收费站拥堵

收费站拥堵（精选5篇）

收费站拥堵 篇1

1 拥堵收费的含义及性质

广义的拥堵收费是城市道路收费, 是由庇古 (Pigon) 提出的理论性概念, 即将交通运输的外部成本内部化。依据高峰时个体交通出行所带来的社会成本, 在一定的时空内, 对个体出行者进行合理收费, 以提高道路、港口等公共资源的使用效率, 追求全社会经济效益最大化的做法。其核心理念是根据个体和社会成本对道路使用者进行差别收费, 以补偿道路使用的社会边际成本。狭义的拥堵收费是指通过差别收费来控制对道路的需求, 对特定时段和路段的车辆实行收费, 以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共交通系统转移, 控制货运车辆和私人小汽车交通量的增加, 实现道路的最有效使用, 从而缓解拥堵状况的一种交通需求管理措施。

实行拥堵收费必须满足一定的前提条件。首先, 有完善的公共交通替代。即通过控制公路交通需求后有道路使用替代的对象。其次, 收费区域的外围网络不饱和。即对该路段的收费是为了均衡该路段的实际供给和实际需求, 解决因增加的实际需求造成的外部不经济。最后, 有健全的制度。实行收费的方式, 管理方法以及执行制度都需要健全。

2 拥堵收费的形式

第一, 信用制 (Credit-based) 交通拥挤收费。

即基于政府对居民每月正常工作、生活要求的基本出行量为准, 分配给每个居民在高峰时段使用道路的信用值, 该信用值储存在居民私人车辆的电子信号接收器内, 通过无线通信与政府管理部门的电子设备实现实时无缝连接, 当居民在高峰阶段使用该道路时, 就会扣除相应的信用值, 信用值被使用完之后, 就需要进行付费购买新的信用值。Gulipalli和Kockelman在2008年, 通过建立模型, 预测绝大多数道路使用者将会从这种方式中受益, 并且道路拥挤问题得到缓解。这一设想, 需要有较高的技术支持, 增加了实施这一计划的成本, 但同时也在提高道路效率以及社会福利的前提下降低了交通拥堵收费的不公平性。

第二, 增建收费车道。

在交通拥挤的路段, 增建收费车道, 由专门的部门实施管理, 并保证凡是交费的道路使用者都能达到其应有效用。美国加州的91号州级高速公路就是增建的收费路段, Sullian在2000年, 也通过实证调研证实91号公路的建成, 让越来越多出行者愿意使用付费车道, 并且该付费车道沿线的事故减少。

第三, 拥堵地段的停车费用增加。

伦敦内城对高峰期进入车辆实行停车收费, 其试验结果显示, 该方式有效地改善了城内的交通状况, 公共交通乘客增加, 但其所获得的经济效益尚未证实。

3 拥堵收费对社会福利的影响

3.1 持续使用道路的使用者的社会福利分析

持续使用道路的使用者可以从不同的经济主体出发进行分析, 政府, 企业和个人中, 我们假设政府在拥堵收费计划中只扮演资源再分配的角色, 即将拥堵收费所收得以支付转移的方式重新分配到企业或个人手中。拥堵收费对企业和个人的影响都反映在出行成本的上升, 从而会有一个直接效应的产生以福利的得失反映出来, 如图1所示。

由图1, 我们可以看出, 持续使用道路的人获得了出行效率提升, 从而经济福利提升。而这一部分福利获得, 之所以发生在企业和个人身上, 是由于如下原因。

首先, 对企业而言。第一, 基于迪克西特—斯蒂格利茨标准区域CES聚集函数, 我们可以知道, 企业在一个产品多样性的地区, 能够在既定价格下选择最佳生产投入品以适应公司产品更好的生产, 这样的选择就会使得企业获益, 从而企业愿意支付拥堵收费来继续使用该条道路。然而, 由于企业利润最大化的目标驱使, 大多数企业都会选择继续使用, 继而产生规模效应。规模效应引发的经济集聚会加大该地区的道路拥堵问题。第二, 在收费地区, 企业的竞争实力强, 在拥堵收费情况下, 其运输原材料或者中间产品所获得的效益大于对拥堵收费的支付, 该企业会保持或者加强两地之间进行的产品运输, 从而提高利润。这样企业社会福利的提升就表现在企业利润的增加。

