硕士学位论文-乘系统布局优化与综合收费策略研究.pdf

中南大学硕士学位论文停车换乘系统布局优化与综合收费策略研究姓名：李恒鑫申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：史峰20081101摘要交通拥挤是目前大城市普遍面临的问题，由此导致交通事故的增加，环境污染的加剧，已经成为影响国民经济进一步发展的瓶颈问题，严重地影响了城市功能的正常发挥和城市的可持续性发展。根据国外发达国家大城市的发展经验，停车换乘和拥挤道路使用收费策略都是解决中心区交通压力的有效办法，它可以使一部分自驾车出行者在城市边缘地区停车，换乘高容量的公共交通，以减少进入城市中心区的小汽车数量，减轻道路拥堵，提高出行效率，使交通系统得到改善。鉴于过去对停车换乘系统或拥挤道路使用收费策略的研究都是分开独立进行的，而实际上国际上很多大城市都是既设立停车换乘系统又实施拥挤道路收费策略，国内一些大城市也是考虑同时实施这两项交通需求管理策略。如果能将这两者结合起来实施则有助于解决停车换乘系统的建设和维护资金难以筹集的问题，同时也解决了拥挤道路使用收费策略得不到公众支持的问题。本文将停车换乘与拥挤道路使用收费这两项交通需求管理策略结合起来进行研究，提出在拥挤道路使用收费点附近设置停车换乘系统，将拥挤道路使用收费获得的收益用于停车换乘系统的建设和维护。并进一步研究了国际大都市停车换乘系统的布局和实施效果，结合国内大城市交通和城市布局的特点，确立了国内大城市停车换乘系统布局的关键技术及规划策略，同时分析了拥挤道路使用收费与停车换乘系统布局结合条件下的综合收费策略，建立了双层规划模型，设计了相应的算法，并以算例进行计算和分析。，最后，文章还总结了世界各个城市的经验教训，并据此对我国研究和实施城市道路拥挤收费措施提出了具体建议，以期为我国研究和实施拥挤道路使用收费措施提供启示。关键词停车换乘，拥挤收费，布局，双层规划ABSTRACTTra街cjamisaproblemwhichmanybigcitiesareconfrontedwithatpresentThetrafficaccidentandcircumstancepollutionthattrafficjamconducesareincreasingThishasbeenabottleneckproblemforfurtherdevelopmentofthenationaleconomyandaffectsthefunctionrtionandthesustainabledevelopmentofcitiesAccordingtotheexperienceofforeigncountries，ParkRide(PR)andCongestedroadusepricingarebotheffectivestorelievethetrafficpressureinthecentredistrictTheyenablethepersonswhogooutbytheirprivatecartoattheborderofthecityandtransfertothepublictransportwithhighcapacityThustheycanreducethecarquantityenteringthecenterrelievetheroadiam，increasethetrafficefficiencyandmakethetrafficsystemimprovedInviewoftheresearchonPRandCongestedroadusepricingisseparately，thatmanyinternationalmetropolis，inthefact，arenotonlytheestablishmentofPRandtheimplementationofCongestedroadusepricing，somemajordomesticcitiesalsosimultaneouslyconsidertoimplementbothofthetwotransportationdemandmanagementstrategyrT一-1hecombinationofthesetwostrategiesiSbeneficialtosolvetwokeyproblems，thattheconstructionandmaintenanceisdifficulttoraisefundsandtheuseofroadcongestionchargesarenotpubliclysupportedrrolnlsPaperresearchedonthecombinationofPRwithCongestedroadusepricing，proposedtosetupPRneartheCongestedroadusepricingstation，theamountofrevenuereceivedfromCongestedroadUSepricingforthesystemconstructionandmaintenanceofPRandfurtherstudyofthelayoutandresultofPRininternationalmetropoliscombinedwiththetrafficandurbanlayoutfeatures，establishedthekevtechnologiesandplanningstrategiesofPRandCongestedroadUsepricingindomesticcitiesAtthesametime，analyzedonthesynthesistariffstrategyundertheconditionofcombinedPRlayoutwithCongestedroad。