基于道路收费模型的城市交通拥堵治理研究文档格式.docx
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图1-1
2016年，全国机动车保有量达3亿辆，其中小汽车1.94亿辆；
机动车驾驶人3.7亿人。
在人民群众物质生活不断提高的情况下，对汽车需求量一直很旺盛，汽车数量飞速增加。
据统计，2016年年底，汽车新增2754万辆，打破历史纪录。
汽车数量不断增长，所占机动车比例也越来越大，给道路交通势必会带来严重的威胁。
车辆日益增长，车辆占路面积日益减少，给道路带来严重的超负荷，导致交通拥堵，影响着人的生活，阻碍着城市经济的发展。
据统计，在中国，交通拥堵带来的损失也是个很大的数字，在2003年就高达2500亿元，占了国家GDP的百分之二。
由此可见，交通拥堵问题是一个势在必行首当其冲急需解决的难题。
1.2国内外研究概况
1.2.1国外研究概况
科学家Knight和Pigou，在1920年首次提出道路拥挤收费的概念。
从经济学的角度，应用计算用数字说明了道路交通拥堵所带来的额外费用，还有应该收取的费用。
从此，交通拥堵收费问题不论是在理论上或是实际中都越来越受到人们的重视。
静态收费理论、动态收费理论，是目前最常见的两种道路拥挤收费理论。
静态收费：
Walters结合静态收费理论和道路收费理论，根据边际收费理论，对公路收费的效益进行了评价，他认为：
路段上的收费金额=边际社会费用-边际个人费用。
该理论得到很多学者的认可，渐渐得到发展并用于实际。
科学家Sparrow和Dafemos，研究了的静态收费模型可以用在一般道路上，并且将收费分为两种情况，路径拥挤和路段拥挤；
Dafemos具体的将路段与路径拥挤情况分开，分别建立了不同的收费模型；
Lam等运用个双层规划模型，上下层考虑不同问题，并分别求出最优方案，再结合上层最优与下层最优求得均衡值；
Button等研究了收费对于不同人的影响，考虑到富人与穷人是不同的。
动态收费:
动态收费理论能解决更多的问题，相对于静态收费理论，动态收费应用更为广泛，考虑的影响因素更为全面。
至今为止，主要有两类：
第一类：
只考虑了时间纬度，随时间的变化，进行不同的收费模式，但是这也仅仅在单个是，才能行得通的收费模式。
科学家Braid研究的收费模式，运用由两个变量（速度与汽车流量）函数，结合随时间变化的收费机制。
但仅仅基于一条道路而言。
Mun研究的收费模式，是在弹性需下，有需求决定的收费机制。
第二类：
将道路网络上的时间维度、空间唯独同时考录进去，其中主要的研究有：
固定需求下的收费政策理论，系统边际成本导出理论，边际费用与交通控制方案相结合理论等。
现今，国外运用该政策来改善交通拥堵取得很大成效的国家有：
新加坡，新加坡是第一个运用道路收费政策的，其效果相当不错，交通拥堵问题在一定程度上得到了解决，其他国家也在学习；
伦敦，伦敦市是世界级的大城市，虽然伦敦有着很完善的交通政策体制，但是，由于车辆越来越多，拥堵越来越严重。
2003年，伦敦市决定实施城市交通拥挤收费政策；
还有，罗威特隆赫姆、加拿大的多伦多等。
所以，道路拥挤收费也是一个很好的改善交通拥堵的办法。
1.2.2国内研究情况
由于中国经济自身情况，对交通拥堵研究相对较晚，在二十世纪末才对交通拥堵治理方案有一定的研究。
在1995年，陆化普借鉴美国交通拥堵治理政策，将西方城市交通管理模式引入中国。
1998年，黄海军等人对个体交通定价、公共交通系统定价进行了研究。
2001年，晏克非等人对车辆导航进行研究，改变模型中的指标，将车辆行驶时间作为客观指标，通过导航收索相关的全部路径，对车辆形式时间进行预测，然后铺将信息传递给驾驶员，以达到合理出行。
在中国，最早使用道路拥挤收费政策的城市是上海。
2城市道路收费概述
2.1道路拥挤收费
道路拥挤收费和道路收费不同。
20世纪末我国开始运用道路收费，主要用于高速公路收费，目的是为道路建设筹集资金。
城市道路收费，是通过对道路使用者收费，以达到改善道路交通拥堵情况。
所以，道路拥挤收费与传统道路收费，从目的和实际上都是不同的。
拥挤道路收费是为了提高道路使用效率，以此来缓解交通拥挤状况，同时在一定程度上也保护了环境，交通事故也会减少，收费的资金还能用来建设道路。
2.2道路拥挤收费分类
侠义交通拥挤收费：
指车辆在特定的路段和时间段内，对车辆进行一定的收费，以此改善该路段的交通情况。
广义交通拥挤收费：
除了收费外的一些其他经济手段，来缓解交通拥堵问题。
国内外，主要以以下方式来缓解城市交通拥堵：
●征收交通拥挤费
●提高机动车购买成本
●提高机动车使用成本