其次, 据调查显示, 对个人而言, 人们可接受的最高通勤时间为50分钟, 因此, 继续使用该条道路的使用者所获得效用也是注重时间效率提升的使用者。这部分使用者最终获得由于较少的人使用该条道路所带来的道路拥挤降低的福利, 因此, 其福利是增加的。

3.2 不再使用该道路的使用者福利分析

如图1所示的三角形, 就是不再使用该道路的使用者福利损失, 表现在具体的经济主体上, 有如下原因。

首先, 对于企业而言, 不再使用该条道路的使用者是由于企业在其他地区效益一般或者较差, 拥堵收费会使得企业的运输成本提高, 如果企业的运输成本提高, 那么它的产品成本就提高, 在竞争市场中, 它在进行收费的该区域的竞争力就减弱, 根据相对优势原理, 企业会选择不再该地区进行商品销售或者生产。这样企业的福利降低表现在其利润的减少。

其次, 对个人而言, 从长期来看, 由于拥堵收费的产生会使得人们的通勤成本提高, 这种通勤成本的提高会让大多数的人做出不在使用该条道路的决策。再者, 考虑到集聚区会有房价, 物价以及空气质量等一系列问题的存在, 人们会进行一个效用的权衡, 有选择的搬离集聚区。但由于集聚区的拥堵收费, 会促使更多的人选择搭乘地铁、公交或者步行来降低通勤成本。

再次, 企业和个人之间存在一个雇用关系, 即存在劳动力市场, 而劳动力市场的存在又会受到拥堵收费的影响。企业会根据自身对劳动力的需求进行岗位设置, 而个人会根据自身对企业的需求进行职位搜索。企业考虑雇佣成本, 个人考虑通勤成本, 最终会形成因为降低成本而导致的绕过该条道路使用的现象, 从而有可能会加大搜索与匹配的成本, 造成福利损失。

综上所述, 不再使用该道路的原有使用者是福利损失的。

3.3 对不再使用该道路者福利损失的弥补

不再使用该道路的原有使用者是福利损失的群体。然而这一部分福利损失的群体是由于拥堵收费计划所致, 拥堵收费计划的受益人除了增加成本继续使用该道路的使用者之外还有政府部门。政府通过拥堵收费计划所收取的资金, 通过转移支付的方式重新分配给社会群体。因此, 可以通过转移支付的方式来弥补这一部分福利损失者的福利。如图2所示。

如图2, 我们可以看出, 通过支付转移手段促进该道路的使用需求, 可以对原来使用道路, 现在不再使用该道路者进行福利损失的弥补, 通常是加大公共交通设施的投入, 提高路面行车质量等方式进行。而我们也会发现, 在原有基础上, 保持出行数量的增加或者不变以及福利的提升, 使得出行价格由原先的P0上升至P1, 而这种成本的上升与福利增加之间的利弊, 需要进一步分析。

4 结 论

综上所述, 交通拥堵已成为我国诸多城市不得不面对的城市病之一, 通过进行拥堵收费来实现对交通需求的管理成为一种较为有效和可行的方式, 它也正被世界上越来越多的城市采纳使用, 并且具有实用性和实效性。

但是拥堵收费对社会福利的影响具有不确定性, 对持续道路使用者大多是福利的提升, 却降低了经济学角度无能力使用道路者的福利。再者, 收费的定价也是技术难题。通常需要结合城市路段的地价、房价、物价等一系列影响因素来进行定价, 而这一系列变动因素又具有城市间很大的差异性。所以拥堵收费具有一定的风险性, 其执行需要根据不同城市地区经济和交通的发展空间布局特点进行具体分析探讨。

但不可否认的是, 在城市交通拥堵问题日益严重的情况下, 拥堵收费无疑是解决道路外部不经济问题的最为根本的手段。

参考文献

[1]王琴英.城市道路交通拥挤的外部成本评估与测算——以北京市为例[J].价格理论与实践, 2008 (12) .

[2]Eliasson J, et al.The Stockholm Congestion Charging Trial2006:Overview of effects[J]. Transport Research A, 2009 (43) :240-250.

