依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

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國立交通大學

交通運輸研究所

碩士論文

依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

A study of time-dependence distance-based toll collection model

- Taking National Freeway No. 1 as an example

研究生：陳尹榕

指導教授：許鉅秉教授

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依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

A study of time-dependence distance-based toll collection model

- Taking National Freeway No. 1 as an example

研究生：陳尹榕 Student：Yin-Jung Chen

指導教授：許鉅秉 Advisor：Jiuh-Biing Sheu

國立交通大學

交通運輸研究所

碩士論文

A Thesis

Submitted to Institute of Traffic and Transportation College of manahement

National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master

in

Traffic and Transportation

June 2008

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例學生：陳尹榕指導教授：許鉅秉國立交通大學交通運輸研究所

摘要

目前高速公路採取之主線柵欄式人工收費，使許多短程旅次的使用者不需要付通行費，因而造成高速公路某些路段經常發生壅塞。加上高速公路通行費不論尖峰與離峰皆採用按車種計次收費，經常造成高速公路在尖峰時段的道路需求量超過容量，因而形成車輛大排長龍之現象。若高速公路採用電子計程收費，將收費裝置設置於主線交流道前後位置上，按車輛實際行駛里程計算通行費，並配合擁擠定價，則可改善高速公路在尖峰時間的壅塞問題。本研究主要建立一個依時性里程收費模式，以國道一號為討論對象。根據過去文獻及擁擠定價的相關理論，以抑制車流量為目的制定一個道路定價模式，此模式是以當時實際車流密度作為內生變數，用來計算即時費率。在完成模式通式設定後，利用問卷調查，來求得駕駛者對於價格之敏感程度，對參數進行校估。最後利用情境模擬，針對定價模式加以應用，計算出國道一號各路段在預期服務水準下之價格設定。關鍵字：依時性、里程收費、電子收費、情境模擬

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A study of time-dependence distance-based toll collection model - Taking National Freeway No. 1 as an example

student：Yin-Jung Chen Advisors：Dr. Jiuh-Biing Sheu

Institute of Traffic and Transportation National Chiao Tung University

ABSTRACT

At present the highway adopts the master line stockade type manual charge, and it causes many short distances trip users do not need to pay the tolls, thus it creates some road in the highway frequently congest. No matter in peak hour or off-peak hour, the highway charges toll according vehicle, and it usually makes demand exceed road capacity in the peak hour, so it makes congest in highway. If the highway adopt the distance-based toll collection, it will improve highway congest in peak hour.

This research mainly establishes a time-dependence distance-based toll collection model, and it will take National Freeway No. 1 as an example. According the past literatures and the theory about congest pricing, it makes a road pricing model and takes control the traffic flow as the goal. The model will make the actual traffic density as the endogenous Variable, and use the variable to calculate the instantaneous toll.

After completes the model, it will use the questionnaire survey to obtain the drivers＇

sensitive degree for the price and evaluate the parameter. Finally using the scenario simulation, we will apply the model to calculate price for each section of the highway under the anticipated service level.

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誌

謝

本論文得以順利完成，首先威謝恩師許鉅秉教授的悉心指導，從論文方向確立、問題界定、題目確定、觀念引導與論文完稿等，均承蒙恩師的耐心指導、逐字斧正，使學生受益良多，永銘於心，僅於此表達最誠摯的敬意與謝意，再者威謝論文口試期問，承蒙張美香教授與黃俊堯教授給予學生相當中肯且精闢的建議，讓學生得以在論文的寫作與修正上，得到莫大的啟發。在研究所的生涯裡，要感謝所有老師在所內的教導以及洪姐和柳姐的幫忙，還有在論文資料收集期間，感謝我的同門師兄弟元翰、凡怡和政欣，陪伴我在 Lab 度過許多歡樂時光，也威謝生活當中有你們的協助，另外，還要感謝其他北交的所有同窗好友們的幫忙、陪伴、扶持與照應，像是依潔、子昕、雅惠、等等，使研究所的生活令人難以忘懷。最後以本論文獻給我的父母及家人，咸謝他們二十多年來無微不至的照顧與鼓勵，尤其是爸爸媽媽，在我求學路上給予我無條件的支持與無怨無悔的付出，一直是我精神的支柱。兩年的碩士生涯即將告尾聲，期間的甘苦歡樂，難以一一道盡，而論文得以完成，歸功於我的家人、師長、朋友的全力協助與支持，謹以此論文獻給各位。陳尹榕謹誌中華民國九十七年六月

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目錄

中文摘要 ... i 英文摘要 ... ii 誌謝 ... iii 目錄 ... iv 表目錄 ... vi 圖目錄 ... vii 第一章緒論 ... 1 1.1 研究背景 ... 1 1.2 研究目的 ... 2 1.3 研究方法 ... 2 1.4 研究範圍 ... 3 1.5 研究流程 ... 3 第二章文獻回顧 ... 6 2.1 擁擠定價的定義 ... 6 2.2 擁擠收費及最適道路定價原則 ... 8 2.3 擁擠定價之研究 ... 9 2.4 國外擁擠收費之案例分析 ... 15 2.5 個體選擇模式 ... 16 2.6 敘述性偏好法 ... 18 2.6.1 敘述性偏好法之基本概念 ... 16 2.6.2 敘述性偏好法之衡量尺度與參數校估方法 ... 18 2.6.3 實驗設計之概念 ... 21 2.6.4 敘述性偏好法相關研究 ... 22 第三章研究模式建構 ... 24 3.1 模型假設 ... 24 3.2 電子收費方式設定 ... 25 3.3 模式參考文獻 ... 26 3.4 符號說明 ... 27 3.5 模式架構 ... 28 第四章問卷調查 ... 30 4.1 問卷調查 ... 30 4.1.1 研究對象 ... 30 4.1.2 問卷設計 ... 30 4.2 資料分析 ... 31 4.2.1 受訪者社會經濟特性分析 ... 31

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4.2.2 受訪者情境模擬結果與分析 ... 34 第五章模式校估 ... 38 5.1 模式設定 ... 38 5.2 參數校估 ... 39 5.2.1 高速公路與替代道路其他變數影響因子之求解 ... 39 5.2.2 高速公路費率改變對流量影響因子之求解 ... 39 第六章情境分析 ... 46 6.1 高速公路服務水準 ... 46 6.2 情境模擬 ... 48 6.2.1 P 的計算 ... 48 6.2.2 欲達到各級服務水準之費率計算 ... 48 6.3 案例說明分析 ... 50 6.3.1 情境一 ... 51 6.3.2 情境二 ... 52 6.4 國道一號整體收費前後之差異 ... 54 第七章結論與建議 ... 68 7.1 結論 ... 68 7.2 建議 ... 69 參考文獻 ... 71 附錄一高速公路動態收費電腦問卷 ... 76

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表目錄

表 1 受訪者社會經濟特性統計 ... 32 表 2 受訪者通勤特性之統計分析 ... 33 表 3 受訪者情境模擬之統計分析 ... 35 表 4 受訪者情境模擬之統計分析(續) ... 36 表 5 受訪者旅次特性之交叉分析一 ... 37 表 6 受訪者旅次特性之交叉分析二 ... 37 表 7 價格變動下會繼續高速公路之百分比例 ... 41 表 8 Q 與 P 之調整表 ... 41 表 9 服務水準等級之劃分標準 ... 47 表 10 不同情境下所應收取之費率 ... 54 表 11 交流道與收費站里程一覽表 ... 55 表 12 任二交流道距離一覽表 ... 56 表 13 任二交流道 D 級服務水準預改善至 A 級每路段所需花費之通行費 .... 58 表 14 任二交流道 D 級服務水準預改善至 B 級每路段所需花費之通行費 .... 59 表 15 任二交流道 D 級服務水準預改善至 C 級每路段所需花費之通行費 .... 60 表 16 任二交流道 E 級服務水準預改善至 A 級每路段所需花費之通行費 .... 61 表 17 任二交流道 E 級服務水準預改善至 B 級每路段所需花費之通行費 .... 62 表 18 任二交流道 E 級服務水準預改善至 C 級每路段所需花費之通行費 .... 63 表 19 任二交流道 F 級服務水準預改善至 A 級每路段所需花費之通行費 .... 64 表 20 任二交流道 F 級服務水準預改善至 B 級每路段所需花費之通行費 .... 65 表 21 任二交流道 F 級服務水準預改善至 C 級每路段所需花費之通行費 .... 66

