一种基于交通服务水平确定路段拥堵收费费率的方法

1.一种基于交通服务水平确定路段拥堵收费费率的方法，其特征在于：该方法通过判断路段拥堵收费措施的影响范围，确定受收费措施影响的多条出行路径，在构建交通分配函数并进行参数标定的基础上，预测不同收费费率下不同出行路径的交通服务水平，根据不同路径服务水平的变化规律，判断最优的收费费率；具体步骤如下：
第一步、影响路径确定：
路段拥堵收费措施具有针对性，针对城市上下班高峰时段的拥堵路段进行收费，收费对象为小汽车出行者，收费措施下，收费路段上的小汽车出行者有以下三种选择：1)继续选择收费路段付费出行；2)改变出行路径；3)改变出行方式选择公共交通：
定义收费路径为“选择一”，可替代出行路径有两条，分别定义为“选择二”和“选择三”，公交出行为“选择四”，那么收费条件下“选择一”上的小汽车出行者将会在四种选择下进行交通流的重分配；
第二步、交通分配方法选择与数据采集：
考虑到路段拥堵收费影响的局部性，设局部区域的交通出行总量不变，收费措施下的交通分配即为路阻函数变化引起的交通分配，通过构建四种不同出行选择下的综合成本函数，利用非集计模型logit模型作为分配工具对收费措施下的交通重分配进行分析，得到四种不同出行选择的交通分配模型如下所示：
∑iqi＝Q；∑iCi＝1
其中：i—出行选择编号，取值1、2、3、4；
Ci—表示第i种选择的交通分配概率；
k—Kirchhoff分布的参数；
r—时间相对于其它费用的权重；
t—时间费用；
o—基本费用；
a—拥堵费；
f—路径或出行方式的修正系数；
q—不同选择上的交通出行量；
Q—影响范围内的交通出行总量；
根据模型参数的设置，对拟收费路段影响范围进行数据采集，通过实地调查采集时间、流量数据，通过问卷调查对权重系数r进行标定，通过社会信息采集获取社会经济资料；
第三步、交通分配与服务水平分析：
运用以上交通分配模型得到不同收费费率下不同出行选择上的交通分配状态，交通量与通行能力的比值即为道路交通饱和度，根据道路交通饱和度将道路划分为不同的道路服务水平等级，参考道路服务水平等级的划分标准确定不同收费费率下受影响道路服务水平的变化，其中“选择四”属于公交出行，和其它三种选择不存在横向服务水平上的比较；
第四步、最优收费费率确定：
最优费率确定原则：路段拥堵收费的宗旨是在合理收费费率下降低收费道路的交通饱和度，提高收费道路的服务水平，同时不能对周边道路产生过大影响，因此理想条件下的最优收费费率即为收费道路的服务水平得到了提高，而其它道路的服务水平维持在同一等级或得到改善，收费费率可被接受的基本要求则为收费道路的服务水平得到了改善，而其它受影响道路的服务水平仍处于可接受范围内，最终得到路段拥堵收费措施的合理费率如下：
当P1<＝min(P2,P3)时，费率处于[P1，min(P2,P3)]之间；
当P1>min(P2,P3)时，认为不存在合理的收费费率，即收费措施不可行；
其中，P1、P2和P3为设定饱和度与不同出行选择的交通饱和度伴随收费费率的变化曲线相交位置的费率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述设定饱和度为0.6～0.9。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述设定饱和度为0.75。

一种基于交通服务水平确定路段拥堵收费费率的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及根据路段拥堵收费措施下受影响的主要道路服务水平的变化情况，确定路段拥堵收费费率方法，属于城市交通管理与控制领域。\n背景技术\n[0002] 路段拥堵收费是在交通拥挤时段对拥堵道路使用者收取一定的费用，本质上属于一种交通需求管理的经济手段。拥堵收费措施在新加坡、伦敦、斯德哥尔摩等国外城市已得到成功的实践，但国内仍未开始采用，主要原因在于对拥堵收费措施可行性的研究还不够充分，难以确定拥堵收费的费率标准。