usepricing，establishedabilevelprogrammingModel，IIdesignedthecorrespondingalgorithm，andanexampleforcalculationandanalysisAtlast，thispapersummarizespracticalexperiencesandlessonsofmanycitiesandfromthemputsforwardafewofadvicesthatourcountrySroadpricingsystemshouldfollowKEYWORDSparkandride，congestedroadusepricing，layout，bi-levelprogrammingIII原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：盔塑盆日期：塑墨年旦月丝日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。顾l：学位论文第一章绪论第一章绪论11研究背景及问题的提出111我国大城市交通现状改革丌放以来，社会经济结构发生了巨大变化，经济文化活动空前繁荣，城市面貌日新月异。城市规模的不断扩大，城市化水平的日益提高，对城市交通产生了重要影响。居民出行成倍增长，私人小汽车的保有量不断上升，据国务院发展研究中心统计，我国已进入汽车拥有率迅速上升时期，截至2007年底，全国汽车保有量为5696多万辆，其中私人轿车为1521万多辆，预计到2010年，汽车保有量将达到7167万辆，年平均增长152，轿车保有量达2070万辆，年平均增长163f。汽车数量的增长速度已经远远超过城市道路以及相关设施的建设速度，城市道路供给和交通需求总量之间的矛盾异常严峻，道路同益拥挤。j匕京市公路通车里程北京市机动车保有量公邑掣田H卅暇。二二。一，J。，。!。_-，p，一，pp擎梦爹擎擎擎窜爷萝梦图1-I北京市公路通车里程与机动车保有量增长对比图以北京为例，截至2008年2月底，北京市机动车保有量己达到320万辆，其中近23是私人机动车，逾12是私人小汽车。机动车保有量平均年增长率高达14，小汽车的出行比例也同步从5跃升至约23，达到了国际上大城市小汽车普及阶段的出行结构，且仍有上升的趋势【2】。城市化和郊区化进程加快使得停车矛盾的空间外延，而老城区改造开发力度的加大和单一的中心区建设模式又造成中心区路面交通拥挤情况不断恶化，从而使城市交通问题愈加突出。一器k一孵与I：毕朴臀暴如卯o332210SD湖湖嗽嘲撇瞄湖嘲咖。蛤蟾抖垃纷8句单2硕1：学位论文笫一章绪论112问题的提出解决捐j挤的传统办法是增加交通供给，加强交通基础设施建设，提高整个路网的交通容量，以满足交通需求b1。但这受到城市经济、地理和环境等因素制约，同时也会诱发新的交通需求，城市交通问题不能得到根本解决。事实上，城市交通供求的不平衡是导致交通拥挤的本质，仅靠交通供给方面的对策很难从根本上解决供求不平衡的矛盾，因此交通工程专家提出了交通需求管理(TravelDemandManagement，简称TMD)1的概念，明确了从供求两个方面解决城市交通问题的思想，既要扩大供给，提供必要的交通载体，也要对交通需求进行必要的控制和管理，同时并举，互为补充。停车换乘(ParkandRide，简称PR)和拥挤道路使用收费(CongestedRoadusePricing)作为城市交通需求管理的手段，在发达国家研究的相当成熟，并且实施效果也很显著。近年来，国内众多大城市纷纷计划引进PR技术，实施拥挤收费策略，依靠PR系统低廉的停车费用和便捷的换乘方式衔接多方式交通出行，利用拥挤道路使用收费将一部分时间价值较低的出行者转移到公共交通网络，寻求运输系统的整体效率最大化来缓解城市交通搠堵。PR系统和拥挤道路使用收费设施通常沿轨道交通和快速公共交通网络布设，在城市外围的节点处对小汽车流进行截断。首先，引导居民用高效的出行方式替代低效的出行方式，优化出行方式结构减少进入城市中心区的机动车交通量；其次，有效缓解城市中心区的交通拥挤，减小城市中心区的停车需求，保障城市中心区的活力；第三，减少小汽车的长距离出行，节约小汽车消耗的能源；第四，减小低密度地区常规公交高额的成本支出；第五，有利于城市优先发展公共交通，提倡公交优先的总体发展思路：最后，有效改善城市空气质量，减少空气污染源。