2.3拥挤收费的目的和目标
目的：
通过拥挤收费的方式，使交通供给与交通需求达到均衡的状态，使城市道路交通良好，缓解城市道路交通拥挤，改善居民生活质量和城市生态环境。
目标：
●减少交通源的产生
●改变交通方式
●改变交通时间结构
●该变交通路线结构
3城市道路拥挤收费理论
3.1确定收费对象理论依据
根据人均时空消耗，越小则对交通拥堵影响越小，对其不收费，应该为提倡的出行方式，越大则反之。
故对交通工具人均时空消耗最大的进行收费。
3.2城市道路的时空资源
时空资源，及时间和空间资源，车辆在道路上行驶既占用道路空间又占用道路时间，车辆在该路段行驶消耗着时空总资源，设为M:
=L×
T或
S（3.1）
L：
道路总长度，T：
车辆道路占用时间，S：
道路面积
3.3城市道路的实际时空资源
汽车在道路上行驶时，汽车对道路的利用率是达不到1的，故给予同道路给予有效长度系数
表3.1道路给予有效长度系数表
种类
快道
干道
次干道
支路
表示
有效长度系数
1
0.8—0.9
0.75—0.85
0.65-0.75
表3.2交叉口利用系数
快速路
主干道
0.75
0.55—0.6
0.45—0.5
0.35-0.4
城市道路有效时空总资源：
假设快速路、主干道、次干道、支路的长度设为L1、L2、L3、L4
则有效时空总资源为：
TRST=
（3.2）
时空消耗可根据公式，Ci=di×
li×
ti，其中，Ci中i表示何种方式的时空消耗，li表示第i种纵向净空，ti则表示时间。
表3.3人均时空消耗计算表
单车
轻轨
公交车
小汽车
速度vi（km/h）
12
100
20
30
横向净空（车横距）Di（km）
0.001
0.002
0.0035
0.0015
纵向净空（安全距离+车身）Li（km）
3
0.0075
0.005
载客人数Ni
200
50
人均时空消耗Ci
0.00166
0.000015
0.000035
0.000345
根据计算结果可以看出，轻轨和公交是最小的及人均时空消耗最少，是缓解交通拥堵出行的最好方式。
而小汽车值最大，甚至是公交的十几倍，也就是说，小汽车对交通拥堵问题占比很大，若控制小汽车的出行量，道路交通拥堵问题就会有一定得缓解，故拥确定收费对象为：
小汽车。
3.4收费时段
不同时间段道路上的车流量不同，拥挤程度也不同，所以要统计数据，在拥挤的时段给予道路收费。
道路饱和系数：
在道路上，道路饱和度就是该路段车辆数与该路段最大交通能力的比值，比值越高，表明车流量越大，道路就越拥挤。
饱和度越低，车流量越小，道路畅通。
其中，当饱和度在一定范围时道路既不拥堵又利用恰好。
为稳定流状态。
计算方法：
（3.3）
其中：
α:
饱和度;
m:
实际交通量；
n:
道路通行能力
判断指标：
根据以往经验与实际情况记录，道路饱和度与车辆行驶拥挤情况如下表：
表3.4道路饱和度与道路状况关系表
道路饱和度
道路交通情况
>
=0.6
拥挤状态
0.6—0.45
稳定流状态
<
0.45
道路不饱和
道路饱和度系数由道路车流量和道路的通行能力两大因素决定的，以及行车速度、时间等因素。
本文主要拟定一确定道路，一天6：
00—20：
00时段内，以两个小时为以时间段，通过对该时间段的交通量即车辆通数m的统计，日最大道路通行能力n，为期一周（周一至周五）取平均值统计数据。
确定出道路达到拥挤状态的时间段，具体如下表：
表3.5道路交通统计数据表
时间段
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
交通量m
15200
28800
22400
14400
18400
21200
29200
通行能力n
40000
饱和度α
0.38
0.72
0.56
0.36
0.46
0.53
0.73
综合上面两个表的数据对比，很明显能看出，在每天8-10点和18-20点两个时间段，道路交通进入拥挤状态，故对该时段进行收费，减少该时段汽车在路量，最终减缓拥堵问题。
3.5收费区域
区域停车拥挤收费，城市拥挤的区域，除了收取一定的空间消耗收费外，还进行一定数额的停车收费。
使得在该区域停车数量减少。
越拥挤的区域收费越高。
时变停车拥挤收费，不同时间段根据不同拥挤程度进行不同程度的收费-。
控制停车的时间，提高停车位的人均使用率，更好的利用道路资源。
以缓解道路拥挤状况。
3.6收费方式
人工收费，较为传统的一种收费方式，在该路段入口设立收费卡口，车辆进入需缴费后才能进入该区域。
目前较为常用的是通行卷和IC卡。
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