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面向出行信用交易的交通需求管理 版權信息
- ISBN:9787030711311
- 條形碼:9787030711311 ; 978-7-03-071131-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
面向出行信用交易的交通需求管理 內(nèi)容簡介
本書總結(jié)了近年來可交易出行票的近期新研究成果。本書圍繞實驗設計和建模分析,包括從理論角度對可交易出行票進行分析和建模,可交易出行票方案設計,考慮出行者的不接近理性心理,特別是其對損失和收益的不同定義以及對于該方案的有效性,以及可交易出行票對交通管理的理論和實際意義。
面向出行信用交易的交通需求管理 目錄
前言
**章 概述 1
1.1 城市交通需求管理 2
1.2 可交易出行票的概念 4
1.3 研究現(xiàn)狀 6
1.3.1 基于方案設計的概念性研究 7
1.3.2 基于數(shù)學建模的網(wǎng)絡均衡研究 8
1.3.3 基于個體出行行為的可交易出行票實證研究 9
參考文獻 10
第二章 可交易出行票數(shù)據(jù)調(diào)查與行為分析 15
2.1 實驗設計 15
2.1.1 實驗描述 15
2.1.2 實驗樣本 17
2.2 可交易出行票方案下公眾改變私家車出行的意愿調(diào)查 19
2.2.1 描述性結(jié)果 19
2.2.2 統(tǒng)計分析 22
2.3 公眾對可交易出行票的接受性 27
2.3.1 描述性結(jié)果 27
2.3.2 多變量回歸分析結(jié)果 29
2.4 本章小結(jié) 33
2.4.1 可交易出行票方案下公眾改變私家車出行的意愿 33
2.4.2 可交易出行票方案的可接受性 34
參考文獻 36
第三章 考慮出行者行為特征的可交易出行票建模分析 38
3.1 基于損失規(guī)避的可交易出行票交通均衡分析 38
3.1.1 基于損失規(guī)避的可交易出行票用戶均衡 39
3.1.2 基于損失規(guī)避的可交易出行票用戶均衡解的唯一性 42
3.1.3 基于損失規(guī)避的可交易出行票方案設計 45
3.1.4 數(shù)值算例 50
3.1.5 小結(jié) 53
3.2 基于框架效應的可交易出行票交通均衡分析 53
3.2.1 基于框架效應的可交易出行票多用戶均衡模型 57
3.2.2 基于框架效應的*優(yōu)可交易出行票方案 61
3.2.3 數(shù)值算例 64
3.2.4 小結(jié) 70
3.3 本章小結(jié) 70
參考文獻 70
第四章 基于居民效用視角的出行票方案分析 74
4.1 居民出行方式選擇分析 75
4.1.1 居民出行方式及影響因素 75
4.1.2 基于Logit模型的居民出行方式選擇分析 78
4.2 出行票方案設定 86
4.2.1 出行群體劃分 86
4.2.2 初始分配模式設定 87
4.3 考慮出行票方案的居民效用模型 88
4.3.1 出行效用理論概述 88
4.3.2 居民消費效用建模及求解 90
4.3.3 居民出行效用建模及求解 91
4.3.4 出行票交易影響因素分析 95
4.4 算例分析 99
4.4.1 數(shù)據(jù)處理及參數(shù)設定 99
4.4.2 居民行為結(jié)果分析 100
4.4.3 出行票供需關系分析 106
4.5 本章小結(jié) 107
參考文獻 108
第五章 基于分層定價的出行票價格設計 109
5.1 出行票分層定價方案分析 109
5.1.1 出行票價格影響分析 109
5.1.2 分層定價結(jié)構(gòu)概述 111
5.1.3 分層定價方案設計 112
5.2 考慮分層定價的出行票需求響應模型 115
5.2.1 出行票需求響應分析 115
5.2.2 出行票需求響應建模及求解 116
5.2.3 分層定價方案評價指標構(gòu)建 120
5.3 算例分析 121
5.3.1 數(shù)值處理及分層方案設定 122
5.3.2 評價指標計算及結(jié)果分析 123
