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1、新加坡电子道路收费（ERP）系统介绍1. 系统背景新加坡是世界上第一个在城区建立电子道路收费系统（Electronic Road Pricing System）的国家，该系统于1998年9月正式投入使用。目前ERP系统已经取代了1975年开始使用的区域通行券系统(ALS)，和90年代初在三条主要的高速公路上使用的道路收费系统(RPS)。建立电子收费系统之前，新加坡一直使用1975年建立的人工收费系统，即区域通行券系统或ALS系统。新加坡最拥挤的约720公顷区域被定为限制区，并在通向限制区的道路上设有33个悬挂式显示牌标明该区域的范围。该限制区占新加坡总面积的1.2%，拥有良好的主干道路网和环路
2、。凡是在工作日的上午7:30到下午7:00和星期六的上午7:30到下午2:00进入该区域的车辆必须购买区域通行券，并将其贴在汽车挡风玻璃或摩托车的手柄上。这种区域通行券必须提前从邮局、加油站、通行券销售亭或区域周边的商店购买。而不能像一般收费道路那样在入口处购买。限制区的各个入口都配有执法人员，违章者不会被强令停车，但是车辆信息已被记录在案，两周内违章者将收到无通行券进入限制区的罚款传票。此外，限制区内不设警察，车辆可以自由进入和离开该区域。在同一天内车辆可以使用一张区域通行券多次进入和离开限制区。20世纪90年代，由于区域通行券系统的成功实施，一种与人工收费系统相似的道路收费系统（Road
3、Pricing System）被引入到三条主要高速公路的拥挤路段，并在工作日上午7：30到下午9：30实行区域通行券管理系统。新加坡有九条高速公路，总长141公里。在执行时段内使用上述三条高速公路时，驾驶员必须出示特别道路收费通行券。高速公路的区域通行券和人工收费制度成功地控制了道路网的交通拥挤水平。道路收费或需求管理是国家整体交通战略不可缺少的一部分。该战略还包括以下四个组成部分：有效的土地利用/运输规划、适度的道路网建设、合适的交通管理手段和优良的公共运输系统。在过去的25年中，以上五个方面的工作同时展开。电子道路收费系统于1998年9月1日建成，取代了限制区和高速公路的人工收费系统。与E
4、RP系统执行同步，所有车辆均实行税收减免政策以促进该系统的运作。下面简要介绍一下从1998年9月到1999年8月限制区计划的执行情况及经验教训以及新加坡的驾驶员对该系统的适应情况。2. ERP概念ERP系统是专门的小范围无线电信息系统（DSRC），它采用2.5GHz波段。主要由三个部分组成：带现金卡的车载单元（IU）；ERP显示牌（或控制点），与ALS、RPS的控制点相同、控制中心。在IU的数据库中，每个IU号同其所在车辆的车牌号对应。IU上有一个槽用来从接触式智能卡上支付费用。智能卡，也叫现金卡，由当地银行组成的专门机构发行和管理。现金卡可以重复使用，它最多可以在加油站或存款机上蓄到500元
5、。IU有一个液晶显示屏。现金卡插入到IU中时，它显示现金卡上的金额和车辆通过ERP进口减去费用以后的余额。该显示状态持续10秒钟后自动消失。新加坡97%的车辆已经装备了IU设备（每只大约120元），在ERP投入使用之前，IU设备是免费的。但所有在98年9月1日以后购置的车辆都被要求自费装备IU设备。不同车型的车辆（如小汽车、出租车、轻型货车、重型货车、公共汽车以及摩托车）选用不同的IU设备（消防车、警车和救护车是免费的）。因为不同的车型实行不同的收费标准。为了防止不同类型车辆之间的非法换用IU设备，一般IU设备都装到一个支架上，该支架由高粘和度的胶带固定到挡风玻璃上，或用螺栓固定到摩托车的把手
