混合交通条件下道路拥挤收费研究及影响分析.docx
《混合交通条件下道路拥挤收费研究及影响分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混合交通条件下道路拥挤收费研究及影响分析.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
混合交通条件下道路拥挤收费研究及影响分析
东北皇家立顿大学
毕业设计（论文）
混合交通条件下
道路拥挤收费研究及影响分析
林阿笨
指导教师（职称）：
小丽（讲师）
专业：
交通运输
答辩日期：
2011年04月01日
2011年4月
摘要
混合交通作为一种客观现象，在不同国家和不同时代，混合交通的含意不尽相同。
经济发达国家，公路上行驶的基本是汽车，混合交通指小型汽车与车速相对不及的大型车所组成的交通，就是混合交通在此时表示速度差；在我国，混合交通所指的是自行车、机动车、行人等等组成交通情况。
混合交通容易引起交通的拥堵、交通事故增加、城市环境不断恶化、运输效益下降等等很多问题，很大程度的影响道路交通秩序，降低道路通行能力，为道路交通管理增加难度。
交通未达到拥挤，道路类属于纯公共产品。
任何交通出行者都享有对道路的使用权，不能以任何方式侵犯其他人的道路使用权利，不能取代或排斥其他的道路使用者同时使用道路。
以上平衡，交通出现拥挤时，就具有了排他性。
综上，当供需达不到平衡的时候，拥挤就发生了。
道路拥挤发生的时候，它的属性变成了一种准公共产品。
也就是说，在用户使用道路空间资源的时候，总是感知自己的出行行为是一种独立的个体决策，往往会忽略能出行外部成本的存在，而出行外部成本恰恰表明出行的非独立性。
运用价格的调控对交通需求达到调节和限制的目的，即拥挤收费实质。
在部分特殊线路或者区域里的车辆收缴费用，分别从时间和空间上给交通量进行分流，进而减少了路段的堵塞的产生，交通系统保证在最好的状态，达到道路有限空间被最大化的使用，同时最大化了社会效益。
本文所做的主要工作如下：
1、简要介绍了本课题的研究背景以及研究意义；
2、对交通拥挤的有关理论进行介绍；
3、混合条件下拥挤收费细致研究；
4、结合相对成功的案例，对沈阳市进行交通量研究。
关键词：
混合交通；道路拥挤；收费
Abstract
Mixedtrafficisanobjectivephenomenon,theso-calledmixedtrafficindifferentcountriesanddifferenttimesitsmeaningisdifferent.Ineconomicdevelopedcountry,roadisthebasiccar,mixedtrafficisespeciallyhighspeedsmallcarswithlessspeedoflargecaroftrafficvehicles,thatexistsbetweenthe"speed";inChina,themixedtrafficisamotorvehicle,bicycle,pedestriancompositionofmixedtraffic,themixedtrafficcausedtrafficcongestion,trafficaccidentsincrease,cityenvironmentworsensceaselessly,carriagebenefitdropsandaseriesofproblems,seriousinfluenceonroadtrafficorder,reducingthetrafficcapacity,anincreaseinroadtrafficmanagement.
Inthetraffichasnotyetreachedthecrowdedroad,belongtothepurepublicgoods.Everytravelerenjoystherightofwayuse,notinanywaytoviolateotherpeoplerighttotheroad,notreplaceorexclusionofotherroadusersatthesametimeusingroad.However,whenthetrafficcongestionappeared,butalsohastheexclusive.Thatistosay,whentheuserusestheroadspaceresources,alwaysperceivedtheirtravelbehaviorisakindofindividualdecision-making,tendtoignorethatoftheirnonindependenttraveloutsidetheexistenceofcost.
Congestionpricingistouseeconomicspricemechanismontrafficneedstobeadjustedandrestrictedtoaspecificareaorline,thevehiclefees,fromthetimeandspatialseparationoftrafficvolume,reducepeaksectionsandtimeperiod,thetrafficsystemintheoptimized,therebyachievingroadspaceresourcesarefullyutilized,thesocietyrealizingthebenefitmaximizationobjective.
