双模式交通系统中拥挤费收入返还策略研究

在地铁公交和道路驾车两种出行方式并存且竞争的交通系统中，将出行者分为有小汽车和无小汽车两类，有小汽车的出行者可以选择驾驶小汽车或乘坐地铁出行，无小汽车的出行者只能乘坐地铁出行.在瓶颈道路最优收费下，考虑地铁车厢拥挤成本，分析了拥挤费收入返还给公共交通出行者的五种方案，给出了兼顾个人出行成本公平与道路交通出行效率的拥挤费收入分配比例，并通过数值算例验证了理论结果.     

停车受限条件下多模式交通网络动态拥挤收费

在一个多起始单终点的交通网络上,本文研究当终点处停车空间不足时,如何通过在路段瓶颈处实施拥挤收费实现系统最优.首先,根据小汽车和公交的出行成本函数,运用凸规划算法求解系统最优条件下网络中各OD最优的小汽车和公交出行量.其次,根据系统最优时的小汽车出行量,计算出为了消除交通瓶颈处车辆排队而实施的动态拥挤收费.再次,根据小汽车和公交车出行成本的均衡条件,计算出各OD对每辆小汽车出行者应缴纳的停车拥挤附加费(或应获取的补贴),收取该费用(或发放补贴)的目的是调节小汽车和公交的出行量使它们在双模式均衡(小汽车与公交车出行模式均衡)条件下分别达到系统最优水平.最后,算例分析了两组OD对的情况,计算出两种泊位供应量下各OD对小汽车最优出行量与小汽车出行的停车拥挤附加费或补贴,并且给出了动态拥挤收费与道路收费的函数曲线.     

基于活动的瓶颈模型和收费机制:研究进展评述

Vickrey于1969年应用确定性排队理论,首次提出了一个能导致所有出行者具有相同交通费用的内生出发时间选择模型,即著名的瓶颈模型.50年前,Vickrey提出的瓶颈模型以出行作为分析单位,没有考虑出行与活动之间的相互关联.近年来,出现的基于活动的瓶颈模型考虑了时变活动效用对通勤者出发时间选择的影响.瓶颈处的排队延误纯粹是一种社会损失,拥挤收费是消减瓶颈排队延误的有效的经济手段,而瓶颈模型是研究拥挤收费的强有力工具.本文回顾了瓶颈模型的研究进展,介绍了经典的瓶颈模型和基于活动的瓶颈模型的基础理论,分析和比较了两类模型最优动态收费和最优阶梯收费下的解及其消除排队延误的效率.     

基于活动的瓶颈模型:公交枢纽晚高峰居民通勤研究

如何快速消除公交枢纽瓶颈的制约,是居民通勤的老大难问题.本文结合瓶颈模型与基于活动的方法来研究公交枢纽晚高峰居民通勤行为,以解决通勤者在其活动和出行之间的时间分配问题.以瓶颈模型为基础,考虑公交内部拥挤,将出行行为与活动相关联.通过引入公交内部拥挤成本,根据不同的效用函数选择出发时间,建立了动态出行均衡模型.并由此得出均衡条件下的相关性质,来解释晚高峰通勤者在瓶颈入口前排队的交通现象.研究发现,与传统瓶颈模型相比,基于活动瓶颈模型乘客动态更加丰富,出发时间选择更为复杂.算例结果表明,通勤者对公交车内部拥挤的敏感度越高,越会尽量地避开高峰出行.为了使净效用更大,通勤者会选择在工作地滞留较长时间,晚高峰时段推迟.     

自动驾驶时代基于电子路票的组合策略管理多模式通勤出行

自动驾驶的出现将对交通系统中的出行行为和模式划分产生显著影响.本文研究可交易电子路票和公共交通定价组合策略对通勤者出行模式选择的影响(如不同出行模式组合的出现条件,共享自动驾驶汽车市场渗透率,路票价格等),并进一步分析组合策略参数对通勤者在不同模式间的转移量和系统总成本的影响.研究表明,实施组合策略后,电子路票均衡价格可以唯一确定;当满足某个特定条件时,独自驾驶传统汽车的通勤者会转向共享自动驾驶汽车和公共交通模式,道路总车辆数明显减少,且效果随着公共交通票价和路票收取额的提高而增加.最后,系统总成本最优解出现在三种模式都包含的区域,此时路票收取额等于某一特定值且公共交通票价等于可行域内的最大值.本研究可以量化新技术的影响,并为交通管理部门制定有效的管理策略提供理论参考.     