因此，面对国内城市同益严峻的交通现状，引进PR系统技术和实施拥挤道路使用收费策略对于优化交通方式结构，从而有效缓解城市交通拥挤，提高城市交通效率是很有必要的。随着城市轨道交通和快速公交的不断发展与完善，小汽车交通进入城市家庭，这两项交通需求管理手段将成为国内大城市交通规划的项重要内容。运用经济和法规等于段来影响出行者的行为，削减不合理的交通需求，转移相对集中的交通需求，达到减少或重新分tE_ti行对空间和时间的需求的目的，从而使交通供需达到相对均衡，以保证城市交通系统古效运行。2硕，l：学位论文第章绪论12停车换乘系统的国内外研究现状121停车换乘系统的国外研究现状PR系统是国外城市交通需求管理运用的一个重要手段。在世界许多城市，把对PR系统的研究都作为城市交通需求管理的中心课题，和城市综合交通规划融为一体。由于经济与机动化水平较高，其城市交通拥堵问题出现较早，城市交通规划起步早，对有效解决城市中心交通拥堵问题的PR系统研究也相当深入，在具体的PR系统规划方案的制定以及实施上，根据不同城市或区位的要求，采用不同的、适合的、全面的、明确的政策。对某些具体的PR系统方案的实施效果和影响也都有比较明确的研究结果。英国对PR系统的研究始于20世纪60年代术，70年代中期相继在牛津、剑桥等城市规划建设了一批PR系统，并且取得了显著的效果。当地的交通工程专家对PR系统进行了深入的研究分析，GeorginaSantos运用大量数据定性分析了剑桥市建成PR系统后，建立了社会成本、个人成本和拥挤成本的关系模型，定量分析了PR系统的消耗和收益。最终得出结论，PR系统可以节约出行成本，有效缓解城市中心区的交通压力，提高城市中心区的交通效率14】。美国的交通工程专家对PR系统的研究也相当深入，其中最具代表性的是美国柏诚公司(ParsonsBrinckerhoff)。柏诚公司通过对华盛顿州现有PR系统的调查研究，系统性的总结出PR系统的规划导则。其中运用大量的数据、示意图和数学模型详细分析了PR系统理论和实施过程，具体包括：PR系统的定义、PR系统的规划设计流程、PR系统的选址规划技术、PR系统的需求预测技术等，为PR系统的研究提供了丰富的参考资料和成功经验巧1。新加坡非常重视PR系统的建设，目前新加坡国内已建有三十多处PR系统。对于PR系统的规划建设主要采取试点PR系统，根据试点PR系统的需求数据进行调查研究，以确定PR系统的规模。由于PR系统优惠的收费政策，PR系统在新加坡的实施相当成功。122停车换乘系统的国内研究现状我国对交通规划和管理政策的研究比较晚，20世纪80年代才开始对交通规划进行研究，因而对大城市的PR系统的研究也是刚刚起步。近几年来，随着我国经济的迅速发展，大城市迅速向大都市迈进，城市市区与郊区一体化进程加快，人们的交通需求在迅速膨胀并且变得愈来愈复杂。机动化水平和小汽车出行率的不断提高使得城市停车问题日益加剧，这很可能成为城市交通发展和小汽车消费的“瓶颈，已经引起政府有关部门及广大市民的高度关注。目前国内北京、硕：学位论文第一章绪论上海、广州、南京等大城市已经相继出台有关政策，决定参照欧美发达城市的通行模式，结合我国城市发展的具体情况设置PR停车场，以减少市区内的交通流量，缓解城市中心区的交通压力。与此同时，研究人员也在对大城市的PR系统的规划进行深入的研究，在PR系统问题的研究上达成以下几点共识：1)由于目前我国城市发展的具体情况和欧美发达国家不一样，欧美发达国家PR系统的具体内容不完全适用于我国。2)PR系统站点的布局应从城市交通系统的角度出发，综合考虑PR系统的设施分类、布局规划原则以及选址标准等相关因素进行规划设计。3)缓解城市交通紧张是一项社会系统工程，而PR系统是不可分割的重要组成部分。应将PR系统作为城市交通规划管理的重要手段来实施。13拥挤道路使用收费的国内外研究现状131拥挤道路使用收费的国外研究现状拥挤道路使用收费2的概念最早出现于20世纪70年代。国外经过长时间的研究与宣传，拥挤收费逐步得到重视与应用，新加坡、挪威、英国、美国等国家部分城市已经或即将实施拥挤收费，其中具有典型意义主要有新加坡和英国伦敦。新加坡是世界上最早实施城市道路拥挤收费并且获得成功的国家之一，其发展经历了从最初的区域通行证方案到最近INN采用的电子收费系统两个阶段。1975年丌始实施的区域通行证方案划定覆盖中心商业区最拥挤的725公顷区域作为交通控制区，在边界上设立27个车辆入口处，载客不足4人的车辆想要在高峰期进入控制区，必须出示购买的区域通行证。经过20多年的运行，区域通行证方案被证明是控制高峰期拥挤的有效手段：早高峰期进入控制区的机动车辆从74000辆R下降到41500辆同；提高了车辆行驶速度；导致出行方式向公共交通转移，工作中出行中车乘坐公共交通的比例从35增加到69；增加了财政收入。1995年，新加坡在其东海岸公园大道实施道路收费系统，同样取得了显著的效果。1998年5月改为ERP系统。ERP主要由车内装置、两个相距15米的收费匝口、计算机中心处理系统组成。初步结果表明，ERP在控制交通流量方面成效显著，在限制时问内进入控制区的机动车辆从16000辆同下降到13000辆日，出行速度提高到5060kmh。