福利經(jīng)濟(jì)學(xué)視角下考慮交通行為的出租車擁擠收費(fèi)研究.pdf

1、自改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，國民生活水平有了極大提高。但是，這些快速發(fā)展的背后卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的城市交通擁擠問題，并由此導(dǎo)致了環(huán)境的不斷惡化。緩解交通擁擠問題，改善居民生活環(huán)境已經(jīng)成為了我國急需解決的重要難題。擁擠收費(fèi)作為一種緩解交通擁擠的有效方法，其理論研究得到了大量學(xué)者的關(guān)注。特別是近年來，隨著新加坡、英國倫敦、瑞典斯德哥爾摩等國家相繼實(shí)施該項(xiàng)政策，擁擠收費(fèi)已經(jīng)在實(shí)踐中被證明了是一個(gè)高效的緩解交通擁擠的方法。而

2、在我國，北京、上海、深圳、廣州等主要城市也陸續(xù)開展了擁擠收費(fèi)的儲備研究。然而，在擁擠收費(fèi)理論研究與實(shí)踐過程當(dāng)中，有一個(gè)非常重要的問題卻較少得到關(guān)注，即在實(shí)施擁擠收費(fèi)過程中出租車是否也應(yīng)該征收擁擠費(fèi)問題。事實(shí)上，與私家車不同，出租車的擁擠收費(fèi)是一類比較特殊的問題。這是因?yàn)?，一方面，出租車是公共交通的重要組成部分，除了營利性質(zhì)以外，還具有公益性。因此，對出租車征收擁擠費(fèi)會增加乘客的成本，不利于人們的出行。但另一方面，從造成的擁擠程度與單人道

3、路資源占有率來看，出租車都與私家車相同，因此，出租車?yán)響?yīng)與私家車一樣支付擁擠費(fèi)。此外，對出租車進(jìn)行擁擠收費(fèi)還能促使半剛性的出租車需求向公共交通轉(zhuǎn)移，進(jìn)而達(dá)到有效緩解交通擁堵的目的。
　　基于此，本文重點(diǎn)研究了實(shí)施擁擠收費(fèi)背景下的出租車擁擠收費(fèi)問題，并分析了由此產(chǎn)生的出租車公司收益與出租車數(shù)量優(yōu)化問題。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:
　　1.分析了擁擠收費(fèi)的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，進(jìn)而為后續(xù)研究出租車擁擠收費(fèi)問題以及從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度解釋

4、研究結(jié)果提供了重要支撐。該部分的主要內(nèi)容包括，首先界定了交通擁擠的定義與度量標(biāo)準(zhǔn);然后從交通需求、交通供給、交通管理以及其他方面等角度分析了交通擁擠產(chǎn)生的原因;接著詳細(xì)闡述了經(jīng)濟(jì)學(xué)中的經(jīng)典邊際收費(fèi)理論，并進(jìn)一步介紹了擁擠收費(fèi)的靜態(tài)收費(fèi)模型與動態(tài)收費(fèi)模型;最后，給出了擁擠收費(fèi)在緩解交通擁擠方面的作用機(jī)理。
　　2.研究了私家車與出租車兩種交通模式下的出租車擁擠收費(fèi)問題。對該問題的研究有助于理清出租車擁擠收費(fèi)前后社會福利的變化規(guī)律，并

5、為下面的研究做好準(zhǔn)備。采用雙層規(guī)劃模型對該問題進(jìn)行了描述。雙層規(guī)劃中的下層問題被表述為一組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型，目的是為了刻畫出租車擁擠收費(fèi)前后對出行產(chǎn)生、方式劃分、出行路徑選擇以及空駛出租車交通分布的影響。其中，考慮到擁擠收費(fèi)會顯著影響總的交通需求量，因此，采用彈性需求函數(shù)描述了交通出行的產(chǎn)生;此外，由于基于熵最大化準(zhǔn)則的重力模型能夠有效考慮發(fā)生點(diǎn)與吸引點(diǎn)的社會經(jīng)濟(jì)因素，因此，采用該模型對空駛出租車的交通分布問題進(jìn)行了刻畫;而交通方式劃分與