\n[0003] 拥挤收费费率的研究是拥挤收费理论的核心，定价方法不同拥挤收费费率不同。\n总体上拥堵定价的理论基础较为薄弱，而我国学者从事该领域研究的历史也较短，为给拥堵收费措施的决策提供科学的指导，减少主观随意性，国内关于拥堵收费的研究更是要在基础理论上取得突破，同时把握现状国际上关于拥堵收费的研究重点—拥堵收费的定价。\n发明内容\n[0004] 本发明以路段拥堵收费为研究对象，对受收费措施影响的路径进行交通分析，以交通服务水平指标为依据确定拥堵收费的合理费率，为路段拥堵收费政策的制定提供依据。\n[0005] 为解决上述技术问题，本发明爱用的技术方案是：\n[0006] 一种基于交通服务水平确定路段拥堵收费费率的方法，该方法通过判断路段拥堵收费措施的影响范围，确定受收费措施影响的多条出行路径，在构建交通分配函数并进行参数标定的基础上，预测不同收费费率下不同出行路径的交通服务水平，根据不同路径服务水平的变化规律，判断最优的收费费率。\n[0007] 具体步骤如下：\n[0008] 1.影响路径确定：\n[0009] 路段拥堵收费措施具有针对性，针对城市上下班高峰时段的拥堵路段进行收费，收费对象为小汽车出行者，收费措施下，收费路段上的小汽车出行者有以下三种选择：1）继续选择收费路段付费出行；2）改变出行路径；3）改变出行方式选择公共交通：\n[0010] 定义收费路径为“选择一”，可替代出行路径有两条，分别定义为“选择二”和“选择三”，公交出行为“选择四”，那么收费条件下“选择一”上的小汽车出行者将会在四种选择下进行交通流的重分配；\n[0011] 2.交通分配方法选择与数据采集：\n[0012] 考虑到路段拥堵收费影响的局部性，设局部区域的交通出行总量不变，收费措施下的交通分配即为路阻函数变化引起的交通分配，通过构建四种不同出行选择下的综合成本函数，利用非集计模型logit模型作为分配工具对收费措施下的交通重分配进行分析，得到四种不同出行选择的交通分配模型如下所示：\n[0013]\n[0014] 其中：i—出行选择编号，取值1、2、3、4；\n[0015] Ci—表示第i种选择的交通分配概率；\n[0016] k—Kirchhoff分布的参数；\n[0017] r—时间相对于其它费用的权重；\n[0018] t—时间费用；\n[0019] o—基本费用；\n[0020] a—额外的附加费用（拥堵费）；\n[0021] f—路径或出行方式的修正系数；\n[0022] q—不同选择上的交通出行量；\n[0023] Q—影响范围内的交通出行总量；\n[0024] 根据模型参数的设置，对拟收费路段影响范围进行数据采集，通过实地调查采集时间、流量数据，通过问卷调查对权重系数r进行标定，通过社会信息采集获取社会经济资料；\n[0025] 3.交通分配与服务水平分析：\n[0026] 运用以上交通分配模型得到不同收费费率下不同出行选择上的交通分配状态，交通量与通行能力的比值即为道路交通饱和度，参考道路服务水平等级的划分标准即可确定不同收费费率下受影响道路服务水平的变化，其中“选择四”属于公交出行，和其它三种选择不存在横向服务水平上的比较，\n[0027] 4.最优收费费率确定：\n[0028] 最优费率确定原则：路段拥堵收费的宗旨是在合理收费费率下降低收费道路的交通饱和度，提高收费道路的服务水平，同时不能对周边道路产生过大影响，因此理想条件下的最优收费费率即为收费道路的服务水平得到了提高，而其它道路的服务水平维持在同一等级或得到改善，收费费率可被接受的基本要求则为收费道路的服务水平得到了改善，而其它受影响道路的服务水平仍处于可接受范围内。\n[0029] 根据道路服务水平划分标准（表1所示）将道路等级划分为6个等级，其中C级表示交通流属于稳定车流，有一定延误，D级表示交通流接近不稳定车流，有较大延误，司机还能忍受，E级表示交通流属于不稳定车流，交通拥堵，延误很大，司机无法忍受；理想状态下期望道路等级都处于C级或以上，因此饱和度0.75可作为判断交通流能够被接受的一个判断节点，根据实际情况也可以选择其它饱和度作为判断节点，这里以0.75为例进行分析。