Keywords：
MixedTraffic;TrafficCongestion;Charge
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第1章绪论1
1.1研究背景和研究意义1
1.2国内外研究现状3
1.2.1国外研究现状3
1.2.2国内研究概况5
1.3主要研究内容与技术路线6
1.3.1研究内容6
1.3.2技术路线7
第2章交通拥挤收费基本原理阐述8
2.1交通拥挤概念以及成因8
2.2拥挤收费理论的提出8
2.2.1道路拥挤收费的概念9
2.2.2道路拥挤收费的经济学原理10
2.2.3拥挤收费的意义12
2.3道路拥挤收费的分类13
2.4本章小结14
第3章混合交通条件下拥挤收费研究15
3.1混合交通拥挤收费对象的确定15
3.2混合交通拥挤收费方式的研究16
3.2.1按时间划分拥挤收费方式16
3.2.2按空间划分拥挤收费方式18
3.2.3按技术划分拥挤收费方式19
3.3本章小结19
第4章城市道路拥挤收费实施的影响分析20
4.1国外案例概况20
4.1.1案例背景介绍20
4.1.2具体实施范围20
4.1.3案例城市道路主要特点22
4.1.4实施后的影响分析22
4.2经验借鉴24
4.3沈阳市道路拥挤收费实施的研究25
4.3.1调查方案设计及所得数据25
4.3.2拟定拥挤收费的措施29
4.4本章小结30
第5章总结与展望31
5.1论文工作总结与创新31
5.2研究展望31
致谢32
参考文献33
第1章绪论
1.1研究背景和研究意义
随着社会经济的迅速发展和城市化进程的加快，我国机动车拥有量急剧增加，城市交通活动日益频繁，道路交通量的增长速度远远超过了交通基础设施的建设速度，城市交通供需关系不平衡的矛盾日益尖锐，由此导致的交通拥挤现象已经成为许多大城市普遍面临的严重问题。
当今社会，汽车已经成为了人类生活不可缺少的组成部分，甚至可以说带给人们生活方式颠覆性的变化。
随着城市社会经济与建设的加快，交通需求的结构和特征也发生了重大的变化，回顾我国近几十年来汽车产业的发展历程可以看出，中国的“汽车产业时代”已经到来。
汽车在带来方便和快捷的同时，也带来了另外一个必然的结果——城市机动化。
随着经济与社会的发展，城市机动化将是一个不可避免的趋势[1]。
城市机动化的发展就像一把双刃剑，给我们的生活带来了诸多便捷，也带来了不可避免的负面效应。
城市机动化发展程度越高，随之而来的相应交通需求量也就越大；而持续高速增长的交通需求，使满足交通供求关系动态平衡的难度越来越大。
当今世界，道路供给与交通需求之间的矛盾已经愈演愈烈，而随着城市机动化的发展这一关系更难维持。
没有哪一个城市在建设时能够不加限制地去满足机动车的增长，交通拥挤问题在世界大范围内受到了广泛关注，已经成为了一个全球性问题[2]。
交通拥挤是指交通需求超过道路的交通容量时，超过容量的部分交通滞留在道路上的交通现象，因此，缓解城市交通拥挤的过程就是解决城市交通供求关系不平衡的过程。
许多国家企图通过新建道路或扩建原有道路来加强交通供给，从而解决交通需求与交通供给之间的矛盾。
然而，实践证明，单纯新建、扩建道路增加交通基础设施并不能达到缓解交通拥挤的目的。
这是由于城市特别是市区土地资源的短缺不允许无限制的扩充路网规模，而且交通设施的落成会诱发新的交通量。
陷入不断建路不断拥挤的恶性循环，使拥挤问题不断升级。
因此，交通学者纷纷转向交通需求管理的研究，希望通过交通政策的导向作用促进交通参与者交通选择行为的变更，以减少或分散需求使供需平衡。
混合交通拥挤收费是针对交通拥挤的时空特性在特定时段和路段对车辆实行收费，使收费后出行成本可能大于其出行收益的出行者重新做出选择，或者避开高峰时段出行，或者避开收费路段出行，或者改变出行方式出行，得到免费使用道路的权利。
从而从时间和空问上来引导和调节交通量，减少繁忙时段和繁忙路段的交通负荷，同时还将促使交通量由小汽车向其它大运量交通方式转移，抑制小汽车交通量的增加，达到缓解交通拥挤的目的。
理论和实践表明，实行城市交通拥挤收费可以在不影响用户综合付出的条件下产生一定的经济效益和社会效益，不仅可以缓解道路拥挤，而且可以把拥挤收费的收入作为新的财政来源支持交通基础设施建设。
然而，交通拥挤收费问题不仅仅是一个交通问题，作为一种经济手段它存在着敏感性，是一个关系到社会经济、政策、出行者心理的综合问题，因此正确认识交通拥挤收费、制定交通拥挤收费策略以及分析交拥挤收费后的影响具有实际意义。
交通拥挤收费的基本原理是什么?
