CN104091440B - 基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵额外成本估算方法，包括收集与城市交通拥堵相关的主要宏微观数据；构建城市交通拥堵额外成本模型：拥堵额外时间成本、拥堵额外燃油成本和拥堵额外环境污染成本；三部分成本都是在道路等级分类和车型分类的基础上算得，进而估算城市交通拥堵额外成本值。本发明通过宏观定性分析和微观定量分析的方式，全面把握影响交通系统运行的关键因素，表现出科学性、全面性、通用性、可操作性强等特征，对全面了解城市交通拥堵状况和拥堵治理策略研究具有重要的现实意义。

Description

基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法

技术领域

本发明涉及城市道路系统、车辆系统和交通拥堵治理等领域，特别涉及一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法。

背景技术

城市机动化的高速发展给城市交通带来一系列问题，城市因交通拥堵造成的损失逐年递增。国内外学者提了出大量的拥堵治理理论和实践方法。其中，交通拥堵造成的损失成为研究热点。

拥堵成本量化研究最终将落实到拥堵治理措施这个根本目的，拥堵成本量化与道路、车辆、人、资源等因素相关。拥堵成本估算方法是以经济学、数学为基础，结合交通这个行业能反映城市拥堵现状的综合分析方法。拥堵成本研究从20世纪60、70年代的拥堵定价理论，到20世纪90年代欧美提出的城市拥堵成本估算体系，到我国多位学者提出的多种拥堵成本测算方法，这些方法能从某一层面反映拥堵现状，但关于拥堵成本定量分析至今仍没有统一的方法。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法。

技术方案：一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，包括如下步骤：

步骤1：分类整理城市车流量、车速、道路里程数据；

步骤2：构建城市交通拥堵额外成本模型，包括拥堵额外时间成本模型、拥堵额外燃油成本模型和拥堵额外环境污染成本模型；

步骤3：根据步骤1、步骤2得到的数据估算城市交通拥堵额外成本值，输出结果。

所述步骤1具体为：

(1-1)将拥堵范围内的道路等级分为三类，分别为快速路、主干路和次干路；拥堵车型分为三类，分别为小汽车、中型车和大型车；根据平均行程速度计算公式(v_i为第i台车辆的速度；N为观测的车辆数)计算拥堵区域拥堵时间内相应等级道路上不同类型车辆的实际平均行程速度；

(1-2)按拥堵平均延误指数计算方法CI＝(ATTS-FFTT)/FFTT(ATTS为实际路段行程时间；FFTT为自由流状态下的路段行程时间)计算拥堵延误指数；

(1-3)将人均单位小时价值分3个等级，小汽车出行人群人均单位小时价值、中型车出行人群人均单位小时价值和大型车出行人群人均单位小时价值；计算三种车型乘客群体对应的单位时间价值，以城市中高收入、中等收入和较低收入分别代表小汽车、中型车和大型车乘客群体的人均年收入，并计算单位时间价值；

(1-4)计算不同类型车辆拥堵燃油额外消耗量，拥堵时燃油消耗为基本畅通行驶燃油消耗的1.2～1.5倍；

(1-5)选择汽车尾气污染物，分别计算不同车型不同排放标准车辆拥堵时的尾气排放量，计算结果按不同等级道路上不同车型进行分类。

所述步骤2具体为：

(2-1)对城市交通拥堵宏微观环境进行说明，包括社会、经济、环境、交通子系统宏观特征，平均行程速度、平均延误、交通密度、人均单位时间价值、不同车型尾气因子、不同车型工况微观数据；

(2-2)分别测算不同拥堵强度条件下不同道路等级不同车型的平均行程速度、平均交通密度以及车型构成比；计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，公式为：

$Q_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{K}_{\mathrm{ij}}\×V_{\mathrm{ij}}---\left(1\right)$

在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外时间成本估算模型：

$C_{\mathrm{extrat}}=\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}}-\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}^{\′}})\×D\×P_i\×Q_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\ω}}_j\×\mathrm{\η}---\left(2\right)$