6、上。该项措施使驾驶员很难调换IU设备，而且一旦调换很容易被识别。入口指示控制设备的逻辑单元存放在附近区域控制室的控制器上。当地的控制器和控制中心的计算机通过租用的电话线路实现持续的数据传输。该控制中心控制这些计算机及其外设，并接收所有ERP传输的记录、设备错误和违章车辆的数字图像(或已有违章行为的车辆)。3. ERP工作流程图一表明ERP系统在ERP显示牌上的工作过程。当车辆到达第一个天线10米范围内时，天线将与IU设备对话，确定它的有效性，根据IU分类车型，从当地控制器上的费用表中寻找并确定合适的费用，然后减去相应的ERP费用值。在两个显示牌之间，IU从现金卡上减去所需的费用，并在通过第二个
7、天线时确认已经进行的操作。在装有IU设备的车辆上，减去ERP费用后现金卡上的余额将持续显示10秒钟。与此同时，光学传感器探测车辆的通过。如果实施了一个有效的ERP交易，例如正确的ERP费用被扣除，相应的信息将储存到当地的控制器中。如果由于一些原因没有进行有效交易。监视照相机将把车辆车牌照记录下来并记录原因，例如现金卡上没有现金，同时将在当地的控制器中存储这些信息。当地的控制器每隔一段时间将交易数据和数字图像传到控制中心一次。有效的ERP交易记录将保存到从现金卡处理器中完成现金结算。违章/错误的车辆信息将保存6个月，作为证实驾驶员违章行为的证据。（ERP电子闸门）消防车，警车和救护车等免费车也有
8、IU设备，否则也可能被认为是违章车辆。但是他们不必使用现金卡，即便使用也不会有现金扣除。4. ERP的用户友好特性ERP系统的设计力图操作简单，易于使用。当现金卡首次被插入时，IU能够进行自身和现金卡的自我诊断。并用出现在LCD显示器上的几个图标显示出错信息。不同的蜂鸣声也会同时提醒用户出现异常。当现金卡的余额不足五元时，在LCD显示屏上将出现一个余额不足标志。当余额不足的车辆通过一个ERP点时，IU设备会发出五声长蜂鸣提醒驾驶员在下一次旅行前蓄足现金卡。在规定的时间内，（即限制区工作日的上午7：30到下午7：00，其余ERP控区的上午7：30到上午9：30，）每当车辆行驶到ERP显示牌时，显
9、示牌显示出操作中几个字样。同时设立在ERP显示牌之前的许多信号牌为驾驶员提供可以绕避该区域的路线。以使驾驶员不必被迫进入限制区并支付ERP费用。5. ERP系统违章在建立ERP系统以前，政府已经开展了各种活动来教育驾驶员如何使用该系统及如何避免违章。其结果已使驾驶员的违章率从前几个月的0.44%月违章率下降到最近几个月的0.26%。目前主要存在三种违章行为：无IU设备，无现金卡，和现金卡余额不足。主要的违章行为（84%）是无现金卡。这些违章行为预期将会在以后时间内逐渐减少。 (车载阅卡器)6. ERP系统的灵活性人工ALS系统从1975年一直使用到1998年。在此期间，进行了对影响区域、车辆收
10、费分类、规定时间和收费比率（参考3）的调整。但每次调整都包括了大量的工作，因此频繁的调整应当避免。ERP系统与人工系统（ALS）相比具有以下几个方面的优势：易于对不同的车型分配不同的收费比率；易于改变收费比率；易于改变收费时段；它在收费区内增加区域或减少区域也相对容易。 ERP系统的收费费率自1998年9月每三个月评估一次。并采取观测通过限制区道路的车流速度和每半小时的平均速度作为改变费率的前提。该平均速度根据检测器检测到的车辆速度确定。这些检测车辆是7000辆配有全球卫星定位接收器的出租车组成，配备的接收器主要用于出租汽车公司电话调度出租车。调整ERP费率使交通处于既不拥挤又不致出现道路时空