与区域通行证方案相比，ERP更公平、方便、可靠。1998年8月，新加坡政府将ERP扩充到整个中心商业区、高速公2简称“拥挤收费”4硕l：学位论文第一章绪论路和交通拥挤的区域【61。1970年，伦敦规定在高峰期出行进入中心市区的车辆要支付2美元，该措施大量减少了高峰期的交通量，使市区车速提高40。1985年，伦敦规划委员会提出了伦敦的新交通发展战略，考虑的较多的是怎样用交通限制手段(包括收费)而不是增加基础设施的方法来解决交通拥挤问题。伦敦拥挤收费系统的研究是由英国交通部在1991年发起的，用了3年。新设计的收费系统有3个同心的环行收费子系统，并且用分界线把伦敦分为6大块，车辆进入环形区域或经过边界线时要缴纳费用(高峰与低谷时不一样)17J。模拟分析表明，该系统可以使伦敦内城的交通量减少15，伦敦中心的交通量减少25，支付使用费用的人主要是城郊的车主。一环将有130个收费站，初期投资15亿美元，每年运营费用9700万美元，设立三种收费标准(3514美元)。系统每年可以收费285亿美元。伦敦的拥挤收费系统在2003年3月正式全面运行。在英国的剑桥也曾试验过拥挤收费系统，其运作最接近拥挤收费的理论，即根据拥挤程度改变收费水平，但该系统由于得不到政府的支持而遭搁浅。国外各城市实施拥挤收费的背景和方案均有所不同，但是为我国探索拥挤收费的应用提供了宝贵的经验：1)拥挤收费对交通和社会经济的影响是多方面的，并非全为积极影响；2)拥挤收费一般是在其他措施已不能缓解城市交通拥挤后实施；3)拥挤收费的目标是解决交通问题，增加收入只是附带效果，非常重视对收费资金合理、透明的使用；4)非常重视对公众的咨询、宣传，为拥挤收费创造良好的舆论氛围；5)收费区域集中在经济高度发达、交通严重拥挤的核心区域；6)收费系统不唯新技术论，简捷、实用、稳定是主要目标；7)非常注重研究实施后交通状况的变化，尽快形成一套完善的收费费率。132拥挤道路使用收费的国内研究现状拥挤道路使用收费在国内提出的较晚，随着城市交通拥挤程度的日益严重，近年来受到了交通管理部门以及越来越多的专家学者的重视，进行了一系列的相关研究。2004年7月，上海市正式启动了中心区交通拥挤收费综合技术研究项目，拟在对上海中心城区交通状况进行全面评价的基础上，提出拥挤收费的区域，并定量分析采取不同调节率对区域路网服务水平的影响等。2005年1月完成研究报告并上报政府。近期发布的上海市城市交通白皮书首次提到了对拥挤道路收费的行动计划，有关部门提出根据道路拥挤程度决定收费范围和费率，同时硕Ij学位论文第一章绪论将适时建设不停车道路收费电子系统，建立完善的收费管理体制。但目前上海的整体交通网络未完全成形和稳定，实施时机尚未成熟。2004年4月6日，北京交通发展纲要(讨论稿)提到必要时在交通特别拥挤区域有选择地实施拥挤收费制度。2006年1月13日，东方早报报道，为缓解交通压力，杭州市决定将在车辆通行的高峰时段，对进入杭州核心城区道路的车辆征收“城市交通拥挤费”。以此来缓解市中心目前存在的“行路难和“停车难等矛盾。与此同时，深圳、广州、南京等城市也在准备对现状交通状况进行全面的评价，在此基础上对实施道路拥挤收费的可行性和必要性进行研究，并进行有关技术储备。14本文的主要研究内容141研究目标论文的研究目标是借鉴国外研究PR系统和拥挤道路使用收费的先进经验，结合国内大城市的特点，通过将PR系统的布局和拥挤道路使用收费这两种城市交通需求管理的策略结合起来考虑，从正反两个方面下手，解决拥挤道路使用收费策略在国内得不到公众的支持，难于实施的问题。试图建立起一个对我国城市道路交通需求管理具有一定指导意义的PR系统布局、停车与拥挤综合收费系统的模式框架。以期对以后国内城市PR系统布局和拥挤收费的实施提供一些参考和借鉴。142研究内容本文的研究内容主要分为以下四部分第二章介绍PR系统和拥挤道路使用收费的起源、发展和在国际大城市的实施效果。研究的重点是依据国际先进经验，给出定义、系统分类、规划设计要领、实施策略等。第三章是本论文的研究重点。在国际先进经验的基础上，结合我国城市布局和交通发展现状，考虑拥挤道路使用收费的实施提出大城市PR系统布局规划的基本框架，并详细分析了PR系统的规划流程。第四章是本论文的研究重点。通过相关模型的建立和算法的设计，确定PR系统与拥挤道路使用收费相结合条件下的PR系统停车费率与拥挤收费费率。第五章总结了本论文研究所完成的研究成果以及后续研究的发展方向，重点探讨了规划理论与应用实践的辩证关系，深入分析贯穿本论文的两条对立统一的主线索。6硕十学位论文第一章绪论本论文的章节结构如图12所示。绪论c第一章，l之多停车换乘与拥挤收费概述I(第二章)一一一一妙l停车换乘雩鎏竺墨笋布局分析I拥挤道路与停车设施收费综l合优化研究(第四章)一一一S一结论与展望(第五章)l图卜2本文的章节结构143采取的研究方法PR系统优化布局与综合收费策略的研究涉及到数学模型、运筹学、系统工程以及交通规划与管理等多学科知识，鉴于其诸多特点，本研究采用系统的分析方法，兼顾到宏观与微观，理论与实践双层次的对立统一两个方面，既进行基础理论模型的研究，又深入到具体实践项目中去，结合理论对实例进行分析研究工作。