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圖目錄

圖 1 研究流程圖 ... 5 圖 2 平均旅行時間成本與車流量之關係圖 ... 7 圖 3 最適擁擠定價與無謂損失 ... 8 圖 4 電子收費系統裝置的設置適意圖 ... 25 圖 5 Q 與 P 之關係圖 ... 42 圖 6 Q 與 P 指數型態趨勢線示意圖 ... 43 圖 7 Q 與 P 乘幕型態趨勢線示意圖 ... 43 圖 8 Q 與 P 多項式型態趨勢線示意圖 ... 44 圖 9 平坦路段速率與流率關係及服務水準劃分之等級 ... 47

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第一章緒論

1.1 研究背景

我國近年經濟快速成長，小汽車使用率亦愈來愈高，惟道路建設速度無法滿足運輸需求的成長，致使都市內主要道路或主要聯外幹道，於尖峰時刻產生交通壅塞的現象，而上下班及例假日等尖峰時段的交通量更是驚人。早期交通相關管理當局與規劃單位，大多以提供新的運輸系統或增加道路容量來滿足迅速成長之運輸需求，但道路建設的速度卻不如機動車輛成長之迅速，難以負荷龐大的車流。惟有採取有效的交通管理方法，抑制需求的方式，方能解決高速公路擁擠與延滯的問題。台灣目前高速公路所採取之主線柵欄式人工收費方式存在許多缺點，其中最為人所詬病的即是無法全面顧及「使用者付費」之公平原則，以及「全程高速行駛」之效率原則，造成有許多短程通勤車輛行駛於高速公路上而造成經常性之擁擠，加上台灣地區國道高速公路的收費標準皆採用按車種計次收費，如此一來經常造成高速公路在尖峰時段因需求量超過容量，形成車輛在高速公路大排長龍之現象。倘若能運用「擁擠定價」的策略，落實使用者付費的觀念，以減緩機動車輛之使用，進而解決交通壅塞之問題，更能有效的使用道路容量。道路擁擠收費概念始於 1920 年的擁擠稅理論，而後許多國家開始嘗試運用道路定價政策，希望能藉由增加使用成本減緩人民對道路使用的需求，以改善其所面對的交通擁擠問題。其是依據道路的擁擠程度，對用路者收取額外的費用，將車輛使用者所產生的外部成本內部化。根據相關文獻，擁擠定價可將尖峰時段之交通量轉移至離峰時段，有效地減輕尖峰時段的擁擠負荷。因此台灣地區未來如運用擁擠定價的原理，將可改善高速公路在尖峰時間的壅塞問題，且能有效地利用道路容量。另外再搭配匝道電子收費，使通行費按照行駛里程並經由當時車流密度與預期達到之服務水準來加以計費收費費率，以提昇收費之公平性。

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1.2 研究目的

始自 Pigou 提出對於交通擁擠稅的概念後，有關運用經濟手段抑制需求的交通管理與控制就一直持續地發展，從最初的最適（ first-best ）定價理論而至次佳（second-best）定價理論；以及從靜態模型到動態模型間分析方法的演進及爭論，理論發展不斷創新。而在實務應用上，1970 年代，因經濟發展人民所得提高，對小汽車的需求量亦隨之上升，再加上道路開發的飽和，使得許多國家面臨道路擁擠的交通問題，

故許多國家開始嘗試運用道路擁擠定價政策（Congestion Road Pricing），希望能藉由

經濟手段減緩人民對道路使用的需求，以改善其所面對的交通擁擠問題。而本研究首要的目的即在藉由回顧國內、外有關道路擁擠定價相關的理論與實務之文獻作整理，並根據理論以抑制車流量為目的制定一個道路定價模式，方能有效改善交通擁擠問題。研究之主要目的如下： 1. 探討並整合國外高速公路實施擁擠定價的方式，以作為未來國內高速公路實施動態收費的參考。 2. 以當時實際車流密度作為內生變數來建立一個道路定價模式，用來計算即時費率，並進一步地進行情境模擬。 3. 運用情境模擬，計算在欲達到特定服務水準之下所需收取之費率，並根據分析結果提出相關建議，作為未來實施匝道電子收費及動態收費之參考。

1.3 研究方法

本研究主要內容是構建一個能及時反應高速公路費率的動態收費系統，以藉由此費率來有效控制交通量。此動態收費系統是依據當時之車流密度來設定每一單位距離的通行費。傳統的道路定價模式是藉由運輸經濟學的觀念，將外部成本內部化，使駕駛者承擔原本已轉移到非旅次產生者身上的社會成本以及強加在其他道路使用者身上的成本(例如交通延誤或擁擠)。而本研究是希望利用函數概念來構建道路定價模式，其主要內生

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變數即為車流密度。而在完成模式通式設定後，本研究預期利用問卷調查，來求得駕駛者對於價格之敏感程度，以進一步對參數進行校估。

1.4 研究範圍

台灣地區國道高速公路為南北往來最主要的公路系統，透過交通部國道高速公路局的統計可發現，台灣地區高速公路的使用者有一半的比例是屬於短程通勤的免付費旅次，此種旅次是造成上下班尖峰時段高速公路擁塞的主要原因。此外，通勤旅次為一常態性的旅運行為，且屬於對擁擠收費極為敏感的族群，故本研究以使用高速公路作為通勤路線的旅行者為研究範圍。建設大眾運輸系統一直是政府極力推行的一項交通政策，以鼓勵旅行者多使用大眾運輸，但由於使用大眾運輸為通勤工具之通勤者，在出發時間及路線選擇上較不具彈性，且目前都市地區（除台北市外）之大眾運輸系統發展尙不甚完整，因此本研究將研究對象限制於使用自小客車且運用高速公路通勤之用路人。

1.5 研究流程

本研究的研究步驟簡述如下： 1. 訂定研究主題依序說明本研究之研究緣起與目的、研究範圍、研究內容與研究方法等。 2. 相關文獻回顧回顧有關道路定價理論之相關文獻，藉以了解實施擁擠收費需探討之方向。 3. 模式構建建立一個能及時反應高速公路費率的動態收費系統，並經由此收費方式來探討駕駛者行為。此動態收費系統是依據當時之車流密度來設定每一單位距離的通行費。 4. 問卷調查

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進行問卷調查，並利用所收集的問卷結果求出模型參數，進而完成一個能隨當時交通量而調整收費的動態收費系統。 5. 情境模擬利用所求之定價模式加以應用，對於每路段所預期之服務水準下進行價格設定，進而提升道路服務品質。 6. 結論與建議整理研究心得，並提出具體的結論與建議。

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訂定研究主題文獻回顧道路定價模式構建問卷調查情境模擬結論與建議圖 1 研究流程圖

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第二章文獻回顧

2.1 擁擠定價的定義

道路擁擠定價是指在特定的路段及（或）時段為調節擁擠現象而施行的收費手段，雖然許多國家及地方對於過路（橋）費的收取已行之有年，但其主要目的是做為維護路（橋）所用，其收費時段或收取的費率並沒有因交通擁擠程度而變化，故並不能算是本文所謂之道路擁擠定價。道路定價是為針對特定的道路，對使用者徵收通行費用，主要有兩個目的，一為減輕「道路擁擠」狀況，所謂「道路擁擠」，是指同一時間內，每當一新增加的旅次進入一條道路致使原本已在此條道路上之用路者其車速下降，旅行時間增加，進而旅行成本增加；另一方面則是為回收興建道路所投入的工程成本，是基於財務上的目的，兼具使用者付費之色彩。道路定價的理論基礎乃源於福利經濟學，藉著經濟學上均衡理論來促使道路達到最佳流量，提高能源使用效率及降低空氣污染的程度。著名經濟學者 Pigou 於 1920 年的著作「Economics of Welfare」中首先提出擁擠稅的理論概念，他以兩條交通狀況不同的替代性道路為例子，說明若有一條道路無擁擠現象，而另一條道路有擁擠現象，則若對於已擁擠之道路收取擁擠稅則可以降低交通需求並同時降低社會成本；而後 Knight(1924)、Walters(1961)等學者沿續其精神，即認為用路者在決定其旅行行為時，並不知道(或無法知道)其對他人所造成的某些外部成本，故其亦未將所造成的此種成本納入考量，而擁擠費的收取即是將此種外部成本內部化。廣義而言，所謂的外部成本可分成二類：首先是使用者對「非使用者」所產生之空氣污染、噪音、震動、危險等負面影響，這些成本是由駕車者對非旅次產生者所加諸其身的；其次為使用者對「使用者」的成本(如交通延誤或擁擠)，也就是每一個駕駛者對其它駕車者的影響作用。每種機動車輛旅次對這兩種成本都會產生某種程度的貢獻，但是駕車者在作旅運決策時並未考慮。一般而言，他們皆只考慮到實際上所承擔的一般化

