政策体系【l j 。 在改革开放初期，面对公路交通投入长期欠账、公路基础设施远远落后于经济社会的发展、国 家财力又极为有限的现实，八十年代中期我国开始实施贷款修路、收费还贷”的政策。收费公路政 策的建立，对我国公路交通基础设施建设发展起到了积极的促进作用。作为一个发展中国家，中国 的公路交通建设水平，用了不到2 0 年的时间，就走过了发达国家一般需要4 0 年才能完成的发展历 程，这是中国的收费公路政策所发挥的积极作用 2 1 。截至2 0 0 7 年底，全国公路总里程达3 5 8 3 7 万公 里，其中高速公路5 3 9 万公里，一级公路5 0 1 万公里，二级公路2 7 6 4 万公里1 3 ；根据统计，在现 有的公路网当中，9 5 的高速公路、6 1 的一级公路、4 2 的二级公路是收费公路，这些都是靠公路 收费政策来发展起来的。所以可以说公路收费政策是一个很重要的交通投资发展政策【4 】。 收费公路在我国已有二十多年的发展历程，由于“重建设、轻管理”等因素，我国的收费公路发 展和管理中已经产生和存在一些诸如规模过大、结构失调、站点较多、标准偏高等问题【5 】，社会各 界对收费公路发展的争议越来越多，“为什么要修收费公路、如何修建收费公路、如何管理收费公路”? 收费公路研究已经无法为我国公路事业的健康发展提供支撑。同时，我国在关注收费公路促进我国 公路交通基础设施服务水平和服务质量全面提高的同时，已经开始关注收费公路发展产生的诸如运 输成本增加、经济运行成本增加、国际竞争力削弱等方面的不利影响。虽然我国的公路交通事业发 展成就巨大，但从总体上讲，我们的公路交通事业发展仍不能满足经济社会发展的需要，其服务质 量与人民群众日益增长的出行需求不相适应的矛盾还相当突出。当前和今后相当长的一段时间内， 我国公路建设的任务依然繁重，建设资金不足的矛盾依然突出，单纯依靠政府财政投入仍然是不够 的。收费公路政策仍将是今后相当长时期内，国家筹集公路基础设施建设资金的一个重要渠道。如 何全面协调公路建设发展与政府财政投入能力不足、收费公路发展与经济社会发展等之间的矛盾， 如何定位收费公路发展、如何保障和促使收费公路协调健康发展，是需要在理论层次上进行深入思 考的问题。因此，开展收费公路发展模式与保障技术研究，针对收费公路发展过程中产生的焦点问 题，构建适合我国国情的基于可持续发展的收费公路建设和管理的理论、技术体系，对指导收费公 路以及保障我国公路交通基础设施全面、协调、健康、可持续发展具有重要的意义。 1 2 研究问题的界定 实行公路收费制度的根本原因是为了有效解决公路建设事业发展与公路建设资金相对短缺的矛 盾，公路建设资金来源的多样化发展和利用贷款、民间资金发展高等级公路事业必然导致收费公路 的发展。我国收费公路发展的实践证明，实行公路收费制度产生了巨大的经济效益和社会效益，完 成了完全依靠政府投资需要几十年之后才能完成的浩大的工程。 收费公路规模的扩张也产生了许多问题，我国自实施收费公路政策以来，围绕着收费公路发展 过程中的各种问题，理论界己展开了大量研究。收费公路发展过程中涉及的问题众多，已有的研究 也从不同方面对收费公路发展进行探讨，但这些研究相对来说还比较零散，尚未形成完备的体系。 本论文拟从系统的角度研究我国收费公路发展过程中的关键理论问题，重点包括宏观层次的收费公 路发展模式问题、中观层次上指导收费公路发展的相关保障技术以及收费公路协调发展评价问题。 在收费公路发展模式问题上，主要研究收费公路发展战略模式、收费公路投资建设模式和收费 公路运营管理模式三个方面的问题。在收费公路发展保障技术问题上，主要研究收费公路规划技术、 收费系统设计技术、收费费率确定及优化等相关问题。在收费公路发展协调性评价问题上，主要研 究收费公路与经济社会适应性评价问题、收费公路与公路交通运输系统协调性评价问题。 