11、资源闲置的状态。因此我们的目标是使道路处于一个较高的服务水平。根据南洋理工大学运输研究中心的研究成果，确定高速公路车辆速度范围应是45-65kph，限制区主干路上的速度范围应是20-30kph。若在高速公路影响段或限制区的路段上，半个小时检测的平均速度分别低于45kph或20kph，则这半小时的ERP费率将增加。相应地速度分别高于65kph或30kph时，ERP的费率将下调。该费率调整的速度值公布于众，因此受到了驾驶员的欢迎。总之，驾驶员的行为决定了ERP的费率。总的来讲，自 ERP系统实施一年以来，限制区的ERP费率仅修改了两次。适当的使用费率改变激发机制，能够限制星期六进入限制区的车辆。这
12、表明收费系统的收费时间容易改变并且可以随着ERP使用状况的改变而改变。与ALS费率的变化相对比，95%的ERP系统费率低于人工系统的费率。它使在更长的时段内采用不同的比费率更加灵活。它采用半个小时作为改变费率最小时段的基本点。采用ERP系统，驾驶员必须每进去一次支付一次费用。但是，使用ALS系统，车辆能够采用相同区域通行券多次进入限制区。与违章部分提到的一样，采用ERP系统也有一个主要的好处。即使用人工系统，如果驾驶员没有有效的区域通行券而不经意的驶入限制区域，它必须支付罚款。若采用ERP系统，只要将现金卡插入IU中，则费用将仅是一般的ERP收费而不是罚款。7. 交通量的变化自从ALS系统被E
13、RP系统取代以来，早高峰小时和全天的交通量都有很大程度的减少。使用ERP系统一年后的日交通量减少15%，上午7：30到9：30高峰小时交通量减少16%。仅在下午6：30到7：00之间的交通量有所增加。（该时段是ERP系统收费时段结束前的半小时。）在（上午7：00到7：30）ERP系统收费时段前一时段，交通量增加10.6%，这种情况主要是因为一些车辆为了避免支付ERP费用而提早出行时间。在大多数时间里，非ERP时段，（即除早晨7：00到下午7：30）交通量有所增加（例如1999年3月，其增加量为4.7%）。但在1999年8月，交通量却下降很多，其原因主要是ERP时段结束之前的半小时内（即下午6：
14、30到下午7：00）交通量的增加超过预计水平。（ERP电子闸门）8. 驾驶员行为可能有人会问，与ALS系统相比，特别是建立了更低的费率和更灵活的收费系统之后，为何进入限制区的交通量反而有所减少呢？在使用了IU设备和现金卡之后，驾驶员不必再为寻找和购买常用的区域通行券头疼。而在旧的人工系统中，只有持有通行券，驾驶员才能合法使用限制区内道路。目前，这种新收费系统与老系统的唯一不同是现在驾驶员必须为每次进入限制区域支付一次费用。因此如果想要研究这些变化，就必须研究驾驶员的行为。ERP系统提供以下几种服务：付款驶入，选择可替换的路径，为获得更便宜的费率而改变进入时间；使用公共交通，放弃此次交通出行。9
15、5%使用ALS系统时驶入限制区的驾驶员在实施ERP系统以后仍然进入该区域，仅有2%的驾驶员放弃此次出行，3%的驾驶员则是新近才开始进入该区域的。与ALS系统相比，ERP系统不鼓励驾驶员从小汽车交通转换到公共交通模式。但是，这种结果并不是ERP系统所期望的，因为ALS系统在过去的二十年间一直在鼓励这种出行方式的转换。所以，交通量的减少是由于多次进入限制区的交通行为的减少。通过使用ERP系统，多次进入限制区的交通量减少到34%。驾驶员能够以两种方式减少他们进入限制区的出行次数。一种是，他们事先认真地计划进入限制区的出行路径，以便减少在限制区的通行次数。另一种是，驾驶员一旦进入限制区，他们也将认真选