收费站拥堵 篇2

甘肃省高速公路管理局：

瓜州收费站作为我省高速公路重要西行出口，日通行费任务征收额达到了200多万，占全省高速公路通行费征收额的%。目前，该站车辆量呈不断增长势态，今年车流量同比增加30%以上，预计到10月份将达到高峰。2009年在高管局的大力支持下对该站收费车道进行了改造，车道数由最初的3进3出，达到了现在的2进5出，但仍然无法满足车流量增加的需要，交通拥堵现象日益严重，为了解决拥堵问题，我处组织收费所负责人和相关技术人员进行了现场勘察，经过讨论研究确定具体解决方案如下：

一、增设高速公路临时入口。在高速公路下行线Ｋ2659处增开路口，连接辅道和主线，并在此处设置应急收费车发卡，引导入口车辆经辅道由此驶入高速。由于安敦路和辅道平交路口至高速公路下行线Ｋ2659处对应的该段辅道实际宽度为7m，无法满足辅道原有通行和新增高速入口车辆汇集通行，需对该段辅道加宽６ｍ，路面采用２０ｃｍ天然级配砂砾处理，下行线Ｋ2659处增开路口连接道宽度为８ｍ，长度为８０ｍ，最大纵坡５％，路面结构采用５ｃｍ沥青贯入式。

二、瓜州匝道收费站收费广场目前正在施工，绕道驶入高速公路临时入口的车辆需要由此通过，为了不干扰正常施工，消除安全隐患，在匝道收费站收费广场西侧修建500m临时便道，引

导车辆绕行通过。

三、对收费站现在的２个入口机电设备进行改造使之满足出口需要，在交通出现拥堵时改为出口，将目前的７个车道全部作为出口疏导车辆通行；

四、完善交通引导提示标志，在各路口处增设６处指路标志，引导车辆驶入高速公路临时入口。

五、对距离收费站出口200m和1.5km处中央分隔带分别拆除100m和70m，并对路面用沥青混凝土恢复，保证在交通拥堵时，各型车辆由此应急通道快速驶入改造后的新增出口，提高车辆通过效率，缓解车辆拥堵。

收费站拥堵 篇3

关键词：高速公路,收费站,拥堵,扩建收费通道,不停车电子收费(ETC)

随着交通量的不断增长,上海市高速公路收费站拥堵问题日益突出,已影响到高速公路的服务质量。解决收费站拥堵已成为上海市高速公路收费管理中的首要任务。

1 现状调查与分析

经过多年建设,上海高速公路总里程为767 km,全市共设置了19处主线收费站和65处匝道收费站(见图1),日均收费交易量超过50万笔。

全市84处收费站大多运行状况良好,但沪渝高速、沪嘉高速等交通量大的高速公路上,收费站拥堵的问题日益突出,严重影响了高速公路的服务质量。

拥堵原因主要有:

1)交通量明显超过设计通行能力。这是收费站发生拥堵的主要原因。随着郊区建设的发展,郊区至中心城的交通需求不断增长,G50沪渝高速、S5沪嘉高速等射线高速公路的交通量明显超过设计通行能力。据调查,S5南翔、G50徐泾等靠近外环线的主线收费站拥堵最为严重,高峰时段车辆排队长度超过1 km、排队时间15~30 min的情况时有发生。

2)部分收费站设计通行能力过低,形成瓶颈。比如S2康桥主线收费站通行能力只有路段通行能力的60%,虽S2交通量尚未饱和,但康桥收费站已开始出现排队现象。

3)收费站出口疏解不畅。主要表现为前方路口车辆排队直至收费口前方,影响了收费站的运行。如S50嘉松收费站,其出口靠近青浦奥特莱斯,经常因路口排队而导致收费口堵塞。

为了缓解收费口拥堵,2008年上海市高速路网收费道口免费放行的车辆超过350万pcu,以平均通行费18元/pcu计,全市高速公路网每年损失的通行费超过6 000万元。各高速公路运营公司积极进行收费站拓建,使多处拥堵收费站的运营状况得以改善。随着土地成本的提高,在一些用地受限的情况下,为了再度提高收费站通行能力,采取了一岛双亭、前后分离式网架收费站、可变车道等措施,取得了良好效果。

2 交通需求预测

2008年上海高速公路网交通总量为68.11万pcu/d(包括不收费高速公路),根据预测,至2020年高速公路网交通总量可达125万pcu/d。现有高速公路交通量将较2010年增长25%~50%,所有进城的射线高速公路均将出现超饱和状况,相关收费站也将超饱和。

据调查,现状拥堵比较严重的主要有S5南翔、G50徐泾两处主线收费站和S50嘉松等少数匝道收费站。不考虑新增收费站和现有收费站改建,预计至2020年,将有7处主线收费站和15处匝道收费站出现较严重的拥堵,拥堵收费站的比例将达到25%。