东南大学博士学位论文 1 3 研究主要内容 论文主要针对收费公路发展模式及收费公路保障技术进行研究，研究主要集中在收费公路为何 要发展和收费公路的发展趋势和模式、如何在技术上保障收费公路的健康发展以及收费公路发展评 价等几个方面。研究内容主要包括收费公路发展模式研究、收费公路发展保障技术研究和收费公路 发展协调性评价等，具体内容如下： ( 一) 收费公路发展模式研究 主要包括收费公路发展特性研究，以及从宏观高度上研究收费公路系统与经济社会系统、交通 运输系统的关系，具体内容如下： l 、收费公路演变研究 收费公路特性分析 收费公路发展演化分析 收费公路发展机理研究 收费公路生命周期理论研究 收费公路发展趋势分析 2 、收费公路发展环境研究 收费公路发展外部环境研究 交通运输系统与经济社会发展关系分析 夺 公路与经济社会发展关系分析 夺 收费公路与经济社会发展关系研究 收费公路发展内部环境研究 公路与其他运输方式关系分析 收费公路与公路运输系统关系研究 3 、收费公路发展模式研究 收费公路发展战略模式研究 收费公路投资建设模式研究 收费公路运营管理模式研究 ( 二) 收费公路发展保障技术研究 收费公路发展保障技术研究主要包括：收费公路规划技术研究、收费系统技术研究、收费费率 研究等方面。具体内容如下： l 、收费公路规划技术研究 收费公路规模研究 收费公路布局研究 公路收费站布局研究 2 、收费系统技术研究 公路收费制式分析 公路收费方式分析 收费站收费车道数研究 公路收费系统优化研究 3 、收费公路收费费率研究 公路收费费率确定研究 公路收费费率优化研究 ( 三) 收费公路发展协调性评价研究 收费公路发展协调性评价研究主要包括： 1 、收费公路与经济社会适应性评价 2 、收费公路与公路交通运输系统协调性评价 ( 四) 河南省收费公路发展模式与保障技术实例研究 结合河南省收费公路发展的实际，研究适合河南省的收费公路发展的模式及其保障技术。 1 4 研究技术路线 1 根据我国收费公路发展存在的问题和发展方向，提出研究目标： 2 查阅各方面研究资料，对有关研究进行深入的分析和发展回顾的基础上，确定研究的方向和 2 第一章绪论 重点； 3 在分析研究收费公路基本特性的基础上，根据国内外收费公路发展历程，分析收费公路演变 规律并研究其发展的机理；并对收费公路与经济社会系统、交通运输系统之间的关系进行分析，基 于生命周期理论，研究提出收费公路的发展趋势和发展模式。 4 利用网络优化技术，以整个公路网效率最优为目标，研究“路”与“网”协调发展的关系，分析收 费公路规模结构，并开展收费公路与收费站的规划布局技术研究，以保障收费公路发展战略的实施。 5 在分析收费制式、方式和收费车道数量确定研究的基础上，在收费系统优化方面开展研究， 以支持收费公路服务目标的实现。 6 在分析收费费率影响因素基础上，基于交通流调节技术研究，提出收费标准制定策略并探讨 收费控制公路的收费标准制定方法；在收费费率确定研究的基础上，以实现路网中所有出行者的总 出行费用最小或系统盈余最大为目标对收费费率进行优化，以支持和保障收费公路发展的基本要求。 7 建立面向可持续发展收费系统的各项评价指标，研究建立收费系统的评估体系。 8 以河南省收费公路发展和管理为例进行实证分析。 确定的技术路线框图如下图l 一1 。 图1 - 1 研究技术路线图 3 东南大学博士学位论文 1 5 论文章节安排 第一章，主要分析研究的背景以及研究的意义，确定主要的研究内容，制订研究技术路线。 第二章，对研究内容相关的国内外文献进行分析回顾，分析已有研究成果的特点和存在的不足， 确定研究的主要突破点。 