16、择行驶路径，以使其不离开限制区，如果他们在限制区的另一个区域行驶则不会重新进入。为了保持在限制区内，驾驶员采用的一些行驶路径可能是不合乎逻辑的。那些居住在限制区内的居民出行需求是非常有趣的。如果他们在区域内运动，则他们不会受到ERP系统的影响。如果他们从限制区的一部分到另一部分运动，他们也将尽力不离开限制区。为了帮助驾驶员确定自己不会无意识的被迫离开限制区，在限制区边上的每个出口都设有指示标志。9. ERP系统效用使用ERP系统时，可以使用在限制区范围内沿主要道路的车流速度作为指标分析ERP系统缓解交通拥挤的效果。城市内主干道路的速度都在期望优化速度的范围内，即20-30kph。在使用ERP系
17、统之前，上午7：00到7：30的车流速度并未受到严重影响。但是ERP系统停止以后，（即下午7：00之后）45分钟内的车流速度严重下降。据有关统计表明，77%的车辆平均每月至少使用一次ERP系统。所以，在一个月内至少有23%的驾驶员根本不使用收费公路。即约8/10的驾驶员一次或多次行驶在ERP系统（限制区和收费道路）道路上。同时也可以看出，一些驾驶员仍不熟悉ERP系统，一些驾驶员重复犯错误，每隔一段时间就会有违章行为发生。10. 绕行路线上的交通量采用区域收费ERP系统和其它道路收费系统将提高收费区及与其相连道路上的交通情况。所以，道路收费系统的影响超过了收费区域的范围。但是，驾驶员可以选择绕行
18、限制区的路线。一些路线穿过限制区，大部分的路线是绕行限制区的。绕行线路上部分车辆交通调查表明30%的驾驶员是实行ALS系统时进入限制区的交通量。绕行道路单向三车道，总长15公里，并有18个信号灯进行控制。在旧的区域通行券系统管理下，绕行道路的中心路段在早晚两个高峰时段出现交通拥挤现象。表1列出了绕行道路中心区部分高峰小时段内，主、次方向上的小时交通量和速度。在高峰时段内，特别是早高峰时段，绕行道路中心区的交通拥挤持续发生。对40位驾驶员的调查表明8%使用环路进入限制区的驾驶员是由于ERP系统的建立而不再进入限制区的。11. ERP的收益ERP系统的月收益是人工ALS/RPS系统月收益的60%，
19、原因是显而易见的。对所有时段和所有类型车辆的费率都已减少。星期六ALS系统使用时，ERP系统并不工作。而且ERP系统的灵活性允许以半小时为间隔改变费率。额外的费率仅附加在交通量最大的半小时内，在ERP系统开始和结束时段内费率减少。运用ALS系统，这种费率微调麻烦甚至几乎是不实用的。收益下降表明这种道路收费系统是一种交通管理措施，而不是一种增收措施。12. ERP需求弹性价格弹性价格被定义为：E=需求比例改变/价格比例改变该公式可以用于计算进入限制区车辆的交通量需求如何随ERP比例的改变而改变。经济学家们用需求弹性作为市场上集合反应的近似值。限制区ERP系统的费用值在1998年9月首次确定下来，
20、1998年11月、1999年3月、1999年9月各变过一次。收费额的最大变化发生在1998年11月。交通需求变化的比例可以根据进入限制区交通量的变化计算。价格变化的比例可以根据ERP收费的不同计算。但价格比例变化的计算则难以确定。其原因是部分驾驶员多次进入限制区。假设上午7：30到上午9：30时段内的出行对驾驶来说是第一次出行，驾驶员的费用是ERP费用。但是，很难假设在这一时段之后的时段内某一驾驶员的费用是不是ERP费用，因为一些驾驶员的这种行为可能是第二次出行，在这种情况下，它的ERP费用应是这两次费用之和。所以弹性价格仅适用于上午7：30到9：30的时间段内。 该弹性应为负值，因为价格的减
