基于路段的拥挤收费与停车收费组合优化研究

确定性路段拥挤收费对收费路段的交通拥挤缓解有很好的效果,停车收费对抑制区域路网出行需求有重要影响,将两者组合起来系统研究具有重要意义. 本文通过将路段拥挤收费与停车收费进行组合,分析组合收费策略下出行成本和出行需求变化的基础上,建立了双层规划模型. 以收费社会效益最大化为目标,以拥挤收费和停车费可行区间为约束条件作为上层优化模型,下层模型是考虑广义交通出行费用(含行程费用和停车费用)的弹性需求条件下用户平衡模型,进行路段拥挤收费与停车收费组合优化. 设计了模式搜索算法进行求解,得到不同初始步长和迭代精度下模型的最优解. 数值计算结果表明,联合收费使得路网流量分布更加均衡,缓解了收费路段的交通拥挤,同时出行需求得到了一定抑制,证明该模型与算法具有有效性.     

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确定性路段拥挤收费对收费路段的交通拥挤缓解有很好的效果,停车收费对抑制区域路网出行需求有重要影响,将两者组合起来系统研究具有重要意义. 本文通过将路段拥挤收费与停车收费进行组合,分析组合收费策略下出行成本和出行需求变化的基础上,建立了双层规划模型. 以收费社会效益最大化为目标,以拥挤收费和停车费可行区间为约束条件作为上层优化模型,下层模型是考虑广义交通出行费用(含行程费用和停车费用)的弹性需求条件下用户平衡模型,进行路段拥挤收费与停车收费组合优化. 设计了模式搜索算法进行求解,得到不同初始步长和迭代精度下模型的最优解. 数值计算结果表明,联合收费使得路网流量分布更加均衡,缓解了收费路段的交通拥挤,同时出行需求得到了一定抑制,证明该模型与算法具有有效性.     

基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价优化

考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

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考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

基于能耗测度的道路拥挤收费模型

分别建立了考虑能源消耗与拥挤收费的小汽车广义出行费用及考虑舒适性消耗的 公共汽车广义出行费用,构建了由这两种交通出行方式组成的交通系统总能源消耗函数.考虑 能耗对出行者路径选择行为的影响,建立能耗目标约束下的以出行时间最小为上层目标函数 的双层规划模型,其中上层模型以一定节能水平下的系统延误最小为目标;下层模型满足双 模式交通网络的随机用户平衡,并采用遗传算法和Frank-Wolfe 算法求解.通过算例,将道路拥 堵收费及节能目标抽象化后代入模型,探讨了道路收费前后交通能耗变化及在不同的节能目 标情况下,道路拥堵收费的节能效果.计算结果表明,在交通需求量较大时,实施道路拥挤收费 有利于减少交通能耗,当节能目标小于25%且同时采取道路收费时,路网出行时间都会相应 减少.     

停车换乘设施布局优化研究

分析了全程私家车和停车换乘两种出行方式的出行效用,在此基础上建立了停车换乘设施布局的离散双层规划模型.其中上层规划的优化目标为总的社会福利最大,而以弹性需求下的停车-换乘组合用户平衡作为下层规划,并设计了求解该模型的遗传算法.算例分析表明,不同的布局方案会对出行者的出行选择行为和交通状况产生显著影响,停车换乘设施布局优化模型和算法能够更好地优化停车换乘设施布局,使其能更有效得解决道路拥挤问题.     

用户均衡条件下3类停车设施收费定价模型

为了模拟多类停车设施运营(收费定价)竞争以及出行者的反馈行为,建立了基于用户均衡条件的路外、路内停车场和停车换乘设施等3类停车设施的收费定价模型.上层优化模型模拟停车运营者以利润最大为目标的停车费定价决策,下层用户均衡条件描述出行者以个人出行成本最小为原则的旅行选择行为,包括方式、路径和停车设施的选择.采用基于灵敏度分析的算法来求解该非线性规划问题.设计算例对模型和算法的有效性进行验证,结果表明:考虑多类停车设施运营竞争对停车收费定价最优解有显著影响,并且可能导致较低的停车收费水平和较好的交通需求管理效果,如人均出行的交通拥挤成本降低,停车换乘方式分担率提高等.     