第三章，在对收费公路基本特性进行分析的基础上，分析国内外收费公路的发展历史以及发展 的启示，对收费公路的发展机理进行研究，分析收费公路发展的内外部环境，建立收费公路生命周 期理论体系对收费公路的发展趋势和发展模式进行分析，提出收费公路的发展战略模式、建设管理 模式和运营管理模式。以建立收费公路寿命周期理论体系，提出收费公路的发展战略模式为重点。 第四章，主要对保障收费公路健康发展的收费公路合理发展规模确定、收费公路布局优化和收 费站布局优化技术进行研究。以收费公路合理发展规模确定和收费公路布局规划为重点。 第五章，主要对保障收费公路有效性的收费系统进行研究，在分析收费制式、收费方式以及收 费站合理窗口数确定的基础上，建立数学模型以对收费系统的主要构成部分：收费制式、方式和收 费窗口的合理组合进行优化研究。重点为收费方式和窗口数的合理组合优化。 第六章，主要对影响收费公路发展的社会效益最大化和财务效益可行化比较大的收费公路收费 费率进行研究，在分析收费费率影响因素的基础上，提出当量系数方法以确定收费费率的两个关键 组成部分：收费基价和收费系数；在此基础上，构建网络条件下的收费费率优化模型。重点对收费 费率制定中的车型收费系数确定以及路网条件下的收费费率优化为重点。 第七章，主要是从收费公路与经济社会适应性、与公路交通运输体系协调性出发，构建评价指 标体系，对收费公路发展的协调性进行评价。重点是评价体系的建立。 第八章，从河南省的实际出发，对论文提出的有关理论和方法进行实例分析和验证。 第九章，对研究的主要结论和成果进行汇总，并提出研究发展的方向。 4 第一章绪论 r 第一章 l 第二章 l 第三章 l 第四章 i l 第五章 i l 第六章 fl 第七章 l 第八章 l 第九章 收费系统研究 收费制式收费方式收费站合理车道数收费系统优化 图1 2 论文章节结构图 5 第二章文献综述 第二章文献综述 弟一早 义陬综怂 本论文试图通过对收费公路的特性、发展演化和发展机理分析对收费公路发展趋势进行研究并 提出收费公路的发展模式，在此基础上对收费公路的规划技术和管理技术进行研究，最后对收费公 路与经济社会、公路交通运输发展的协调性进行评价，建立使收费公路健康、协调、可持续发展的 理论体系基础。因此，需要了解当前国内外相关领域的研究发展水平，主要包括： ( 1 ) 收费公路发展趋势和发展模式研究的成果以及相关理论： ( 2 ) 收费公路规划技术； ( 3 ) 收费系统优化技术； ( 4 ) 收费费率确定和优化技术； ( 5 ) 收费公路发展协调性评价。 2 1 收费公路发展模式研究综述 2 1 1 国外收费公路的发展模式 国外的收费公路主要集中在高速公路方面，其建设和管理模式一般大致可分为：中央政府直 管模式。国家高速公路由国家授权地方政府管理模式。由国家授权特许经营公司管理模式。 集权式的特殊法人管理模式。国外高速公路管理的共性特征表现为：一是各国政府均在高速公路建 设和管理中发挥着主导作用；二是各种模式都有相对应的资金来源与使用制度：三是在高速公路的 规划、投融资、建设、运营、收益和监督管理方面，都有一套较完整和成熟的法律法规作保障。 美国收费公路在1 8 世纪末到1 9 世纪初开始出现，私人公司在经过政府的批准后建设和运营收 费公路。早期这些收费公路的建设和运营，主要是作为公路建设和维护资金的筹集手段，用于改善 公路基础设施。1 9 世纪中期，为了沟通铁路和公路运输之间的联系，新一轮的收费公路建设兴起。 政府在批准收费公路建设时，一方面要求收费公路运营商维持公路的最低运营标准，另一方面通过 发行公共债券方式募集资金，对收费公路采取公私合营。2 0 世纪3 0 年代，联邦政府对地区间公路 网进行收费的可行性研究时，发现路网中许多路段的交通量和收费收入很低，不足以弥补成本，1 9 4 4 年，联邦政府宣布所有州际间高速公路是免费的。