\n[0030] 表1.城市道路的服务水平划分依据\n[0031]\n服务水平 A B C D E F\nV/C ≤0.4 0.4～0.6 0.6～0.75 0.75～0.9 0.9～1.0 ≥1.0\n[0032] 如图3所示，“选择一”的初始服务水平处于D级以下，当收费费率大于a1时，“选择一”的交通饱和度将低于0.75，服务水平达到C级及以上，交通改善效果明显，因此拥堵收费的费率至少要大于a1时才会有理想效果；“选择二”和“选择三”的初始服务水平处于B级及以上，当收费费率依次大于a2或a3时，“选择二”和“选择三”的服务水平将依次降至D级及以下，收费措施对“选择二”和“选择三”的消极影响较大，因此合理的拥堵收费费率不应超过a2和a3中的最小值。因此，最终得到路段拥堵收费措施的合理费率如下：\n[0033] 当a1<=min(a2,a3)时，费率处于[a1，min(a2,a3)]之间时可认为是合理的；\n[0034] 当a1>min(a2,a3)时，可认为不存在合理的收费费率，即收费措施不可行。\n[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：从拥堵费的根本目的环节拥堵和公众最关心的方面道路服务水平出发，解决了可接受服务水平确定拥堵收费费率的问题。\n附图说明\n[0036] 图1.为本发明的操作流程图；\n[0037] 图2.受收费措施影响道路服务水平的一般变化规律曲线；\n[0038] 图3.拥堵收费费率选择示意图；\n[0039] 图4.出行选择的交通饱和度伴随收费费率的变化曲线。\n具体实施方式\n[0040] 本部分内容结合实例进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。\n[0041] （1）以某市的拥堵路段（定义为“选择一”）为对象构建虚拟路段拥堵收费系统，根据对周边路网的分析，确定拥堵收费下除收费道路外，还存在另外两条平行道路受收费系统的影响较大，分别定义为“选择二”和“选择三”，其次定义公交出行选择为“选择四”。\n[0042] （2）通过对收费系统影响范围内的交通调查、问卷调查等形式对不同出行选择的交通分配概率模型进行标定，得到不同选择的交通分配比例满足以下条件：\n[0043] 选择一：选择二：选择三：选择四=C1：C2：C3：C4=\n[0044]\n[0045] C1+C2+C3+C4=1 [2]\n[0046] q1+q2+q3+q4=Q  [3]\n[0047] （3）根据以上三个方程[1]、[2]、[3]以及调查获得的交通出行量等数据可以预测不同收费费率a下不同出行选择的交通出行量，换算成交通量后如表2所示。\n[0048] 表2.不同费率下不同出行选择的交通分配\n[0049]\n[0050] 将交通量除以道路通行能力得到各出行选择的交通饱和度如表3所示。\n[0051] 表3.不同费率下不同出行选择的交通饱和度\n[0052]\n[0053] （4）根据表3可得到不同出行选择的交通饱和度伴随收费费率的变化曲线，如图4所示。从图4可看出，“选择一”“选择二”“选择三”的初始饱和度均大于0.75，因此“选择一”实施拥堵收费后，另外两个选择的交通饱和度会上升，与0.75判断节点不存在交点，因此理想条件下“选择一”并不存在合理的拥堵收费费率。\n[0054] 考虑实际情况，若采用0.85作为标准，认为饱和度低于0.85的交通状态可以接受，那么当收费费率大于a1时，“选择一”的饱和度将低于0.85，当收费费率低于a2时，“选择二”的饱和度将低于0.85，当收费费率低于a3时，“选择三”的饱和度将低于0.85。其中a1约为\n1.2，a2约为3.7，a3约为6.5，根据以上判断标准可认为，在以0.85为交通饱和度的判断节点下，当收费费率处于（1.2，3.7）之间时，四种选择下的交通流状态均可以接受，因此该路段拥堵收费措施的合理费率区间为（1.2，3.7）。