用户均衡条件下3类停车设施收费定价模型

为了模拟多类停车设施运营(收费定价)竞争以及出行者的反馈行为,建立了基于用户均衡条件的路外、路内停车场和停车换乘设施等3类停车设施的收费定价模型。上层优化模型模拟停车运营者以利润最大为目标的停车费定价决策,下层用户均衡条件描述出行者以个人出行成本最小为原则的旅行选择行为,包括方式、路径和停车设施的选择。采用基于灵敏度分析的算法来求解该非线性规划问题。设计算例对模型和算法的有效性进行验证,结果表明:考虑多类停车设施运营竞争对停车收费定价最优解有显著影响,并且可能导致较低的停车收费水平和较好的交通需求管理效果,如人均出行的交通拥挤成本降低,停车换乘方式分担率提高等。     

弹性需求下拥挤道路收费的模型与算法研究

拥挤道路收费作为交通需求管理的一种有效措施在许多国家和地区开始提倡。研究了弹性需求下的拥挤道路收费问题,建立了双层规划模型,其中上层模型以用户盈余最大化为目标,下层模型满足弹性需求下的随机用户平衡(SUE)。基于双层模型求解的复杂性,设计了一个基于步长加速法和惩罚函数法的启发式算法,实例计算表明该模型与算法是有效的。     

弹性工作制和动态停车收费组合策略研究

提出弹性工作制与动态停车收费的组合管理策略,探究组合策略下,出行分布的变化机理及动态停车收费费率的制定,以达到缓解通勤拥堵的目的. 构建双层规划模型建立动态停车收费费率的制定与多用户出行选择的相互作用关系,基于灵敏度分析的下降算法求解. 仿真模拟出不同弹性工作制规模时,均衡状态下多用户出行分布模式和优化的动态收费费率. 结果表明,组合策略能促使弹性与非弹性员工错峰出行,有效分散交通流,与单一策略相比,缓解路网拥堵的效果更好.研究成果为交通管理优化策略的制定提供了新思路.     

基于地铁停车换乘的区域差异性停车收费策略

为了鼓励公众尽可能多的采用地铁及停车换乘(PR)方式出行,从而缓解城市中心区的交通拥堵,研究区域差异性停车收费策略.针对大连市西安路商业中心及外围区域主要地铁站,开展停车来源与停车费用调查、PR意向性调查及沿线地铁、公交与小汽车客流调查.基于随机用户均衡理论,构建包含地铁、公交、小汽车及PR共4个选择肢的Logit模型,并利用调查数据进行参数标定.通过调整不同区域的停车收费价格,得到停车费用与PR及全程小汽车出行比例的关系曲线.通过案例,分析了区域差异性停车收费的效果.研究表明,提高中心区停车费将使全程小汽车出行比例显著降低;降低外围区停车费将使PR出行比例有所提高.     

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大型活动中,异地私人小汽车出行者可分为当日往返与停留多日两种类型. 重点针对停留多日的异地私人小汽车出行者,分析了其出行特征及对停车换乘服务的需求特征;利用随机效用理论,建立了停车换乘行为非集计模型. 模型的关键变量包括三个：利用P&;R系统后的换乘公交的车内时间、停车费的变化量以及郊区新城吸引力指数. 指出大型活动期间针对停留多日者的停车换乘设施规划及政策制定必须统筹考虑全程出行链的需求,影响其选择停车换乘的首要因素是郊区新城的吸引力大小. 停车换乘配套政策的重点应该是增强郊区新城的吸引力;提出在郊区新城住宿宾馆设置停车换乘点的对策.     

三类运营机制下两类停车设施定价问题研究

为研究三种运营机制（垄断市场,寡头竞争和社会最优）下两类型停车设施（公 共停车场和停车换乘设施）的定价问题,将停车设施运营者和出行者的相互作用描述为 双层规划问题,其中上层为运营者的停车收费水平决策模型,下层为出行者的旅行选择 行为模型,包括对出行方式、出行路径和停车设施的选择.设计了基于灵敏度分析的启发 式算法来求解该模型.算例结果表明,垄断解导致最高的总利润、最低的社会福利和最低 的交通需求;社会最优解导致最低的总利润、最高的社会福利和最高的交通需求;而寡头 解介于垄断解和社会最优解之间.     