在理论研究方面，主要借鉴国外有关科研成果的合理的科学成分，分析国内城市分区用地、交通需求、交通设施供应和交通发展政策的具体特征，进行必要的抽象、推理和归纳，建立实用的需求预测模型和规划方案。15本章小结通过对当前我国大城市交通现状和城市布局的分析，确定了论文研究的目标和研究内容，系统而深入地分析了国内外与本论文研究内容相关的研究现状、最新进展及发展趋势，论述了本研究的意义，并介绍本论文拟定的研究方法，为本研究奠定了思想理论基础。硕：学位论文第-二章停下换乘j拥挤收费概述第二章停车换乘与拥挤收费概述21停车换乘系统概述211停车换乘系统的概念PR系统是指在城市中心区以外轨道交通车站、公共交通首木站以及高速公路旁设置停车换乘场地，低价收费或免费为私人小汽车、自行车等提供停放空间，预留步行通道，辅以优惠的公交收费政策，引导乘客换乘公共交通进入城市中心区，减少私人小汽车在城市中心区域的使用，缓解中心区域交通压力，提高城市中心区域的交通通行效率。拥有私家车的出行者要从生活区出发去工作地上班。他有两种出行方式可以选择：一是自己全程开车到工作地上班，即全程私家车方式；二是先自己丌车到达一换乘点，再换乘其他交通方式到目的地，即PR方式。出行者会权衡两种方式的费用、时间、舒适性、可达性等因素，做出是否PR的选择。如果出行者选择PR，则PR行为发生，其PR行为过程为图21上面的选择枝所示，首先自驾车到达PR地点停车，然后换乘公交到达目的地附近的公交站点，步行到达目的地。图2-1出行选择过程综合以上分析，一般认为，PR是自驾车出行者在PR系统停车场停车，换乘城市公共交通(通常为轨道交通)系统进入城市中心拥堵地区的交通服务系统。而有时，这种转换可能发生在自驾车和合乘方式(出租车)之问，这种转换设施被称作停车合乘设施，通常认为这是更广义的PR系统。PR系统作为一种换乘设施，也是一种交通管理工具，用做自驾车和公共交通之间的转换，自驾车是低容量的交通方式，相反，轨道交通则是高容量的交通方式，因此，PR系统可以作为低容量向高容量交通方式转换的工具。PR系统尤其在道路交通拥堵和目的地停车难的地区容易发挥其优势。8硕：l：学位论文第二章停车换乘j拥挤收费概述212停车换乘系统的起源和发展概况PR系统在一些西方国家应用较为广泛，早在20世纪30年代就对PR系统展开了研究【引。1973年最早的PR系统在在牛津开始建设【9】，到1980年，当地政府官员试图促使人们使用PR系统，但没有获得成功，因为使人们改变自驾车出行不是想象的那么容易的，另外，城市中心区的停车收费价格、交通拥堵程度、PR系统位置、公共交通服务水平等因素都影响着PR系统的有效利用。值得一提的是当时仅有两个大城市拥有全天基于公交的PR系统，它们是考文垂(Coventry)和布里斯托尔(Brist01)，更大的城市如伦敦更关注于基于轨道交通的PR系统。一些城市也有分时段基于公交的PR系统。总体来说，世界大城市PR系统的发展有两种趋势，一是美国、加拿大，是由于城市低密度蔓延，建设PR系统的目的是服务于通勤出行，提高出行效率，减少污染。二是欧洲国家古城众多，市中心高密度发展，英国建设PR系统的目的是引导换乘公交出行，减少老城区交通压力，提高便利性，总体来看，随着PR系统使用者的增加，PR系统的建设向公共部门和私人企业共同投资的多元化方向发展，其最终结果是达到优化交通系统的目的。根据我国的具体国情，PR系统的建设的初衷与欧洲的情况类似，为的是解决城市中心区的交通压力，尤其是在北京、上海这样的特大城市。213实施效果虽然进行PR系统规划的初衷略有差异，但基本目标都是相同的，即引导交通模式向高承载(HighOccupancyVehicle)3转换。实践证明，PR系统建成以后，许多以前使用小汽车的出行人员都转而使用PR系统出行，他们将车停放在PR停车场内，然后在PR系统内换乘公共交通Iji往目的地。这样不仅节约了出行成本，还大大提高了出行效率。PR系统一方面有效的缓解了城市中心区域的交通拥挤，另一方面对于公共交通的发展、缓解能源危机和环境保护等方面都具有积极的引导作用。为了吸引客流，公共交通要有较高的运营速度，要减少车辆出行时耗，无论是混合交通行驶的道路、公交专用道，还是公交专用路，从停车换乘点到中心区的快速公共交通必须确保快速通畅，具有明显的竞争吸引力。为减少出行时耗，尽可能减少中途停靠站的数量。PR系统通常沿快速公共交通和轨道线路布设，在城市外3为了鼓励拼车和公共交通巴七，美国许多城市在八九rf年代修建了拼车车道(carpoollanes)。也有些人把它称为人容量车道(Highoccupallcyvehiclelanes，简称HOV)。在这种乍道I：只能行驶公共汽车或拼车族的车或供乘坐两人以上的乍辆使用，坐多名乘客的午辆町以免费通过收费桥梁或道路等。所以，在拼乍车道I：是不会寨车的。只要你足几个人一起拼车行驶，即使在交通阻塞的街区，你也能再拼车车道上奔驰。通常，这些车道上标有钻石图形或HOV标志。9硕l：学位论文第二章停车换乘j拥挤收费概述围对小汽车交通进行截断，以减少高峰时段进入城市中心区的机动车交通量，将其转移出市区，并有效缓解市中心潜在的停车需求，同时减少人们对小汽车的依赖，鼓励乘用公共交通工具出行，提高公共交通的出行比重。