交通走廊瓶颈路段的通勤出行拥挤收费策略研究

摘要

城市私人小汽车使用率逐年攀升，但道路容量受土地紧缺与政府财政负担的限制而无法随之增加，因此在高峰时段，CBD与周边卫星城市的跨区通勤交通常发生拥挤排队情形。而当前交通拥挤管理倾向于通过拥挤收费，辅以完善公交系统线网，以有效转移小汽车交通量、提高公交系统使用率，但同时也产生了拥挤收费是否为民众所接受，及该拥挤费收入的用途是否正当等讨论。有关拥挤收费的文献，多讨论单一起讫对、以小汽车为主的单一交通工具模式，其中也有应用“最优控制理论”构建单一起讫对的动态拥挤收费模型，而有关公交系统运营调度的文献大多仅讨论运营者如何满足乘客的需求，其目标是使发车更有效率并且让乘客在车站的等候时间最小。
　　 本论文以单一的瓶颈道路拥挤收费模式为基础，加入可替代的公交线路，以乘客的出行时间成本为目标函数，并考虑两种交通工具的运行特性、短期的通勤者通勤行为特性。模型中的所有变量均为时间的函数，因此以最优控制理论分析本研究的动态问题，其优点为可通过乘数的经济意义分析来表现边际成本的状态，而不需要定义复杂的成本函数来分析它们的关系;此外，本论文以时间为横轴、两种交通工具选择人数的变化为纵轴，当交通使用者达成均衡时，每个时间点也对应两种交通工具的均衡使用人数;进一步，本论文拟对小汽车收取动态拥挤费，并将拥挤费收入补贴于公交运营成本，公交运营单位可通过增加发车班次缩小发车间隔来增加公交出行分担率，从而减少瓶颈路段的小汽车交通量;由于每车次补贴的水平不可能高于现有每车次的运营成本，并且当补贴过度时，虽然发车次数增多，对乘客时间成本的减少呈现正面效益，但也有可能因车辆使用频率过高使得运营成本不减反增，系统均衡成本也随之增加，因此可预先观察每车次补贴额对系统均衡成本的敏感度，并进一步反推出最佳的拥挤费收入转移比率。
　　 实际上拥挤费的收入不仅用于补贴公共交通，还用来承担实施动态拥挤收费所消耗的各项软硬设施建设费、维护成本等。算例分析结果显示最佳补贴比率约为49.3％时即可大幅改善系统均衡成本，而剩余的收入便可用于其它用途;本算例中发车间隔因补贴而缩短，最短可达4.8分钟，可作为公交运营单位调整发车间隔的依据;此外，也可以根据即时的交通拥挤状况，调整本论文瓶颈路段的疏散率函数，即代表瓶颈路段几何设计、信号灯设置等影响通行能力的综合调整参数。因此当拥挤过于严重时，可调整路段的道路通行能力影响系统均衡。由算例分析可发现提高道路通行能力，虽能刺激潜在的小汽车出行，造成小汽车交通量微幅增加、降低系统均衡成本，但其敏感度不如直接补贴公共交通显著。综上所述，交通管理部门不但可以利用动态拥挤收费和补贴策略，还可视实际路况调整瓶颈路段的通行能力，从而使两种交通工具使用率达到最优配置。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究目的

1．3 研究范围

1．4 研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．4．3 文献研究总结

1．5 主要研究内容

第2章 交通走廊瓶颈路段拥挤收费概述

2．1 交通走廊瓶颈路段的基本概念

2．1．1 交通走廊

2．1．2 瓶颈路段

2．2 拥挤收费的内涵

2．2．1 拥挤收费的概念

2．2．2 拥挤收费的基本原则

2．2．3 拥挤收费的基本方式

2．2．4 拥挤收费的类型

2．3 拥挤收费的一般原理

第3章 通勤出行系统总成本模型构建

3．1 高峰时段跨区通勤交通特性分析

3．2 瓶颈路段通勤出行成本模型构建

3．2．1 影响瓶颈路段流量的相关变量分析

3．2．2 瓶颈路段通勤出行成本函数构建

3．3 轨道交通方式通勤出行成本模型构建

3．3．1 等待时间成本分析

3．3．2 行程延误成本分析

3．3．3 轨道交通方式出行成本函数构建

3．4 系统总成本函数构建

第4章 通勤出行系统总成本模型的乘数分析

4．1 最优控制理论的相关分析

4．1．1 最优控制系统及其函数组成

4．1．2 最优控制问题最优化条件

4．2 共态变量(乘数)、外部性的经济意义分析

4．2．1 共态变量(乘数)经济意义分析

4．2．2 瓶颈路段外部性经济意义分析

4．2．3 轨道交通乘数经济意义分析

4．3 最佳拥挤费率与运营成本补贴

4．3．1 瓶颈路段最佳拥挤费率分析

4．3．2 轨道交通运营成本补贴

4．4 模型求解

第5章 算例与灵敏度分析

5．1 算例分析

5．2 灵敏度分析

5．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果