福利經(jīng)濟學(xué)視角下考慮交通行為的出租車擁擠收費研究.pdf

1、自改革開放以來，我國經(jīng)濟持續(xù)增長，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，國民生活水平有了極大提高。但是，這些快速發(fā)展的背后卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的城市交通擁擠問題，并由此導(dǎo)致了環(huán)境的不斷惡化。緩解交通擁擠問題，改善居民生活環(huán)境已經(jīng)成為了我國急需解決的重要難題。擁擠收費作為一種緩解交通擁擠的有效方法，其理論研究得到了大量學(xué)者的關(guān)注。特別是近年來，隨著新加坡、英國倫敦、瑞典斯德哥爾摩等國家相繼實施該項政策，擁擠收費已經(jīng)在實踐中被證明了是一個高效的緩解交通擁擠的方法。而

2、在我國，北京、上海、深圳、廣州等主要城市也陸續(xù)開展了擁擠收費的儲備研究。然而，在擁擠收費理論研究與實踐過程當(dāng)中，有一個非常重要的問題卻較少得到關(guān)注，即在實施擁擠收費過程中出租車是否也應(yīng)該征收擁擠費問題。事實上，與私家車不同，出租車的擁擠收費是一類比較特殊的問題。這是因為，一方面，出租車是公共交通的重要組成部分，除了營利性質(zhì)以外，還具有公益性。因此，對出租車征收擁擠費會增加乘客的成本，不利于人們的出行。但另一方面，從造成的擁擠程度與單人道

3、路資源占有率來看，出租車都與私家車相同，因此，出租車?yán)響?yīng)與私家車一樣支付擁擠費。此外，對出租車進行擁擠收費還能促使半剛性的出租車需求向公共交通轉(zhuǎn)移，進而達到有效緩解交通擁堵的目的。
　　基于此，本文重點研究了實施擁擠收費背景下的出租車擁擠收費問題，并分析了由此產(chǎn)生的出租車公司收益與出租車數(shù)量優(yōu)化問題。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　1.分析了擁擠收費的經(jīng)濟學(xué)原理，進而為后續(xù)研究出租車擁擠收費問題以及從經(jīng)濟學(xué)角度解釋

4、研究結(jié)果提供了重要支撐。該部分的主要內(nèi)容包括，首先界定了交通擁擠的定義與度量標(biāo)準(zhǔn);然后從交通需求、交通供給、交通管理以及其他方面等角度分析了交通擁擠產(chǎn)生的原因;接著詳細(xì)闡述了經(jīng)濟學(xué)中的經(jīng)典邊際收費理論，并進一步介紹了擁擠收費的靜態(tài)收費模型與動態(tài)收費模型;最后，給出了擁擠收費在緩解交通擁擠方面的作用機理。
　　2.研究了私家車與出租車兩種交通模式下的出租車擁擠收費問題。對該問題的研究有助于理清出租車擁擠收費前后社會福利的變化規(guī)律，并

5、為下面的研究做好準(zhǔn)備。采用雙層規(guī)劃模型對該問題進行了描述。雙層規(guī)劃中的下層問題被表述為一組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型，目的是為了刻畫出租車擁擠收費前后對出行產(chǎn)生、方式劃分、出行路徑選擇以及空駛出租車交通分布的影響。其中，考慮到擁擠收費會顯著影響總的交通需求量，因此，采用彈性需求函數(shù)描述了交通出行的產(chǎn)生;此外，由于基于熵最大化準(zhǔn)則的重力模型能夠有效考慮發(fā)生點與吸引點的社會經(jīng)濟因素，因此，采用該模型對空駛出租車的交通分布問題進行了刻畫;而交通方式劃分與

6、出行路徑選擇則分別采用基于logit模型的選擇函數(shù)以及UE(User Equilibrium)準(zhǔn)則來描述。給出了等價于組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型的最優(yōu)化問題，并證明了模型的等價性。雙層規(guī)劃中的上層模型為社會福利最大化。設(shè)計了求解下層規(guī)劃模型的啟發(fā)式算法，而整個雙層規(guī)劃則采用遺傳算法進行求解。采用一算例檢驗了模型與算法的有效性，并分析了相關(guān)參數(shù)對出租車擁擠收費前后社福利變化的影響。
　　3.我們通過對上述研究進行擴展來進一步研究了實施擁擠收費

7、背景下的出租車擁擠收費問題。這些擴展主要包括:(1)考慮了公交車模式對整個系統(tǒng)的影響，進而分析了私家車、出租車以及公交車之間的相互競爭;(2)考慮了乘客等待出租車時間與出租車搜索等待乘客時間對交通方式選擇的影響，并由此引入了出租車服務(wù)時間的守恒條件;(3)考慮了出租車價格中基于延誤的收費問題，進而使得出租車的價格體制更加完善。此外，由于各交通方式的流量相互影響，且這種影響是非對稱的，因此，無法構(gòu)建等價的最優(yōu)化模型。基于此，我們采用變分不

8、等式來刻畫組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型，并證明了模型的等價性和解的相關(guān)性質(zhì)。設(shè)計了求解下層規(guī)劃模型的高斯-賽德爾分解法(block Gauss-Seidel decomposition method)與MSA技術(shù)相結(jié)合的混合算法;而整個雙層規(guī)劃模型則仍然采用遺傳算法進行求解。在上一章的算例基礎(chǔ)上做了進一步完善，并用以檢驗這一章所提出的模型與算法。分析了有關(guān)重要參數(shù)對結(jié)果的影響，并與上一章的結(jié)果進行了比較。
　　4.在分析了出租車擁擠收費問題之

9、后，我們進一步研究了由此產(chǎn)生的出租車公司收益問題。構(gòu)建了該問題的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，為了有效考慮出租車數(shù)量與不同交通模式間的相互影響，我們將其表述為一個雙層規(guī)劃模型。模型中的上層規(guī)劃分別在壟斷出租車市場與寡頭壟斷出租車市場條件下，建立了出租車公司收益最大化的優(yōu)化模型。特別的，當(dāng)出租車市場為寡頭壟斷競爭市場時，我們采用非合作博弈中的完全信息靜態(tài)博弈來對這個問題進行了刻畫。雙層規(guī)劃中的下層模型為等價于組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型的變分不等式。該變分不等式能夠

10、有效描述出行者對出租車公司采取的不同策略（這里策略是指出租車的數(shù)量）所做出的反應(yīng)。證明了模型的等價性，并說明了解的相關(guān)性質(zhì)?？紤]到上層規(guī)劃模型與下層規(guī)劃模型均為變分不等式問題，因此，大大增加了遺傳算法的求解難度?；诖?，我們設(shè)計了求解整個雙層規(guī)劃模型的啟發(fā)式算法，其中下層規(guī)劃則依然采用高斯-賽德爾分解法(block Gauss-Seidel decomposition method)與MSA技術(shù)相結(jié)合的混合算法進行求解。采用一算例驗證了