基于双层规划模型的城市公交最优收费结构研究

摘要

在“公交优先”和“大力发展公共交通”等国家战略的指导下，在现有的路网和公交网络系统下，如何利用城市公共交通最优价格策略来提高交通资源配置效率，已成为城市公交运营实践和公交规划与管理理论研究的热点问题。城市公共交通票制与票价水平是城市公共交通系统的重要组成部分，其决定了城市公共交通的分担率，是影响人们的出行选择和公共交通系统供需平衡的直接的因素之一。公交票价结构和水平的不合理将导致公交客流分配和公交资源配置的失衡，影响公交系统的可持续发展。本文将以城市公交系统中“最优票价收费结构”为主线，以公交票价结构为主要研究对象，建立科学合理的城市公共交通最优定价和补贴评价模型，为城市公交定价和补贴机制提供新思路和新方法。
　　本文首先详细阐述了城市公共交通系统的定义与组成，并分析了城市公共交通的七大产业特性，并以此为基础确立了公交定价与补贴的原则，并归纳整理了被广泛运用的城市公共交通票价制定方法，对基于我国国情的补贴方式进行了讨论。通过对城市公交定价与补贴过程中参与主体讨论，本文引入了博弈论的概念来描述参与主体之间的行为。其次，本文对现有的城市公共交通票制模式进行了讨论和总结。公交票制主要分为单一票制和多级票制两大类，其中多级票制有根据乘客的出行距离、途径区域、旅行时间和公交车辆的服务水平等分为不同的收费结构。在对现有公交票价结构优劣进行分析的基础上，本文提出了一种全新的基于乘客起讫点直线距离的收费结构。第三，在双层模型中，上层模型描述了城市公交定价与补贴的博弈过程，下层模型则是乘客对某一票价结构和票价水平的反应。本文采用基于路径的Logit客流分配模型，其客流分配结果也是评价公交票制和水平的重要指标。
　　本文取得的主要研究成果包括:利用双层规划理论和委托-代理理论描述政府、企业和乘客间三方博弈的过程;提出了一种基于乘客出行路径的Logit分配模型，充分考虑公交路段间不同公交路线的异质性，适用于现有的非线性票价结构;本文利用双层规划模型对不同收费结构下的最优票价水平和企业财政和补贴效果进行了分析，并用实例证明了基于O-D距离收费结构的优势和可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及研究目的和意义

1．1．1．研究背景

1．1．2．研究的目的和意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 公交定价和补贴

1．2．2 公交网络流量分配模型

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 城市公共交通定价与补贴研究基础

2．1 概述

2．2 城市公共交通系统的定义和特性分析

2．2．1 城市公共交通系统的定义

2．2．2 城市公共交通系统的产业特性分析

2．3 城市公交系统定价与补贴原则

2．3．1 定价原则

2．3．2 补贴原则

2．4 城市公交系统定价与补贴方法

2．4．1 定价方法

2．4．2 补贴方法

2．5 博弈论在城市公交定价与补贴过程中的应用

2．5．1 博弈论概述

2．5．2 城市公交定价与补贴过程中的参与主体

2．5．3 博弈论模型在公交定价与补贴过程中的应用

2．6 本章小结

第三章 城市公交票制模式

3．1 概述

3．2 单一票制(Flat Fare)

3．3 多级票制(Differentiated Fare Structures)

3．4 票制结构比较

3．5 基于O-D的距离收费(OD-based Fare)

3．6 本章小结

第四章 公交分配模型研究基础

4．1 概述

4．2 公交分配的关键问题

4．2．1 公交网络描述

4．2．2 广义费用

4．2．3 共线问题

4．2．4 非线性公交票价的不可加性

4．2．5 乘客路径选择策略

4．2．6 有效路径集合

4．3 基于Logit的公交分配模型

4．4 本章小结

第五章 城市公交最优收费结构的双层规划模型

5．1 概述

5．2 优化模型

5．2．1 上层模型

5．2．2 下层模型

5．3 求解算法

5．3．1 遗传算法概述

5．3．2 双层规划的遗传算法设计

5．4 实例分析

5．4．1 小型公交网络

5．4．2 大型公交网络

5．5 本章小结

第六章 主要研究结论与进一步需要研究的问题

6．1 主要研究结论

6．2 主要创新点

6．3 需要进一步研究的问题与方向

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表论文情况