三方博弈下的城市道路拥挤收费定
价模型研究文献综述
1 城市道路拥挤收费定价研究情况
1.1 国外研究概况
国外，二十世纪20 年代，Pigou (1920)和Knight (1924)率先提出在城市实行交通拥挤收费， 但是未形成明确概念；70 年代美国提出了交通系统管理(TSM-Transportation System Management)管理技术，但并没有达到预期的效果；80年代初期，美国提出了交通需求管理(TMD-Transportation Demand Management)管理技术，该技术的基本原理是根据城市居民的交通出行基本特征，把交通量压缩到最经济的路段上加以调节，限制未来交通发生的时间(出行者的出行时间、道路使用时间)和容量(出行者占用的道路面积)，把这三种因素统筹起来进行平衡。它的策略是将增长限制在社会所能够承受的范围之内，提供一个不需要投资或少投资就可以提高交通运输效率的机会。通常采取的方法是结合土地利用规划，改变个人出行分布，由交通拥挤终点向非拥挤终点转移，由交通拥挤时间段向非拥挤时间段转移，以减少高峰小时对交通供给的需求。与此同时，拥挤收费作为需求管理的一种措施被提了出来。
理论研究方面，威克瑞(Vickrey)应用确定性排队理论，首先在1969 年提出了道路收费系统第一个有影响力的动态模型——瓶颈模型。瓶颈模型假定用户行驶于一条连接生活区和工作区的公路上，公路入口处有一个通行能力有限的瓶颈。所有用户都想在上班时刻到达工作区，但受瓶颈能力限制，这是不可能的，总会有一些人早到一些人迟到，早到和迟到的费用称作计划延误费用。不收费时，出行费用由行驶时间费用(包括走行时间和等待时间)和计划延误费用两部分构成。每个用户对何时从生活区出发进行决策，以减少其出行总费用。当系统达到平衡时，所有用户的出行总费用相等。在动态收费方式下，一定时刻的收费水平等于不收费平衡时该时刻用户的等待时间费用，这样就能以收费取代排队等待时间费用使平衡条件满足，瓶颈满负荷运行且无排队现象。采取收费后，高峰期间的总计划延误费用不变，但总行驶时间费用中，由于消除了排队等待时间费用而使整个系统达到社会最优。瓶颈模型作为内生出发时间的排队拥挤模型，清晰地论述了排队拥挤的消涨过程和用户的出行时间决策，但其中严格的假设条件使模型过于简化。为增强模型的现实性，近年来，众多学者对其进行了改进和扩展，例如文献[5]动态模型中考虑弹性需求；文献[1]在一般的路网结构中研究动态收费等情形。
交通分配和道路收费分属于宏观和微观两个不同的领域，人们很少注意两者
关系的重要性。它们作为两个彼此独立的交通工程问题己经被分别研究，在各自的轨道上向前发展。而在智能化运输系统(ITS)被提出和接受之后，人们开始从一个新的角度看待交通分配和道路收费的组合问题。Yang 和Lam (1996) [7] ，提出了一个求解并非所有网络的路段都能收费的这类问题的最优收费算法， Yang 和Be11(1997)[8] ，利用双层规划对公路收费问题进行了研究。May 和Milne(2000)[9] 考虑了剑桥网络的各种收费方案，包括基于时间、基于距离、基于拥挤的收费。Verhoef(2002) [10] 提出在一般网络结构的有效解中找到第二最优收费的算法。Li (2002)[11]研究了应用于新加坡道路收费系统拥挤收费的实践问题。这些交通模型均是基于静态交通均衡分配模型。
1.2 国内研究概况
国内，陆化普等在1995 年借鉴美国的相应政策，引入了西方城市的交通需求管理模式。建设部“中外城市和城市化对比分析”课题组在1997 年对国外城市交通发展政策进行了归纳总结，强调将交通需求管理作为我国应借鉴的首条经验加以突出。黄海军等人在1998 年对公共与个体交通系统定价进行了研究；吴子啸与黄海军[13] 在威克瑞(Vickrey)应用确定性排队理论导出的令所有出行者具有相同交通费用的内发生时间选择模型的基础上，对瓶颈道路收费的理论及模型进行了研究；晏克非[14]等人在2001 年提出了基于车辆导航的拥挤定价模型，该模型是将车辆的行驶时间作为衡量路径可替代性的客观指标，利用车辆导航系统搜寻出通过任意一对起迄点的所有路径，并准确预测车辆通过这些路径的行驶时间，从而为拥挤定价提供有力的技术支持。李志纯等(2001 年)[15]对弹性需求下的拥挤道路收费问题进行了研究。谷强等(2002 年)[16] 构造出满足用户均衡原则和车种分离函数的极小值问题，并利用内点罚函数法求解，讨论了混合交通条件下如何制定道路收费策略。
杨莹莹(2004 年)[17] 对混合交通平衡拥挤收费问题进行了研究，对不考虑不同交通方式车流间相互影响和考虑其相互影响分别选取两阶段算法和精简对角化算法来求解。陈来荣(2004 年)[18]列举了城市道路拥挤收费需要研究的一些关键问题，对拥挤定价以及拥挤收费对城市交通的影响作了着重研究，并对拥挤收费体制进行了探讨。吴兆峰(2006 年)[19] 建立了多时段一般路网次优拥挤定价模型，并给出了一个模拟退火算法来求解此双层规划问题，欠缺的是没有将收费价格与收费范围结合起来。潘小森(2007 年)[20] 在吴兆峰的基础上对多时段、多方式拥挤定价模型加入了公平因素。
1.3 补充
国内外关于拥挤收费的研究众多纷纭，但拥挤定价理论流派可以归纳为两种基本的流派：一是基于边际成本定价理论的拥挤定价模型，另一个是基于排队论的瓶颈路段拥挤定价模型。
随着拥挤收费受到普遍的关注，有关于拥挤收费的理论研究也在进一步发展，最新的有关于拥挤收费的研究热点在以下几个领域：(1)拥挤收费的制度实现与保证问题，(2)基于行为研究的拥挤收费的策略研究。
2 研究意义
道路拥挤收费是对特定时段和路段的车辆实行收费，向不同的时间段和非拥挤的道路分散交通量，减少高峰时段和拥挤路段上的交通量，同时还将抑制私人小汽车出行量的增加和促使人们的出行方式向大容量的公交系统转移，促使多人合乘合租措施的健康发展，高效地使用道路，达到缓解交通拥挤的且的。道路拥挤收费的目的是为了提高公路系统的运作效率，但道路拥挤收费在减少交通拥挤的同时，也保护了环境，减少了交通事故，并为养护道路带来了资金。
收费定价是道路拥挤收费的核心问题，恰当的拥挤收费定价，可以取到很好的分流，缓解交通拥挤的问题。而过低或过高的拥挤收费定价，甚至起不到作用。定价过高，对价格反应明显的用户，则会选择不走，而这部分在我们中国，甚至整个世界范围内是占大一部分，如此会造成社会资源的浪费和损失。定价过低，则会起不到收费定价的目的，且还会造成用户的不满。所以根据用户对于定价的不同反应，把握好拥挤收费定价的额度，既能节约社会资源，还能在一定程度上，为本来已经饱和的路段增加生机，也能更为有效的利用所用的道理资源。 所以说，道路拥挤收费的研究，对于一个城市的发展，人们的出行的方便，资源的节约，有很多大帮助。
参考文献
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