5.4 本章小結(jié) 127
參考文獻 127
第六章 出行票機制下基于活動的瓶頸模型 128
6.1 基于活動的分析方法 128
6.1.1 研究背景 128
6.1.2 基本概念 129
6.1.3 場景描述 131
6.2 基于活動的瓶頸模型 133
6.2.1 同質(zhì)用戶 134
6.2.2 異質(zhì)用戶 137
6.2.3 無人駕駛車輛的影響 140
6.2.4 與經(jīng)典瓶頸模型的比較 145
6.3 考慮出行票影響的基于活動的瓶頸模型 148
6.3.1 模型構(gòu)造 148
6.3.2 均衡求解 149
6.4 數(shù)值算例 150
6.4.1 基于出行的瓶頸模型 151
6.4.2 基于活動的同質(zhì)瓶頸模型 152
6.4.3 基于活動的異質(zhì)瓶頸模型 154
6.4.4 出行票下基于活動的瓶頸模型 158
6.5 本章小結(jié) 160
參考文獻 161
第七章 組合可交易出行票的城市道路交通網(wǎng)絡設計問題 163
7.1 固定需求下的組合問題 163
7.1.1 模型描述 164
7.1.2 算法設計 166
7.1.3 數(shù)值實驗 168
7.1.4 小結(jié) 171
7.2 彈性需求下的組合問題 172
7.2.1 模型描述 172
7.2.2 求解算法 176
7.2.3 數(shù)值實驗 177
7.2.4 小結(jié) 180
7.3 離散的組合問題 180
7.3.1 模型描述 181
7.3.2 求解算法 183
7.3.3 數(shù)值實驗 189
7.3.4 小結(jié) 196
7.4 本章小結(jié) 197
參考文獻 197
第八章 可交易出行票方案下的私營融資和交通管理研究 200
8.1 修建-股權-出行票方案 200
8.2 BEC模式中的雙層規(guī)劃模型 204
8.2.1 *優(yōu)可交易出行票方案BEC模型 207
8.2.2 社會福利*大化BEC模型性質(zhì) 207
8.2.3 利潤*大化BEC模型 209
8.2.4 次優(yōu)可交易出行票方案BEC模型 210
8.2.5 社會福利*大化BEC模型的性質(zhì) 211
8.2.6 利潤*大化BEC模型的性質(zhì) 212
8.3 BEC模式和BOT模式的性質(zhì)對比 214
8.4 數(shù)值算例 216
8.5 本章小結(jié) 218
參考文獻 218
第九章 面向可持續(xù)發(fā)展的可交易出行票研究 220
9.1 問題描述 220
9.2 模型描述 221
9.2.1 上層問題 221
9.2.2 下層問題 222
9.2.3 二層規(guī)劃模型 223
9.3 求解算法 223
9.4 數(shù)值實驗 226
9.5 本章小結(jié) 229
參考文獻 230
附錄A 柯布-道格拉斯效用函數(shù) 231
附錄B 約束優(yōu)化問題的KKT條件 232
附錄C 經(jīng)典瓶頸模型 233
附錄D 出行總效用推導 238
附錄E 系統(tǒng)*優(yōu)路段流量模式的性質(zhì) 242
附錄F 基于內(nèi)生出行票分配比率的利潤*大化BEC模型的性質(zhì) 243
附錄G 用戶均衡流量的性質(zhì) 245
后記 246
面向出行信用交易的交通需求管理 節(jié)選
**章 概述 交通需求管理(transportation demand management,TDM)對城市交通出行影響明顯。所謂城市交通需求管理是指通過各項政策或者管理措施來引導人們合理有效地使用有限的交通資源,使整個城市的交通系統(tǒng)更有效地滿足人們的出行需求[1, 2]。具體來說,這些政策或措施通過抑制交通需求、調(diào)整出行方式、調(diào)節(jié)交通需求在時間或/和空間上的分布等,達到提升交通服務的目的。交通需求管理的效果需要通過實踐來檢驗,合理的交通需求管理措施,往往產(chǎn)生良好的社會、經(jīng)濟以及環(huán)境影響;反之,不當?shù)慕煌ㄐ枨蠊芾泶胧┎粌H達不到預期管理目標,甚至還會產(chǎn)生不利影響。