高速公路干線干線交通規(guī)劃方案研究

高速公路干線干線交通規(guī)劃方案研究

1競爭性路網(wǎng)隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，相關交通需求越來越少，導致交通擁堵和道路交通事故的現(xiàn)象。為緩解交通需求與交通供給矛盾、降低交通事故率,我國多地早期修建的高速公路逐步步入拓寬改造或修建復線的時期,受公路走廊帶資源限制等影響,沿原道路進行拓寬實施難度巨大;于是,修建復線成為各地交通主管部門的首要選擇,這樣就形成兩條甚至多條高速公路并行的路網(wǎng)格局。從吸引交通需求的角度看,這樣的高速公路形成了競爭性路網(wǎng)。目前,大部分區(qū)域高速公路收費制式以起訖點最短距離計費,即通過檢測起訖點來計算通行費,而不是檢測出行者行經(jīng)路網(wǎng)中的實際道路。從路網(wǎng)角度出發(fā),復線雖然通行環(huán)境較好,但其綜合運營距離相對較長,因此,對于交通出行者而言,在同樣的收費標準下,運營距離成為其選擇出行路徑的前提條件,從而導致原道路交通需求居高不下,復線交通需求相對較少的尷尬局面,造成一定的道路資源浪費。本文通過豪泰林模型對競爭性路網(wǎng)進行研究。首先,假定對于出行者而言,復線相對于原道路增加一個附加功能,附加功能可理解為復線因技術標準高、道路狀況良好而帶給出行者的舒適性、安全性及可靠性(這部分功能相對于原道路不可替代);其二,假定原道路、復線的收費標準在一定范圍內(nèi)允許調(diào)整。于是,原道路、復線在交通影響區(qū)的相對位置,通過構建拓展線性的豪泰林價格競爭模型,分析原道路、復線在差異收費標準情況下對路網(wǎng)交通需求分配的影響程度以及通過差異收費標準合理均衡交通需求的可行性。2線性豪泰林模型的建立2.1交通影響區(qū)出行費用及出行時間模型本文以豪泰林模型為基礎,結(jié)合交通需求管理實際,對模型做出如下假設。(1)交通影響區(qū)域一般應由市、縣(區(qū))行政區(qū)劃為界,但本文假定影響區(qū)由橫向X[0,1]、縱向Y[0,1]構成,出行者均衡分布于影響區(qū)內(nèi),原路、復線分別位于影響區(qū)繞城高速公路互通1(a,0)和互通2(1-b,0)上,其中,a≥0且1-a-b>0?；炯僭O見圖1所示。(2)假定復線除提供基本的出行服務后,另含一個附加性能S(原路不可替代),并令θ為出行者對S的偏好,且θ∈[0,1]。(3)綜合考慮交通影響區(qū)內(nèi)部道路網(wǎng)絡的通達度,假設出行者內(nèi)部出行費用為λ(x-a)2、λ(1-x-b)2。(4)假定T1、T2為出行者選擇原路、復線所需要的出行時間,出行時間應通過出行時間模型進行標定,為簡單起見,本文假定原路、復線的出行時間分別為維持在三級、二級服務水平下的路段平均時間,并通過時間價值參數(shù)λ轉(zhuǎn)換為出行成本。(5)令p1、p2分別為原路、復線的收費標準,并令交通需求經(jīng)互通1、互通2行經(jīng)原路還是復線至終點可以被識別并分別計費。2.2原路、條x,y模型在上述假定條件下,令偏好為θ的出行者選擇復線出行,則對于交通影響區(qū)(x,y)的出行者而言,原路、復線的效用函數(shù)分別為:對于式(1)、式(2)而言,當出行者選擇出行路徑滿足wordrop第一原理時,有U1(x,y)=U2(x,y)時,于是可解得x為:則對應原路、復線承擔的交通需求D1(p1,p2)、D2(p1,p2)分別為:于是,可以建立原路、復線的收益函數(shù)π1(p1,p2)、π2(p1,p2)分別為:式(6)、式(7)中c1、c2分別為原路、復線的運營、日常管理及養(yǎng)護費用。2.3原路、條線路的均衡收益函數(shù)若假定原路、復線都可以選擇各自的收費標準pi使得自身收益最大化,那么一階條件分別為:可以解出原路、復線最優(yōu)收費標準為:則原路、復線的均衡收益函數(shù)分別為:3條3:原線、條2—博弈模型的交通經(jīng)濟意義分析對于式(12)、式(13),令,則收益函數(shù)πi*分別對θ、ΔT求偏導數(shù):于是,由式(14)、式(15)可以分析得出:(1)原路π1*隨著出行者偏好θ、復線附加性能S的增大而減小,而復線π2*隨著出行者偏好θ、復線附加性能S的增大而增大;(2)原路π1*隨著原線、復線行程時間之差ΔT的增大而減小,而復線π2*隨著原線、復線行程時間之差ΔT的增大而增大。從上述推論來看,復線無論從附加性能,還是行程時間等,都應該較原路能吸引更多的交通需求。但是,從路網(wǎng)運營實際情況及圖1看,交通需求選擇互通1(a位置)、互通2(1-b位置)進入高速公路網(wǎng)絡后,互通1、互通2至交通吸引源的收費標準為最短距離收費,即現(xiàn)狀收費制式不能區(qū)分交通需求是走行原路還是走行復線,只能按原路(相對距離較短)進行取費。在這種收費制式下,雖然復線相對于原路有更高的行車舒適度、較大的行程時間之差,但復線吸引的交通需求相對而言低于原路,造成一定的道路資源浪費。因此,本文考慮對原路、復線采用差異的收費標準均衡交通需求。4原路與條道收費標準之差合作博弈是指博弈雙方能達成有約束力的合作協(xié)議,使得雙方利益都有所增加,或至少一方利益增加的同時,另一方的利益不受損害。對于原路、復線這樣的競爭性路網(wǎng)而言,交通管理者對其擁有絕對的管理權限;換句話說,在收費標準的執(zhí)行力度上,原路、復線具有超強的約束力。于是,建立原路、復線的總收益函數(shù):若使原路、復線的總收益最大化,則總收益函數(shù)π對p1、p2的偏導數(shù)為:令式(17)、式(18)為0,則原路、復線的最優(yōu)收費標準之差為:從式(19)可以看出,原路與復線的收費標準之差取決于兩條道路管理養(yǎng)護費用、路段行程時間、復線給出行者帶來的附加性能及兩道路相對位置等。一般而言,對于已運營的高速公路原道路、復線,管理養(yǎng)護費用及兩道路相對位置已經(jīng)確定,因此,收費標準應著重考慮出行者偏好、路段行程時間以及對出行時間貨幣化的轉(zhuǎn)換等。實際中,可以通過調(diào)整收費標準,統(tǒng)計分析競爭性路網(wǎng)中的交通需求分配情況,并通過擬合的方法使得交通需求合理化地分配于路網(wǎng)之中。5基于模型的交通風險的分析本文將豪泰林模型引入交通需求管理領域,同時對模型進行拓展應用,建立了考慮競爭性高速公路網(wǎng)位置、出行者對新建公路附加性能的偏好、路網(wǎng)運營期管理養(yǎng)護成本、差異收費標準等的博弈模型,通過對模型求解論