基于養(yǎng)護(hù)成本的高速公路收費(fèi)費(fèi)率問(wèn)題研究

【摘要】高速公路養(yǎng)護(hù)序列規(guī)劃研究是一個(gè)十分宏觀并且極其復(fù)雜的體系，無(wú)論是使用性能預(yù)測(cè)還是序列規(guī)劃的指標(biāo)構(gòu)建及其建模研究本身都是復(fù)雜的系統(tǒng)。本文主要針對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)的成本進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】養(yǎng)護(hù)成本；高速公路；收費(fèi)費(fèi)率

前言：高速公路是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展的重要體現(xiàn)，它的運(yùn)行，縮短人們之間的時(shí)空距離，它的使用安全、舒適、低能耗性能和高效快速的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，直接影響，小到我們?nèi)祟惖纳钇焚|(zhì)、工作效率、生產(chǎn)成果，大到整個(gè)社會(huì)的制度體系的發(fā)展水平，以及整個(gè)社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)性，它的發(fā)展，有效地促進(jìn)、支撐國(guó)家的消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)，所以，高速公路不僅是交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。

1、概述

高速公路建成運(yùn)營(yíng)通車后，使用性能逐年降低，為保證其運(yùn)營(yíng)安全，延長(zhǎng)其使用壽命，必須投入資金對(duì)其進(jìn)行各方面的維護(hù)，對(duì)運(yùn)營(yíng)單位而言是企業(yè)養(yǎng)護(hù)成本控制成敗與否的關(guān)鍵。

在高速公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)測(cè)算方法研究中，提出根據(jù)指標(biāo)體系的確定為基本原則，并利用多元線性回歸預(yù)測(cè)和多元模糊回歸預(yù)測(cè)兩種方法，再結(jié)合調(diào)研的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出養(yǎng)護(hù)維修率定量預(yù)測(cè)方法及6個(gè)計(jì)算變量，最后建立了基于綜合路況的高速公路每公里養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用計(jì)算的預(yù)測(cè)模型；基于ISM的高速公路養(yǎng)護(hù)成本影響因素分析中，提出在高速公路養(yǎng)護(hù)成本影響因素識(shí)別的基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)的工程學(xué)理論和方法，建立養(yǎng)護(hù)成本分析的解釋結(jié)構(gòu)模型（ ISM）與影響因素的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型，得出影響?zhàn)B護(hù)成本大小的各類因素，才能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高速公路養(yǎng)護(hù)成本的發(fā)展趨勢(shì)。

2、高速公路養(yǎng)護(hù)資金來(lái)源

高速公路養(yǎng)護(hù)資金的籌措是整個(gè)公路養(yǎng)護(hù)工作的基礎(chǔ)和根本。充足的養(yǎng)護(hù)資金是開展各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工作的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，而對(duì)養(yǎng)護(hù)路網(wǎng)、路段進(jìn)行序列規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)，最終輔助決策者制定出有效可行的養(yǎng)護(hù)序列和養(yǎng)護(hù)方案，是爭(zhēng)取達(dá)到最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)功效，獲取最大經(jīng)濟(jì)效益，是對(duì)資金最大利用的科學(xué)指導(dǎo)，是對(duì)養(yǎng)護(hù)資金節(jié)約的一種行為。下面對(duì)國(guó)內(nèi)外公路巖谷資金來(lái)源進(jìn)行分析。

2.1世界各國(guó)的公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)資金來(lái)源

世界各國(guó)的公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)資金來(lái)源各有不同，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)途徑：（1）公路使用者的稅收（2）國(guó)家財(cái)政撥款（3）社會(huì)集資（4）公路收費(fèi)（5）金融機(jī)構(gòu)借貸款（6）其他

2.2高速公路養(yǎng)護(hù)成本定義組成分析

高速公路養(yǎng)護(hù)成本是高速公路養(yǎng)護(hù)序列規(guī)劃的一項(xiàng)重要指標(biāo)，必須進(jìn)行分析研究，才能利于序列規(guī)劃的正確進(jìn)行。高速公路養(yǎng)護(hù)成本包括業(yè)主成本、用戶成本和其他成本。