随着城市小汽车保有量的不断上升，汽车尾气污染倍受关注。汽车尾气的排放严重污染了城市空气质量，国外许多城市研究表明，PR系统可以有效减少城市中心的机动车交通量，从而使得机动车尾气污染得到控制，改善城市的大气环境。此外，由于PR系统增强了郊区居民前往市区的可达性，这样也带动了城市外围新区的发展，保持城市中心区的活力。任何一项交通政策都具有两面性，PR策略也不例外。PR系统给城市交通带来一系列便利的同时也存在缺陷。例如在城市外围建设大型PR系统占用大面积绿地，投资效益存在争议，增加了不必要的出行距离以及削弱了郊区常规公交的吸引力等。总之，PR策略的实施对于提高城市活力实现可持续发展是很有益的。PR系统策略可以被认为是一种交通需求管理的过度政策，当小汽车的发展达到饱和状态时，它并不能完全消除人们对小汽车的依赖。城市交通的供求不平衡是导致城市交通拥挤的本质，交通需求是一种永远也无法完全满足的行为，无限的“供给”是不现实的。这需要对土地利用和交通一体化的长期的研究，从而来降低对小汽车的依赖。而且，要使PR系统达到理想效果必须依赖于较高的公共交通服务水平、停车收费政策、管理政策等以保障服务区域内交通活力。214停车换乘系统分类PR系统规划虽然在国内的研究刚刚起步，但对于许多国际化大城市，如伦敦、巴黎、东京、纽约等，其规划研究技术已经较为成熟。目前，PR系统的分类主要有两种方式：一种是按照PR系统的功能分类，另一种是按照PR系统距离目的地(服务区域)的距离来进行分类151。表21是国际上按照功能分类的PR系统的特点：表2-1PR系统停车设施功能分类列表分类标准类型改施特征换乘方式非难式PR停车场路内或依附-JfE建设旌停放为主，没有专门的公共按停车场：毗邻公交站点或道路主干道节点处停放功联合使用PR停车场停车换乘小是唯一的停车目的，该停车设施被j他轨道交通能建筑设施(剧院、购物中心等)共享，联合使用BRT分PR专用停车场以停乍换乘为主要目的，吸引周边地区客流换乘公快速公交类交出行基于公共交通换乘枢纽点建设，具有更高的停车换公共交通枢纽PR停车场乘需求lO硕Jj学位论文第一二章停下换乘j拥挤收费概述另一种分类方法是按照停车换乘系统与目的地的距离来进行分类，这种分类方法需要与城市交通分区和城市停车分区相结合而定，具体分类特点如表22所示：表2-2PR系统服务区域分类列表停车系统令区域分类标准类型停车换乘系统功能中心的距离转换交通方式，优化交通方式结构，即用高短程PR系统停效的交通方式替代低效的交通方式；由区域中心向外辐车场截版进入城市中心区的小汽车流，减少城市射距离人于25Kin按中心区的停车需求。区转换交通方式，优化交通方式结构，即用商域中程PR系统停效的交通方式替代低效的交通方式；由区域中心向外辐分车场截断进入城市中心区的小汽车流，减少城市射距离9-25Km类中心区的停车需求；远程PR系统停减小低密度地区常规公交商额的成本支出；由区域中心向外辐减少小汽车的长距离fJ行，节约能源，减少车场射距离人于25Km污染，保护环境。22拥挤道路使用收费概述221交通拥挤收费的含义城市道路交通拥挤收费是对特定时段和路段的车辆实行收费，即从时间和空间上来疏散交通量，减少繁忙时段和繁忙路段的交通负荷。同时，促使交通量向高容量的公交系统转移、抑制私人小汽车交通量的增加、促进小汽车的有效利用、推进多人合乘的实施，实现道路的最优效利用，达到缓解交通拥挤的目的。拥挤收费的基本思想源于道路会发生拥挤这一事实，即道路的建设及其容量是有限的，而交通需求的增长却是不断膨胀的。道路建设不仅受巨额资金的限制，而且还要受空间、环境等因素的约束，不可能无限发展。传统的道路建设与管理只被认做是政府职责或社会公益事业。随着对道路经济理念的深化，各国越来越认识到，将道路作为一种特殊的商品，同样可适用供给与需求法则以及价格影响机制，拥挤收费的概念便应运而生。收费区域应是城市中经济最发达、交通最拥挤的核心区域。从目前国外实施拥挤收费的一些城市来看，这些城市均有比较明确的中心区和核心区，核心区作为交通最拥挤的区域，收费区域基本围绕核心区域制定。收费时间研究包括通过城市交通拥挤时间特性确定收费R及收费时段。收费日一般不包括周末或节假日。交通拥挤早、晚高峰时段是实施收费的重点时段。硕l：学位论文第二章停车换乘j拥挤收费概述222交通拥挤收费的分类一般说来，高峰期拥挤是由于用户对出行时间和旅行路线选择不当所致，为此，最优拥挤道路使用收费应当反映出时间和空间上需求的分布，但是多数已有的研究为避开交通配流和网络结构的复杂性，而将拥挤道路使用收费的时间维和空间维分开处理。拥挤道路使用收费从时间维和空问维上可以分为静态收费和动态收费两大类。仅考虑空间维的拥挤道路使用收费称为静态收费，仅考虑时间维而忽视网络拓扑的拥挤道路使用收费我们称为时变收费(如瓶颈道路收费【协11】)，而将时间维和空间维综合考察的拥挤道路使用收费，我们称为动态收费(时变收费亦属于动态收费)。1)静态拥挤道路使用收费适用于稳态(即OD矩阵是固定的，不具有时变性)条件下的交通网络，它不考虑收费的时变性，即是说静态收费模型不考虑当前的收费对将来的交通拥挤水平的影响。