基于活动的早高峰家庭通勤与拥挤收费模型

在出行行为研究中,早高峰家庭出行行为一直以来都是一个研究热点.近几年,由于汽车的高拥有成本以及限购策略等,家庭成员共享一辆车出行的现象变得越来越普遍.典型的家庭通勤表现为通勤者必须先开车送孩子上学然后再去工作.在本文中,首先,从活动效用角度出发,对早高峰家庭通勤者出发时间决策问题进行分析.其次,考虑家庭出行负效用与家庭成员在家、学校和工作地点的活动效用,构建了家庭出行净效用函数.再次,利用家庭出行净效用函数建立了早高峰期间的家庭通勤均衡模型.最后,基于均衡模型,可以得到最优的动态收费策略,进而提出了一阶段最优拥挤收费策略.应用本文所提出的模型探讨了工作与学校期望到达时间间隔对系统总效用,收费水平以及收费时间段的影响,从而使交通管理者可以通过设置最佳的时间间隔来最大化系统总效用.     

基于活动的拼车通勤行为及效用均衡分析

本文构建了基于活动的拼车通勤模型,考虑通勤者可选择自驾、拼车司机和拼车乘客三种出行角色,即选择两种出行方式:自驾和拼车,研究早高峰通勤过程的动态用户均衡问题.在活动链中,假设通勤者在家和工作地都会产生效用.同时,将拼车障碍成本,其它货币成本和费用补偿成本引入通勤模型.高峰期内,通勤者可通过出发时间选择和出行模式选择,实现其出行效用的最大化.在用户均衡状态下,每类通勤者都不能通过单方面改变自己的行为选择而使其出行效用变得更大.此外,本文从消除排队的角度出发,推导了系统最优下的动态收费用户均衡.最后,通过一个数值算例对本文的结论进行验证和分析.     

公共停车场与私营停车场的博弈定价模型

本文研究公共停车场和私营停车场之间的定价博弈问题.考虑早高峰出行模式,出行者可以选择小汽车或者轨道交通出行.小汽车出行用户在到达目的时,需考虑停车问题(选用公共停车场或私营停车场).本文首先采用交通流的瓶颈模型分析出行模式与两类停车场定价、各自停车位数量的关系.在此基础上,建立了政府决策者(公共停车场)与私人效益最大化追求者(私营停车场)参与的NASH博弈模型,探讨NASH平衡条件下的两类停车场的最优收费模式.同时,比较了两类停车场共存的博弈竞价机制与单一私营停车场供应的社会效益.研究结果表明,以最小化社会总成本为目标,政府决策者是否实施停车补贴,将取决于公用停车场停车位数量.政府决策者可以通过调整公共停车位的数量和收费水平,使得交通系统性能趋于系统最优.     

竞争交通系统中异质性用户的出行方式选择

在一个地铁公交与道路驾车两种出行方式并存且竞争的交通系统中,出行者按照时间价值、早到与晚到惩罚的差异被分成两组,地铁可以按边际成本或者平均成本确定票价,道路可以不收通行费或者以道路系统最优化原则收费.我们研究不同收费策略组合下的交通方式选择问题,并利用算例分析了出行需求及其构成对交通方式选择和个人出行成本的影响.     

用于异质用户出行管理的可交易许可证研究

针对公共交通与私家车出行方式并行的双模式交通系统,在考虑不同用户的时间价值情况下,通过引进可交易的道路许可证政策,建立了均衡出行交通模型.研究发现,许可证政策将拥挤产生的交通成本内部化,在缓解交通拥堵的同时,通过经济手段,降低了系统总成本.进一步地,本文证明如果汽车比公交快,那么时间价值较高的人会选择私家车出行;反之,如果公交比汽车快,时间价值相对较高的有车族会选择公交出行.通过与OD收费进行比较,我们得到在收费为正的情况下,许可证政策可以得到与基于OD收费相同的效果.最后,算例结果表明,许可证政策使得部分人选择公交出行的成本更低,达到鼓励公交出行的目的;甚至在许可证发放数量少于临界数量的情况下,选择公交出行的人会获得正收益.     