2.2.1業(yè)主成本

高速公路養(yǎng)護(hù)業(yè)主成本是指過(guò)程增值或結(jié)果有效己發(fā)生或應(yīng)發(fā)生的資源消耗，主要是指人力、物力、財(cái)力和信息等資源，不涉及政治、軍事等非經(jīng)濟(jì)因素。養(yǎng)護(hù)的直接成本，包括人、機(jī)、料費(fèi)用以及其他各種養(yǎng)護(hù)費(fèi)用成本。我國(guó)現(xiàn)有的公路養(yǎng)護(hù)成本管理弊端在于：（1）沒(méi)有形成高速公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目生命周期內(nèi)資金的使用計(jì)劃，依據(jù)年度養(yǎng)護(hù)成本最低所做的決策，對(duì)于公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目生命周期來(lái)說(shuō)不一定是最優(yōu)的，因?yàn)楝F(xiàn)在養(yǎng)護(hù)成本低，將來(lái)的養(yǎng)護(hù)成本可能很高，從而帶來(lái)公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目生命周期成本的大幅度增加；（2）我國(guó)現(xiàn)有的公路養(yǎng)護(hù)序列規(guī)劃沒(méi)做好或者根本沒(méi)做，雖然也考慮了服務(wù)水平，但這種考慮沒(méi)有量化，沒(méi)有和公路養(yǎng)護(hù)直接成本結(jié)合在一起，從而帶來(lái)序列規(guī)劃的困難。

因而，公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的資金使用決策，既要考慮當(dāng)前的需要，又要考慮未來(lái)發(fā)展的需要；既要考慮近期的養(yǎng)護(hù)成本，又要考慮未來(lái)的養(yǎng)護(hù)成本，以公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的生命周期成本作為衡量公路養(yǎng)護(hù)序列規(guī)劃的優(yōu)劣。它能從投資的合理性角度、設(shè)計(jì)方案的合理性角度、工程項(xiàng)目實(shí)施的角度和環(huán)保和生態(tài)的角度說(shuō)明養(yǎng)護(hù)工程序列規(guī)劃的優(yōu)越性。

2.2.2用戶成本

包括車輛運(yùn)營(yíng)成本，行駛時(shí)間成本，交通延誤成本，交通事故成本行車不舒適性等。

2.2.3其他成本

主要包括噪聲、空氣污染、環(huán)境等成本。

3、模型構(gòu)建及算法設(shè)計(jì)

3.1養(yǎng)護(hù)成本及管理成本

高速公路養(yǎng)護(hù)是指高速公路建成通車投人運(yùn)營(yíng)后，進(jìn)行經(jīng)常性、及時(shí)性和預(yù)防性的日常養(yǎng)護(hù)，以確保高速公路上的各種工程及設(shè)施，而高速公路運(yùn)營(yíng)管理主要是指高速公路建成通車后，對(duì)高速公路的收費(fèi)、養(yǎng)護(hù)、交通、安全、服務(wù)等系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)劃、組織、指揮、控制和協(xié)調(diào)。共同為實(shí)現(xiàn)高速公路快捷、暢通、安全、舒適、經(jīng)濟(jì)的使用功能服務(wù)。

由于目前沒(méi)有高速公路運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用的相關(guān)規(guī)定，管理成本參考近年高速公路公司實(shí)際運(yùn)營(yíng)開支情況。養(yǎng)護(hù)成本與道路車道數(shù)量、通車年數(shù)、交通量、橋隧比例以及大修有關(guān).計(jì)算參考《高速公路大小修費(fèi)用標(biāo)定模型研究》。

3. 2基本假設(shè)

對(duì)于高速公路收費(fèi)，出行者會(huì)根據(jù)收費(fèi)費(fèi)率的不同以及高速公路的服務(wù)狀態(tài)（主要表現(xiàn)為時(shí)效性）來(lái)選擇自己的出行，最終路網(wǎng)達(dá)到一種平衡狀態(tài)。交通管理者所認(rèn)為的最優(yōu)收費(fèi)費(fèi)率，是促使路網(wǎng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)的結(jié)果。因此，本文對(duì)于高速公路收費(fèi)費(fèi)率的研究，基于以下假設(shè)：