3 扩容改造措施

3.1 拓建收费车道

1)在现有收费车道外侧拓建。在现有收费车道外侧拓建车道需增加新的征地并进行相应的道路、设备、建筑和管理区改建。

有时为了得到改造空间,还需搬迁现有管理用房,因而造价高昂。据统计,拓建1根收费车道的平均费用达750万元。

2)建设前后分离式网架收费站。利用收费广场的空间设置网架收费站,可将1根收费车道拓为3根。每个网架工程费用约需300万元,即增加1根收费车道的成本约为150万元。网架收费站主要用于收费广场空间比较宽裕的主线收费站或喇叭式收费站。

3.2 增加现有收费车道通行能力

1)ETC改造。ETC是“不停车电子收费”的简称,每根车道的通行能力最高为800~1 200 pcu/h。

2)可变车道。根据潮汐现象设置可变车道,使1根车道发挥2根车道的功能,是一种行之有效的扩容措施。但由于可变车道和ETC车道均需占用正中间的收费车道,因此随着ETC改造的推进,可变车道正在逐渐消失。

3)一岛双亭。1个收费岛上设2个收费岗亭,正常情况下可增加10%~20%的通行能力。但“一岛双亭”需增加收费岛的长度且在管理方面存在不少困难,近年来已不再进行“一岛双亭”改造。

3.3 讨论

目前广泛使用的主要有拓建收费车道和对现有收费站进行ETC改造2种措施。前者由各高速公路运营公司自行实施,是针对单个收费站的改建措施,投入后即可见效;ETC改造是针对整个高速路网的改造措施,需由行业主管部门统一组织与协调,在对所有收费站进行ETC改造并形成一定用户规模后才可见效,目的是提高全路网收费站整体的服务水平。

据测算,收费站车道数越多,ETC改造的效果就越明显:ETC比例(ETC流量占整个高速公路流量的百分比)达到15%时,主线收费站的通行能力将开始得到提高;ETC用户比例达到30%时,规模较大的匝道收费站的通行能力也将得到提高。

据观测资料,高速公路路段上每车道实际通行能力可达2 200 pcu/h,而出口收费车道的通行能力为180~190 pcu/h,仅为路段通行能力的1/12左右。研究认为,收费车道与路段车道的比例若超过6∶1,就可能导致收费广场车流组织混乱,降低收费站的通行能力。在高速公路拥挤度越来越高的背景下,单纯拓建收费车道并不能解决收费站拥堵问题,ETC车道通行能力可几倍于人工收费车道,将是未来主要的发展方向。

4 ETC发展展望

截至2010年6月17日,上海全市ETC的用户数已达到7.2万户,ETC流量占整个高速公路路网流量的7.5%。

据测算,2020年全市高速公路收费站日均收费交易总量将达到100万笔左右,届时全市ETC用户若发展至60万户,则ETC比例可达到30%;若ETC用户发展至150万户,则ETC比例可望达到60%。

ETC的发展有望解决上海市大多数高速公路收费站拥堵的问题,可以明显降低收费站的拓建规模和运行费用。

针对未成规模、ETC比例30%和ETC比例60%3种不同的ETC发展水平,对2020年有可能出现拥堵的22处收费站进行了方案研究和费用测算,结果如表1所示。

发展ETC不仅可以降低收费站成本,还可以节约收费人工。据测算,ETC比例达到30%时,收费的人工成本平均可降低18%左右;ETC比例达到60%时,收费的人工成本平均可降低32%左右。

上海高速公路不停车收费系统目前正处于高速发展中,已有接近半数的收费站安装了ETC系统,ETC车道总数达到了111个,安装ETC的服务网点达到了16个。

收费站拥堵 篇4

1城市交通拥堵收费基本含义分析

城市道路拥堵收费是指城市道路的使用者,在拥堵时间段为获得在拥堵道路上的通行权而支付的费用; 或者指在交通拥堵时间段,对城市部分拥堵道路的使用者收取的费用。

1城市交通拥堵收费中的拥堵时间是指路段发生拥堵的特定时间段,或是经常发生拥堵的时间段,例如早晚高峰。

2城市交通拥堵收费中所采取的收费措施同车辆限购、 以及车辆限号等措施一样,均是以缓解城市道路拥堵为特定目标的。其实运用行政手段,直接控制车辆出行数量和机动车增长数量来实现缓解城市道路拥堵目标。

