城市道路拥挤收费政策及博奕分析

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3.0 陈辉 2024-11-19 7 4 1.17MB 59 页 15积分

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摘要

随着城市的汽车保有量的增加，城市交通变得越来越拥挤，严重的影响了人

们的工作、学习、生活。城市道路拥挤收费运用经济学的观点，以社会收益最大

化为目标来分析交通问题，而使得交通道路资源的利用效率最大化。城市道路拥

挤收费作为交通需求管理的一项重要措施，已为世界许多大城市所采用，它可以

引导和调节交通流量，达到缓解城市交通拥挤的目的，同时也增加了城市的财政

收入，减少了出行者的出行。

本文第一部分综述了拥挤道路使用收费的发展过程，利用现代经济学理论和

交通工程理论，分析了道路拥挤收费缓解交通拥挤的基本原理，以及实施拥挤收

费下道路出行者对出行方式、道路选择行为的影响。

本文第二部分通过对不同的道路实行道路拥挤收费，通过收费方案来探讨道

路拥挤收费和路径选择的模型的建立，即在最大社会收益的情况下来分析收费方

案和道路出行者的关系。同时通过博弈论来分析道路出行者对时间价值、道路收

费的关系。在本文中讨论了垄断博弈、斯坦尔伯格博弈、库罗特博弈来分析道路

管理者、道路出行者之间的博弈行为，并且得出最佳的收费方案，分析结果表明，

斯坦尔伯格博弈下的收费方案能更好的扩大社会收益，并且有效的减少了道路的

交通流量。

本文的最后部分通过对国外道路拥挤收费方案的实施情况的论述，对国外的

城市收费实施结果进行了比较，并且对我国城市的道路拥挤的状况进行了分析，

以及对我国的道路拥挤收费的提出了建议。

关键词：拥挤阻塞收费交通阻塞交通成本

ABSTRACT

The traffic in big cities becomes more congestion as cars increase. People spend

more time on traveling in cities. Congested road-use pricing, as one of the effective

means of managing urban transportation, can alleviate congestion through adjusting

traffic demand and raise additional revenue for the city. Many cities in foreign

countries have adopted the policy to decrease traffic.

In the first part, this paper presents an overview on the history of developing

road pricing and analyzes the fundamental theory of alleviating congestion though

economic theory and traffic engineering. Congestion pricing can influence the

behavior of the travelers who choose roads and traveling policy.

In the second part, the problem of determining optimal tolls is stated and defined

using utility maximization theory, including elastic demand on the travelers’ side and

different objectives for the road authority. Three cases which are debated about the

road-use pricing in the paper influences the choices of travelers. Game theory notions

are adopted regarding different games and players, rules and outcomes of the games

played between travelers on the one hand and the road authority on the other.

Different game concepts are mathematically formulated and the relationship between

players, their payoff functions and rules of the games are defined.

In the last part, this paper compares the outcomes of the policy carried out in

cities in foreign countries and analyzes the conditions of the cities in China. Some

suggestions are given for implementing road pricing.

Key Words: congestion tolls，traffic congestion，traffic cost

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ........................................................ 1