拥挤收费的对象如何确定?
拥挤收费的方式怎么选择?
拥挤收费的费率是多少?
收费以后会带给道路上的出行者什么样的影响?
基于有待解决的上述问题，本文对城市交通拥挤收费进行理论性研究，具有重要意义。
针对现阶段的交通拥挤问题，许多专家学者展开了研究，归纳起来主要有两种解决方案：
第一，以交通供求矛盾为出发点，通过新建或改建原有道路使道路增加容量，即扩大交通供给；第二，加强交通需求管理的概念，拥挤收费就是其中的一种政策，如图1.1所示。
图1.1交通拥挤控制策略
作为交通需求管理的一项重要内容，道路拥挤收费管理政策发展至今，对解决拥挤问题具有十分重要的理论和现实意义。
拥挤收费的目的是利用经济学中价格机制的作用提高出行成本，减少交通出行。
执行拥挤收费，能够迫使出行者做出选择，从时间上和空问上分散交通量，实现交通供给与交通需求在一定时期内的平衡，缓解高峰小时高峰路段的交通负载，并使得整个城市路网在达到流量平衡的同时总出行成本也最小；合理调整交通方式结构，通过差别定价抑制私人小汽车交通量的增长，促使交通量向大运量、高效的公共系统转移；确保公民出行权，提高客货运输的安全性，保证交通系统有效运行；减少污染和能耗，提高居民生活环境质量，改善城市生态环境。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
1、理论概况
拥挤道路使用收费的概念最初是由英国经济学家Pigou于1920年提出来的[3]。
从那以后，交通拥挤收费问题在理论研究和实践上受到研究人员越来越多的重视。
目前，国外对交通拥挤收费的理论研究主要有两个方面：
一个是研究交通拥挤收费的定价模型，另一个是研究实施拥挤收费以后对交通出行行为的影响。
交通拥挤收费的定价模型分为静态拥挤收费模型和动态拥挤收费模型两类。
静态拥挤收费以边际社会成本理论为拥挤收费研究的基础。
截止至今天，关于静态拥挤收费的理论成果己经比较成熟，但是仍然存在某些局限性，例如无法分析车辆消涨，无法区别出行者时间价值的差异性，无法描述出行者的出发时间自由。
除此之外，关于静态拥挤收费理论的现有研究成果，大都主要集中于从经济学角度、社会福利角度分析收费对出行方式或者路径选择行为的影响，而少有从交通性状本身出发的研究理论。
从边际成本角度分析，用户之所以坚持在拥挤路段出行，主要在于他们仅仅考虑自己的边际个人成本，而没有支付他们给其他用户所带来的以交通拥挤、交通事故、噪声和污染等形式体现的“外部不经济”，即用户没有为其出行支付全部社会费用（即边际社会成本），这种部分支付将导致网络的潜在需求过高和交通量的无节制增长，从而造成路网中某些路段上流量达到饱和或过饱和状态[4]。
因此，通过对用户征收一个通行费，费用的大小等于边际社会成本和边际个人成本之差，以保证用户在做出决策时考虑自己出行的全部成本，使部分用户放弃拥挤路段出行，达到缓解交通拥挤的目的。
静态拥挤收费原理是易于理解的，它只是对于空间维的交通问题进行了静态考虑，应用交通网络配流原理，确定出定价以实现交通资源的最优分配。
然而，由于静态拥挤收费原理没有考虑路段通行能力的硬性约束，并且出行需求不随时间发生变化，因此不能分析车辆排队的消涨过程。
