调查并克服交通拥挤收费的边界效应

现在实施的拥挤收费为解决当地城市的交通拥挤问题做出了有目共睹的贡献，但随之衍生的边界效应又非我们希望看到的。同时，边界效应问题解决的满意程度直接关系到公众对拥挤收费的接受程度。为此，本项目提出克服拥挤收费边界效应问题。我们将在深入分析世界各地拥挤收费项目所导致的边界效应问题的基础上，提取边界效应的基本特征；然后，利用文献综述、理论分析、数学建模、实证与类比和计算机数值分析等方法，开发基于出行链的随机动态运输网络分析理论、模型与方法，研究居民的出行频率、出行路径、出发时间、活动、出行方式、居住地点及工作地点等的选择、分析拥挤收费的短、中与长期影响以及边界效应问题的演化机理；在此基础上，寻求利用时变拥挤收费、层次化收费区域、停车收费、公交、用地规划、P&R、P&T等措施引导人们的出行行为和需求的时空分布，从而有效克服拥挤收费边界效应问题。此研究将对我国大中城市实施交通拥挤收费具有现实的指导意义

本项目针对现已实施的拥挤收费所衍生的边界效应问题展开研究。一方面在新加坡、伦敦等城市实施的拥挤收费项目对缓解收费区交通拥堵做出了有目共睹的贡献，但收费区周边交通状况的恶化、收费开始前和结束前收费区外道路上出现的交通拥堵或自愿等候现象却带来了新的问题，即：边界效应问题。本项目在深入分析世界各地拥挤收费项目所导致的边界效应问题的基础上，提出了边界效应的基本特征；然后，利用动态交通分配模型探索缓解边界效应问题的途径和策略。. 重要结果包括：.1）细化了先前对交通瓶颈现场出现的时间边界效应的研究、提出了对拥挤收费设计的额外要求，这包括：在收费区域的时间和空间边界上的流量都不应较长时间超过当时可用的通行能力、没有驾驶员为了回避交拥挤费而加速进入收费区或减速驶近收费区、收费额应对出行者是透明的。这些原则可看作是对先前William Vickrey提出的10大原则的补充。.2）明确了边界效应的特征，分成时间和空间边界效应两类。在此基础上，使用出发时间-路径选择动态用户均衡（SDR-DUE）交通分配模型分析缓解边界效应的问题。实验表明：收费额度的快速上升或下降都会导致明显的时间边界效应、收费额的大小和空间边界效应有密切关系；阶梯形变化的收费容易导致边界效应但连续变化的收费并不代表就能完全解决边界效应问题。.3）我们的研究表明现有的动态交通分配模型在分析拥挤收费边界效应问题上有很大的局限性。这包括收费额阶梯变化时导致行程时间函数不再连续；基于此，我们提出了基于可变容忍度的动态用户最优交通分配。其次，现有的关于出行者拥有完整完好信息的假定也会加剧数值实验中的边界效应现象。.4）在提出了基于可变容忍度的动态用户最优交通分配建模的基础上，研究基于可变容忍度的动态用户最优状态的性质，包括和传统动态用户均衡状态、固定容忍度动态用户最优状态的比较等。结果表明：基于可变容忍度的动态用户最优总是存在的，传统动态用户均衡状态、固定容忍度动态用户最优状态只是该状态的特例。.5）对出行链的研究表明：出行链数据中蕴含大量信息，但研究方法尚未实现突破、难以挖掘出完整的信息；同时，基于传统交通调查的出行链数据既不精确、收集也很费时费力。因此，我们对出行链的研究不多，而把更多的精力用于研究互联互通交通给研究带来的新变化和新机遇。