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成本，如汽油成本、車輛損耗和旅行時間成本等。因此駕駛人在預估旅次成本時，便容易造成低估。如圖 2 為平均旅行時間成本（ATTC）與車流量（F）之關係圖。在 AB 線段為無擁擠（No Congestion）狀態，此路段中每增加一部車之加入並不影響其他車輛之行車速度，故該階段之平均旅行時間成本不會隨著車流量之增加而有所變動。圖 2 平均旅行時間成本與車流量之關係圖資料來源：張有恆 BC 部分為普通擁擠（Moderate Congestion）狀態，一小時內該路段每增加一部車之加入雖會降低其他車輛之車速，但車流量仍持續增大中，故該階段之平均旅行時間成本將會隨著車流量之增加而遞增。而曲線中之 C 點為此路段之最大車流量。CD 部分為超擁擠（Hyper Congestion）狀態，在此，一小時內該路段每增加一部車輛之加入不僅降低其他車輛之車速，且車流量也隨之較低，在此階段中車流量雖呈現遞減的現象，但平均旅行時間成本仍持續增加中。因此，收取擁擠收費的意義在於，將車流量降低至該路段的最大車流量，以保持車行的順暢，並讓每一個在該路段的使用者平均旅行時間成本降低。

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2.2 擁擠收費及最適道路定價原則

Pigou 在 1920 年所提出擁擠稅的理論概念如下圖所示。圖 3 最適擁擠定價與無謂損失資料來源：褚志鵬需求曲線 D 表示用路者對各種旅次數量所願支付的最高價格，而交通系統，或稱為 (社會)在不同交通量 Q 之下所承受之平均成本已 AC(Q)曲線表示，其邊際成本以 MC(Q) 曲線表示之。以用路者的角度來看，最後進入交通系統之用路者實際只感受(支付)整個系統的平均成本，而因為他的進入而造成整個交通系統成本的增加(邊際成本，MC)是由整體系統(社會)承受，這也是為何邊際成本 MC 也被稱為邊際社會成本( marginal social cost，MSC)。由於用路者僅須負擔其社會之平均成本，因而在無任何管制(亦即在自由市場，free market )之下，均衡點將會發生在需求曲線 D 與平均成本曲線 AC 之交點，此時交通量為 Q1，用路者所負擔之成本為 P1等於 AC(Q1)。於此情況下，邊際成本 MC(Q1)遠高於用路者所負擔之平均成本 AC(Q1)，故此時用路者所造成的外部成本完全為社會所共同負擔，圖中之斜線部分即為所造成的社會無謂損失(deadweight loss)。而欲解決此一非效率情況，其可藉由對用路者收取一費用 τ，使其所面對之成本上升至與邊際本相同，進而使其對道路的需求量下降，達到另一均衡點，Q*及 P*。而在此一管制市場(toll market)下，其所收取隻費用根據邊際成本定價法就是邊際成本與平

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均成本的差額，此時用路者之使用(平均)成本為 AC(Q*)=P2，而其用路者之邊際成本 P*，因此若能對用路者收取 τ=P*-P2之費用，則將使得用路者實際負擔其造成之交通成本恰為用路者之願付價值，也使得交通系統之流量降低，此時收取之 τ 即是為邊際成本定價策略下採行的擁擠稅額。在理論上應是對每一條道路均採此定價原則，此時系統之交通旅次量為最佳(符合柏拉圖效率)，亦稱為最適道路定價法。

2.3 擁擠定價之研究

在尖峰時段中道路往往因需求量超過其容量，而造成通勤車輛在高速公路大排長龍的現象，此情況下決策者可採擁擠收費之方式以減少通勤車輛使用高速公路的需求量。擁擠收費之研究在最近十年內廣受交通經濟學者之重視，而以擁擠收費之費率模式而言，以下將敘述幾項代表性之研究成果。

Vickrey（1969），Cohen（1987），Braid（1989）及 Arnott et al.（1990）等人先

後推導出了無擁擠最佳收費模式，其隨著車輛到達擁擠路段時間之不同而不斷地變動擁擠收費之費率結構，以完全消除通勤車輛所造成之擁擠現象。而 Arnott et al.（1990）有鑑於上列無擁擠最佳收費之費率過於複雜且多變，發展出最佳單階段擁擠收費模式以簡化無擁擠最佳收費模式。其乃是在一天中截取一段擁塞時間作為擁擠收費時段（其餘時間則採正常收費），藉此分散所有通勤者之出發時間。此種收費模式雖無法完全地消除擁擠之現象，但卻可減少一定程度上的擁擠。

Lam（2001）在 Orange County 和 California 間的 Stat Route 91（SR91）的通勤公路上，利用問卷調查與偵測器（loop-detector）進行資料收集，並將 San Diego 同樣的資料拿來做比較分析。在比較中，分別對其路線選擇（免費車道、收費車道）、時間週期（每 30 分鐘為一間隔）、模式選擇（SOV、HOV2、HOV3）以及車上感應器裝設與否進行分析，變數選取上則採用，性別、年齡、工作旅次、教育程度、語言、旅次距離等資料。Lam 根據上述蒐集到之資料，經羅吉特模式校估結果發現，較常使用 FasTrak 者傾向於（1）通勤者（2）家戶所得高於 10 萬元（3）女性（4）年紀介於 35～45 歲之間（5）高教育程度（6）戶長等特質；而當家戶中工作者多於 2 位及行駛距離較長時，

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則使用 Carpool 的機率會提高；同時也發現使用 I-15 之旅運者多數偏向較富裕及長程之通勤旅次。 DeCorla-Souza（2000）探討德州及加州之收費道路，此系統分成兩個部分（1）快速道路（2）一般道路。快速道路的收費方式主要利用電子收費系統，費率可以自動的調整，當交通量接近快速道路之容量時費率會自動調漲，用以鼓勵車輛使用其他的替代道路，當交通量少的時候，費率會降低以吸引車輛進入車道，而付費的方式採用信用卡付費的型式。若行駛在快速道路的車輛違規或是不屬於合格的駕駛者，則電子收費系統設有攝影機將會記錄車牌，此紀錄通過交通機關確認之後，將會向駕駛者寄出罰單，此系統在紐澤西、多倫多、加拿大都營運得相當準確，經過研究單位研究快速道路若施行的順暢，駕駛者所獲得之效益為 5.6 倍。 Adler（1999）描述州政府在未來將採用擁擠定價來改善交通擁擠與空氣的品質，在此研究所設計的問卷中，擁擠收費的實施會造成民眾有路線、出發時間、運具及是否放棄此旅次 4 類選擇方案。收入及工作的型式，此兩項變數對費率的結構反應較為敏感；收入高的旅運者由於時間價值較高，故於尖峰收取較高的費用並不會改變旅運者的行為，而工作型式屬於學校教職員或政府工作人員也較不容易改變旅運時間，其它的影響因素在校估的過程都不顯著。 Burris（2003）調查不同的擁擠通行費率對於交通需求的彈性，他分別收集總體的交通資料及個體駕駛人的行為反應資料，用以計算可能的通行費彈性範圍，得出通行費率對於交通流量的彈性範圍介於-0.076～-0.15 之間，且在此彈性範圍內將造成旅行時間減少 8.8％～13.3％。在 Burris 另一篇研究（2003）中，分別計算出擁擠定價實施在不同的地點，其旅行時間及通行費率對於旅運需求之影響。旅行時間彈性介於-0.27～ -1.33 之間；通行費率彈性則介於-0.03～-0.36 之間。 Kuwahara(2006)建立的數學模式裡，包含了政策制定者在建立擁擠收費系統時最常面對的兩難問題：擁擠收費系統該摒棄多少的效率來讓系統簡單易懂。政策制定者大可採行一個隨交通需求波動的價格可變擁擠收費系統來讓消費者支出等於邊際成本，這是最符合經濟效率的。但是卻會讓用路人難以了解及回應。因此政策制定面對理論上的經