鼓励合乘的可交易电子路票策略管理混合时代出行需求

通过制定有效的交通管理措施合理引导通勤者的出行需求对于缓解城市交通拥堵和降低个体出行成本具有重要的现实意义.本文针对普通汽车和共享无人驾驶汽车共存的混合交通系统,以瓶颈模型为基础,研究实施可交易电子路票与鼓励合乘组合管理策略对通勤者出行行为的影响,并对交通管理策略参数(如鼓励合乘系数,电子路票收取数额)进行分析优化.研究表明,实施单一策略时,虽然部分通勤者转向共享合乘出行,但增大鼓励合乘力度反而使得共享合乘人数减少,系统最优解在交通管理策略参数满足某一特定关系时可以取得;实施时变策略则会产生较高的电子路票均衡价格,但系统总成本与实施单一策略相比较而言均降低更多.无论是实施单一策略还是时变策略,均能唯一确定电子路票均衡价格.本研究可为交通管理部门在混合出行时代下的出行需求引导策略制定提供理论参考.     

考虑交通能源消耗的出行需求管理策略研究

本文综合考虑出行者出行行为、交通系统运行状态及交通系统能耗之间的关系,建立公交车和私家车双模式下的随机用户均衡模型以及交通系统达到平衡状态的总能耗模型.结合交通系统外部效应的特点和道路收费的经济学原理,以最小广义费用为上层目标函数,建立考虑能耗的双层规划模型,阐明了出行需求管理政策通过调节出行行为来控制交通能耗的机理.将交通政策抽象化代入所建立的双层规划模型.算例分析表明,该模型能够定量地反映实施道路拥挤收费和公交优先措施等策略在不同交通需求情况下对交通能耗的影响.     

基于路径运行时间可靠度的随机系统最优拥挤收费模型

应用交通网络平衡模型和边际成本收费理论相结合的方法,研究了运行时间可靠度下的随机系统最优拥挤收费问题,建立了运行时间可靠度及内生ATIS市场渗透率条件下随机系统最优交通拥挤收费模型.分析了基于运行时间可靠度下的随机系统最优拥挤收费对用户出行行为的影响.发现了与确定性网络用户平衡流中的情形类似,对于考虑运行时间可靠度下的随机交通网络,边际成本收费理论仍然适用,即采用边际社会成本流函数代替单位路段成本流函数,可以使随机网络随机用户平衡流变为随机网络随机系统最优流.算例分析结果表明:在传统的拥挤收费模型中,拥挤收费仅与路径(路段)运行时间和路径(路段)流量有关.现实中,在确定他们的出行路线时,用户往往还会考虑网络运行时间可靠度因素,而不仅仅是路径运行时间或成本.用户对于运行时间可靠度的置信度要求越高,传统的拥挤收费执行效果越不理想.因此,现实生活中传统的拥挤收费不一定能使网络效益达到最优或缓解交通拥挤.     

考虑校车的早高峰个人与家庭混合出行问题

在早高峰期间，家庭通勤者需要同时考虑家长和孩子双方的出行成本来制订出行计划。校车在各大城市的普及，改变了以往家长开车送孩子上学然后再去工作地点的单一出行方式。基于此，本文研究了在校车影响下的早高峰个人与家庭混合出行行为。首先，在校车、私家车双交通模式下，本文构建了个人与家庭混合出行的用户均衡模型，分别研究了个人通勤者和家庭通勤者的出发时间选择行为以及家庭通勤者的出行方式选择行为。其次，在均衡模型的基础上分别分析了校车费用、学校与工作开始时间差对个人和家庭两类通勤者出行成本的影响。然后，提出了相应的错峰调控策略来最小化交通系统总出行成本，从而提高交通系统的运行效率。最后，通过数值算例对本文所提出的模型和结论进行了验证。     

多时段城市路网拥挤定价收费的效率分析

随着我国城市化进程加快和汽车拥有量的迅速增长,交通拥挤日趋严重.传统的依靠新建、扩建道路等交通设施供给方面手段已不能达到有效治理交通拥挤的目的.拥挤定价收费作为一种交通需求管理策略在国内外受到广泛重视.提出多时段一般路网最优定价模型,并给出了两时段一般路网最优定价模型的最优条件与有效拥挤收费模式,研究了拥挤收费的时间和空间效应.算例分析显示,拥挤收费对调节高峰段与非高峰段交通量分布、减少总出行交通量、增加社会福利等,均有显著作用.     

