基于公平的交通流量分配模型及拥挤收费策略研究

The policies of alleviating traffic congestion affect the residents’ daily travel and vital interests, and the resulting traffic equity problem is beginning to be taken notice by the government and society. In the project, by means of constructing theoretical model and developing empirical investigation, using the knowledge of behavioral science, welfare economics, mathematical programming and transportation science so on, we analyse the travel behavior of travelers, construct the traffic assignment model and congestion pricing model considering the equity, and research the rational allocation of road resources. Firstly, according to the income inequality theory in economics, we propose a new method to measure the inequality of travel time, develop a system optimal traffic assignment model with the equity constraint, and further investigate the influence of equity on the efficiency in traffic network. Then, based on the social welfare function theory, we modify the traffic assignment model with inequality aversion parameter of travel time, discusse the choice behavior of travelers’ departure time, and validate the model by questionnaire. Finally, under equity, we study the congestion pricing strategy, the efficiency loss and the equity loss in the traffic network. Our research is aimed at enriching and improving the theories and methods associated with traffic flow assignment, and providing the theoretical basis for formulating the urban traffic planning scientifically and reasonably and designing and developing the advanced traffic management and control technology.

随着缓解交通拥堵政策的执行，居民的日常出行及其切身利益受到较大影响，由此产生的交通公平问题日益引起政府和社会各界的关注。本项目以理论模型构建为主，实证调查为辅，综合运用行为科学、福利经济学、数学规划以及交通科学等相关知识，分析出行者的出行行为，构建考虑公平因素的交通流量分配模型及拥挤收费模型，研究道路资源的合理分配。首先，根据经济学中收入不公平理论，给出刻画出行时间不公平的度量方法，构建基于公平约束的系统最优流量分配模型，并进一步考察公平因素对交通网络效率的影响。然后，借鉴社会福利函数理论，构建基于出行时间不公平厌恶参数的交通流量分配模型，讨论出行者出发时间选择行为，并通过设计问卷调查验证模型。最后，研究基于公平的拥挤收费策略以及交通网络的效率损失和公平损失。该项目旨在丰富和拓展交通配流理论和方法，为科学合理地制定城市交通规划、设计和发展先进的交通管理与控制技术提供理论基础。

社会经济的快速发展和城市化进程的加快，使人们对机动车的需求日益增强，给现有的交通基础设施带来了巨大的压力，交通供需不平衡的矛盾变得越来越突出，导致城市交通拥堵日趋严峻。为缓解交通拥堵，各大城市出台了多项措施，使居民的日常出行及其切身利益受到较大的影响，由此产生的交通公平问题日益引起政府和社会各界的关注。在交通早高峰时段，因交通需求量高于道路瓶颈容量，使得瓶颈处产生严重的排队。理论上，可以利用拥挤收费消除队列，但是该政策的公平性受到很多质疑。本项目综合运用了行为科学、福利经济学、数学规划以及交通科学等相关知识，通过问卷调查和模型构建，研究出行者的早高峰通勤行为。首先，在瓶颈道路和公共交通线路并行的双模式系统下，考虑公平因素，对有小汽车和无小汽车两组出行者，构建早高峰出行均衡模型，并得出均衡下的方式分担。然后，在道路拥挤收费收入返还给地铁出行者的政策下，分析了四种收费收入返还策略的公平性和均衡下的出行方式分担。最后，计算出在公平原则下分配给无小汽车出行者的拥挤费收入的比例。按照这个比例，将拥挤费收入分配给乘坐地铁的出行者，可以在无小汽车出行者不受到损失的前提下吸引更多有小汽车的出行者选择公共交通出行，减少瓶颈道路的需求量，降低出行成本，让缴纳拥挤费的出行者获益。.本项目的研究结果有助于理解不同出行者的出行方式选择行为，并丰富和拓展了交通管理策略，为科学合理地制定城市交通规划、设计和发展先进的交通管理与控制技术提供理论依据。目前已在国内外学术期刊上发表论文9篇、出版专著1部，培养硕士研究生12名，其中4名已毕业。