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濟效率，會對用路人的需求做出某些程度的讓步，讓系統更容易執行與監督，並讓用路人充分瞭解並支持。 Stewart(2006)所貢獻的實體模型探討如何指派隨機的道路使用者。這項作法用來描述來自異質母體的用路人之偏好與限制變化。也就是說分析者可以在較真實的路網層級上來比較擁擠收費的替代方案。Stewart 所考量的首要方案組合是與效率及營收之間的抵換有關。也就是說，雖然擁擠收費系統主要的目的是為了增進路網的效率，但要在政治上可行，這樣的系統對用路人的索費也不能過高。Stewart 考慮到了營收與效率間的抵換關係而擬定兩個主要的方案。首先是理論上的標準方案，政策制定者會最佳化各部門的外部成本來對用路人索取等量的金額。再來，政策制定者會選擇對路網最佳化，調整擁擠收費，讓每條路徑都有相同的邊際成本。在邊際社會成本收費方面，他證明了當減少對用路人收費時，政策制定者仍可以達到相同的效率。因此在某些情況下效率與營收是沒有抵換關係的。當然，政策制定者可藉由某些潛在式的收費方式來達到理想效率。更確切的說，在路網理想服務水準條件下限制營收的最小化的收費系統，或許是可以允許政策制定者不用對通勤者收費。零收費方案的出現，可減輕該系統所帶來的不平等，藉此更能增進政治上的可行性。在路網層級上最佳化的收費系統會遵守要把效率提升，而相對於個體邊際社會成本有關的費用也會跟著提高。這也是效率－營收之間的抵換為何如此重要。目標在最佳化整體路網的收費，相對於最小化營收(min-rev)可能會對用路人產生相當龐大的經濟負擔。一如預期，如此的系統的複雜程度會與費用徵收的水準及系統效率息息相關。也就是說，路網上有越多的連結收費，效率與營收都會隨之變多。因此，政策制定者一定要將效率及營收考量與複雜度一起平衡。儘管如此，執政者易感興趣的簡易系統，既能提供近乎同等的效率而且還能獲得更高的政治利益。更正確來說，Stewart 斷定，一個只對路網中某些連結作收費的相對簡易收費系統，可以比劃定區域收費的系統獲得更高的效率與社會支持。 Maruyama 及 Sumalee (2006)試著比較兩個最簡單的收費架構，分別是地區執照系統(新加坡最早使用的系統)以及劃定區域收費系統(倫敦市中心目前使用的系統)。雖然

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收費系統設計內在的有效性與簡易性之間的抵換關係很難被低估，不過交通當局選擇簡易的收費系統時，就會與可達到的最適水準產生距離。一個易被大眾了解與接受的簡易系統，會比理論上最佳卻無法被民眾了解的系統更合百姓或主政者的意。不過有趣的是，此二位學者驗證出區域劃定收費方式，可能無法比更簡易的區域執照系統帶來更多的社會效益，而達到社會利益最大的費率可能是低於區域劃定收費的費率。也就是說較複雜之收費系統的主要優點，可能會被對用路人收費的強度所限制，而無法提供社會利益最大。最後將會導致監理放鬆與用路人財務負擔之間的抵換。這兩項收費系統更進一步的差異在於空間的不平等，區域執照系統在空間上可能會導致較不平等的情況產生。 Bonsall(2006)等學者從資訊處理的角度對複雜度與透明度之間的抵換作更深入的探討。此文章主題在於，用路人在面對複雜收費號誌時作出適當反應的能力，而不是參與複雜擁擠收費系統的意願。他們證明民眾對較簡易的收費系統有明顯的偏好，然而當複雜的收費系統變成直覺的反應時，民眾也是有能力去適應的。但是有一個警告是，主觀的因素或資訊的缺乏都會讓用路人在面對複雜系統時產生模糊；邊際成本取價的系統中(例如:距離基礎收費)，主觀的收費參數(例如:距離、擁擠程度以及尖峰時間等)會妨礙到對收費號誌的反應。這些學者說到，理想的收費系統可能會太複雜，以致於用路人會無法預測他們在既定的旅次會被索費多少，或者是無法做出正確的反應。而結論是，用路人對於資訊的容量有限，一個相對簡易的收費系統可以用資訊處理的成本來抵銷經濟理論上的成本，而達到更好的淨效益。也就是說從最簡易的收費系統到最複雜收費系統的光譜中，可能會達到某一點，其複雜度增加一層時所帶來的潛在福利，會低於來自用路人因蒐集資訊的困難而導致的不效率。而重要的結論就是，撇開政治可行性不談，這將是相對簡易收費系統之實施的重要經濟論點。不過 Bonsall 等學者仍提出一些支持複雜收費系統的案例，而這必須視地點與情況而定。假如政策制定者要採用複雜收費系統，用路人必須被清楚告知收費系統的目標與邏輯，讓權益關係人知道為何會需要這樣的一個複雜收費系統，以及要如何做到。 Asakura 與 Iryo (2006)發表了先進的資料蒐集技術，一個成功的收費系統主要依賴資訊的存量，讓用路人有足夠的資訊做出明確的選擇，並讓交通當局可以調整收費。

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他們的所探討的個別旅行者資訊則是經由手機或 GPS 等先進的方式所蒐集，讓我們能瞭解並監控權益關係人在收費區內旅運行為的影響。這套資訊蒐集系統更能連結擁擠收費的執法與提供即時路況及收費資訊。藉由這些細節資料的取得，讓交通當局能夠更有效的配置交通設施。 Wichiensin 等學者(2006)更考量到擁擠收費對私人運具的效果以及運具替代的績效。擁擠收費不只改變了公車與鐵路的相對價格，更衝擊到這些私人運具的替代品的需求與績效。當考量適當的擁擠收費時，若忽略了大眾運輸業者，以及他們的顧客及潛在顧客會是非常的不智的。因此政策制定者應該要預期大眾運輸替代方案需求的增加，甚至利用擁擠收費的收入補貼大眾運輸來更進一步吸引乘客。此研究也考量到，假若擁擠收費與大眾運輸的管理單位不同時，大眾運輸業者很可能藉此提高費率，因此最適擁擠費率的考量也應避免此現象發生。這份研究也指出一個情形：當擁擠收費實施時，公車會因為路網效率的提升而能提供更有效率及更可靠的服務，但鐵路卻無法蒙受其利，因此可能造成兩者之間顧客比例的改變。這些影響不只來自於擁擠收費的水準，也來自於各項大眾運輸方案的市場架構。該研究也證明大眾運輸業者在採行擁擠收費之後的競爭行為，與運具間與運具內的市場競爭態勢有高度相關。該研究提出一個當擁擠收費管理單位並不同時為大眾運輸服務提供者的重要結論：若沒有適當的協商，擁擠費率越高，消費者剩餘將會越低。政策制定者應該對大眾運輸業者提出費率提高的限制，才能留住消費者剩餘，而兩個主要的方案就是管制或者是為大眾運輸加入新的競爭。道路擁擠定價理論的起源相當早。國內有關道路擁擠定價理論的探討也相當多。例如藍武王與張勝雄（民 76）、賴禎秀（民 90）、賴禎秀與范時雨（民 90）、賴禎秀與吳志仁（民 91）、褚志鵬（民 90）。其中褚志鵬探探討高速公路主線與匝道收費政策下的擁擠定價，討論不同收費政策對道路流量的影響及福利的變動。賴禎秀與吳志仁則探討高速公路實施匝道電子收費下最佳費率與經濟效益。以上這些作者皆以數學解析法推導模式並產生分析結果。周榮昌（民 91）嘗試探討用路者對於擁擠定價心理層面的接受意向，發現自用車使

(23)

用者對於擁擠定價接受意向大多屬於心理層面的因素，尤其以公平性及對自由的侵犯這兩個因素影響最為重大，因此如何使民眾認同擁擠定價的公平原則，並在實施手段上降低對其自由侵犯的程度，將是左右擁擠定價成功與否的關鍵。陳敦基（民 91）針對國內高速公路通行費實施現況進行回顧，並與我國國情相近國家（如日、韓、新、港等）之費率標準及徵收方式進行比較，發現我國各車種費率標準均比我國標準高。此研究根據通行費之徵收屬性及檢討結果研擬出通行費調整方案，並進一步針對產、官、學專家進行調查，結果顯示，若實施尖離峰收費方式，則以「尖離峰費率 1.5：1，如小汽車尖峰 60 元、離峰 40 元」之費率方案為最佳。且經過民眾的問卷調查顯示，民眾大多能接受「以里程計費」之收費方式，亦贊成實施「尖、離峰差別費率」以達交通管理之功效，但在費率調高方面卻普遍傾向反對之意見。此外在蔡智發和鄭淑穎（民 88）的研究中，其根據需求函數特性，將用路者由起點 i 到迄點 j 的運輸需求函數設定如下

Q

b

A

P

ij ij ij ij (1) 其中

_P

_ij：用路者由起點 i 到迄點 j 所願付的價格。

_A

_ij：需求函數的參數。

_b

_ij：進入道路系統的車輛每增加一單位，用路者由起點 i 到迄點 j 所願付的價格減少的單位數額。

Q

_ij：用路者由起點 i 到迄點 j 的起訖車流量。總而言之，在所有的研究中都提醒政策制定者應該注意：(1)要有強大的工具來量化 TDM 措施(如擁擠收費)所造成的效益(2)制定及實施這樣的措施時，要有了解公眾需求必須被滿足的能力(3)在公眾需求的條件下，要有能力去選擇出最適的收費系統(4)大眾運輸的進化或者是 ITS 的引進，才能讓這樣的措施在良好的機制下執行及維護。由此可以讓我們了解到這些交通建設所帶來效益的發展，並提供一個跳板讓我們能夠繼續探尋更先進的旅運需求策略。