此外,每項交通需求管理措施可能會產(chǎn)生管理目標之外的影響,各項交通需求管理措施之間也會相互作用。因此,在實踐中,管理部門可以通過組合/集成多項交通需求管理方案,以達到更好的管理效果。 可交易出行票(tradable credits scheme,TCS)也稱tradable permits scheme,為人們提供了一種新的城市交通需求管理思路。可交易出行票的思想可追溯至早期以成本-效益方式達到給定水質(zhì)量目標的環(huán)境治理方案[3]。類似的機制后來也被用于氣候變化和碳排放管理(如京都議定書和歐盟排放權交易[4])。在交通領域,可交易出行票尚處于探索階段,主要是圍繞不同的交通需求管理目標,提出不同的可交易出行票方案。例如,基于路段的可交易出行票方案[5]、基于里程的可交易出行票方案[6],以及用于管理道路瓶頸擁擠的可交易出行票方案[7,8]、組合可交易出行票方案[9,10]等。 舉例來說,為了科學有效地抑制城市私家車的使用,可交易出行票可用來對使用私家車的出行者進行管理。交通管理部門首先確定管理目標。然后,通過出行票進行交通需求管理。一般假設向所有出行者免費發(fā)放一定數(shù)量的可交易出行票,出行者通過使用出行票獲得道路使用的通行權。交通管理部門通過構(gòu)建出行票交易市場,允許出行者對出行票進行交易。因此,出行者可以在出行票交易市場自由出售剩余出行票或者購買所需的額外出行票。出行票的市場價格會隨著供需情況而波動,由此影響人們的出行行為,如出行決策(是否出行)、出行時間選擇(選擇合適的時間)、路徑選擇(選擇合適的路徑)、出行方式選擇(如私家車或公交)等。在整個方案中,交通管理部門的角色只是方案的制定者、初始出行票的發(fā)放者和市場交易的監(jiān)管者,不直接參與或者干涉市場交易,也不從中獲利,因此該方案對管理部門來說是完全收益中性的。出行者根據(jù)可交易出行票的需求管理方案,通過減少出行或者使用公共交通方式出行等減少私家車的使用,節(jié)省的出行票在市場上出售獲益。如果需要更多的出行票滿足私家車的使用,則需要在市場上購買額外的出行票。因此,減少私家車使用的出行者可以獲得市場補償,而用完出行票的出行者想要繼續(xù)使用私家車,則需支付額外的費用。這也體現(xiàn)出方案的市場公平原則。 1.1 城市交通需求管理 城市交通擁堵,通常體現(xiàn)在某一時間段內(nèi),城市交通網(wǎng)絡中路段的交通量超過了路段通行能力,造成車輛在道路上發(fā)生延誤。大城市的交通擁堵問題受到廣泛關注。特別是在上下班的高峰期、節(jié)假日的高速路,以及一些重要的交叉口和主干道,擁堵已成為普遍存在的現(xiàn)象。目前交通擁堵的治理,主要包括增加交通供給、交通需求管理,以及綜合措施。 從增加交通供給角度進行交通擁堵管理,是指通過加快交通基礎設施的建設,提高城市交通道路和路網(wǎng)容量從而緩解交通擁擠。增加交通供給可以從以下幾個方面入手,即新建、改建和擴建一部分道路,實現(xiàn)道路通行能力的提升。此外,交通供給還包括交通服務能力的增加,例如靈活安排服務方式,開辟新的行車路線;采用先進的交通管理系統(tǒng),對交通系統(tǒng)實現(xiàn)實時和交互管理。 土地利用與交通供給密切相關。土地利用會影響城市交通的布局,以及交通量的生成。因此,在土地資源的開發(fā)利用方面應慎重考慮,重視規(guī)劃方案的科學論證,使土地利用和交通設施建設協(xié)調(diào)發(fā)展。此外,盡管增加交通供給可以擴大交通容量,但是由于資源有限、建設成本巨大,交通管理部門無法不斷增建道路設施來滿足不斷劇增的出行需求;增建新道路很可能會誘發(fā)新的交通需求,導致道路更加擁擠。因此,在短期內(nèi),增加供給會起到一定緩解擁擠的作用,但從長期來看,隨著人們需求的不斷增長,會逐漸失去效力。 交通需求管理的觀念和方法逐漸形成,從增建道路來滿足交通需求的增長轉(zhuǎn)變?yōu)閷煌ㄐ枨筮M行管理,降低或抑制需求量過快增長,以適應現(xiàn)有道路交通設施能夠容納的程度,即改“按需增供”為“按供管需”。