§1.1 城市交通拥挤现状 .......................................... 1

§1.2 城市道路使用收费理论 ...................................... 2

§1.3 城市道路使用收费的发展 .................................... 2

§1.4 本文研究的目的和意义 ...................................... 3

§1.5 本论文结构 ................................................ 3

第二章交通拥挤成本理论及发展 ...................................... 5

§2.1 拥挤的本质 ................................................ 5

§2.1.1 出行者出行决策的个体化 ...............................5

§2.1.2 出行成本的非独立性 ...................................5

§2.1.3 存在外部效果 .........................................5

§2.2 缓解道路拥挤的有效措施 .................................... 6

§2.2.1 车辆拥有控制 .........................................6

§2.2.2 车辆使用控制 .........................................7

§2.2.3 基本收费 .............................................8

§2.2.4 停车控制 .............................................8

§2.2.5 城市道路使用收费 .....................................9

§2.3 拥挤道路收费模型 ......................................... 10

§2.3.1 静态模型 ............................................10

§2.3.2 拥挤收费路径博弈模型 ................................11

第三章交通量与交通阻塞的经济成本分析 ............................. 13

§3.1 供需均衡分析 ............................................. 13

§3.2 时间价值分析 ............................................. 14

§3.3 城市交通方式社会成本和个人成本差异分析 ................... 16

§3.4 交通阻塞经济成本分析 ..................................... 18

第四章不同道路收费政策下交通选择行为 ............................. 22

§4.1 道路拥挤收费下路径选择 ................................... 22

§4.1.1 弹性需求函数 ....................................... 22

§4.1.2 出行成本函数 ........................................22

§4.1.3 模型建立 ............................................23

§4.1.4 模型求解 ............................................26

§4.1.5 简单算例 ............................................28

§4.2 道路拥挤收费政策与其他策略比较 ........................... 29

§4.2.1 扩建道路系统 ........................................30

§4.2.2 征收“道路拥挤税” ..................................31

§4.2.3 实施弹性工作制、错时上下班 ..........................32

§4.2.4 提高车辆购置附加税、牌照费和燃油费 ..................32

§4.2.5 建设轨道交通 ........................................32

§4.3 几种不同政策间的比较 ..................................... 32

§4.3.1 征收道路拥挤收费 ....................................32

§4.3.2 提高车辆燃油费 ......................................33

§4.3.3 本章小结 ............................................34

第五章不同道路收费政策下的博弈分析 ............................... 35

§5.1 道路交通博弈问题的描述 ................................... 35

§5.2 道路拥挤收费的博弈分析 ................................... 36

§5.3 博弈类型及目标 ........................................... 37

§5.4 算例分析 ................................................. 38

§5.4.1 最大出行效用的策略 ..................................40

§5.4.2 最大社会效用的策略 ..................................41

§5.4.3 道路管理者收益最大化 ................................41

§5.4.4 本章小结 ............................................42

第六章道路交通收费的实践及在我国发展 ............................. 43

§6.1 世界其它大城市交通收费状况 ............................... 43

§6.1.1 伦敦中心区“交通拥挤收费”政策产生的社会经济背景 ....43

§6.1.2 伦敦“交通拥挤收费”政策的基本内容 ..................44

§6.1.3“交通拥挤收费”政策的运行效果分析 .................. 45