(24)

2.4 國外擁擠收費之案例分析

新加坡是全世界相當早實施擁擠收費的國家之一，Goh（2002）與 Phang（1997）的研究指出，大約 16%的用路者在尖峰時段不使用高速公路，部分用路人轉移至替代道路，而其他用路者改變旅運時間於早上 7：30 前或 9：30 以後才出發或轉乘大眾運輸。自從實施擁擠收費後，市中心區行駛較為順暢，高速公路行駛的速度也增加。新加坡是從 1975 年開始實施擁擠通行費，分為 2 個階段，第一階段是採用人工收費，而通行證分為三種，（1）全天票（2）半天票（3）月票；第二階段則進一步使用電子收費系統，車

輛駕駛人必須裝設車上單元（color-coded in-vehicle unit，IU），並購買 CashCard，

經由銀行或是 ATM 儲值，以用於進入市區時扣款。而自從開始實施擁擠通行費之後交通量減少了 45％，成功地解決了交通壅塞的問題。漢城南山隧道位於市中心高度擁擠區域之中心，在未實施擁擠收費前私人車輛占通過隧道 90％的交通量，其中有 78％僅承載單人（SOV）。因此，自 1996 年 11 月起漢城針對南山隧道進行擁擠收費制度的實施，並配合高承載（3 人以上）免費行駛隧道的政策，於平日上午 7：00～下午 9：00，及週六上午 7：00～下午 3：00 收取 2000 圓（約 1.7 美金，新台幣 57 元）的擁擠通行費。實施一年後結果顯示，該區域整體路網交通量減少了 3.9％，且平均速率明顯增加許多。英國政府於 2003 年 2 月起，針對倫敦都會區實施擁擠定價的制度，實施範圍約 21 平方公里，占倫敦都會區的 1.3％，共設有 174 處進出管制點，擁擠通行費收取時間為每天上午 7：00 至下午 6：30，以每日計收費的方式收取 5 英鎊（約新台幣 303 元），允許多次進出。據倫敦交通部門（Transport of London）之評估，至 2003 年 5 月，管制區內平均每日之車流量減少約 16％。

擁擠定價在美國稱為變動定價（Variable Pricing）。DeCorla-Souza（2002）採行

的方式可能有（1）尖峰時段收取較高通行費率，（2）在目前的免付費道路徵收通行費，

（3）在新擴建的道路徵收通行費，（4）在高承載車道允許低承載車輛進入並徵收通行費。Orange County SR91 公路為首先採用變動收費概念的計畫，並在 1995 年 12 月施

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行。變動收費的費率結構分為 8 個水準，費率介於美金 0.7 元到 3.5 元之間。原先為支持共乘制度，三人以上共乘不徵收通行費，但至 1998 年 7 月止則採減半徵收通行費。收費系統全面採用電子收費，並規定車輛必須裝設電子收費記錄器才能行駛高速公路。

Hultgren（1999）與 Brownstone（2003）分別對 San Diego I-15 公路實施擁擠收費作分析。其實施共分為兩階段，第一階段為 1996 年 12 月至 1998 年 3 月，其允許只乘載一人之車輛購買月通行證進入高乘載專用車道，共乘者則免費使用；第二階段從 1998 年 3 開始實施，改以自動收費系統（FasTrak）進行擁擠費用扣款，使用者必須裝設 Windshield-mounted Transponder 於車上。而變動收費施行時間依不同方向車道予以劃分，南向車道實施時間為早上 5：45～9：15；北向車道為下午 3：00～7：00。費率價格的訂定則依據時間和擁擠的狀況而定，費率一開始以 0.5 元起跳，價格的變動一般一次以 0.25 元做為起伏，最大的起伏為任何六分鐘內不超過 0.5 元，而尖峰時段的費率最高可達 4 元。由此可知，實施擁擠收費的管制時間，會配合該路段的尖峰時段來進行，以有效地達到擁擠收費的目的。

2.5 個體選擇模式

個體選擇模式用於分析決策者如何從一些替選方案中選擇效用最大的方案。最常被使用的是多元羅吉特模式，因為數學型式簡單且易於效估個體選擇模式，但缺點是模式具有不相關替選方案獨立性(Independence from Irrelevant Alternative, IIA)。假設決策者為理性，決策時以效用最大化為基礎。效用函數假設為隨機變數，可分為可衡量效用部分與不可衡量誤差部分，故方案 i 的效用函數可表示如下：



iq q

 

iq q

 

 iq q



iq



iq iq

Z

S

Z

S

Z

S

V

U

U , V ,  ,   (2) 其中：

_V

_iq＝V



_Z

iq,

_S

_q



為效用之可衡量部分



iq＝



Z

iq,

S

q



為效用之可衡量部分

Z

iq為替選方案 i 對旅運者 q 之屬性向量

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S

q為旅運者 q 之個人社經特性向量若假設隨機誤差項為獨立且相同的岡伯分配，則即可推導出旅運者 q 選擇替選方案 i 之機率如下：

 





V

P

jq iq iq exp exp (3) 上式即為多項羅吉特（Multinomial Logit）模式。最常於避免不相關替選方案獨立性的是巢式羅吉特（Nested Logit）模式。巢式羅吉特模式可將相似的方案置於同一巢內，但其假設在同一巢內的所有方案具有同等的相似度，再許多的情況下並無法真實反映決策者的選擇行為。此外，為了求得最佳的巢式羅吉特模式，常需校估許多巢式結構，隨著替選方案數的增加，校估工作將變的相當複雜。近年來國外已發展出許多新的模式以克服不相關替選方案獨立性的缺點。一般而言，可從假設誤差項不獨立或誤差項變異數不相等兩方面著手。考慮誤差項變異數不相

等的模式包括異質性一般化極值模式（Heteroscedastic Extreme Value），異質性一般

化極值模式允許每一個方案可有不同的變異數。

考慮誤差項不獨立的模式包括排序性一般化極值模式（Ordered Generalized

Extreme Value），交叉巢式羅吉特模式（Cross Nested Logit）以及成對組合羅吉特模

式（Paired Combinatorial Logit）。這些模式皆可由一般化極值函數推導而出。排序性一般化極值模式先將方案的依相似程度排序，再根據此順序來考慮方案間的相關性。成對組合羅吉特模式以相似度指標考慮任意成對方案間的相關性，在概念性比巢式羅吉特模式模式更具一般化。交叉巢式羅吉特模式允許每一個方案重複出現在不同巢，各巢內的每一個方案對應一分配係數，每個方案在各巢的分配係數總合為 1。交叉羅吉特模式以包容值及分配參數考量成對方案方案間的相關性，但目前所建立的校估方法是以啟發式求解模式參數，無法以統計方法檢定參數的顯著性。交叉巢式羅吉特模式是假設每一巢的包容值皆相等，但事實上同一層每一巢的包容值是可以允許不相等。因此 Wen and Koppelman （ 2001 ）發展一般化巢式羅吉特

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（Generalized Nested Logit）模式，可考慮方案間的相關性，每一方案可重複出現在不同巢內並占有一分配比率，而且每一巢允許有不同的包容值參數。

2.6 敘述性偏好

校估羅吉特模式所使用之資料型態可分為顯示性偏好(Reveal Preference, R-P)與敘述性偏好(Stated Preference, SP)數據兩類。傳統的顯示性偏好法在分析旅運需求時係透過對受訪者實際行為之觀察，從受訪者對不同方案的評估與決策來觀察個體行為之偏好，然後再利用適當的統計方法，分析其決策之關鍵變數以構建效用函數。在 1980 年代中期以前，個體運輸需求模式多使用顯示性偏好以蒐集責料，此法雖然較能精確地分析旅運行為與構建效用函數，但其在應用上仍有若干之限制(陳育甄，民 91 年): 1. 所使用之數據可能因變數值的變異程度不夠而導致該變數不顯著，無法進一步分析。 2. 顯示性偏好模式須使用實際數據，解釋變數問可能存在著高度相關的問題。 3. 顯示性偏好模式使用的解釋變數通常以量化的單位表示，無法估計一些質化變數的影響。 4. 顯示性偏好模式收集資料常需耗大量時問、金錢及人力，且難決定替選方案集合。 5. 顯示性偏好模式無法處理新的運輸系統，對於新的運具無法預測其潛在之需求。由於顯示性偏好存在著上述的缺點與限制，因此近年來的研究多以敘述性偏好法來預測與分析旅運行為與構建效用函數。其模式之建立是透過可控制的實驗設計，透過合理與有效的方案情境組合，將設計好的方案陳述於受訪者面前，然後再讓受訪者依其本身的偏好進行方案的評估，研究者根據這些受訪者的資料與偏好，分析受訪者之決策行為並構建效用函數。敘述性偏好法最大的優點是可以模擬未存運輸設施的情境，進行旅運需求預測。然而此法仍有一些限制: 1. 受訪者所陳述之行為可能並非其實際的選擇行為。

