【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,城市交通需求迅猛增加,導致交通擁堵及其負外部效應如空氣污染、交通事故頻發(fā)、噪聲污染等加劇,嚴重影響城市居民的生存健康和城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。道路收費作為緩解交通擁堵和減少尾氣排放的有效手段之一,受到人們的廣泛關注。在此背景下,本文綜合運用交通規(guī)劃理論、不確定規(guī)劃理論、最優(yōu)化理論、運籌學、經(jīng)濟學等,提出不確定排放條件下道路收費定價策略,旨在通過收費手段調節(jié)路網(wǎng)流量分配,控制交通需求,達到減少尾氣排放的目的,為科學制定城市道路收費與擁堵排放治理提供參考。首先,論文綜合考慮了影響排放估計的主要因素,分析了極端條件下對排放因子取值的影響,根據(jù)在模型中的應用情況分別采用模糊數(shù)和模糊隨機數(shù)對排放因子的不確定性加以描述;此外,論文對路段排放量限制數(shù)據(jù)的不確定性進行分析,并采用隨機模糊數(shù)來表示,為后文中與交通網(wǎng)絡設計模型相結合做準備。其次,論文基于社會總效益最大化的目的,將道路總收費值用于支付治理該道路系統(tǒng)中尾氣排放的成本,同時結合機動車尾氣排放的多重不確定性,建立了基于路段收費方式的帶有路段排放量約束的雙層收費模型,并利用不確定規(guī)劃理論和靈敏度算法相結合的方法進行求解,然后以實驗路網(wǎng)為算例,通過改變模型中的可變參數(shù),分析各主要指標的變化情況及相互關系。再次,論文將交通擁堵指數(shù)作為衡量路網(wǎng)擁堵程度的標準,通過推導擁堵里程比的計算方法,建立了最小擁堵等級計算模型和擁堵等級約束條件,用于對路網(wǎng)的優(yōu)化潛力的預判和對擁堵程度的管理。此基礎上,本文從不同收費方式角度出發(fā),結合機動車尾氣排放因子的不確定性和收費路段個數(shù)限制等要求,分別建立了排放因子不確定條件下,以系統(tǒng)總排放量最優(yōu)為目標,基于路段收費方式的兩階段收費模型和雙層收費模型,以及基于入口點收費方式的雙層收費模型,并針對以上模型,分別提出模糊隨機規(guī)劃、步長加速法等數(shù)值算法與遺傳算法相結合的方法進行求解。然后以實驗路網(wǎng)為算例,對模型的優(yōu)化效果進行比較。最后,論文以北京二環(huán)內主要路網(wǎng)為研究案例,對以上兩種不同收費方式的減排模型進一步驗證,通過計算該路網(wǎng)的最優(yōu)擁堵等級確定擁堵等級限制目標,探討了期望擁堵等級條件下排放優(yōu)化的路段收費和入口點收費方案,研究結果表明,盡管兩種收費方式機制不同,但在減排和提高網(wǎng)絡性能方面均有明顯效果。
【圖文】：

于交通擁堵，北京市居民出行受影響的人數(shù)平均每天達１３８１．８萬人次，平均每日逡逑每人次延誤６６分鐘，根據(jù)當年北京市全市職工年平均工資，由此造成的時間價值逡逑損失每天高達３２３８６．２萬元，每年時間價值損失高達數(shù)百億元［１］。如圖１－１所示，逡逑２０１５年北京市全路網(wǎng)高峰時段平均交通指數(shù)為５．７，較２０１４年５．５高出３．６％，普逡逑遍處于擁堵狀態(tài)［２］。逡逑商峰ｆ－均交Ｍ指數(shù)（２０１５年對比２０１４年）—２。１？年—ｍｉｓ年逡逑＾邐中邋＊押堵逡逑數(shù)邐■輕度押堵逡逑Ｉ竽本制逡逑１月邐２月邐３月邋４月邐Ｓ月邐６月邐７月邐８月邐９月邐１０月１１月１２月逡逑圖１－１氋峰平均交通指數(shù)對比圖［２］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｆｏｒ邋ｐｅａｋ邋ａｖｅｒａｇｅ邋ｔｒａｆｆｉｃ邋ｉｎｄｅｘ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｏｎｔｈｓ１２１逡逑此外，交通擁堵導致機動車行駛速度緩慢，行駛時間增加，，車輛加減速啟停逡逑頻繁，使得燃料難以充分燃燒。每年北京市僅在燃料消耗方面就浪費了邋７２２．９萬升，逡逑平均每輛車每月僅燃油損失就達到３４８．４元。交通擁堵和燃料的不充分燃燒還帶來逡逑了一系列的對生態(tài)環(huán)境的影響，包括溫室效應、大氣污染和交通噪聲等。據(jù)統(tǒng)計，逡逑北京由于擁堵每日多排放二氧化碳１．６７萬噸，氮氧化物、顆粒物和二氧化硫９．５逡逑噸［３］。從２０１２年至今，霧霾天氣在北京及周邊城市頻繁發(fā)生，空氣中可吸入顆粒逡逑１逡逑

排放數(shù)據(jù)以多種不確定參數(shù)的形式分別出現(xiàn)在模型的目標函數(shù)或者約束條件當逡逑中，需要基于優(yōu)化理論以及模型的特點進行算法設計。最后舉例驗證模型和算法逡逑的有效性。具體技術路線如圖１－２所示。逡逑－１邐道路擁坫收贄綜述逡逑Ｉｆ？邋邐．ｉｔ路涵一逡逑ｉｆ邐？！考慮排放的道路擁堵收費模哨綜述邐現(xiàn)肖研允成果及＋足之處逡逑；｜邋邐＾逡逑｜述邐？）個確定理論在交通領域的研允綜述一逡逑Ｍ優(yōu)拙坫收費模嘲框架邐ｋ逡逑邐＾邋道路擁堵收費的邱論研[傚逡灰誨危桑�？R%和聯(lián)系逡逑ｍ邐邐１邋＾邐次優(yōu)擁坫牧Ｊ＊１逡逑ｇ邐ｎ邐校糊規(guī)劃邐ｈ邋＾￣￣－邋逡逑方一一？不確定規(guī)劃理論研[偅嗡婊：婊義希掊危蟈文：婊媯卞危�？辶x希隋危停錚睿簦悖茫幔潁歟蹌Ｄ忮危蠼饉婊婊義希沃悄懿痙ㄥ危觶剩裕齲�，邋ｉｕ．／＊—辶x希桑我糯ㄥ尾泛推淥媯邋義希體危卞問ń岷義希紗信佩巍負榕觶海椋櫻取咐鰡—丨「設＾￥「翟涵￥一］邐求解箅法逡逑丨放約屯邐Ｉ．h壓室蜃觕r糊件Ｉ丨丨排放量符合路Ｉ邋１邐１邋ｉ邐！邐．邐，逡逑；的社會Ｉ邐Ｉ邋＇邐＞邐Ｉ小確足規(guī)劃理逡逑ｐｉ效益最４路＿＿
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X734.2;F542.8

【參考文獻】

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本文編號：2518528