2重庆市交通拥堵主要原因与问题分析

1机动车保有量持续增加。重庆市近年来机动车数量呈直线上升趋势。近年来的调查数据中显示,重庆市机动车保有量不断增加,仅市区范围内机动车的月新增率就达到20% 以上, 预计截至2020年,重庆市中心城区机动车保有量将突破100万大关,届时市区机动车出行势必会呈现出严重饱和的态势。

2城市格局不合理。重庆市从城市格局的角度上来说具体非常典型的集中式特点,城市中心区域属于交通吸引区,交通强度大,交通负荷长期居高不下,周边多条道路合围形成城区核心,所承载的交通压力同样无法与交通通行需求相契合。

3公交系统尚不够完善。现有公交线路仍然无法完全深入居民聚集区内,城市中心外向辐射10. 0km以上区域的公交可达率偏低,并且公交车辆无法享受道路优先权,存在严重干扰。换乘体系不完善,公交出行与其他出行方式之间的衔接转换不科学合理,导致交通体系运行中潜在拥堵的可能性。

3重庆市交通拥堵收费措施分析

结合重庆市具体情况认为,在应用收费方式缓解城市交通拥堵问题的过程中,可设想的主要内容有以下几个方面:

1确定收费时段。可以针对发生道路拥堵中有时间规律特点的时间段进行收费,例如早高峰7∶ 30am ~ 9∶ 00am以及17∶ 30pm ~ 19∶ 30pm晚高峰时段进行收费,以减少机动车车辆在上述时间段中的出行率。

2确定收费区域以及收费路段。其一,可以针对某一时间段内呈周期性发生交通拥堵的区域以及路段进行收费; 其二,可以安排专人对重庆市中心城区发生交通拥堵的路段进行取样与详细调查,根据交通拥堵的严重程度( 拥堵车辆数量以及持续拥堵时间) 以及公交轨道布局情况划分不同等级的收费区域。

3确定收费方式。结合现阶段国内外道路收费的方式类型,可供选取的收费方式主要有三种,其一是ETC电子不停车收费系统。该收费方式是通过在车辆挡风玻璃上安装车载电子标签的方式,当车辆经过收费站时,与车道上微波天线进行专门的微波短程通讯,然后再通过计算机联网技术进入银行后台进行结算处理。此方式的优点是能够在不停车的前提下缴纳路桥费用,同时还能够适用于全路段封闭、智能卡车车载以及电子托收的应用环境,通行效率相较于人工缴费方式而言有明显的提高,收费系统运行期间24小时可实现无人监管的不间断工作,系统自动实现车道过车以及银行托收方面的工作,收费站不设置服务器,通过网络浏览器完成报表打印, 一方面成本低廉,另一方面系统安全性高,同时也可以支持用户在网络终端对过车费用的查询。但成本较大且维护管理相对较为复杂; 其二是ERP电子道路收费系统。该收费方式在收费站前10km设置天线,实现天线与IU设备的对话,根据IU对车型进行分类,然后进入控制器费用表查找适用费用,形成有效的ERP交易。此方式的优点是系统运行灵活可靠,并且能够对违章问题进行妥善处理,但建设周期相对较长; 其三是LPR车牌识别收费的方式。车牌识别是现代智能交通系统中的重要组成部分之一,应用十分广泛。它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础,对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析,得到每一辆汽车唯一的车牌号码, 从而完成识别过程。通过一些后续处理手段可以实现停车场收费管理,交通流量控制指标测量,车辆定位,汽车防盗,高速公路超速自动化监管、闯红灯电子警察、公路收费站等等功能。对于维护交通安全和城市治安,防止交通堵塞,实现交通自动化管理有着现实的意义。简单来说,该方式是通过应用计算机视觉技术、模式识别技术、以及图像处理技术的方式, 将通过收费站的车辆牌照自环境背景中的提取出来,实现无人值守、免取卡、且不停车的收费方式。

综合对重庆市路网管理现状的分析认为,重庆市在缓解道路拥堵问题过程中可采用的收费方式为LPR车牌识别收费方式。该方式运行后无需投入人工,仅需要在每一个收费道路入口段安装车牌自动识别系统,将所识别提取到的车牌信息传输至中央网络内,调动与该车牌绑定的车主银行卡信息,支持在网络或银行终端缴纳费用。具体运行模式如下图1所示。