也不能分析出行者关于出行时间的决策行为，而这两点恰恰是现实交通系统中的常见现象。
所以一些学者认为在考虑交通流量在拥挤收费情况下的空间分布时，更应该考虑到交通状态随时间变化的情况，实现动态的收费体制，于是动态模型应运而生．
动态拥挤收费的主要思想是通过对道路网中发生拥挤的个别道路进行收费，用不同时间不同收费费率来影响道路使用者的出发时间和路径选择方式，使道路网上的交通流重新分布趋于均衡。
这种策略主要是依据路网中道路通行能力和交通需求来确定收费费率。
在动态收费方式下，一定时刻的收费水平等于不收费平衡时该时刻用户的等待时间费用，这样就能以收费取代排队等待时间费用使平衡条件满足。
总行程时间费用中，由于消除了排队等待时间费用而使整个系统达到社会最优[5]。
瓶颈模型是内生出发时间的排队拥挤模型，清晰的论述了排队拥挤的消涨过程和用户的出发时间决策，但其中严格的假设条件使模型过于简化，为增强模型的现实性，近年来，一些学者对动态模型进行了改进和扩展。
2、实践概况
在城市交通拥挤收费理论研究逐步完善的情况下，一些国家对城市交通拥挤收费进行了实践探索，并取得了一定的成绩。
世界上第一个正式启用道路拥挤收费的国家就是新加坡。
新加坡的拥挤收费实践研究发展到今天最现代化的电子收费道路系统，发展了将近20年。
新加坡整个城市占地647.5平方公里，设置了一个近600公顷的中心区作为收费区域，收费从早上7:
30到晚上7:
00实施；在高速公路或外环路上，从早上7:
30到晚上9:
30实施收费。
除了公共车辆、高载客率的小汽车外，进入收费区域的车辆必须缴纳费用。
新加坡拥挤收费依靠电子道路收费系统实现，可以在银行、加油站和自动取款机等地方购买现金卡或充值，电子装置安置在汽车挡风玻璃上，在经过收费站时自动扣除费用。
经过二十多年的运行，结合其它交通管理政策措施，拥挤收费政策在新加坡实施效果显著，高峰小时交通量下降了45％，出行速度提高到50-60km／h。
使用公交的出行比例增加到了60％以上，达到上班总出行的45％，汽车合乘比例也大大提高。
挪威政府分别在奥斯陆、特斯赫姆、卑尔根都实施了道路拥挤收费政策[6]。
奥斯陆采用的是环行收费系统，对进出划定收费环线内的车辆收取拥挤费用。
奥斯陆实施拥挤收费措施后，使得进入城市中心商业区的交通量减少了7％左右，同时每年也为奥斯陆政府带来了6亿克朗的财政收入。
特斯赫姆也是按区域设定收费环，通过车载装置与电子收费站点相连接，在车辆驶入时自动扣除费用；收取费额设定上限以保证频繁使用者避免高额账单。
该政策的实施，让特斯赫姆城区高峰时段交通量迅速下降了10个百分点，公众的支持度也越来越高。
1.2.2国内研究概况
我国对交通拥挤收费的研究起步较晚。
到目前为止处于理论研究的起步阶段。
且研究主要集中干拥挤收费和交通分配的理论关系上，缺乏对收费策略和收费影响的系统性研究，对交通拥挤收费政策在中国的可行性、公平性和有效性还存在争议。
目前交通大发展带来的拥挤问题越来越严重，作为在削减交通拥挤方面成效显著的交通拥挤收费策略已经很紧迫的摆在我们面前，上海市为实行交通拥挤收费策略已经编写了《上海市实旅交通拥挤收费的可行性研究报告》[7]，进行了收费区域和收费费率的优化设计，北京、深圳这样的特大城市也有实施交通拥挤收费策略的意向，在这种情况下，对交通拥挤收费进行系统的研究实为必要。