2 0 世纪4 0 至5 0 年代的收费公路，不同于1 9 世 纪时期，其基本上是由收费公路运营部门或州高速公路管理部门建设的，并且投融资机制发生了很 大的变化，债券是由收费来担保，债券的收益由收费收入和政府信用作担保，以汽车燃油税作为信 用补充。2 0 世纪7 0 年代中期，联邦和许多州免费使用高速公路的政策，面临着更大的挑战。快速 小汽车使用的持续增长，高速公路建设成本的大幅增加，以及汽车生产技术的提高而导致的燃油税 减少，都造成了高速公路建设基金的短缺。2 0 世纪8 0 年代，越来越多的美国人接受了收费公路。 1 9 8 7 年，美国通过了“地面运输补助法”( s t u 鼬蛆) ，建立了一项“联邦资助收费公路试验计划”，使 收费公路的建设与发展出现了新的势头。 英国是世界上最早发展收费公路的国家，早在1 6 6 3 年，英国政府即允许私人收费，以偿还其为 道路建设和养护投入的资金。1 8 至1 9 世纪，英国约有1 1 0 0 家公司参与道路的建设和养护。随着英 国政府对铁路投资力度的逐步加大，全国铁路网逐步形成，铁路在运输领域的竞争力越来越强，致 使收费公路公司相继破产或由政府收购，英国开始依赖政府筹集道路建设和养护资金。总的来说英 国收费公路的数量不大，社会公众直接承担的费用很少。但是，随着汽车拥有量不断增长，英国交 通堵塞现象变得日益严重，为了解决这个“老大难”问题，目前有关方面正在积极探讨拥挤收费的可 行性，提出了要实施“全境道路收费”的方案。 法国的收费公路建设始于1 9 5 5 年汽车道路法的制订和颁布。它从一开始就推行高速公路收 费制度和免费制度并举的方针。免费高速公路由公共事业部主管建设，仅限于大城市圈、主要港口 和连接内陆的公路。城市之间的高速公路网约8 0 是采取收费制的。 日本的收费公路建设始于1 9 5 4 年第一个道路建设五年计划，但在当时人均国民生产总值不足 3 0 0 美元的情况下，大规模建设高速公路是相当困难的。为此，日本先后颁布了道路建设特别措 施法和日本道路公团法，建立了高速公路收费制度。 2 1 2 国内收费公路的发展模式 我国大陆收费公路最早出现于1 9 8 4 年，广东东莞县兴建一座大桥，试行“过桥收费”的办法收回 投资，由此开始了我国收费公路的实践与探索。此后，我国收费公路大致经历了实践探索、快速发 展和规范发展三个阶段。1 9 8 4 年至1 9 9 2 年为实践探索阶段，这一阶段，馈款修路，收费还贷”的政 策得到确立，收费公路在全国得到推广，但收费公路发展规模相对较小，全国收费公路总里程只有 7 东南大学博士学位论文 4 0 9 6 k m ，收费公路项目主要是二级公路和桥梁、隧道，高速公路和一级公路比例较小；1 9 9 2 年至 1 9 9 8 年为快速发展阶段，这一阶段收费公路的实践越来越多，收费公路的规模越来越大，有关收费 公路的法规不断完善，1 9 9 6 年交通部以部长令形式颁布了公路经营权有偿转让管理办法，但发 展过程中积累的许多问题与矛盾也日益突出；从1 9 9 9 年至今为规范发展阶段，重点清理整顿了一部 分不符合规范的收费公路，并于2 0 0 4 年国务院颁布了收费公路管理条例，把收费公路的发展以 行政法规的形式确定下来。目前，我国9 5 以上的高速公路、6 1 以上的一级公路和4 2 以上的二 级公路都是依靠收费政策建设完成的。我国收费公路的存在模式有收费还贷型、公司制收费型和特 许经营型三种。 收费还贷型，也就是通常所说的事业型收费还贷公路。即由国家财政或交通部适当补助，各级 地方财政、交通部门自筹一部分，通过银行贷款、发行债券或集资解决一部分，该公路建成后，通 过收取车辆通行费来还贷。 公司制收费公路就是享有相应的民事权利，经政府授权组建，主营国有特许收费的公路项目的 投资建设