通行费收入预测问题的探讨

郭珊珊、刘洁

河南中原高速公路股份有限公司 河南郑州 450000

摘要：近几年，我国的高速公路发展迅速，在2015年末时，全国的高速公路总里程已经达到125373公里，成为全球最长的高速公路。然而，高速公路是一种具有投资大、回收期长、具有准公益性质的特殊商品，其投资与经营过程十分复杂。如何确保高速公路的经营和管理工作走上正轨，保持高速、平稳的发展势头，是目前我国高速公路建设的一个重大课题。如何正确地进行城市道路交通管理，其中最重要的工作就是对道路收费进行科学的预测。本文通过对我国高速公路收费收入的影响因素的分析，结合我国的实际情况，提出了一种比较可靠的公路通行费收入短期预测模式。

关键词：高速公路；通行费；收入预测

中国的高速公路在近几年发展迅速，已经成为全球最长的高速公路，已经初步形成了一个具有超过20万城镇人口的高速路网。高速公路的建设，既能缩短省际、重要城市间的时间和空间，又能加速区域间人员、商品、技术、信息的交流，有效地减少了生产和运输的费用，同时还能带动落后地区的发展。然而，我国高速公路的建设投入巨大，其融资渠道以银行贷款为主。高速公路收费是高速公路的一项重要收入，高速公路特许经营企业的主要业务是通过汽车通行费来支付贷款和利息，以及日常的高速公路运行费用。特别是在新建或扩建高速公路时，要知道工程的回收，也就是每年的过桥费收入。新设或扩建的公路收费是以预测为准，其计算方式与营运后收费所得相似，但又有所不同。本文对高速公路收费的新增、扩建作了初步的预测，为高速公路企业和有关主管部门的政策制定与管理提供了依据。

一、高速公路通行费收入影响因素分析

（一）交通量影响因素

1.宏观经济形势的不稳定.经济周期的改变将直接影响到经济行为对运输容量的需求，从而影响到高速公路的总流量和总的费用^[1]。

2.不同的需求方对高速公路的认知存在差异。高速公路对通过的车辆收费，让需要的人在支付费用方面有很大的不同。

3.道路管理和养护管理和服务设施。一方面，由于部分地区道路经常发生交通堵塞等问题，导致了消费者对高速公路的良好印象度降低。造成部分消费者选择不选择较低的道路，造成车流量大幅下降，同时也会对收费产生一定的影响。

4.收取费用^[2]。目前，我国实行的是按车辆计费和按时计费的两种方法。

5.自然条件。季节变化、天气、自然灾害等因素对交通流量的影响较大。如果遇到大雾天气或严重的冰雪天气，可能会造成部分或所有路段的短暂停驶，造成道路流量的下降。

（二）收费里程的影响

随着我国高速公路的建设速度的不断提高，特别是在大城市，高速公路的里程也越来越多。由于市区道路实行免费通行，所以在地区之间的交通中，首尾两端均可自由通行，并可就近选择高速公路出入口进出高速公路，从而降低高速公路收费里程，从而降低通行费收入。此外，由于我国城市范围的扩张，高速公路收费站逐渐向郊区迁移，造成了高速公路收费里程的下降，从而影响了高速公路的收费收入^[3]。

（三）收费标准的影响

1.交通费用。计费交通量是指在某一特定的计费标准下，实际发生的交通流量。计费流量和计费标准是相互影响、相互制约的。

2.发展的经济。从静态的观点来看，某一特定的时间和地区的经济发展程度，决定着其经济内涵，如：收入水平、物流水平。从动态的观点来看，某一地区的持续发展不仅会导致某一地区的人均收入水平、物流水平等总要素的变动，同时也会引起产业结构、工农业结构、进出口和消费结构的根本改变。这些变化的总量和结构性的改变，将会对区域内旅客运输的需求和运输结构产生影响。

3.国内的各项政策。高速公路收费管理是一项财政拨款、管理维护、调整资源配置的一项政策工具，它的巨大经济效益和公路建设运营管理的本质特点决定于公路建设管理。在政府对公路建设和运营的相关政策中，收费政策、税收政策、财政补助政策是最常见的^[4]。