1、理论概况
在国内，近几年也有不少学者在研究拥挤收费问题。
其中香港科技大学的杨海教授和北京航天航空大学的黄海军教授对拥挤收费理论的研究做出了较大贡献，他们的研究成果在国际上也比较有影响力。
主要研究成果有：
基于边际收费原理，建立设置路段通行能力的硬性约束的拥挤收费模型，并将模型从单一路段推广至一般网络；将搭车、HOV专用线与静态收费问题组合起来进行研究，得出了收费可以诱导人们搭乘和选用公共交通工具的结论；在弹性需求下当瓶颈的通行能力为常数时，运用最优控制理论证明了动态收费体制的实施确实可以消除所有排队现象；建立双层规划模型，利用灵敏度分析的算法对静态拥挤收费问题进行了研究；应用时空拓展网络方法将经典的瓶颈模型从单一路段扩展剑一般网络上，探讨了弹性需求下排队网络的拥挤问题和最优收费模型构架；研究了利用拥挤收费的收入补贴公交建设的可能性，还研究了公交车内的体触拥挤问题。
清华大学的蒋悼钧基于双层规划原理建立了次优收费模型。
中南大学的李志纯、谷强等对弹性需求下的拥挤道路收费问题进行了研究，研究了网络扩容和拥挤道路使用收费组合问题，建立了混合交通条件下基于用户均衡原则和车种分离函数的最优模型，并运用了基于步长加速法和惩罚函数法的启发式算法[8]。
王强等人对拥挤收费政策的实施影响进行了研究。
2、实践概况
香港政府在1983—1985年，就开始试验针对私家车收费的电子收费系统，实验历时一年，投资4000万港元。
尽管结果表明电子收费系统在经济、技术等方面的表现优于其它方案，但香港政府最终还是没有实施这一政策。
原因是遭到了公众的反对，多数私家车主认为电子收费系统的实施侵犯了公民的出行隐私权。
北京和上海由于城市的现实拥挤问题也在交通拥挤收费的研究和探索上走出了第一步。
在2002年印发的《上海市城市交通白皮书（讨论稿）》中，上海已经提到针对道路拥挤收费的行动计划。
在2004年，由上海市建交委牵头，正式启动了“上海中心区交通拥挤收费综合技术研究”项目，计划将利用不停车道路收费电子系统的技术手段，建立完善的收费管理机制，并根据道路拥挤程度决定收费范围和费率。
总的来说，国外对拥挤收费的理论研究涉及方面广，研究成果也颇为丰富，而我国对交通拥挤收费的研究起步较晚，基本处于起步阶段，尚未形成适用于我国交通情况的系统的研究成果。
目前，由交通大发展带来的拥挤问题已经越来越严重，决定了对交通拥挤收费进行系统研究的紧迫性与必要性。
鉴于我国的具体情况，对混合交通条件下尤其是不同交通方式互相干扰的收费问题的研究尚不成熟。
本论文将针对混合交通条件下的拥挤收费问题作初步研究，在相互影响的出行阻抗研究基础上，主要研究固定需求条件下适合城市道路网络的混合交通收费模型。
1.3主要研究内容与技术路线
1.3.1研究内容
第二章为交通拥挤收费的基本原理。
首先阐述道路拥挤收费的概念。
然后运用经济学理论分析城市道路的属性问题，由城市道路的外部性引出边际成本定价原理，对拥挤道路使用收费理论进行较为详细的阐释。
提出城市道路拥挤收费的合理性与必要性。
最后，基于时空维度对道路拥挤收费进行分类，对两类已有理论模型一一静态收费和动态收费分别进行定性描述与定量推导。
