考虑公平性的多方式交通拥挤收费方法研究

发布时间：2017-12-20 04:16

  本文关键词：考虑公平性的多方式交通拥挤收费方法研究　出处：《东南大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 拥挤收费 公平性 多用户 多方式 帕累托改进 限行 混合政策

【摘要】：拥挤收费通过在拥挤道路上收取通行费来影响出行者的出行选择,从而缓解交通拥挤。尽管拥挤收费已经在国外一些城市成功实施,并获得了政府和交通管理机构越来越多的支持,拥挤收费仍然面临着公众的强烈反对。公众反对拥挤收费的原因主要集中在公众所感知的拥挤收费的不公平性。为了使拥挤收费更容易被公众所接受,在设计拥挤收费时必须考虑其公平性影响。本文围绕拥挤收费公平性进行了以下研究：总结了交通拥挤收费的研究进展。交通网络拥挤收费问题通常被构建为一个双层最优化问题或者带互补约束的数学规划问题。上层问题的目标一般是优化某些系统性能指标,而下层问题被用来描述出行者的路径选择行为,即收费用户均衡条件。交通网络中的多用户通常可以按照交通工具、时间价值和路径选择行为进行分类。对使用不同交通工具的多类用户,可以实行差异收费；而对于具有不同时间价值和路径选择行为的多类用户,收费一般是均一的。多方式交通网络中出行费用的非对称性给模型建立和求解算法都带来了极大的挑战,因此,多方式拥挤收费方案设计比传统的只考虑小汽车道路网的单方式拥挤收费方案设计问题复杂得多。全面分析评价了拥挤收费的公平性。拥挤收费公平性的维度主要包括：横向公平性,纵向公平性,空间或区域公平性,代际或时间公平性,市场公平性和社会公平性。拥挤收费公平性的常用度量指标包括：平均值,范围,方差,变异系数,相对平均偏差,对数方差,泰尔熵,基尼系数。从应用研究和模拟研究两方面的证据全面评价了拥挤收费的公平性影响。探索了三种有潜力的提高拥挤收费公平性的策略：拥挤收费收入再分配、帕累托改进的拥挤收费和可交易电子路票系统。把拥挤费收入用于再分配能够减轻拥挤收费不公平性的负面影响。帕累托改进的拥挤收费方案在提高交通系统整体性能的同时,不会使任何一个个人(包括政府)变得更糟。这种特性使得帕累托改善的拥挤收费方案对公众更具有吸引力,间接提高了拥挤收费的公平性水平。可交易电子路票方案,在管理道路交通拥挤和环境外部性方面和拥挤收费本质上是一样有效的,但是能够更好地解决拥堵费的社会和政治问题。可交易电子路票策略,使每个人都受益,并通过免费分配和交易路票,使得收入分配更加均匀；可交易电子路票方案在某种程度上可以看做是一种收入中性的拥挤收费方案。提出了一种多方式交通网络上针对离散时间价值多类用户的帕累托改进的纯限行政策模型。首先,建立了纯限行政策下的多用户多方式网络均衡变分不等式模型(MUE-PR).在MUE-PR模型的基础上,建立了多用户多方式帕累托改进的纯限行政策模型(MPI-PR),改进了由Lawphongpanich和Y'm提出的多重次优化算法,能够求出MPI-PR模型的强稳定解。算例分析表明,MPI-PR模型的解是存在的,路段总流量是唯一的,而分类路段流量是不唯一的。多用户多方式帕累托改进的纯限行模型最优解与相应的单用户模型最优解在最优限行率、系统总延误,总路段流量均相同。在MPI-PR政策下,不同VOT类的用户的公交出行的比例均为a,小汽车出行比例均为1-α。结合纯限行政策和拥挤收费政策的优势,提出了多用户多方式帕累托改进的限行-收费混合政策模型(MHPI)。为了进一步提高限行-收费混合政策的效率,增加了公交补贴的收入再分配策略,提出了带公交补贴的多用户多方式帕累托改进的限行-收费混合政策模型(MHPI-S)。算例分析表明多用户多方式帕累托改进的限行-收费混合帕累托改进政策都是存在的。相比于多用户纯限行政策(MPI-PR),多用户混合政策(MHPI和MHPI-S)为出行者出行选择提供了更大的灵活性。MHPI政策比MPI-PR和MHPI-S政策的空间公平性更高。MHPI-S政策是一种累进的政策,且具有提高公交出行分担率的潜力。不同VOT类的出行者对同一混合政策的反应也不同。相比于单用户混合政策,考虑多用户的混合政策缓解交通拥挤的效率较低。多用户帕累托改进的混合政策的存在性和效率不仅取决于网络结构还取决于出行者的社会经济属性,如时间价值。论文确定了影响拥挤收费公平性的关键因素,探索了提高拥挤收费公平性的方法；考虑用户异质性,从而能够分析拥挤收费方案对不同收入水平,不同时间价值、以及不同地理位置的出行者的影响程度差异,评价拥挤收费的公平性水平；论文以道路网络和公交网络组成的多方式交通网络为应用背景,把拥挤收费与其他交通需求管理政策相结合,比较单一政策和混合政策的效率和公平性,丰富拥挤收费理论体系,为政府和交通管理机构制定与拥挤收费相关的交通需求管理政策提供方法论依据。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F571;U491

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