低碳排放约束下城市多方式交通网络道路收费研究

为控制和降低城市交通碳排放,研究了低碳排放约束下的城市多方式交通网络道路收费问题.以私家车、常规公交和地铁组成的多方式交通网络为研究对象,以CO2预期减排量和CO环境容量为约束,建立了最小化CO2排放总量和用户出行总时间的双目标道路收费模型.模型采用基于博弈论的双层优化方法刻画决策者和出行者间的领导-跟随关系,上层为决策者在低碳排放约束下制定道路收费方案以权衡双目标,下层为出行者根据收费措施做出交通方式及路径选择.运用变分不等式描述了交通方式间的不对称影响及出行者的出行行为.针对所构建的非线性双目标道路收费模型,设计了改进型非支配排序遗传算法进行求解.算例结果表明:道路收费措施可有效地调节各种交通方式的出行比例,使得私家车出行者转移至公共交通(常规公交和地铁),从而缓解路网拥堵且达到低碳减排的目标;相比于道路收费前的初始状态,收费措施可至少提升43％的公共交通出行量,且使CO2减排量达到32％以上;Pareto前沿验证了2个目标之间的负相关关系,若不增加初始状态的出行总时间,路网能够达到的最大减排比例为32％～59％;若欲达到高于60％的CO2预期减排目标,需提高公共交通的供给水平,减少由私家车转移至公共交通的时间损失,提高系统的运输效率.