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2. 當屬性及水準數很多時，情境組合數龐大，所構成的替選方案會導致受訪者無法做正確選擇。 3. 效用函數參數校估方法並沒有一定的準則。 4. 若假設的情境與真實狀況相差太多，會導致分析結果的誤差。無論是顯示性偏好或敘述性偏好法，皆有其應用上的優點與缺點，因而有結合兩種數據優點之模式的發展。

2.6.1 敘述性偏好法之基本概念

敘述性偏好於 1970 年代初期發展於行銷學領域，至 1978 年被廣泛應用，此方法在行銷學頜域稱之為聯合分析(Conjoint Analysis)，吳長生(民 88 年)將聯合分析定義為: 「由不同屬性水準值所事先定義的替選方案供消費者評量，並依此資訊估計消費者偏好結構之分解(decomposition)方法」。至 1979 年時，英國首次將聯合分析應用在運輸分

析上，聯合分析在運輸頜域上就稱為敘述性偏好法(stated Preference Method)，或稱之為實驗室模擬法(Laboratory simulation)、情境法(Scenario-based Method)(尤淨纓，民 90 年)。敘述性偏好法主要是研究者以一些事先決定好的屬性 (Attributes) 及水率值 (Level)組合成各種情境，再由這些客觀的情境，構成替選方案(Alternatives)供受訪者評分(Rating)、等級排序(Ranking-order)，或以第一偏好法(First Choice)的方式評估其替選方案的整體偏好，之後研究者再依上述各替選方案之整體偏好資料，利用一些參數校估技術估計偏好函數的參數(劉慧燕，民 81 年)。

2.6.2 敘述性偏好法之衡量尺度與參數校估方法

不同的偏好衡量尺度會影響到效用函數參數的校估程序，且不同實驗設計及替選方案的描述會使用不同的偏好衡量尺度，故偏好偏好衡量尺度的選擇對模式之選用有極大的影響，必須依循研究目的，符合所採用模式之前題假設及參數校估方法等要素。偏好

(29)

衡量尺度方法一般可分為等級排序法(ranking)、評分法(rating)與第一偏好法(first preference)等三種，分別如下作介紹: 1. 等級排序法即受訪者對替選方案依其偏好給予順序之排列。測量層次屬於等級尺度(ordinal scale)，只能顯示出偏好的高低，而無法顯示出偏好的倍數關係(強度)，所以當替選方案過多時，排序的工作就變得非常困難。 2. 評分法即受訪者對替選方案依其偏好給予評分。偏好愈高者分數愈高，街量層度為等距尺度(interval scale)，由於沒有真正的零點，所以 20 分並非為 10 分的兩倍。一般大都將分數設在 l~20 分左右，因為若分數範圍過大，受訪者比較不容易正確地將其偏好表達出來。 3. 第一偏好法即受訪者對替選方案模擬其可能選擇之方案，被選擇之方案即代表受訪者對此方案具有第一偏好，此法可以顯示出受訪者對替選方案偏好的機率。敘述性偏好模式效用函數參數的校估，依研究目的、效用函數的型態、偏好衡量法、實驗設計與可應用之軟體不同而有所不一。等級排序法偏好資料可利用 MONANOVA(Monotone Analysis of Variance)模式校估參數;而評分法偏好資料一般皆以最小平方迴歸(ordinary Least Squares, OLS)及最小絕對誤差和迥歸模式(Minimizing sum of Absolute Error Regression, MSAE):第一偏好法在研究上最常被應用，乃是因為其基本假設符合個體選擇理論，可應用個體模式中羅吉特(Logit)與普洛比(Probit) 兩種方法校估參數。羅吉特模式(Logit Model)因函數型式簡單，實用便利性高，且有適當之軟體可使用，所以較普洛比模式應用為廣，不過羅吉特模式通常存在著不相關替選方案獨立性(Independence Irrelevant Alternatives, IIA)特性。

(30)

2.6.3 實驗設計之概念

敘述性偏好之替選方案是由研究者在進行實驗設計(Experimental Design)前，以事先決定好之相關屬性及其水準值所組成的選擇情境。一般相關屬性的選取，、須符合研究目的，至於屬性個數多寡的問題則無定論，只要能顯示研究的目的，屬性個數愈少，研究之實驗設計則愈簡單，但變數太少則會不易顯示所欲研究主題的特性，因此一般都採取減少水準值數目之作法，以達到簡化實驗設計的目的。最常見的水準值數目為 2 捆或 3 個，即(Two-Way)或(There-Way)設計(指屬性為 n 個，水準數為 2n 個或 3n 個的設計)。敘述性偏好模式之實驗設計，主要分為二因素法(two-factor at-a-time procedure) 及整體輪廓法(full-profile approach)兩大類(張顥鐘，民 91 年):

1. 二因素(two-factor at-a-time procedure)

二因素法又稱權衡法(trade-off procedure)，受訪者每次只針對兩個屬性中各水準值的不同組合加以評估，排列出偏好順序，然後再逐次地評估其他對屬性組合。二因素法的優點是很容易應用和受訪者容易填寫，但在實際應用上有以下幾個限制: (l)每次只對兩個屬性進行比較評估，而暫時忽咯其他屬性的考量，故有失其真實性。 (2)選擇者所需評估的次數較多，例如有 6 個屬性，每個屬性有 4 梱水準，選擇者即須填 15 張表，每張有 16 個空格(即 16 個組合)。 (3)受訪者會有混淆的趨勢，或可能傾向於採取定型化的反應，容易疲乏。 (4)為一非計量的運用，且不能使用部分因子設計來減少屬性的比較。 (5)屬性的組合最適合用口頭來描述，但不適合以圖畫的方式來描述。 2. 整體輪廓法(full-profile approach)

整體輪廓法又稱觀念評估法(concept evaluation task)，它在替選方案中列舉所有重要屬性，並由各屬性的某一水準值共同組成一個替選方案，此替選方案可視為一整體輪廓。整體輪廓法將替選方案中每一個屬性皆同時列出，較接近事但受訪者所需評估

(31)

的替選方案太多(特別是以等級排序或評分法衡量偏好的情形)，常超出受訪者所能負擔

範圍。舉例來說，如有六個屬性，每個屬性有 4 個水準，即有 46

=4096 個替選方案，因此整體輪廓法在實際應用上為了減少受測體的組合數目，可使用要因設計(factorial design)、部分要因設計(fractional factorial design)、及直交排列法(orthogonal arrays)等實驗設計法來解決。整體輪廓法的缺點是受訪者面對受測體數目過多時常常無法做理性的判斷。而其優點是: (1)對受訪者而官，比較符合其實際上的情境。 (2)可使受訪者就替選方案的整體輪廓來做比較、衡量和評估。 (3)將資料配合分解模式使用時，可允許有交互作用的存在。

2.6.4 敘述性偏好法相關研究

許巧鶯等(民 87 年)曾提出對敘述性偏好的分析步驟: 1. 將假設的替選方案藉著一些影響選擇行為的某些屬性所組成的整體概念，以某種描述的方式呈現給受訪者。 2. 這些屬性各具有許多水準值，替選方案即由這些屬性的任一水準值所組合而成的。 3. 屬性及其水準值在情境組合時常透過實驗設計技術(如直交排列設計)或隨機抽取水準值(如隨機分配實驗設計)來設計。其中隨機分配實驗設計為在一定屬性水準值範圍內，以隨機抽樣的方式抽取情境組合之屬性水準值，目的在解決直交排列設計時資料變異性不足的缺點，但不能保證方案間互相獨立，一般多以增加問卷數目，使水準值之抽取呈常態分配解決之(Kroes and Sheldon，1988)。

4. 受訪者透過將各方案排定優先偏好順序(如等級排序法)、對各方案進行偏好強度評分(如評分法)或僅選擇一方案(如第一偏好法)表達其對替選方案的偏好。其中第一偏好法資料蒐集較有效率、理論基礎完備、無尺度假設問題，因此多數應用於運輸上之研究皆採用第一偏好法。

(32)