§6.2 我国道路拥挤收费的发展状况 ............................... 48

§6.2.1 交通需求方面 ........................................48

§6.2.2 上海拥挤收费实施方案实施建议 ....................... 48

§6.3 拥挤收费相关研究内容 ..................................... 50

结束语 ............................................................ 52

参考文献 .......................................................... 53

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .................... 56

致谢 .......................................................... 57

第一章绪论

§1.1 城市交通拥挤现状

城市交通拥挤和堵塞(特别是大城市高峰时期的拥挤问题)己经成为现代社会

的一大症结。无论是发达国家还是发展中国家，都毫无例外地承受着不断恶化的

交通状况的困扰。交通拥挤的直接危害是使交通延误增加；行车速度降低；低速

行驶增加耗油量导致燃料费用的增加；增加汽车尾气排污量导致环境恶化。此外，

交通拥挤使交通事故增加，而交通事故的发生又使交通阻塞加剧，形成恶性循环。

美国德州运输研究所研究美国39个主要城市，估算美国每年因交通堵塞而造成的

经济损失约为410亿美元，其中12个最大城市每年的损失均超过10亿美元。日本东

京每年因交通拥挤造成交通时间损失相当于123000亿日元。如何解决城市交通拥

挤问题一直是困扰交通学界、工程界和政府部门的主要问题。

美国拥有当今世界上规模最大、功能最完善的公路网，现有公路总里程达到635

万公里。如此发达的公路交通，开车外出自然是美国人最喜欢的出行方式。在美

国，汽车是民众的基本代步工具。据有关部门统计，1956年美国注册汽车6500万

辆，2003年已到了2.3亿，增加了254%，平均每个家庭拥有2辆以上的小汽车。数

量庞大的汽车不仅消耗了大量能源，污染了空气，而且造成城市交通堵塞，给城

市的工作、生活环境带来了沉重的负担。据报道，在主要大城市，上、下班的高

峰时间比过去延长了2 倍，每年因堵车所形成的直接损失达780亿美元。交通的每

况愈下，促使美国政府反省过去的增建和扩大道路系统的交通发展战略，采取相

应措施解决目前的难题。除了加大投资改善交通运输条件以降低事故率、减少堵

车之外，美国政府还积极倡导公共交通：一方面，为了鼓励少用私车，美国的环

保部门和交通部门出台了一系列的鼓励政策。例如政府部门对愿意搭乘公交车的

人员给予额外的车票补贴，对愿意组合乘车的人给予免费停车、免交过桥费用、

享用特殊快车道的优惠待遇。

另一方面，美国在大量从事轨道交通系统投资的同时，努力改进公共巴士的服

务质量，提高运行速度和舒适度，以吸引更多的乘客，改善城市交通环境。近年

来，在美国一些大城市实施的快速公共汽车交通（Bus Rapid Transit——BRT）

就是美国为改进公共巴士服务质量所进行的大规模的工作，该项目已在美国各大

中城市波士顿、夏洛特、丹佛、哈特福德、火奴鲁鲁、迈阿密、奥尔巴尼、芝加

哥、洛杉矶、路易维尔、匹兹堡等地方开始实施。

城市道路拥挤收费下的路径选择及博弈分析

§1.2 城市道路使用收费理论

城市道路使用收费(Urban Road-Use Pricing)作为一种新颖、也有争议的交

通需求管理措施近年来越来越引起了经济学家和交通主管部门的关注。经济学家

认为，造成城市交通拥挤问题的关键是拥挤路段的出行者在进行出行决策时往往

只根据自己的感知成本或者边际个人成本，而没有为其出行支付全部社会成本。

允许或鼓励这种交通行为，会使总交通需求不断膨胀。缓解城市交通拥挤的一个

最直接的办法是在拥挤的城市交通网络上对出行者实行收费，根据经济学理论，

费用的大小应该等于边际社会成本和边际个人成本之差，这样才能使城市道路网

络的使用达到最优。道路使用收费的理论研究在国外一直是交通经济学的热点问

题。

1920年，Pigou在其第一版的<<福利经济学>>中使用著名的两条道路的例子引

入了道路使用收费的概念。他认为应该通过引入收费使每一位出行者意识到由于

自己的出行所造成的对其他出行者的交通成本的增加，在这种意识下自动调整自

己的交通行为(如出发时间、路线和交通工具等)，从而使由交通系统和广大出行

者一起构成的利益集团的社会净收益达到最大。在Pigou之后，许多学者都对道路

收费的理论和方法进行了扩展。道路收费理论从总体上可以分为静态模型理论和

动态模型理论两种方法。道路收费静态理论的基础是边际成本定价原理，即每一

位拥挤路段的出行者都应该为自己给其他出行者增加的负担(externality)支付

一定的费用，支付的费用应等于边际社会成本与边际个人成本之差。这样出行者

就会慎重对待自己的出行行为，提高自己的出行效果。当所有的人都这样做时，

就提高了城市交通系统运行的有效性，达到消除无谓的交通拥挤的目的。诺贝尔

经济学奖得主Vckrey应用确定性排队理论，提出了道路收费系统的动态模型一瓶

颈模型.瓶颈模型假定交通拥挤表现为在一定通行。

§1.3 城市道路使用收费的发展

英国伦敦市政当局从 2003 年 17 日当地时间早晨 7 时开始对进入市中心 8 平

方英里区域的机动车辆实施征收“进城费”计划。

根据计划，凡在周一至周五早 7 时至晚 6 时半的时间段内进入该区域的汽车，

每辆应缴付 5 英镑（约合 8.1 美元）的费用。逃避交费者会被设在路口的摄像监

视系统自动记录下来，并被处以 80 英镑的罚款。这是迄今世界上最大规模的交通

收费计划之一。该计划旨在将市中心的交通流量减少 15%，并使公共交通的收入每

年增加 3 亿美元。

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摘要：

摘要随着城市的汽车保有量的增加，城市交通变得越来越拥挤，严重的影响了人们的工作、学习、生活。城市道路拥挤收费运用经济学的观点，以社会收益最大化为目标来分析交通问题，而使得交通道路资源的利用效率最大化。城市道路拥挤收费作为交通需求管理的一项重要措施，已为世界许多大城市所采用，它可以引导和调节交通流量，达到缓解城市交通拥挤的目的，同时也增加了城市的财政收入，减少了出行者的出行。本文第一部分综述了拥挤道路使用收费的发展过程，利用现代经济学理论和交通工程理论，分析了道路拥挤收费缓解交通拥挤的基本原理，以及实施拥挤收费下道路出行者对出行方式、道路选择行为的影响。本文第二部分通过对不同的道路实行道路拥挤收...

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