基于距离的拥堵收费策略对多模式交通网络平衡影响研究

Congestion pricing is an effective instrument for the urban transport demand management. A reasonable pricing scheme can inherently ameliorate traffic congestion, and optimize the utilization of multimodal transport systems. Distance-based pricing is deemed as a good extension of current practical schemes, yet its complexity has increased the challenges in analyzing this scheme. To this end, this project addresses the distance-based congestion pricing, to investigate its impacts on the multimodal transport systems. An asymmetric stochastic user equilibrium problem is proposed for the flow prediction, with consideration of elastic demand and link capacity constraints. Taking the stochastic system optimum as the upper level and the stochastic user equilibrium model as the lower level, a bi-level model is proposed for the optimal distance tolls. Herein, A piece-wise linear function is adopted to approximate any feasible nonlinear toll function. Based on a model transformation, the bi-level model is converted to a semi-infinite programming problem. The exchange method is employed to solve the proposed model. The outcomes of this research will contribute to the studies of congestion pricing and traffic assignment, with practical significance.

交通拥堵收费是调节交通出行需求、缓解交通拥堵的有效途径。基于距离的收费策略可以提高拥堵收费方案的公平性与科学性，是现有的收费策略的重要拓展，但是其相关研究却较少。本项目以基于距离的拥堵收费策略为对象，分析其对多模式交通网络流量的影响机理，建立考虑容量限制、弹性需求、网络非对称性的随机用户平衡模型；以随机系统最优模型为上层、随机用户平衡模型为下层，构建双层规划模型；利用分段线性函数逼近任一非线性收费方程，利用半无限规划模型与交换算法求解双层模型。研究成果对于完善交通拥堵收费理论、指导实际工程方案的制定具有重要意义。

交通拥堵收费是减少路网交通需求、缓解交通拥挤、提高道路利用效率的重要手段。目前的交通拥堵收费策略大多采用固定收费方式，这种收费方式有失公平性，可能会提高道路拥挤程度。因此，有必要考虑机动车在收费区域内的行驶距离，建立基于距离的拥堵收费策略。本研究拟以城市交通多模式系统为载体，提出基于距离-时间的联合拥堵收费策略，利用线性分段函数来建立非线性收费方程，建立基于容量限制、弹性需求及网络非对称性的多模式随机用户平衡（SUE）模型。基于建立的SUE模型，考虑路网运行效率、可靠性以及社会公平性，建立路网运行评价体系，并确立最优收费方案。以多模式随机用户平衡模型为基础，考虑路网效率、可靠性、公平性等指标，对最优费率进行设计。选择南京、苏州作为研究对象，从工程可行性、社会认可度方面对本项目提出的拥堵收费方案进行调查，并根据调查结果改善拥堵收费方案。在理论方面，本项目的研究可以完善城市交通拥堵收费理论体系，改进基于随即用户平衡的交通分配理论；在社会实践方面，可以指导基于距离的拥堵收费方案的制定和实施，对于缓解城市交通拥堵、提高交通流运行效率具有重要意义。