（1）由于高速公路有其特定的行駛工具（汽車），區(qū)段間的有交通需求的出行者不會(huì)因?yàn)槭召M(fèi)費(fèi)率的降低而改變其原有的交通方式（地鐵、公交等）；

（2）出行者在使用高速公路時(shí)，能夠?qū)Ω咚俟泛推渌返牧髁啃畔⒂星宄私?，并進(jìn)行理性選擇；

（3）出行者不會(huì)因?yàn)楦咚俟烦鋈丝谠O(shè)置地點(diǎn)問(wèn)題而選擇出人更為便利的普通道路。

3. 3算法設(shè)計(jì)

雙層規(guī)劃是一個(gè)不存在多項(xiàng)式的求解算法，即使能找到問(wèn)題的解，通常也只能是一個(gè)局部最優(yōu)解，本文采用模擬退火算法求解雙層規(guī)劃模型。

模擬退火算法來(lái)源于固體退火原理，將固體加溫至充分高，再讓其冷卻，加溫時(shí)，固體內(nèi)部粒子隨溫度升高變?yōu)闊o(wú)序狀，內(nèi)能增大，而徐徐冷卻時(shí)粒子漸趨有序，在每個(gè)溫度都達(dá)到平衡態(tài)，最后在常溫時(shí)達(dá)到基態(tài)，內(nèi)能減為最小.該算法采用了Metropolis準(zhǔn)則的領(lǐng)域移動(dòng)方法，這種移動(dòng)方法保證了算法具有跳出局部最小和趨向全局最優(yōu)的能力，其實(shí)質(zhì)是依據(jù)一定的概率來(lái)決定當(dāng)前解是否向新解移動(dòng).其具體步驟如下：

第1步上層規(guī)劃無(wú)約束化，采用非可微精確罰函數(shù)處理約束.根據(jù)懲罰函數(shù)法，將約束最優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為增廣目標(biāo)函數(shù)極小值問(wèn)題。

式中Lk是一單調(diào)增加正序列；f（ u\"n）表示不加懲罰項(xiàng)的目標(biāo)函數(shù)；P＼ un）表示懲罰函數(shù)。

第2步初始化.設(shè)定高速公路的收費(fèi)費(fèi)率的初始解u（o）h，將u（o）h，代人下層規(guī)劃進(jìn)行求解，得到q0，將u（o）h、q0。，代人上層規(guī)劃，計(jì)算得fu（o）h，q0.令x=u（o）h、y=q（o）.設(shè)定內(nèi)層循環(huán)次數(shù)m，常數(shù)h，步長(zhǎng)初始值若，給定的初始溫度To和終止溫度Tf，令外層循環(huán)次數(shù)。N=0 ， Tn=To。

4、雙層規(guī)劃原理及應(yīng)用

雙層規(guī)劃是雙層決策問(wèn)題的數(shù)學(xué)型，上層問(wèn)題和下層問(wèn)題都有各自的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。文中筆者基于高速公路通行費(fèi)費(fèi)率制定的問(wèn)題建立了雙層規(guī)劃模型，決策部門為政府部門，交通需求為跟隨者。

4.1雙層規(guī)劃模型建立的基本思路

雙層規(guī)劃模型以與收費(fèi)公路關(guān)系密切、相互有直接影響的局部區(qū)域路網(wǎng)為研究對(duì)象，道路使用者以出行的路段阻抗為路線選擇的依據(jù)，引入雙層規(guī)劃模型來(lái)描述高速公路管理者與使用者之間的雙層決策關(guān)系，建立網(wǎng)絡(luò)條件下的費(fèi)率優(yōu)化模型，求出費(fèi)率。

結(jié)束語(yǔ)：

本文高速公路不考慮級(jí)差效應(yīng)，僅實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)及管理成本的自給，使得交通管理者有充足的條件調(diào)節(jié)路網(wǎng)交通量。后續(xù)研究可以從微利模式、低碳模式、不收費(fèi)模式等方向研究高速公路收費(fèi)費(fèi)率問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]何智萍.高速公路養(yǎng)護(hù)成本管理的相關(guān)問(wèn)題分析[J]現(xiàn)代商業(yè)，2011，3（12） .