5. 最後，研究者依各受訪者替選方案之偏好資料，利用參數校估技術估計效用函數的參數。等級排序法所得之偏好資料的參數校估可用 MONANOVA 分析法(Monotone Analysis of Variance)、PREFMAP 程式、非計量多元尺度法或 LINMPAP 程式。評分法所得之偏好資料的參數校估可用最小平方迴歸法或最小絕對誤差和迥歸法 (Minimizing sum of Absolute Error Regression, MSAE)。第一偏好法所得之偏好資料的參數校估可用羅吉特模式或普洛比模式。目前，在國內外已有非常多的學者從事將敘述性偏好法應用於運輸上之研究，Kroes and Sheldon(1988)說明敘述性偏好法之內涵和其在運輸頜域上之應用，Bunch et al.(1993)探討敘述性偏好法中各屬性變數對不同消費者是否選擇使用電動車之影響，段良雄與劉慧燕(民 85 年)應用敘述性偏好法於路線選擇，許巧鶯等(民 87 年)運用敘述性偏好法對消費者電子購物與傳統購物選擇行為進行分析，陳玉屏(民 88 年)以敘述性偏好法探討消費者對電動機車的選擇行為，Wen and Koppelman(2000)運用敘述性偏好法在區位選擇和家戶旅次上，來探討個體運具選擇模式，尤淨纓(民 90 年)以敘述性偏好法探討消費者對網路電話選擇行為之研究，張顥鐘(民 91 年)以敘述性偏好法探討迄點屬性對城際旅運者運具選擇行為之影響等等·

(33)

第三章研究模式建構

本研究所要處理的問題層面，主要是在建立一依據當時車流密度來收費的動態收費模型之情況下，使得價格能夠有效抑制需求量。本研究將分為兩階段式，第一個階段為建立一依據當時車流密度來收費的動態收費系統，根據當時高速公路車流密度輸入此模型後可以得到符合當時狀況之收費標準。第二階段之研究則為針對所提出之定價模式進行情境模擬，對於每路段所預期之服務水準下進行價格設定，進而提出結論與建議。

3.1 模型假設

本研究以匝道電子收費系統為研究背景，即依駕駛者所行駛之距離來加以徵收相關道路使用費用，並預期發展出能夠反映旅客對於不同行車費率的行為之模式。本研究的限制如下： 1. 本研究對於交通路網系統作一些合理的簡化，把交通路網之考慮唯一簡單交通路網系統，在出發點 (original) 與目的地 (destination) 間僅二條道路 - 高速公路 (highway)與地方省道(local way)連接。假設此二條道路為完全代替，且短期內二條道路之道路容量均固定不變，但因高速公路與地方省道之品質不同，故行車時間亦不同，在合於現實現況之下，本研究假設在無擁擠狀況時高速公路行車時間低於地方省道之行車時間。 2. 假設已知電子收費系統、收費方式、道路狀況以及各個起訖點的旅運需求，並且針對旅客掌握了完全資訊與否；假使旅客掌握了完全的資訊，那麼旅客會選擇效用最大的旅次路線，其選擇為確定性(Deterministic)；如果旅客所掌握的資訊並不完全，那麼旅客的選擇行為則具有隨機性(Stochastic)，而本研究將探討旅客選擇是具有確定性(Deterministic)的選擇行為。 3. 道路收費依據國外的實務經驗顯示主要是為兩種目的：一種是為回收興建道路所投入的工程成本，是基於財務上的目的，兼具使用者付費之色彩；另一種則是以降低

(34)

社會成本為目的，藉由徵收「擁擠費」的方式來改變擁擠地區車輛的交通行為，以舒緩交通擁擠為目標。因此模式建構上便包含滿足營運需求及社會成本最小之限制。 4. 在現實中可以發現當費率改變時，旅客之「出發時間(Departure time)」以及「路徑選擇(Route choice)」將會隨之改變，但一般而言，若旅客已經出發則僅只會改變選擇之路徑。而本研究即針對已出發之旅客來做分析探討，以了解即時費率資訊對於行駛中之旅客所產生的影響。

3.2 電子收費方式設定

電子收費系統裝置的設置區位可分為安裝於匝道上和安裝於高速公路主線上，在匝道設置收費系統之收費方式有三類：匝道閉闔式( Ramp Close Type )、主線／匝道欄柵式( Mainline/Ramp Barrier Type )及匝道欄柵式( Ramp Barrier Type )。其中，匝道閉闔式收費系統係完全以行駛里程計費；主線／匝道欄柵式係在不改變現有主線收費系統之前提下，增設匝道計次收費系統；至於匝道欄柵式收費系統則係在匝道以均一費率向用路人徵收通行費，與行駛里程完全無關。本研究將採取的電子收費方式是要將電子收費系統裝置的設置區設置在主線交流道前後位置上，其示意圖如下：圖 4 電子收費系統裝置的設置適意圖由於車輛由交流道進入高速公路，或由交流道下高速公路前，無論行駛方向為何，一定會經過收費設施，故此種系統可精確測量出每一車輛行駛里程，其特點有： 1. 無論交流道的型式為何，每一個交流道之間僅需設置兩處收費設施。 2. 車輛行駛每一個交流道之間的路段都會經過兩次收費設施，每一次完整的旅次所經

(35)

過的收費區位數量均為偶數。 3. 根據車輛經過收費區位的時間以及收費設施的位置，便可以推估車輛的行駛里程、起迄資料、每一路段之間的行駛時間和行駛速度。 4. 由於收費設施設置於主線上，故車輛在高速公路行駛過程中的動態資訊可以追蹤掌握。 5. 車輛行駛過程所經過的收費設施裡，偵測車輛的資料如有遺漏，只可能會有部分路段漏收計費里程的情形，但不至於整個旅次無收費。 6. 雖然收費區位不是設於匝道口，但透過車輛資料的比對及高速公路每一區間的流量狀況，亦可推估車輛進出高速公路的起迄資料，來作為交通管理與運輸規劃的依據，但需要較高的電腦運算能力。 7. 由於電子收費的路側單元設置在主線上，車輛旅行途中，即可藉由路側單元持續傳送交通資訊或其他相關訊息至用路者的車上單元。 8. 車輛每經過一組收費門架，車上單元可以設定成顯示目前的餘額，用路者較易掌握預付卡的加值時間。

3.3 模式參考文獻

本研究模型參考之文獻為 Praveen etal. (1999)發表在行銷裡有關商品折扣所引發之動態效果研究。這篇文獻主要是建立一個描述性的動態品牌銷售模型並且利用此模型來決定價格促銷策略，此模型主要是由 varving 參數的銷售反應模型所而組成的。讓模型參數隨過去折扣活動而變化適應可能性，使市場反應商品隨折扣政策的變動。在此模型裡，我們利用此模型及時確定最佳零售商價格和製造商價格。此模型結果指出促銷伴隨著對於基準銷售的負面未來影響也有正面同時發生的影響。因此，模型結果建議高市場佔有率的品牌傾向經常促銷，而低市場佔有率的品牌不要有太頻繁的促銷。而 Praveen 估計利用此模式能改善製造商的利潤多達 7%到 31%。此文獻更延伸指出，第一，假使消費者對價格更有敏感性，則促銷可以能更頻繁的被使用；

(36)

第二，當折扣負面動態效果對銷售的影響增加時，折扣的最佳水準應該減少。下式為此文獻中之動態銷售模型：

e

p

e

S

mkt mkt ikt mkt kt ik ik ikt t ikt M i m m imk imk ik ik ik ikt ikt D F mkt mkt inv D F ikt ikt W    

_

_

_

_

























               1 2 3 4 3 2 1 1 0 (4)

其中，

_S

_ikt為銷售量，

_P

_ikt為價格，

_P

_ikt為沒有折扣下之價格，而其他則為相關參

數。而本研究將參考此篇文獻之模式，來建構一依據當時車流密度來收費的動態收費模型。

3.4 符號說明

在建構模式之前，為了方便理解，先對模式中所出現的數學符號先加以定義：

P

ti ：高速公路路段 i 在時間 t 時之收費費率

d

i ：高速公路路段 i 之距離

P

：高速公路基本費率



1 ：高速公路費率改變對流量之影響因子

Q

_ti ：在已知價格改變下仍然繼續行駛在高速公路路段 i 之比例

F

：會影響駕駛者行駛高速公路之其他變數



F 2 ：駕駛者行駛高速公路之其他變數影響因子

P

jt ：替代道路 j 時間 t 之收費費率

P

j ：替代道路 j 之基本費率



1jt ：替代道路 j 費率改變對流量之影響因子

F

j ：會影響駕駛者行駛替代道路 j 之其他變數

(37)



Fj j 2 ：駕駛者行駛替代道路 j 之其他變數影響因子

3.5 模式架構

依據以上之道路分段方式，將高速公路依交流道區分成數個路段，使路段內之車流狀況大致類似，故假設路段內之收費費率相同。另外假設在穩定車流狀況下，各個路段在所有時間內之收費費率(即基本費率)皆為相同。因此高速公路使用者所需負擔之總通行費架構模式可設定為：