2)动态拥挤道路使用收费考察的是旅行需求和旅行费用都是时变的，因而拥挤道路使用收费也是时变的。拥挤道路使用收费就其研究的方法来说，我们可以将其分为第一最优拥挤道路使用收费(FirstBestCongestionPricing)和第二最优拥挤道路使用收费(SecondBestCongestionPricing)两大类【12-131。1)第一最优拥挤道路使用收费又称为边际成本定价(因经济学中的边际成本定价原理而得名)，它假定路网中存在完善的收费体制，通过对路网中每一路段上的用户课以值为边际成本通行费MCT(MarginalCostToll)的拥挤道路使用收费，使用户平衡转化为系统最优平衡状态。由于第一最优拥挤道路使用收费忽视了城市交通系统的复杂网络特征，因而交通工程师对其一直存有疑虑。近来，一些学者将第一最优拥挤道路使用收费推广致一般网络，提出了第二最优拥挤道路使用收费的思想。2)第二最优拥挤道路使用收费考虑的是在一个路网存在约束(如资金预算约束，通行能力约束，仅对部分路段或路径收费等)的条件下的拥挤道路使用收费问题。223态拥挤道路使用收费，1)静态拥挤道路使用收费的理论基础静态拥挤道路使用收费的理论基础是经济学中的边际成本定价原理。一般来说，在交通拥挤比较严重的交通系统中用户的最优线路选择未必带来系统的最好结果，这是因为用户在选择出行路径和出发时间时，往往只考虑自己能感知的成12硕lj学位论文第二章停车换乘j拥挤收费概述本。每个道路使用者不会意识到自己在进入路网时影响了其他的道路使用者，增加了他们的出行费用，因此，他们在决定这次出行时也不会把这部分费用考虑在内。一般来说，这部分费用称为外部不经济，它包含两个方面。一个方面，道路使用者强加给不使用道路出行者的费用，包括空气污染、噪音、震动等；另一个方面，道路使用者强加给另外的道路使用者的费用，如速度降低产生的各方面的费用等。从某种程度上说，每个驾驶员都引起了这种外部不经济。而驾驶员必须承受的费用只包括燃油费、车辆磨损费，以及他完成这次出行需要的时间费用。所以，驾驶员都会低估这次出行的全部费用或社会费用。当道路的通行能力充足时，这种“自私的行为不会影响到其他人的出行。但是，当交通流量接近通行能力时，拥挤程度上升，道路上每新增加一个出行单位都会使系统中所有成员的利益受损。此时，如果大家都坚持原来的出行计划，不另择他路或改变出发时间，就会使交通系统拥挤不堪，直到瘫痪。如果硬逼某一部分人改变行驶路径和出发时间也是不可能的，最好的办法使用经济手段。用户之所以坚持在拥挤路段出行，就在于他们仅仅考虑自己的感知成本或者平均可变成本AVC(边际个人成本)，而没有支付给其他用户的“外部不经济”，即用户没有为其他出行支付全部社会费用(即边际社会成本，还可以包括由交通导致的环境污染)。用户对旅行成本的错误感知(或部分支付)，将导致网络的潜在需求过高和交通量的无节制增长，从而造成路网中某些路段上流量达到饱和或过饱和状态，引起交通拥挤和排队，产生资源的浪费。经济学家相信：缓解道路交通拥挤一个最直接、最优效的办法就是对拥挤路段的使用者收费，付费的人还可以在原来的道路和时段行驶，不想付费的人就另择他路或改变出发时间，这样，原来拥挤的路段就被缓解了。边际定价原理认为，为使抵消他所产生的外部不经济。收取费用的大小等于边际社会成本和边际个人成本之差，通过对拥挤路段上的用户征收这样一个通行费来修正其对零星费用的错误感知，以保证用户在做出行决策时考虑自己的出行强加给其他用户的外部不经济，从而，最终在达到用户平衡的同时也达到了系统最优，因而提高了交通系统运行的有效性，达到缓解交通拥挤的目的。2)静态拥挤道路使用收费的定性描述(1)供需平衡关系的推导供需平衡关系是导出边际成本定价的理论基础，用供需平衡关系研究静态拥挤道路使用收费理论时，“费用一流量”关系是核心。Morrison”】指出，推导“费用一流量关系的出发点是“速一密”曲线，众所周知，在道路工程学中，通常使用的“速一密关系曲线是GreenShield线性曲线(如图22所示)。硕1：学位论文第二章停车换乘j拥挤收费概述图2-2速一密曲线图图2-3速一流曲线图由流量、速度、密度三者之间的关系：流量=速度X密度，即给定速度水平下的车流量为“速一密”曲线下方相应的矩形面积，可以导出“速一流关系曲线图(如图2-3所示)。在曲线的上部分，随着流量的增加，速度减小，直到流量达到最大疋。，超出这一点，流量不可能再增加，试图去增加流量的结果将导致密度增加，流量减少，速度降低和旅行时问延长，这就是拥挤效应。由“速一流曲线图，可以很容易地导出图2-4所示的“时问一流量曲线。图2-4时间一流量曲线图2-5成本一流量曲线将图2-4的纵坐标乘上时间价值再加上运营成本，便得到每英里上的平均可变成本一流量曲线彳VC(或边际个人成本曲线)(如图25所示)。在图2-5中，MSC曲线为边际社会成本曲线，他表示网络中增加一台车所引起的总成本的增量。当流量接近通行能力(Fo。)时，MSC曲线趋于无穷，因为此时不可能有更大的流量发生j图25是分析边际成本定价的基础，在拥挤道路使用收费的经济模型中发挥着重要的作用。