21、少对应于交通量的增加，价格的增加对应于交通量的减少。弹性值小于1表明需求是非弹性的，它对价格变化不敏感。其值大于1表明需求对价格敏感。当商品很少有可替换的其它物品时，需求是非弹性的；当有很多商品可以替换时，需求是弹性的。对于那些在限制区工作或经商的人来说，进入限制区是非常重要的。在高峰时段支付较高的费用进入限制区的替换方案是：在较晚的时间段进入以求支付更少的费用，或选用公共运输方式进入限制区。根据计算值，在最高峰时段内，即上午8：00到9：00弹性表现为负值。车辆的弹性值在-0.12和-0.35之间变化。在使用ALS系统时，1976年通行券的费用增加了（在建立后的一年），其弹性值稳定在-0.1
22、5左右。摩托车的弹性值在-0.7和-0.28之间变化。由于摩托车的费用没有发生变化，所以没有ALS系统使用期间的相应弹性值。摩托车驾驶员对价格的变化反应明显，然而汽车驾驶员对价格变化的反应则迟钝一些。这种敏感性的不同可以解释为汽车驾驶员往往比摩托车驾驶员的收入层次高。必须指出的是，这些仅仅是短期的需求弹性变化，其值在长期内将会有所变化。这就和摩托车驾驶员调整他们的行为一样。13. 对待外国车辆的措施在ERP系统中，如何对待国外车辆是一直被关注的问题，实质上这一问题在ERP系统设计时就得到了仔细考虑。国外的车辆可以从马来半岛上的两条道路进入新加坡。一些经常进入并使用新加坡道路的外国车辆可以像当地
23、车辆一样安装永久性的IU设备。一些希望进入限制区域并使用收费高速公路的临时性车辆可以在指定加油站或边界附近的委托点租用一个临时IU设备，购买正常的现金卡。与永久性IU设备不同，暂时性IU设备以干电池为能源，并用暂时性的尼龙拉扣固定在挡风屏上，这种设计形式非常容易拆装。 14. 驾驶员提出的若干问题ERP系统的建立是一个事先大作宣传但并没引起特别新闻效应的事件。因为在它建立一年以前，宣传和教育工作就已经展开了。而且驾驶员主要关心的问题是ERP技术实施的可能性。公众也提出了其它一些问题，这些问题在1998年9月ERP系统建立之前就已经得到了满意的解决。1998年9月以后，ERP系统在实施过程中出现
24、的问题如下：忘记插入现金卡或卡上金额不足被认为是同一种违章行为，每位违章者必须支付70美金的罚款，这种处罚引起了公众的不满。很多现金卡违章者是因为忘记或没有将卡完全插入IU设备中。因此，很多驾驶员声称他们没有蓄意违章。但是如果他们知道系统可以探测到所有的违章行为时，他们仍然试图违章就显得很愚蠢了。公众对下面的一项措施存在着大量的争议。在新的规定下，驾驶员如果存在以下现金卡违章行为，如无现金卡或现金卡储备金额不足，驾驶员仅需支付ERP费用和10美金的管理费用。但是，没有IU设备的驾驶员将必须支付70美金的罚款。一些人会问，当驾驶员第一次使用钥匙启动时，IU设备应当提醒驾驶员没有插入现金卡。在目前
25、的系统中，IU设备是从车辆的蓄电池中直接获取能量的，因此这种提示是不可能的。当新一代的IU设备问世时，我们可以看到这方面功能的改进。一些人抱怨说，他们因将现金卡插入IU设备中而被偷。在旅行结束时，他们不想将现金卡取出是因为害怕后来忘记插卡而必须支付罚款。在我们的系统中，一小部分的现金卡被留在IU设备之外，以使驾驶员能够确定他已经插入了现金卡。对于贼来说，这正提供了一个良好的机会。不过，当地的一个公司已经生产出了一种附件，它可以盖住IU设备，使突出的现金卡不明显。 其它一些人指出，ERP系统用来改变费率的时钟和他们的时钟不一致。公众使用的时间是由新加坡时间发布服务中心公布的标准时间。经常有一些车