4确定收费标准。重庆市可确定的收费方式有两种标准: 第一,当车辆进入道路拥堵区域后,按照0. 8元/km的标准收取道路拥堵费用,同时设置收费上限,即以12元/20km为封顶; 第二,当车辆进入道路拥堵区域后,按照7. 3元/次/ 车的标准收费,在道路拥堵区域内行驶中不计里程均统一收取费用。

5确定收费对象。在拥堵路段收费对象中,以私家车为主要收费对象,同时包含运营出租者、无特殊公务单位车辆。 公交车辆、残疾人用车、专用车( 如急救车、抢险车等) 则不属于收费范围内。

4结束语

收费站拥堵 篇5

城市交通拥挤产生的直接原因是交通供给量小于交通需求量,而导致供不应求的原因主要有两方面:①交通资源的稀缺性,属于博弈论中的公共财产的范畴;②道路使用者的自私性,即忽视交通拥挤的外部成本。基于此,倘若没有政府的干预与调节,出行者自发的行为选择将会导致出现博弈论中“公共地悲剧”[1]。交通拥堵收费是抑制机动车使用的有效措施之一,它包括动态拥挤收费(如道路拥挤收费、区域拥挤收费)及静态拥挤收费(如差异化停车收费)。在传统的静态收费理论中,出行需求和出行成本不随时间发生变化,因此,静态收费理论不能分析车辆排队的消涨过程,也不能分析用户关于出行时间的决策行为,以及不同时间价值的用户对收费政策的不同反应[2]。近年来,很多学者采用博弈论的方法研究交通拥堵收费问题,分析博弈双方互动行为影响下各自的收益情况,从微观的出行者行为的角度解释宏观的交通拥堵现象的本质。现有研究大体可以分为两个方面:一是供给者与需求者之间的博弈,如政府管理者与道路使用者;二是需求者之间的博弈,如公交车与小汽车、公务车与私家车等。这些研究大多基于交通拥堵收费涉及的不同利益集团之间的竞争关系,分析某一利益集团内部个体特性差异的较少。本文采用进化博弈的分析方法,根据道路使用者的出行选择特性,建立政府干预的情况下的2×2支付矩阵[3],研究在不同定价条件下出行者的进化稳定策略。

1 研究背景

政府采取拥堵收费,即对特定的拥挤时段和拥挤路段上的车辆收取拥堵费,以抑制拥挤时段、路段交通需求的增长,以缓解拥堵,改善交通状况,同时也在一定程度上缓解了交通设施修建和改造的资金压力。拥堵收费作为缓解交通拥堵的重要方式之一,早在19世纪70年代便开始在新加坡、伦敦、 奥斯陆、 斯德哥尔等城市开始实施[4,5]。其本质是利用价格杠杆调节交通需求的时空分布,促使交通需求从小汽车向大容量公交系统转移,从而减少高峰时段的交通压力,满足出行者对时间及效率的要求,提高整个交通系统的运行效率。实践经验表明,实行道路拥挤收费可以在不影响用户综合付出的条件下产生一定的经济效益和社会效益[6,7]。

驾驶员出行选择行为受到多种因素的影响。主观因素包括驾驶员的性别、年龄、职业、收入、价值观、行为习惯等;客观因素包括小汽车使用成本(含拥堵收费)、换乘时间及距离、停车场费用、公交车与小汽车出行时间之差等。在这些出行者中,一类对速度及舒适性要求相对较高,对经济性因素不很敏感,如公务出行者及收入很高的私家车拥有者,此类出行者对小汽车出行的需求为偏刚性需求;而另一类出行者对经济因素十分敏感,在政府拥挤收费及差异化停车收费政策下很容易转换出行方式,此类出行者对小汽车出行的需求为偏弹性需求。研究不同拥堵收费条件下出行者出行方式选择行为,可为政府决策部门提供相应参考。

2 假设条件

1) 对于使用小汽车到达拥挤收费区域边界的出行者,当其进入市中心时,出行方式有2种:第1种是直接驾驶私家车驶入,第2种是在区域边界换乘公共交通(公交、地铁)然后进入中心区[8]。当区域内拥堵时,政府对进入中心区内的小汽车收取拥挤费以及高昂的停车费,而对于区域边界收取相对低廉的停车费并提供便捷的公共交通服务以鼓励停车换乘。

2) 根据个体出行选择特性差异,假设甲对小汽车出行为偏刚性需求,乙对小汽车出行为偏弹性需求。甲乙相互之间配对博弈,两者目标均为个体效益最大化。博弈中,甲乙双方选择行为并非事先确定,而是随着参与人的学习过程和策略调整而改变[9]。