交通需求管理根據(jù)出行過程中的時空特性,對交通需求總量、出行方式及時空分布進行科學管理,使供需在不同階段和層次上達到相對平衡,保證城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。例如,從傳統(tǒng)交通規(guī)劃的四個階段來看,圖1.1所示為各出行階段交通需求管理的方法和目標。在出行產(chǎn)生階段,盡量減少出行需求;在出行分布階段,調(diào)節(jié)和優(yōu)化出行需求的空間分布;在出行方式選擇階段,鼓勵使用大容量的交通出行方式;在交通分配階段,通過不同的措施實現(xiàn)出行交通流量的均衡分配。 圖1.1 各出行階段交通需求管理的方法和目標 美國從20世紀80年代初開始實施交通需求管理措施,并于80年代后期進行深入的交通需求管理策略研究。1991年制定的冰茶法案(intermodal surface transportation efficiency act, ISTEA)已將交通需求管理作為重要的交通對策納入其中,如設置高承載車輛(high occupancy vehicle, HOV)車道、推行彈性工作時間、優(yōu)先發(fā)展公共交通、停車收費和道路擁擠收費策略等[11]。歐洲許多城市通過提高出行成本對私家車使用進行抑制,對公共交通和慢行交通(步行和自行車)出行給予支持。典型的交通管理措施包括停車管理措施、制定稅費政策,以及擁堵收費等。新加坡在限制車輛擁有和使用方面,實施的限制車輛擁有的措施包括高額的車輛稅和車輛配額制度;限制車輛使用的措施包括區(qū)域通行證制度、實施高額的汽油稅和擁擠收費等。日本較早確立了以公共交通為主的交通發(fā)展模式,并出臺一系列交通需求管理措施推動公共交通的發(fā)展,交通需求管理政策往往在交通源的發(fā)生階段就得以研究實施,將交通建設與土地利用相結(jié)合,產(chǎn)生更高的附加價值。 在我國的一些高人口密度城市,交通管理措施受到廣泛關注。例如,隨著城市規(guī)模的擴張和中心城市功能的強化,北京機動車保有量連年快速增長,并由此引發(fā)嚴重的城市交通擁堵問題。面對日益嚴峻的交通擁堵形勢,北京市相關部門出臺了多種措施加強交通擁堵治理工作,典型的手段包括各類限制措施(如限牌、限行等),以及公交優(yōu)先等。上海通過大力發(fā)展公共交通限制私家車數(shù)量等方式優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu),構(gòu)建了具有鮮明特色的一體化城市交通體系,在城市交通擁堵治理方面積累了許多經(jīng)驗。與北京市通過搖號政策限制私家車數(shù)量的增長不同,上海采用車牌拍賣的方式,以經(jīng)濟杠桿為手段,達到對私家車數(shù)量限制的目的。香港形成了地鐵和公交相結(jié)合的公共交通體系,地鐵為城市公共交通體系的骨干,以地鐵線路為中心進行周邊的公交線路,以及出租車站點和停車場的建設和布局,十分方便居民出行和換乘。此外,香港在城市交通體系規(guī)劃的過程中充分照顧商業(yè)需求,無論是地鐵還是城市公交都實現(xiàn)了與沿線商業(yè)區(qū)的有效銜接,這對于疏導商業(yè)交通壓力具有重要意義。 1.2 可交易出行票的概念 可交易出行票作為一種交通需求管理手段,有四個要點,即出行票的發(fā)放總量、初始分配方案、收取方案和市場交易制度[12-14]。 (1)發(fā)放總量 出行票的發(fā)放總量直接影響方案的可行性和有效性。發(fā)放總量過高,一旦超過出行者的實際出行需求,將無法影響他們的出行行為(如出行方式、出行路徑、出發(fā)時間等),無法達到交通需求管理的目的。當發(fā)放總量過低時,無法滿足所有出行者的出行需求,一方面可能導致過高的出行票交易價格,提高出行者的出行成本;另一方面可能引發(fā)出行者不合理的出行行為,降低出行者的出行效率,同時還會降低人們對出行票方案的接受程度。出行票的發(fā)放總量可由管理部門制定,出行票的發(fā)放周期政策也需合理制定。過長的發(fā)放周期可能導致出行票囤積,從而影響出行票的使用率且不利于出行票市場的穩(wěn)定運行。