6、出行路徑選擇則分別采用基于logit模型的選擇函數(shù)以及UE(User Equilibrium)準(zhǔn)則來描述。給出了等價(jià)于組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型的最優(yōu)化問題，并證明了模型的等價(jià)性。雙層規(guī)劃中的上層模型為社會福利最大化。設(shè)計(jì)了求解下層規(guī)劃模型的啟發(fā)式算法，而整個(gè)雙層規(guī)劃則采用遺傳算法進(jìn)行求解。采用一算例檢驗(yàn)了模型與算法的有效性，并分析了相關(guān)參數(shù)對出租車擁擠收費(fèi)前后社福利變化的影響。
　　3.我們通過對上述研究進(jìn)行擴(kuò)展來進(jìn)一步研究了實(shí)施擁擠收費(fèi)

7、背景下的出租車擁擠收費(fèi)問題。這些擴(kuò)展主要包括:(1)考慮了公交車模式對整個(gè)系統(tǒng)的影響，進(jìn)而分析了私家車、出租車以及公交車之間的相互競爭;(2)考慮了乘客等待出租車時(shí)間與出租車搜索等待乘客時(shí)間對交通方式選擇的影響，并由此引入了出租車服務(wù)時(shí)間的守恒條件;(3)考慮了出租車價(jià)格中基于延誤的收費(fèi)問題，進(jìn)而使得出租車的價(jià)格體制更加完善。此外，由于各交通方式的流量相互影響，且這種影響是非對稱的，因此，無法構(gòu)建等價(jià)的最優(yōu)化模型?；诖?，我們采用變分不

8、等式來刻畫組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型，并證明了模型的等價(jià)性和解的相關(guān)性質(zhì)。設(shè)計(jì)了求解下層規(guī)劃模型的高斯-賽德爾分解法(block Gauss-Seidel decomposition method)與MSA技術(shù)相結(jié)合的混合算法;而整個(gè)雙層規(guī)劃模型則仍然采用遺傳算法進(jìn)行求解。在上一章的算例基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步完善，并用以檢驗(yàn)這一章所提出的模型與算法。分析了有關(guān)重要參數(shù)對結(jié)果的影響，并與上一章的結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　4.在分析了出租車擁擠收費(fèi)問題之

9、后，我們進(jìn)一步研究了由此產(chǎn)生的出租車公司收益問題。構(gòu)建了該問題的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，為了有效考慮出租車數(shù)量與不同交通模式間的相互影響，我們將其表述為一個(gè)雙層規(guī)劃模型。模型中的上層規(guī)劃分別在壟斷出租車市場與寡頭壟斷出租車市場條件下，建立了出租車公司收益最大化的優(yōu)化模型。特別的，當(dāng)出租車市場為寡頭壟斷競爭市場時(shí)，我們采用非合作博弈中的完全信息靜態(tài)博弈來對這個(gè)問題進(jìn)行了刻畫。雙層規(guī)劃中的下層模型為等價(jià)于組合網(wǎng)絡(luò)均衡模型的變分不等式。該變分不等式能夠

10、有效描述出行者對出租車公司采取的不同策略（這里策略是指出租車的數(shù)量）所做出的反應(yīng)。證明了模型的等價(jià)性，并說明了解的相關(guān)性質(zhì)?？紤]到上層規(guī)劃模型與下層規(guī)劃模型均為變分不等式問題，因此，大大增加了遺傳算法的求解難度?；诖?，我們設(shè)計(jì)了求解整個(gè)雙層規(guī)劃模型的啟發(fā)式算法，其中下層規(guī)劃則依然采用高斯-賽德爾分解法(block Gauss-Seidel decomposition method)與MSA技術(shù)相結(jié)合的混合算法進(jìn)行求解。采用一算例驗(yàn)證了