3) 当一者采用小汽车出行,另一者采用换乘方式时,道路不拥堵,若两者同时采用小汽车出行,则产生拥堵,在这种情况下政府进行拥挤收费。设甲乙都选择小汽车出行时获得的效益值分别为A-G、B-G(其中G为政府收取的拥挤费及差异化停车费);当甲选择小汽车出行,乙选择停车换乘时,由于道路不拥挤,甲舒适性提高,行程时间缩短,效益值增加,乙效益值减少,分别为A+R1、B-D1;当甲选择换乘,乙选择小汽车出行时,甲效益值迅速下降,乙效益值增加,分别为A-D2、B+R2;当甲乙均选择停车换乘时,甲乙效益值下降,分别为A-D3、B-D4。效益矩阵见表1。

当甲乙均选择小汽车直达时,甲获得的效益高于乙,即A>B;当一者选择直达另一者选择换乘时,对于选择直达的一方,甲的效益提高程度(甲直达,乙换乘时)高于乙(乙直达,甲换乘时),即R1>R2,而对于选择换乘的一方,甲的效益损失(乙直达,甲换乘时)高于乙(甲直达,乙换乘时),即D2 >D1;当两者均选择换乘时,由于公交的不舒适性,对于甲来说,其效益损失大于甲换乘乙直达时甲的效益损失,即D3>D2,同理可得,D4>D1;此外,由于甲对小汽车的依赖程度很高,可以认为甲的效益损失(乙直达,甲换乘时)高于乙的效益损失(甲乙均换乘),即D2>D4。由此,根据甲乙两者的特性差异,可得到A>B,R1>R2,D3>D2>D4>D1。

设甲乙选择换乘的概率分别为x,y(x,y∈[0,1]),则两者选择小汽车直达的概率分别为1-x,1-y。

3 动态演化方程及稳定性分析

对于甲,采用换乘方式的效益为

$\begin{array}{l}U{}_{1B}=y(A-D{}_3)+(1-y)(A-D{}_2)=\\ (D{}_2-D{}_3)y+(A-D{}_2)\end{array}$

采用小汽车直达方式的效益为

$\begin{array}{l}U{}_{1C}=y(A+R{}_1)+(1-y)(A-G)=\\ (R1+G)y+(A-G)\end{array}$

甲的平均效益为

$\begin{array}{l}\overline{U}{}_1=x\cdot U{}_{1B}+(1-x)U{}_{1C}=\\ (D{}_2-D{}_3-R{}_1-G)xy-(D{}_2-G)x+\\ (R{}_1+G)y+A-G\end{array}$

在进化博弈理论中,博弈方对策选择比例(或概率)的动态变化速度是有限理性博弈分析的核心,这一速度取决于博弈方的学习能力和速度,可以用动态演化方程来描述。根据进化博弈理论,任意局中人i选择策略x${}_{\delta {}_i}^{(i)}$时,它在此策略下的复制动态方程[10]为

$\frac{\text{d}x{}_{\delta {}_i}^{(i)}}{\text{d}t}=x{}_{\delta {}_i}^{(i)}(E{}_{\delta {}_i}^{(i)}-E{}^{(i)})(1)$

式中:E${}_{\delta {}_i}^{(i)}$为任意局中人i在选择策略x${}_{\delta {}_i}^{(i)}$时的期望收益;E(i)为任意局中人i在整个博弈中的总期望收益。

对于甲,其动态演化方程为

$\begin{array}{l}\frac{\text{d}x}{\text{d}t}=x(U{}_{1B}-\overline{U}{}_1)=\\ x(1-x)[(-D{}_3+D{}_2-R{}_1-G)y+(G-D{}_2)](2)\end{array}$

对于乙,采用换乘方式的效益为

$\begin{array}{l}U{}_{2B}=x(B-D{}_4)+(1-x)(B-D{}_1)=\\ (D{}_1-D{}_4)x+(B-D{}_1)\end{array}$

采用小汽车直达方式的效益为

$\begin{array}{l}U{}_{2c}=x(B+R{}_2)+(1-x)(B-G)=\\ (R{}_2+G)x+(B-G)\end{array}$

乙的平均收益为

$\begin{array}{l}\overline{U}{}_2=yU{}_{2B}+(1-y)U{}_{2C}=\\ (D{}_1-D{}_4-R{}_2-G)xy-\\ (R{}_2+G)x+(G-D{}_1)y+B-G\end{array}$

