基于动态交通网络的分段道路拥挤收费策略研究

Road pricing is an efficient method using economic lever for traffic demand management, and it has played an important role in alleviating urban traffic congestion. Conventional static tolls charge fixed tolls on some or all links, and can only shift the traffic from congested links to idle links. On the contrary, dynamic tolls vary over time, and can shift the traffic either from congested links to idle links or from rush hours to idle non-rush hours. However, there are still many difficulties for dynamic tolls, such as theory issues, implementing issues and the acceptance of public. This project will discuss the step-tolling strategies on general dynamic traffic networks with consideration of the multi-mode traffic characteristics in Chinese metropolises. The influence of the congestion charging interval and the charging level on the dynamic traveling behaviors will be analyzed, and interaction between the charging strategies and the multi-mode traffic split will also be investigated. Then, this project will develop bilevel programmings for the second-optimal step-toll problems and develop combined heuristic algorithms to solve them. The research work of this project can promote the development of the urban traffic congestion theory and provide a good theoretical basis for the improvement of traffic demand management and control in China.

拥挤收费是利用经济杠杆进行交通需求管理的有效手段，在缓解城市交通拥堵的实践中起到了重要作用。传统的静态拥挤收费方法在路段上收取固定的费用，只能实现流量在不同路段上的转移。动态拥挤收费方法虽然可以在时间维度上调节不同时刻的交通需求，平抑高峰期的交通拥挤，但该方法在理论、实施及公众接受度等方面都存在相当的难度。本项目拟结合我国城市多方式交通的特点，研究一般动态交通网络中的分段收费策略的实施条件，分析拥挤收费时长和收费水平等对出行者动态出行行为的作用机理，探讨分段拥挤收费策略与多方式交通出行行为之间的互馈机制。在此基础上，针对一般动态交通网络，分别建立基于部分路段和基于区域的次优拥挤收费的双层规划模型，并设计多元混合启发式算法求解提出的拥挤收费模型，以期最大限度地利用现有交通资源。本项目的研究有助于完善城市道路交通拥挤收费理论，为提高我国城市交通需求管理水平提供理论支持和科学依据。

拥挤收费是利用经济杠杆进行交通需求管理的有效手段，在缓解城市交通拥堵的实践中起到了重要作用。传统的静态拥挤收费方法在路段上收取固定的费用，只能实现流量在不同路段上即空间上的转移。动态拥挤收费方法虽然可以在时间维度上调节不同时刻的交通需求，同时从时间和空间上平抑高峰期的交通拥挤，但该方法在理论、实施及公众接受度等方面都存在相当的难度。本项目围绕动态交通网络上的分段收费策略优化问题，建立了动态交通网络上的出行选择模型，分析了交通瓶颈（拥堵）产生的原因和演化过程；研究了实施不同的拥挤收费策略后，出行者的不同动态出行选择行为，以及不同拥挤收费对出行者动态出行选择行为的影响；建立了多种收费优化的双层规划模型，包括解析的收费优化模型、考虑路口能力减少的收费优化模型、考虑多用户的收费优化模型、Y型交通网络的收费优化模型、弹性需求下的效率损失问题和最优收费策略模型等；研究了交通网络中公交方式的乘客动态出行选择模型和公交公司的竞争与合作策略优化模型。研究成果对探索利用拥挤收费策略来缓解我国大城市交通拥堵问题具有重要的理论价值与现实意义。