4.消费者在公路上的消费行为。在确定收费标准时，应充分考虑受影响地区道路用户的组成。此外，由于高速公路所在区域不同，收费标准的确定要灵活。同时，由于不能适应人们的心理，所以不能经常调整收费。相对来说，每隔一段时间有规律地进行适当的调整，可以更好地为使用者所接受，同时也不会造成交通流量的大幅波动。

5.融资方式。投资结构是企业投资和融资模式的终极体现，也是决定企业经营管理水平的一个关键因素。

6.公路经营收益和财政支出.在确定了除了通行费之外的营运收益和财务费用之后，高速公路是否能够实现既得利益，则取决于收费水平的调整。所以，在确定高速公路收费标准时，营运收益与财务费用是一个非常关键的问题。

7.交通安全与环境污染。合理设置收费标准，既能保证道路交通流量的合理，又能保证道路的利用率最大化，同时也能保证道路交通的畅通，从而有效地缓解道路交通拥堵的问题。

二、高速公路通行费收入预测模型研究

（一）预测模型构建

1.建立了一个综合预报模型。一般而言，公路收费总收入的历史数据是一种逐步增长的过程，需要对今后的收费收入做出预测。虽然灰色预测方法是可行的，但是它也有一定的局限性，仅适合于具有近似指数增长的数据序列。由于公路通行费收入的变化具有随机性，不能用一个明确的数学表达式对其进行归纳和归纳，从而得出准确的预报效果^[5]。然而，由于网络中存在着大量的隐点，并对样本数据进行了训练，因此，在实际应用中，由于路网中存在着大量的样本，使得神经网络在神经网络中的应用无法获得准确的模型。

2.组合预测是将多种预报模式有机地结合在一起，将多种预报方法的信息结合在一起，通过合理的方法，得到最优的组合预报模式，以提高预报的准确性，提高预报的可信度。利用神经网络具有较强的非线性映射性能，可以有效地改善灰度预报的准确性。

3.一种基于神经网络的预测模型。由于高速公路的收费是由人、车、路组成的一个复杂的大系统，一般不能用线性函数来描述，而神经网络在非线性预报中的作用是巨大的。

4.一种非线性的灰色混合模型，其基础是神经网络。本文采用了一种新的神经网络预测方法，它是一种新的神经网络方法。本文提出了一种新的方法——一是由于我国高速公路收费收入的历史资料数量较少，无法提供足够的样本来保证其性能；二是由于收费收入具有近似指数的特点，因此适用于交通费用收入的预测（见图1）。

图1基于神经网络的非线性灰色组合模型示意图

其中，灰色模式1是残差灰预报模式，2是对初始状态进行优化和调整的灰色模式，而灰模式3是灰色 Verhulst模式。

（二）预测模型分析

利用 MATLAB软件进行了以上预测，并在广东，贵州，湖南三个省份的几条高速公路进行了试验预测，其中以5~10年的历史资料为依据，以每月预测和年度预测相结合，利用ARIMA模型、灰色GM（1,1）、神经网络、灰色 Verhuls预测模型进行对比试验。

结语

高速公路收费收入的影响因素很多，其中很多都是相互影响的，其中有很多因素都会对收费收入产生一定的影响。同时，由于我国目前正处在高速发展、转型发展的阶段，区域空间结构和产业布局的变化很大，对高速公路收费收入的影响因素变化很大，与欧美等发达国家相比，其发展条件较为成熟、稳定。本文从整体上分析了各方面的影响，从而使高速公路收费的准确性得到了较好的改善。

参考文献

[1] 蔡晓,李燕鸿,李培骏. 高速公路通行费收入预测方法研究[J]. 公路与汽运,2018(2):173-177,182.

[2] 孙世忠. 基于移动平均和GM(1,1)灰色模型的高速公路通行费收入预测方法探讨[J]. 统计与管理,2018(12):16-21.

[3] 袁月波. 关于高速公路通行费收入预测的探讨[J]. 江西建材,2016(10):161-161.

[4] 刘宁,黄樟灿,谈庆. 基于GEP的高速公路通行费预测方法研究[J]. 计算机应用研究,2019,36(7):1998-2002.

[5] 蒋强,唐敏. 基于收费政策的高速公路通行费预测方法研究[J]. 公路工程,2019,44(5):263-268.