由此可得动态演化方程为

$\begin{array}{l}\frac{\text{d}y}{\text{d}t}=y(U{}_{2C}-\overline{U}{}_2)=\\ y(1-y)[(D{}_1-D{}_4-R{}_2-G)x+(G-D{}_1)](3)\end{array}$

令dx/dt=0,dy/dt=0,求解可得系统在平面S={(x,y);0≤x,y≤1}可能存在的局部均衡点有5个,分别为(0,0),(0,1),(1,0),(1,1),((G-D1)/(D4-D1+R2+G),(G-D2)/(D3-D2+R1+G))。这些均衡点的稳定性可由该系统的Jaconbian矩阵的局部稳定性分析得到。上述系统的Jaconbian矩阵为

Jaconbian矩阵的行列式为

迹为

结合G的不同取值区间,利用Jaconbian矩阵的局部稳定性分析方法对上述可能存在的5个局部均衡点进行分析,结果如下。

当G=0时,平衡点有4个,分别是(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)。这4个局部均衡点中,点(0,0)是稳定的,为演化稳定策略(ESS),它对应政府不收费时,两者均会自发选择直达方式,结果见表2。

当0<G<D1<D2时,平衡点为(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)。这4个局部均衡点中,点(0,0)是稳定的,为演化稳定策略(ESS),它对应政府收费足够小时,两者仍均会选择直达方式,其结果见表3。

当D1<G<D2时,此时的平衡点有4个,分别是(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)。这4个局部均衡点中,点(0,1)是稳定的,为演化稳定策略(ESS),它对应政府收费适当时,强度小汽车出行者会选择直达方式,而非强度小汽车出行者会选择换乘方式,其结果见表4。

当G>D2时,平衡点为(0,0),(0,1),(1,0),(1,1),((G-D1)/(D4-D1+R2+G),(G-D2)/(D3-D2+R1+G))。在这5个局部均衡点中,后两者为不稳定鞍点;点(0,1)与(1,0)是稳定的,为演化稳定策略(ESS),它们分别对应与甲选择换乘、乙选择直达以及甲选择直达、乙选择换乘两种策略。这说明当政府的收费过高时,强度小汽车出行者以及非强度小汽车出行者均对政府收费非常敏感,其中一者将会选择换乘方式,消除道路拥挤状态,此时另外一者将不用承担拥堵收费。最终达到何种状态与系统的效益矩阵相关,构成效益矩阵的某些参数的初始值将导致演化系统向不同的均衡点收敛,结果见表5。

结合图1可以分析初始值对于最终收敛策略的影响。当初始状态在A域,即当x∈(0, (G-D1)/(D4-D1+R2+G))且y∈((G-D2)/(D3-D2+R1+G),1)时 ,博弈进化均衡收敛于(0,1);当初始状态在B域,即当x∈((G-D1)/(D4-D1+R2+G),1)且y∈(0,(G-D2)/(D3-D2+R1+G))时,博弈进化均衡收敛于(1,0);当初始状态在C域、D域,博弈进化方向是不确定的,可能进入A域收敛于(0,1),也可能进入B域收敛于(1,0),具体取决于位置和变动方向的博弈个体初始值[11]。

4 结束语

从以上博弈模型可知,出行行为受到政府经济调控措施的影响,当政府没有干预(G=0)时,出行者将自发选择小汽车直达的方式;当政府收费较低(0<G< D1)时,价格杠杆作用不明显,博弈的结果是出行者仍将选择小汽车直达方式(对应于点(0,0));当政府收费适当(D1<G< D2)时,出行者行为受到影响,博弈演化结果是强度小汽车使用者使用小汽车直达方式而非强度小汽车使用者使用换乘方式进入中心区(对应于点(0,1)),此时为最佳稳定状态;当政府收费过高(G>D2)时,强度小汽车使用者及非强度小汽车使用者均对政府收费比较敏感,博弈演化结为一者选择直达、一者选择换乘(对应于点(0,1)及点(1,0)),能否达到最佳状态(点(0,1))取决于博弈双方的初始值。

本文采用进化博弈的方法研究政府经济调控对于出行需求的影响,建立了政府干预的情况下的博弈模型,但该模型仍较为理想化,未来研究将进一步改进该模型,并将D1、D2量化分析,使其更好地反映出行行为,并与实际交通状况更为相符。

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