   I i i ti

d

P

Toll 1 (5) 上式的意義是將總通行費是經由使用者行駛經過之每一路段費率乘上行走距離再予以加總而取得，實施此收費方式不但可以全面顧及「使用者付費」之公平原則，亦可以依據車流密度來調整收費費率，而本研究所訂定之收費費率如下，當高速公路路段 i 在時間 t 時之收費費率為

_P

_ti，其與價格改變下仍然繼續行駛在高速公路路段 i 之比例

Q

_ti之關係式則為：



_

























              J j j F ti j jt

P

Q

j jt ti 1 2 2 F 1 1



  (6) 在上式中，



1、



F 2 、



1j和



Fj j 2 皆為短期下不容易變動之未知參數，其數值會隨此國家或此區域之國民所得、國民行車偏好、營運需求及社會成本等等項目而有所不同，而在短時間之下，若沒有重大措施或是法令的改變會影響國民所得、國民行車偏好等等項目，則這些項目不會有所改變，而在本研究中，因為主要是在探討短期之下，根據當時高速公路交通量輸入模型後可以得到符合當時狀況之動態收費系統，故假設四個變數不會隨著短暫時間而改變，並且此四個變數亦不會等於零。另外而由前測問卷而得，當高速公路費率越高，則繼續行駛高速公路的駕駛者會越少，因此初步可知上式中參數



1應該為負值；而由於本研究是在探討台灣中山高之收

(38)

費狀況，另外亦期望能初步簡化函數之難易度，故可將函數假設為替代道路只有省道台一線一條並且此替代道路無收費或旅旅行成本不變。

(39)

第四章問卷調查

本研究主要探討台灣地區高速公路實施擁擠收費後，用路人之旅運行為的改變情形，構建用路人旅運行為選擇模式，並進一步提出具體的實施概念。因此，對於擁擠收費此種尚未實施的運輸政策，本研究運用敘述性偏好法（Stated Preference Method）設計問卷，並進行運輸需求分析與預測，瞭解受訪者之行為特性與偏好。因此，在本章節中首先針對問卷中使用敘述性偏好法的情境模擬部分，做理論及應用上的詳細探討。

4.1 問卷調查

4.1.1 研究對象

本研究之研究對象以利用國道一號通勤旅次的用路人為主。由於使用大眾運輸為通勤工具之通勤者，在出發時間及路線選擇上較不具彈性，加上目前都市地區（除台北市外）之大眾運輸系統發展尙不甚完整，因此針對通勤旅次所使用的交通工具為小型車之通勤者為主要的研究對象。

4.1.2 問卷設計

本研究之問卷主要分成三大部分：（問卷內容請詳見附錄一） 1. 第一部分：通勤者基本資料調查主要詢問受訪者個人基本資料包括性別及年齡，以分析不同的年齡背景是否會影響受訪者對各價格之看法，並確認樣本是否具有代表性。另外也詢問受訪者使用高速公路之頻率，並觀察使用高速公路但沒經過收費站是否佔有一定比例，而其他問項，如對於替代道路之知曉情況等問題，作為建構模式之特定變數。 2. 第二部分：情境模擬在此部分中，先詢問是否能接受在使用者付費原則之下，按照行駛里程計算通行費

(40)

並取代原有之主線柵欄式人工收費，再來詢問受訪者對於高速公路實施擁擠收費後的各種假設狀況，假設在道路擁擠的狀況之下，如果將高速公路通行費提高到 45、50、55、 60、70、80 及 80 以上之即能有效地提高道路服務品質，則駕駛者繼續使用高速公路之意願為何。另外在詢問在不變動收費之下，是否有其他高速公路相關因素及替代道路相關因素會影響駕駛者使用高速公路之意願。藉由這兩部分資料的收集分析，可估計出本研究模式之未知參數



1、



F 2、



1jt和



Fj j 2 。

4.2 資料分析

本研究的調查時間為 97 年 4 月初到 4 月底之間，共詢問 400 位使用高速公路的受訪者，剔除無效問卷 20 位之後，有效樣本為 380 位，有效回收率為 95％。

4.2.1 受訪者社會經濟特性分析

在受訪者的個人基本資料部分中包括有性別、年齡二項基本的社會特性資料，如表 4.1。 1、受訪者基本資料之統計分析在回收的樣本之中顯示出通勤者的性別以男性受訪者的比例偏高佔有全部樣本的 63.42％，可能原因為台灣的社會是以男性在外上班居多，但其比例差異不大，並能顯示本調查在男女分布上之平均。在年齡方面，以 21 到 30 歲最高，為 32.89％；其次為 41 到 50 歲，佔 27.11％；再來是 31 到 40 歲，佔 22.89％，21 到 30 歲之訪問比例最高，可能原因是因為本問卷是經由網路發放，而網路族群以青年的族群居多，而由 31 到 40 歲和 41 到 50 歲之兩種比例可知，此問卷樣本在年齡上平均分布。

(41)

表 1 受訪者社會經濟特性統計項目類別人數百分比（％）性別男 241 63.42% 女 139 36.58% 年齡 20 歲以下 13 3.24% 21~30 歲 125 32.89% 31~40 歲 87 22.89% 41~50 歲 103 27.11% 51~60 歲 51 13.42% 60 歲以上 1 0.26% 樣本數 380 2. 受訪者通勤旅次之統計分析在這個部份是要了解駕駛者在高速公路的使用情形以及對於替代道路的熟悉程度。在回收的樣本之中顯示，約有 6 成 5 的受訪者其最常行駛的路段上僅僅只會經過一個收費站，甚至是不會經過收費站，可以得知超過一半之高速公路使用者為短期通勤旅次，無法全面顧及使用者付費之公平原則，亦會在某些路段上有經常性之擁擠情況發生。在替代道路這一部份，有近 8 成的受訪者知道替代道路路線，也對替代道路具有相當程度的熟悉，但是大部分的受訪者在一個月之中僅僅使用替代道路只有 3 次以下，這顯示了大部分的使用者即使對替代道路熟悉，但還是很少使用替代道路，還是會使用高速公路。

(42)

表 2 受訪者通勤特性之統計分析項目類別人數百分比（％）行駛次數最多之路段會經過之收費站數量不會經過收費站 115 30.26% 1 個 134 35.26% 2 個 42 11.05% 3 個 25 6.58% 4 個 32 8.42% 5 個以上 32 8.42% 是否知道同樣起訖點之替代道路知道 298 78.42% 不知道 82 21.58% 對於該替代道路之熟悉度非常熟悉 94 24.74% 熟悉 101 26.58% 普通 86 22.63% 不熟悉 73 19.21% 非常不熟悉 26 6.84% 平均一個月使用替代道路之次數 0 次 173 45.53% 1~3 次 154 40.53% 4~6 次 26 6.84% 7~10 次 11 2.89% 10~15 次 4 1.05% 15 次以上 12 3.16% 樣本數 380

依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

國 立 交 通 大 學

交通運輸研究所

碩 士 論 文

依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

A study of time-dependence distance-based toll collection model

- Taking National Freeway No. 1 as an example

研 究 生：陳尹榕

指導教授：許鉅秉 教授

依時性里程收費模式之研究－以國道一號為例

A study of time-dependence distance-based toll collection model

- Taking National Freeway No. 1 as an example

研 究 生：陳尹榕 Student：Yin-Jung Chen

指導教授：許鉅秉 Advisor：Jiuh-Biing Sheu

國 立 交 通 大 學

交 通 運 輸 研 究 所

碩 士 論 文

摘 要

誌

謝

目錄

表目錄

圖目錄

第一章 緒論

1.1 研究背景

1.2 研究目的

1.3 研究方法

1.4 研究範圍

1.5 研究流程

第二章 文獻回顧

2.1 擁擠定價的定義

2.2 擁擠收費及最適道路定價原則

2.3 擁擠定價之研究

Q

b

A

P

P

A

b

Q

2.4 國外擁擠收費之案例分析

2.5 個體選擇模式



 

 





Z

S

Z

S

Z

S

V

U

V



Z

S







Z

S



Z

S

 

 



V

V

P

2.6 敘述性偏好

2.6.1 敘述性偏好法之基本概念

2.6.2 敘述性偏好法之衡量尺度與參數校估方法

2.6.3 實驗設計之概念

2.6.4 敘述性偏好法相關研究

第三章 研究模式建構

國立交通大學

碩士論文

研究生：陳尹榕

指導教授：許鉅秉教授

研究生：陳尹榕 Student：Yin-Jung Chen

國立交通大學

交通運輸研究所

碩士論文

摘要

第一章緒論

第二章文獻回顧

_P

_A

_b

_V

_Z

_S

第三章研究模式建構

_

_

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_

_

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_S

_P

_P

_P

_