基于随机边界函数的出行时间分析

出行时间是居民出行特征的重要分析指标.研究从出行时间预算入手,将随机生产边界函数用于对出行预算和出行时间边界的描述,建立了出行时间边界和出行者社会经济属性、家庭结构、出行者日活动安排及居住地用地特征之间的数量关系模型,给出了出行时间预算和出行时间边界的相互关系.以居民出行调查数据为来源,对通勤者和非通勤者分别建立随机出行时间边界模型,分析了工作活动影响下通勤者出行时间与非通勤者出行时间对各类影响因素的不同响应程度,比较了通勤者与非通勤者出行时间预算和出行时间边界的不同分布规律.研究表明,随机生产边界模型的组合误差结构为研究个体出行时间差异提供了很好的分析手段.     

用户异质下公交定价和道路收费收入再分配

针对收费道路与公共交通并行的竞争交通系统,在异质用户的出行时间价值服从均匀分布的假设下,结合公共交通的边际成本定价和平均成本定价策略,建立了均衡交通模型,分析了出行者的出行行为.研究发现,随着出行者时间价值之间的差异增大,无论收费收入上交财政还是补贴公交,自驾车人数在不同定价策略下差距减小.进一步,基于效率和公平的准则,考察了道路拥挤收费收入再分配原则所导致的系统总出行成本的变化情况,对四种公交定价和道路收费收入再分配策略进行了对比分析.研究表明,当道路收费收入直接补贴给公交出行者时,比较系统的总出行成本,平均成本定价策略优于边际成本定价.从公平角度分析,当出行用户的时间价值差异不是很大时,无论公交采取边际还是平均成本定价策略,收费收入全部用于补贴公交用户会使得公平性提高.最后,算例结果验证了当固定成本足够大时,受补贴的公交平均成本定价策略是一种较优的策略.     

基于社会与空间公平多用户网络拥挤收费定位

为了解决多用户交通网络中的拥挤收费路段定位问题,在有不同VOT(时间价值)用户的拥挤收费双层模型的上层模型中,加入满足社会与空间公平要求的约束条件. 设计了相应的遗传算法来求解有公平约束的拥挤收费模型.算例结果表明,尽管加入公平约束后的模型不能使交通系统达到最优,但仍旧能够有效缓解交通拥挤,并且所得到的收费方案能被所有不同VOT的用户接受.     

考虑早晚高峰出行链的出行方式选择均衡与定价机制

考虑从生活区与工作区之间的早晚高峰出行链,研究三种出行方式: 地铁直达,停车换乘和全程驾车. 基于瓶颈理论,建立了分层Logit模型刻画出行者的交通方式决策行为,利用弹性需求下的出行方式选择均衡等式, 进一步讨论了四种机制下的地铁票价和停车收费策略.研究结果表明,地铁和换乘停车场由政府经营,采用低票价的政策吸引出行者, 而工作区停车场由公司经营,实行高停车费的政策,不仅能有效鼓励停车换乘,提高公交出行分担率,并且能实现系统净收益最大. 算例结果从理论上支持了当前北京施行的差别化停车收费政策.     

基于离散-连续选择模型的通勤出行时间预测

把握出行者的日时间分配是交通行为分析的重要内容之一. 本文基于离散-连续建模思想, 结合运用Ordered Probit离散选择模型和Hazard连续选择模型, 建立了由上班(上学), 下班(放学)出发时刻模型和上班(上学), 下班(放学)出行耗时模型组成的通勤时间预测模型系统, 预测了通勤者的日时间安排. 研究表明, 所建模型能够以较高的预测精度, 预测通勤者的活动-出行时间安排. 研究将为活动-出行行为的整体建模预测和分析奠定时间轴预测基础, 为城市居民的交通行为分析提供模型工具, 为制定交通管理政策, 解决城市交通拥挤问题提供决策分析依据.