高速公路干线干线交通规划方案研究

高速公路干线干线交通规划方案研究

1竞争性路网随着经济的快速发展，相关交通需求越来越少，导致交通拥堵和道路交通事故的现象。为缓解交通需求与交通供给矛盾、降低交通事故率,我国多地早期修建的高速公路逐步步入拓宽改造或修建复线的时期,受公路走廊带资源限制等影响,沿原道路进行拓宽实施难度巨大;于是,修建复线成为各地交通主管部门的首要选择,这样就形成两条甚至多条高速公路并行的路网格局。从吸引交通需求的角度看,这样的高速公路形成了竞争性路网。目前,大部分区域高速公路收费制式以起讫点最短距离计费,即通过检测起讫点来计算通行费,而不是检测出行者行经路网中的实际道路。从路网角度出发,复线虽然通行环境较好,但其综合运营距离相对较长,因此,对于交通出行者而言,在同样的收费标准下,运营距离成为其选择出行路径的前提条件,从而导致原道路交通需求居高不下,复线交通需求相对较少的尴尬局面,造成一定的道路资源浪费。本文通过豪泰林模型对竞争性路网进行研究。首先,假定对于出行者而言,复线相对于原道路增加一个附加功能,附加功能可理解为复线因技术标准高、道路状况良好而带给出行者的舒适性、安全性及可靠性(这部分功能相对于原道路不可替代);其二,假定原道路、复线的收费标准在一定范围内允许调整。于是,原道路、复线在交通影响区的相对位置,通过构建拓展线性的豪泰林价格竞争模型,分析原道路、复线在差异收费标准情况下对路网交通需求分配的影响程度以及通过差异收费标准合理均衡交通需求的可行性。2线性豪泰林模型的建立2.1交通影响区出行费用及出行时间模型本文以豪泰林模型为基础,结合交通需求管理实际,对模型做出如下假设。(1)交通影响区域一般应由市、县(区)行政区划为界,但本文假定影响区由横向X[0,1]、纵向Y[0,1]构成,出行者均衡分布于影响区内,原路、复线分别位于影响区绕城高速公路互通1(a,0)和互通2(1-b,0)上,其中,a≥0且1-a-b>0。基本假设见图1所示。(2)假定复线除提供基本的出行服务后,另含一个附加性能S(原路不可替代),并令θ为出行者对S的偏好,且θ∈[0,1]。(3)综合考虑交通影响区内部道路网络的通达度,假设出行者内部出行费用为λ(x-a)2、λ(1-x-b)2。(4)假定T1、T2为出行者选择原路、复线所需要的出行时间,出行时间应通过出行时间模型进行标定,为简单起见,本文假定原路、复线的出行时间分别为维持在三级、二级服务水平下的路段平均时间,并通过时间价值参数λ转换为出行成本。(5)令p1、p2分别为原路、复线的收费标准,并令交通需求经互通1、互通2行经原路还是复线至终点可以被识别并分别计费。2.2原路、条x,y模型在上述假定条件下,令偏好为θ的出行者选择复线出行,则对于交通影响区(x,y)的出行者而言,原路、复线的效用函数分别为:对于式(1)、式(2)而言,当出行者选择出行路径满足wordrop第一原理时,有U1(x,y)=U2(x,y)时,于是可解得x为:则对应原路、复线承担的交通需求D1(p1,p2)、D2(p1,p2)分别为:于是,可以建立原路、复线的收益函数π1(p1,p2)、π2(p1,p2)分别为:式(6)、式(7)中c1、c2分别为原路、复线的运营、日常管理及养护费用。2.3原路、条线路的均衡收益函数若假定原路、复线都可以选择各自的收费标准pi使得自身收益最大化,那么一阶条件分别为:可以解出原路、复线最优收费标准为:则原路、复线的均衡收益函数分别为:3条3:原线、条2—博弈模型的交通经济意义分析对于式(12)、式(13),令,则收益函数πi*分别对θ、ΔT求偏导数:于是,由式(14)、式(15)可以分析得出:(1)原路π1*随着出行者偏好θ、复线附加性能S的增大而减小,而复线π2*随着出行者偏好θ、复线附加性能S的增大而增大;(2)原路π1*随着原线、复线行程时间之差ΔT的增大而减小,而复线π2*随着原线、复线行程时间之差ΔT的增大而增大。从上述推论来看,复线无论从附加性能,还是行程时间等,都应该较原路能吸引更多的交通需求。但是,从路网运营实际情况及图1看,交通需求选择互通1(a位置)、互通2(1-b位置)进入高速公路网络后,互通1、互通2至交通吸引源的收费标准为最短距离收费,即现状收费制式不能区分交通需求是走行原路还是走行复线,只能按原路(相对距离较短)进行取费。在这种收费制式下,虽然复线相对于原路有更高的行车舒适度、较大的行程时间之差,但复线吸引的交通需求相对而言低于原路,造成一定的道路资源浪费。因此,本文考虑对原路、复线采用差异的收费标准均衡交通需求。4原路与条道收费标准之差合作博弈是指博弈双方能达成有约束力的合作协议,使得双方利益都有所增加,或至少一方利益增加的同时,另一方的利益不受损害。对于原路、复线这样的竞争性路网而言,交通管理者对其拥有绝对的管理权限;换句话说,在收费标准的执行力度上,原路、复线具有超强的约束力。于是,建立原路、复线的总收益函数:若使原路、复线的总收益最大化,则总收益函数π对p1、p2的偏导数为:令式(17)、式(18)为0,则原路、复线的最优收费标准之差为:从式(19)可以看出,原路与复线的收费标准之差取决于两条道路管理养护费用、路段行程时间、复线给出行者带来的附加性能及两道路相对位置等。一般而言,对于已运营的高速公路原道路、复线,管理养护费用及两道路相对位置已经确定,因此,收费标准应着重考虑出行者偏好、路段行程时间以及对出行时间货币化的转换等。实际中,可以通过调整收费标准,统计分析竞争性路网中的交通需求分配情况,并通过拟合的方法使得交通需求合理化地分配于路网之中。5基于模型的交通风险的分析本文将豪泰林模型引入交通需求管理领域,同时对模型进行拓展应用,建立了考虑竞争性高速公路网位置、出行者对新建公路附加性能的偏好、路网运营期管理养护成本、差异收费标准等的博弈模型,通过对模型求解论