第三章为混合交通拥挤收费研究。
首先分析混合交通情况下拥挤收费对道路的影响。
再理论与实践相结合分别讨论了“对谁收费”，“怎样收费”两个关键问题。
第四章和第五章为道路拥挤收费的实施效果研究。
先以已成功实施拥挤收费城市一一伦敦为例，介绍背景介绍、具体实施范围、案例城市道路主要特点，进而对案例相关配套措施进行分析，总结实施效果，对比我国现状，为准确分析即将实施拥挤收费城市可能的交通影响提供参考。
继而在有限的城市交通条件下拥挤收费的研究，针对沈阳市三好街这个特定对象进行分析定位，拟定方案通过理论联系实际的方式真正了解拥挤收费的内涵以及操作之中的注意事项。
1.3.2技术路线
图1.2论文的技术路线
第2章交通拥挤收费基本原理阐述
2.1交通拥挤概念以及成因
交通拥挤是指一段时间内道路交通需求超过了该条道路通行能力，而超过道路通行能力的那部分车辆滞留在道路上的交通现象[9]。
当道路上的交通需求很少时，交通流一般为自由流，车速达到最大为Va；而随着交通量不断增加，交通密度逐渐提高，当交通密度达到一定的程度时，车辆之间的干扰增大，自由流开始变得混乱，车速就随之降低；交通量增加到最大流量qc=Q而道路发生饱和；之后，交通密度随着交通量的继续增加也开始不断增大，车速继续下降致使交通量开始不断减小；随着交通拥挤的进一步加剧，需求增加部分超过了道路上瓶颈点的交通容量而无法通过，形成等待行列，整个交通流发展为停滞状态，最后交通量为零，便形成了交通拥挤。
上述过程如图2.1所示。
一般
将B点记为拥挤开始发生的起点。
图2.1车速-流量关系图
对于交通拥挤的具体定义在各国尚无统一标准，每个国家根据本国交通条件及特征都有自己关于拥挤的判别标准。
实际上，发生交通拥挤的本质是因为道路上的交通供求关系之间的不平衡，往往是因为道路供给不能满足道路．E的交通需求而引起的，或者是因为遇到某种突发性干扰使得道路供给能力发生偶发性地暂时下降而造成的。
2.2拥挤收费理论的提出
道路拥挤收费的理论最早在1920年出版的《福利经济学》中就有被提到，道路收费思想即源于此。
文中，Pigou教授通过列举两条道路的例子，首次提出了征收道路拥挤费的思想。
Pigou首先假设甲地与乙地间有两条道路相连，其中一条道路距离短、狭窄、通行能力小；另一条道路距离长、宽阔、通行能力大。
出行者将在两条道路上进行选择，根据边际社会成本与边际个人成本的差额得到外部不经济补偿值，在狭窄的那条道路上对通过车辆征收与该补偿值等值的拥挤费，狭窄道路上的部分车辆就会转移到宽阔的道路上去。
这样，最终分配的车流量达到平衡状态，两条道路的走行时间将会相等，社会的福利将增加。
2.2.1道路拥挤收费的概念
城市道路拥挤收费是交通需求管理一系列措施中的重要一项，近几年来受到了广泛关注。
拥挤收费的基本机理是：
作为交通需求管理的一种手段，减少进入收费区域的过量的交通需求；从时间和空间上对交通流分布进行调节，敦促部分车辆改变行驶路径绕过收费瓶颈段选择其他道路，优化网络中的流量分布；改变出行时空分布，优化居民出行结构，迫使高峰时段出行向非高峰时段转移；促使私人小汽车出行向高效率、大运量的公共交通系统转移，从而实现道
升级会员 