26、辆在靠近ERP入口显示牌前端徘徊或减速，以等待ERP收费时段的结束或避免半小时的高价收费。这种情况一般发生在费率改变即将结束的时间段内。其实这种情况的发生也不是新近出现的，过去使用ALS系统时也有同类事情发生。为了保证行车的安全，专门设立了警察制止这种危险行为。开始建立ERP系统的时候，驾驶员在ERP入口处发生一些较小的追尾事故。事故的原因是驾驶员为了将现金卡插入IU设备中或为避免ERP系统而将车道变换到绕避路径上，而突然减速。事实上，道路上的信息牌非常清楚的给驾驶员指出ERP显示牌将要出现的位置。也有一些人在他们到达ERP显示牌之前的最后时刻将现金卡插入。如果他们在第一个显示牌10米范围内这
27、样做，IU设备将会被漏测，车辆因此被认为违章。这是一个大问题，因为违章者声称这条规定他们事先并没获知。因此，建议驾驶员在出行开始时就将现金卡插入，以便于驾驶员能够检查系统能否正常工作。我们反对驾驶员在最后时刻将现金卡插入，因为这将会使驾驶员的视线在一段时间内离开前方道路， 因此容易发生危险。但是，显然一些驾驶员并不听从这项建议。另外一些人也不满意，因为他们必须每进一次限制区付一次费。所以他们希望回到旧系统中去以使他们每日花费的费用收到最大的效用。例如，对办理公务的摩托车驾驶员，他们在一天的工作过程中多次出入限制区。但是，ERP系统的工作原则是：驾驶员使用道路的次数越多就应当支付更多的费用。一般
28、情况下，摩托车驾驶者总是抱怨他们不应当支付ERP费用，因为他们车辆的尺寸较小不会导致交通拥挤。但是他们占全部车辆数的15%，并且确实占用了很大一部分的道路面积。不过，目前越少导致拥挤的车辆应当收取越少的ERP费用的观点也得到了认可。 一些人更愿意使用中心结算系统，这样他们就不必插入现金卡。到月底时，他们根据使用收费道路的次数进行现金结算。这种方式特别适用于车队管理者，他们将现金卡发给驾驶员，但不希望驾驶员将这些现金卡作为个人购买的现金卡同等使用。我们的系统是一个主动的系统，它的工作原则是车辆通过ERP显示牌时，立即支付现金。这种经常被收费道路机构使用的中心结算系统在ERP系统的设计时被排除在外
29、考虑。因为它必须建立一个大型的分支机构管理现金，追回坏帐。一些人认为政府应当调整ERP的收费，并将ERP系统扩展到其它领域，从而使政府能够获得更大的收益。正像上面所描述的那样，使用ERP系统的后果致使收入下降，并且如果交通流速度不下降的话，政府不会有提高收费率的打算。目前，政府将该系统推广到其它区域的态度是明确的，即建立ERP系统是控制交通拥挤的方案之一。如果某一区域的交通发展到不适当的拥挤水平，ERP系统就可能扩展到那一区域。取代以前在三条主要高速公路上实施的人工区域通行券系统(ALS)和道路收费系统(RPS)的新加坡电子道路收费系统(ERP)，运作非常成功。因此，可以说它是可靠的。也可证明
30、该项技术是成熟的。进入限制区交通量的减少主要是由于部分驾驶员避免了多次进入限制区的交通行为。因此ERP系统仅仅发生了从人工收费系统向电子收费系统过渡的变化，并没有使私人汽车交通向公共交通方式转移。与使用ALS系统相比，实施ERP系统使政府收入下降很多，但这并不是我们的目标，因为限制区内的交通仍处于良好的状态。正像预计的那样，围绕中心区的环路的中心部分道路比较拥挤。系统已经使用了对不同类别的车辆实行灵活ERP收费比率的方法，并在每个月的三个时段内根据相应交通工程的原则评价ERP费率的改变。星期六ERP系统不工作。摩托车驾驶员对ERP价格的调整较为敏感，但是私人小轿车驾驶员对此却不敏感。将国外车辆考虑到ERP系统中并未构成主要问题。ERP系统目前已被驾驶员认为是可靠的系统，也是收费道路适合的选择。在这一年ERP系统运作过程中产生的问题基本得到了满意的解决。新加坡驾驶员已将ERP系统的使用纳入到了他们正常的行车过程中。