基于Stackelberg 博弈的停车位分配与定价

考虑到私人运营商追求运营利润最大和政府追求社会总成本最小的特性,本文构建了三层Stackelberg 博弈模型,研究当政府拥有所有的停车位时,私人运营商追求运营利润最大和政府以社会总成本最小为目标的停车位分配策略和停车费定价问题.在模型中,首先,政府决定转让多少个停车位的经营权给私人运营商,接着,根据停车位数量具体的分配情况,政府和私人运营商共同决定停车收费的价格,最后,出行者参考制定的停车位的收费价格来选择自己的出行方式和出行路径.数值算例对不同的交通管理策略进行了比较分析.     

大型活动异地小汽车出行者的停车换乘行为

大型活动中,异地私人小汽车出行者可分为当日往返与停留多日两种类型. 重点针对停留多日的异地私人小汽车出行者,分析了其出行特征及对停车换乘服务的需求特征;利用随机效用理论,建立了停车换乘行为非集计模型. 模型的关键变量包括三个：利用P&R系统后的换乘公交的车内时间、停车费的变化量以及郊区新城吸引力指数. 指出大型活动期间针对停留多日者的停车换乘设施规划及政策制定必须统筹考虑全程出行链的需求,影响其选择停车换乘的首要因素是郊区新城的吸引力大小. 停车换乘配套政策的重点应该是增强郊区新城的吸引力;提出在郊区新城住宿宾馆设置停车换乘点的对策.     

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拥挤收费的主要原因是拥挤外部成本的存在。城市道路交通拥挤外部成本的定性、定量分析是城市道路拥挤定价的基础。文章首先分析了城市道路交通拥挤的产生机理，即出行者忽视拥挤负外部性的存在而盲目加入拥挤队伍；然后明确了城市道路交通拥挤外部成本的构成：额外时间成本、环境污染成本、交通事故成本和燃油消耗成本，并研究其定量计算方法；最后应用实际数据进行了计算分析，证明了该方法的可操作性。该项研究为实施城市道路拥挤收费等交通需求管理策略提供了基础和依据。     

Joint Optimization Model of Road-use Pricing and Capacity Using the Optimal Control Theory

This paper presents a joint optimization model of congested road-use pricing and capacity using the optimal control theory in disequilibrium traffic networks with elastic demand. The model aims at maximizing the total network benefit from travel within the study horizon. Referring to the discrete version of the model, the first-order optimality conditions are derived using the maximum principle and are employed to design an iterative solution method for the model. Numerical results obtained from an example network are presented to demonstrate the effectiveness of the model and the solution method.     

Multi-User and Multi-Mode Mixed Traffic Assignment Model under the Influence of Parking Charge

Considering the parking charge effect on the traffic assignment of urban road, the travelers in a network can be classified into car–owners and non-car-owners. Under the condition of public transportation priority strategy, multi-user and multi-mode traffic equilibrium assignment problem is explored, in which the car-owners prefer traveling by car or bus as well as the non-car-owners prefer traveling by taxi or bus are all analyzed. Using mathematics planning theory, the study formulates a multi-user and multi-mode mixed traffic equilibrium assignment model considering the parking charge effect, and further proves the equivalence and uniqueness of the model solution. Computation result suggests that, with the increase of the parking charge, the trip demand by car would obviously decline, and the trip demand by taxi and bus would get a sharp increase.     

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以博弈论为工具,分析了存在公务车的情况下,交通拥挤形成的微观机理以及交通拥挤收费的实施效果。分析表明,拥挤收费并不影响公务车的出行,受到影响的只可能是私家车。在存在大量公务车的情况下,拥挤收费的总体效果取决于私家车出行者的时间价值分布和公务车出行者所占的比重。当公务车出行者的时间价值大于或等于私家车出行者的时间价值时,拥挤收费能有效地化解交通拥挤;当公务车出行者的时间价值小于私家车出行者的时间价值时,拥挤收费很可能只是增加出行者的出行成本,而无法起到缓解交通拥挤的作用。一般地说,高时间价值的私家车出行者所占的比例越高,拥挤收费的效果就越差;公务车出行者占总出行人数的比例越高,拥挤收费的效果越差。