過短的發(fā)放周期可能導致發(fā)放任務繁重。 (2)初始分配 出行票的初始分配方案包含兩個方面的內(nèi)容。首先是出行票的接受者。管理部門在發(fā)放出行票之前預先確定接受者。例如,每位納稅人員都有資格在發(fā)放周期內(nèi)獲得免費的出行票。每位出行者得到的出行票數(shù)量取決于出行票的發(fā)放總量和出行人數(shù)。其次是出行票的發(fā)放規(guī)則。常見的分配方式有三種,**種是均勻分配,即每個出行者獲取的出行票數(shù)量是相同的;第二種是根據(jù)起訖點(origin-destination, OD)分配,即考慮出行者的出發(fā)地和目的地有選擇的分配;第三種是根據(jù)出行里程分配。**種分配方案考慮公平性。第二種和第三種分配方式貼合實際,往往能夠使得系統(tǒng)達到帕累托改善的狀態(tài)。 (3)收取方案 出行票的收取方案具有靈活性。如果向出行者收取過多的出行票,可能導致城市道路使用率降低,造成資源浪費的現(xiàn)象。如果收取數(shù)量過低,出行者的出行行為將不受影響,無法控制過高的出行需求。因此,出行票的收取數(shù)量是出行票方案的一個關鍵性指標,對于調(diào)節(jié)出行者的出行需求起著關鍵的作用。常見的出行票收取方式有以下幾種:按照路網(wǎng)中的路段收取;按照出行者的出行路徑收取;按照出行里程收取;按照出行次數(shù)收取或出發(fā)時間收取。此外,出行票的收取數(shù)量非負。 (4)市場交易制度 與擁擠收費不同,出行票也可以用來交易。出行者的出行需求存在差異性,因此可能會出現(xiàn)出行票不足或者盈余的現(xiàn)象。假定存在一個完全自由競爭的市場供出行者們進行交易,出行票盈余者可以通過出售出行票的方式從中獲取一部分利益,出行票不足者通過購買出行票獲取更多道路通行權。這體現(xiàn)了可交易出行票管理方案的公平性。 可交易出行票提供了一種以經(jīng)濟手段定量管理交通需求的模式。根據(jù)城市交通實際情況,落實可交易出行票管理方案能夠提高出行票方案的接受度。隨著移動互聯(lián)技術在交通領域的深入,目前實施可交易出行票方案在技術上不再是障礙。可交易出行票方案機制示意圖如圖1.2所示。 圖1.2 可交易出行票方案機制示意圖 出行票被視為一種可交易的商品,交通管理部門可以根據(jù)宏觀調(diào)控目標向城市居民免費發(fā)放一定數(shù)量的出行票,居民在出行時可通過支付一定量的出行票換取某些道路的通行權,同時出行者可以在市場上自由交易出行票。在社會總財富不變的情況下,通過出行票的流通可以實現(xiàn)貨幣從高收入群體向低收入群體轉(zhuǎn)移的目的。因此,可交易出行票交易機制作為一種結(jié)合數(shù)量控制和道路收費的新興交通需求管理政策,能夠通過市場行為實現(xiàn)出行票的流通。交通管理部門僅作為宏觀調(diào)控的角色,發(fā)放出行票但不參與交易過程,在此過程中負責監(jiān)管交易市場。出行票是免費發(fā)放給出行者的,收入的流通再分配僅存在于出行者內(nèi)部,可以免去交通管理部門的介入。 出行票方案作為一種新興的交通需求管理手段,目前尚處于理論研究階段。在具體實踐推廣過程中仍然存在較多問題,如公眾接受程度、市場運營管理。 ①出行票的實施對象是出行者,相比傳統(tǒng)的收費機制,它能夠很好地避免“收費”導致的抵觸情緒。作為新興的政策,出行票方案不如車輛限行、停車收費等管理手段容易被理解。可交易出行票涉及出行總量的制定,以及出行票的交易,例如購買量不溢出且正好滿足需求、出行票售出后不會導致自身需求無法滿足等。這些復雜的交易過程可能導致居民出行負擔加重,當不能滿足居民日常出行需求時,可能會導致出行票交易市場的紊亂,公眾抵觸情緒上升,難以接納出行票方案。同時,出行者的出行類型和出行結(jié)構(gòu)多變,出行者為滿足自身出行需求時往往需要使用多種交通工具,在此過程中如何收取出行票也將直接影響方案實施效果。 ②出行票作為一種特
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