缓解城市高峰时段交通拥挤的社会与个人双赢博弈机制设计研究

Beijing and other cities adopt many measures to ease traffic congestion, for example, car purchase rationing, road space rationing based on vehicle plate numbers, flexible working time. However, the problem of traffic congestion is still severe. Congestion pricing theory has made many progresses in the past century, but there are still many unsolved problems. This project studies the problem of traffic congestion from a new angle, attempting to avoid some of the unsolved problems faced by the congestion pricing theory. In particular, we differ from the existing literature in that we use the theory of mechanism design. We aim to design a win-win mechanism for individuals and the society as a whole that solves traffic congestion in a road network. More specially, we plan to (1) analyze the major causes of congestion in Chinese cities; (2) analyze some of the unsolved problems of the congestion pricing theory; (3) set a socially optimal congestion free goal given China’s current economic conditions; (4) analyze the interests of all parties, and design incentive compatible game rules; (5) design a mechanism in a road network to achieve win-win and the socially optimal congestion free goal; (6) find the conditions under which each socially optimal congestion free goal can be implemented by a win-win mechanism. By design, our mechanism achieves win-win, solves the problem of congestion, achieves socially optimal outcome, without curbing consumption. Consequently, our approach avoids some unsolved problems faced by the congestion pricing theory.

尽管北京等城市采取了汽车限购、限号、弹性上班时间等措施，但是交通拥挤问题依然严峻。尽管拥挤道路使用收费理论已有百年研究历史，但是还存在难以解决的问题。本项目拟应用机制设计理论，从新的角度研究中国城市高峰时段交通拥挤问题，探索创新之路，设计并且在路网数学模型上实现缓解城市高峰时段交通拥挤的社会与个人双赢博弈机制。研究内容如下：（1）分析中国城市交通拥挤的深层次原因，提出治理策略。（2）分析拥挤道路使用收费理论存在的问题，以资借鉴。（3）根据中国国情，制定双赢博弈机制的社会目标。（4）分析社会与个人利益异同，制定具有激励机制的博弈规则。（5）在一个路网数学模型上实现双赢博弈机制。（6）证明在一般城市路网上实现双赢博弈机制的条件。双赢博弈机制拟从中国国情出发，针对城市交通拥挤的深层次原因，避免拥挤道路使用收费理论存在的难题，缓解城市交通拥挤，合理配置道路资源，实现社会与个人双赢。

在世界范围内，交通拥堵导致巨大的经济损失，如何解决是中国及世界城市面临的难题。本项目证明能够设计并且实现缓解城市高峰时段交通拥堵的社会与个人双赢博弈机制。.项目主要研究内容：（1）分析中国城市交通拥堵的经济学原因。（2）分析拥堵道路使用收费理论存在的问题。（3）制定双赢博弈机制的社会目标。（4）制定具有激励机制的博弈规则。（5）在一个路网数学模型上实现双赢博弈机制。（6）证明在一般城市路网上实现双赢博弈机制的条件。.项目重要结果：（1）干路拥堵是中国城市高峰时段面临的主要问题，拥堵的原因不是道路总量供给不足，不是道路的公共产品属性，拥堵的充分必要条件是出行成本相对较低的道路供给比例不足。（2）拥堵收费对经济发展有不利的影响，不适用于中国城市交通拥堵治理。（3）证明可以实现社会成本最低，出行者都获益，政府也获益的社会目标。（4）制定了具有激励机制的博弈规则，可以获得出行者经济特征。将道路划分成奖励进入和限制进入两类，出行者自由选择路线，进入限制道路收费，进入奖励道路补贴，构造激励相容的收费补贴函数，使出行者如实报告自己的真实经济特征是最优策略，获得完全信息。（5）在两条道路，两种经济特征出行者的路网数学模型上实现了双赢博弈机制。（6）对于中国城市路网，实现双赢博弈机制的条件是能够构造出激励相容的收费补贴函数。（7）在不完全且模糊信息条件下，拓展了机制设计理论的执行定理。.科学意义有三点：（1）对于交通拥堵，新的理论可以推广到多条道路、多种经济特征出行者的城市路网，可以为建设交通强国，实现城市交通拥堵基本缓解提供理论参考。（2）开辟了一条解决负外部性的新路径，克服了市场经济效率与公平不兼顾的缺陷，实现了有效市场与有为政府相结合。（3）对于不完全竞争市场、公共产品、不完全信息，或其他负外部性等问题，当市场出现瑕疵时，新的理论提供了一条提高资源配置效率且公平的新路径。