基于Greenshields模型的瓶頸路段單一擁擠收費(fèi)問(wèn)題研究.pdf

1、隨著世界大城市的快速發(fā)展，小汽車(chē)的保有量迅速增加，導(dǎo)致出現(xiàn)了城市交通擁擠、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題。在此背景下，如何治理城市交通擁堵等問(wèn)題成為世界大城市發(fā)展中亟需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。尤其是近些年來(lái)，我國(guó)一些大中城市的加速發(fā)展使得交通擁堵現(xiàn)象極為嚴(yán)重，因此治理交通擁堵對(duì)緩解城市交通壓力起到了巨大的作用?；贕reenshields模型的瓶頸路段擁擠收費(fèi)的提出對(duì)于建立單一收費(fèi)方案，緩解城市交通擁堵問(wèn)題有重大意義。
　　在大多數(shù)的動(dòng)態(tài)擁擠收費(fèi)

2、模型中，為了獲得最優(yōu)的社會(huì)效益，擁擠收費(fèi)是隨著時(shí)間呈連續(xù)變化的。然而，實(shí)際中很難實(shí)施這種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)連續(xù)型擁擠收費(fèi)方案。盡管最優(yōu)的動(dòng)態(tài)擁擠收費(fèi)可以完全消除排隊(duì)，但仍有很多問(wèn)題在實(shí)際操作中難以解決，比如由于它是連續(xù)變化的收費(fèi)，所以存在收費(fèi)決策體系的不完善和收費(fèi)統(tǒng)計(jì)成本過(guò)高等問(wèn)題。由于存在這些問(wèn)題，分段收費(fèi)(step-toll)方案被提出來(lái)，成為替代的減少擁擠排隊(duì)的收費(fèi)方案。
　　本文基于Greenshields模型，建立了瓶頸路段的單

3、一收費(fèi)方案(single-step-toll)，并且對(duì)瓶頸路段上存在單用戶(hù)和多用戶(hù)兩種情況進(jìn)行了研究，同時(shí)研究了瓶頸路段上單用戶(hù)存在“Braking”現(xiàn)象的出行行為。主要工作有以下幾方面:
　　(1)描述瓶頸路段上單一收費(fèi)方案下單用戶(hù)的出行選擇行為。首先基于Greenshields模型，分析了瓶頸路段上單用戶(hù)流量的演化過(guò)程，并計(jì)算每個(gè)時(shí)刻出行者的路段出行費(fèi)用。通過(guò)路段流量與路段出行費(fèi)用的關(guān)系調(diào)整每個(gè)時(shí)刻路段流量的分配，直至Gree

4、nshields模型達(dá)到用戶(hù)平衡狀態(tài)。其次，在收費(fèi)時(shí)段設(shè)置一定水平的擁擠收費(fèi)，并分析了實(shí)施擁擠收費(fèi)后流入率的變化和路段擁擠情況，以及擁擠收費(fèi)對(duì)緩解交通擁堵的作用。
　　(2)優(yōu)化瓶頸路段上單用戶(hù)的擁擠收費(fèi)水平與收費(fèi)時(shí)段。首先，應(yīng)用Greenshields模型得到穩(wěn)定狀態(tài)下單用戶(hù)的排隊(duì)車(chē)輛數(shù)和運(yùn)動(dòng)部分的速度。其次，建立基于Greenshields模型的雙層規(guī)劃模型，其中上層的模型是將排隊(duì)車(chē)輛數(shù)最大值與最小行駛速度之差最小化，下層的模

5、型是應(yīng)用Greenshields模型模擬單用戶(hù)的路段出行行為。并用改進(jìn)的遺傳算法求解獲得最優(yōu)的收費(fèi)水平與收費(fèi)時(shí)段。最后，應(yīng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的算例來(lái)闡明所建立的雙層規(guī)劃模型及算法。
　　(3)描述瓶頸路段上多用戶(hù)的出行選擇行為。將瓶頸路段上的多用戶(hù)分為兩類(lèi):一類(lèi)是時(shí)間價(jià)值較高，可支配時(shí)間較靈活（懲罰時(shí)間價(jià)值較?。┑母呤杖胝?一類(lèi)是時(shí)間價(jià)值較低，可支配時(shí)間較緊湊（懲罰時(shí)間價(jià)值較大）的低收入者。二者的區(qū)別在于時(shí)間價(jià)值系數(shù)和懲罰時(shí)間價(jià)值系數(shù)不同

6、。首先基于Greenshields模型，描述了瓶頸路段上多用戶(hù)流量的演化過(guò)程，并計(jì)算每種類(lèi)型出行者在每個(gè)時(shí)刻的出行費(fèi)用。通過(guò)各自的出行費(fèi)用與流量的關(guān)系分別調(diào)整每類(lèi)出行者在每個(gè)時(shí)刻流量的分配，直至Greenshields模型達(dá)到用戶(hù)平衡狀態(tài)。文中在收費(fèi)時(shí)段設(shè)置了一定水平的收費(fèi)，并分析了收費(fèi)后瓶頸路段上的流入率變化和擁擠情況，以及擁擠收費(fèi)對(duì)緩解交通擁擠的作用。
　　對(duì)于存在多用戶(hù)的瓶頸路段，優(yōu)化瓶頸路段上的單一擁擠收費(fèi)水平和收費(fèi)時(shí)段。

7、首先，應(yīng)用Greenshields模型得到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)多用戶(hù)的排隊(duì)車(chē)輛數(shù)和運(yùn)動(dòng)部分的速度。其次，基于Greenshields模型建立雙層規(guī)劃模型，其中上層模型是最小化最大排隊(duì)車(chē)輛數(shù)與最小行駛速度之差，下層模型是應(yīng)用Greenshields模型模擬多用戶(hù)的出行行為。并用改進(jìn)的遺傳算法求解雙層規(guī)劃模型，得到最優(yōu)的收費(fèi)水平和收費(fèi)時(shí)段。最后，應(yīng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的算例來(lái)闡明所建立的雙層規(guī)劃模型及其算法。
　　(4)對(duì)于瓶頸路段上單用戶(hù)的出行存在“B