14硕l：学位论文第-二章停乍换乘j拥挤收费概述对供需平衡关系的争论在图2-5所示的“成本一流量”关系曲线图中添上交通需求曲线，便有图2-6所示的供需曲线图，其中q、D2为需求曲线。成图2-6供需平衡关系示意图对这一关系图中，边际个人成本曲线向后往弯曲部分与需求曲线D，的交点即平衡点是E否会出现，历史上曾有争议，其中最具有代表性的是Else和Nash，Evans和HillS叫引。Else，Walters，Johnson，Hall等认为需求较高的需求曲线D与彳比向后弯曲交于E这一平衡位置可能发生m1。而Morrison指出，供需平衡不可能发生在AVC向后弯曲的那一部分，因为相同的流量可以以更低的成本来实现。Newell运用波动理论分析了AVC曲线向后弯曲段在实际中不会出现。玛1。Mun指出，AVC向后弯曲段仅适用于从微观上分析道路上的一个点或非常短的一个区段，而不适用于整条路段的宏观分析，并且也不能分析交通堵塞(又称为超级拥挤)和排队的情形口引。Yang和Huang口羽指出，拥挤道路使用收费中使用的成本曲线是对两长距离位置间的路段定义的，并进一步指出：对AVC向后弯曲段，尽管从数学上可以导出向下倾斜的、在通行能力处趋于负无穷的边际成本曲线MSC2，但它们对于分析社会最优流量没有意义，而且他们与流量的负向变化意味着给用户一个补贴而非收费。由此在利用供需平衡关系分析拥挤道路使用收费时，无需考虑AVC曲线向后弯曲部分，即“速一流曲线的下分支或“时间一流量”曲线的上分支。硕Ij学位论文第二章停下换乘+j拥挤收费概述(D静态拥挤道路使用收费的供需平衡分析1920年，Pigou最早阐述拥挤定价的原理，用这个理论分析拥挤收费费率也非常简单直接。为方便分析静态拥挤道路使用收费原理，将边际成本定价原理用图27表示。图中D为需求曲线，AVC为边际个人成本曲线，MSC为边际社会成本曲线。这里需要说明一点的是，供需平衡关系中所讨论的交通流为标准情形，即是同质(homogeneous)的交通流小，也就是假设所有的交通流量都是由标准车构成。费图2-7边际成本定价原理示意图在交通流量较低的情况下，没有拥挤产生，车辆在路段车速限制条件下上自由流行驶，行驶费用由间接费用和完成这次出行的时间价值相加得到。当交通流量达到Q1时，拥挤没有产生，意味着这部分费用仍然为常数。一旦交通流量超过了Ql，车速开始降低。这导致了平均个人费用升高，因为在速度低的情况下，出行需要花费更多的时间，并且车辆使用费用增高，驾驶员必须经常刹车、停车、加速才能通过拥挤路段。每个驾驶员权衡完成这次出行所能获得的收益，由需求曲线反应出来，这也指驾驶员愿意支付的费用4与完成这次出行所需要的总费用，来决定是否出行。在市场条件下，市场权衡的交通流量应该是g，这不是最优交通流量，因为边际个人费用曲线没有把驾驶员加在其他道路使用者上的拥挤费用计算在内。每个驾驶员在决定是否出行时仅考虑路段的实际拥挤程度，而没有考虑因自己的出行4需求曲线的通常解释足，在给定某个价格水平的情况下，愿意使用道路交通系统的用户数量，表现为需求曲线的水平距离。1j此f司时，需求曲线的另一个解释足：道路交通系统中自一定交通量并和相心的服务水平情况下，道路使用者愿意付Ij多少费用，根据这种解释，需求曲线的高度描绘丫对应于给定交通量下道路使用者的愿意支付金额16颁一Ij学位论文第二二章停午换乘j拥挤收费概述加重了路段的拥挤程度使得行驶速度降低离开路段的单位时问的交通流量变小。边际社会费用与平均个人费用只差就是增加一辆车所引起的拥挤费用。图27中的曲线MSC是使用路段的边际社会费用曲线。我们注意到，MSC是使用路段的边际社会费用曲线。我们注意到，MSC曲线与AVC曲线的偏离产生在拥挤开始产生的时候，也就是流量超过9的时候。交通流量大于Q时，边际社会费用超过了边际收益，也就是MSC(Q：)D(Q2)。结合经济学原理：完善的市场条件下，资源的有效配置发生在所有商品和服务的价格都是基于边际成本等于边际效益时的均衡价格是最优的。只有在Ql的时候，路段交通需求与使用路段的总边际成本相等，交通流量超过Q时，全部的社会成本超过了总的收益。而现在的难题是怎么使驾驶员能意识到他带给其余驾驶员的拥挤费用，而有效地将交通流量控制在Q。拥挤收费可以修正这种市场上的价格错误。拥挤收费率应该等于社会最优流量Q对应的MSC与彳昭的差值。也就是，拥挤收费费率，=Uv，如图2-7所示。如果每个使用道路的驾驶员需要缴纳拥挤费，拥挤就会得到缓解，最优交通流量Ql就能实现。从系统的角度来说，不收费下的实际需求是超负荷的，因为流量达到Q3时，每个用户得到的效益为x，而他引起的边际社会成本为Y，此时每个用户的出行给系统带来了YX的损失。超出最优流Q2的交通流量Q2Q3所产生的总成本为Q：03MA所围成的面积，而这些交通量所获得的效益为Q：Q删所围成的面积，因此福利损失为AMB所围成的面积。低于Q的需求也不是最优的，因为它将使得网络的通行能力没有被充分地利用。在Q处，拥挤道路使用收费为，=Uy(边际社会成本减去边际个人成本)在这个收费下，路网的经济效益EAuv(总效益减去总成本或消费者剩余加上政府通过收费取得的收入)将达到最大。应当指出，第一最优拥挤道路使用收费不一定会完全消除拥