其中，C_extrat为城市交通拥堵造成的额外时间成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_j为j型车载客系数；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；λ_ij为某i等级道路上j型车所占比；ω_j为j型车乘客人员人均单位小时时间价值；η为城市配送车货物拥堵经济损失换算系数。

(2-3)按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外燃油成本估算模型：

$C_{\mathrm{extraf}}=\underset{k=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{100}\×(\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j}-\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j^{\′}})\×Q_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}\×D\×P_k---\left(3\right)$

其中，C_extraf为城市交通拥堵造成的额外燃油成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和；为畅通条件下j型车百公里燃油消耗平均值；为拥堵条件下j型车百公里燃油消耗；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_k为汽油和柴油。

(2-4)选取主要污染物为其排放因子，引入不同排放标准车辆构成比例参数；

按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，构建不同类型车辆拥堵时间计算方法，公式为：

${\mathrm{TC}}_j=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}}-\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}^{\′}})\×D\×Q_{\mathrm{ij}}---\left(4\right)$

基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外环境污染成本模型：

$C_{\mathrm{extrapollu}\tan t}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{-6}\×{\mathrm{TC}}_j\×({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{jk}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{jk}}^{\′})\×{\mathrm{CE}}_k{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}---\left(5\right)$

其中，C_{extrapollutant}为拥堵增加的污染物所产生的损失总和；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；k为汽车尾气污染物；TC_j为j型车拥堵额外时间和；ω_jk为拥堵过程中的减速及怠速，j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；ω_jk'为畅通条件下j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；CE_k为每增加一种k污染物所造成的环境成本；L_i为i种道路拥堵长度和；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；λ_ij为某i等级道路上j型车不同排放标准车辆的比例；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度。

所述步骤3具体为将步骤1的数据分别应用于步骤2的模型中，分别得到城市交通拥堵额外时间成本C_extrat、拥堵额外燃油成本C_extraf和拥堵额外环境污染成本C_{extrapollutant}，将这三个成本值相加，输出城市交通拥堵区域的拥堵成本结果。

有益效果：本发明通过收集与城市交通拥堵相关的主要宏微观数据；构建城市交通拥堵额外成本模型，包括三个部分：拥堵额外时间成本、拥堵额外燃油成本和拥堵额外环境污染成本；三部分成本都是在道路等级分类和车型分类的基础上算得。拥堵额外时间成本以不同人群单位时间价值为因子，先计算不同等级道路不同车型拥堵额外时间，进而算得拥堵额外时间成本；拥堵额外燃油成本以柴油和汽油现价为因子，先计算不同等级道路不同车型拥堵额外燃油消耗量，进而算得拥堵额外燃油成本；拥堵额外环境污染成本以污染物排放量为因子，以污染物治理价格为依据，先计算不同等级道路不同车型拥堵额外污染排放量，进而算得拥堵额外环境污染成本。本发明通过宏观定性分析和微观定量分析的方式，综合考虑交通系统的关键因素人、车、路和环境，全面把握影响交通系统运行的关键因素，预测精度高、可操作性强，模型能从成本角度切实反映城市拥堵区域的交通状况，对城市交通拥治理具有深刻的理论和现实意义。

具体实施方式

一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，包括如下步骤：

步骤1：选取某一城市，采取现状调研和座谈会的形式搜集资料和获取数据，分类整理车流量、车速、道路里程等数据。

(1-1)将拥堵范围内的道路等级分为三类，分别为快速路、主干路和次干路(支路)；拥堵车型分为三类，分别为小汽车、中型车和大型车。根据平均行程速度计算公式(v_i为第i台车辆的速度(km/h)；N为观测的车辆数)计算拥堵区域拥堵时间内相应等级道路上不同类型车辆的实际平均行程速度。

(1-2)按经典的拥堵平均延误指数计算方法CI＝(ATTS-FFTT)/FFTT(ATTS为实际路段行程时间(min)；FFTT为自由流状态下的路段行程时间(min))计算拥堵延误指数。根据拥堵判别标准对拥堵程度进行分类，参考标准如表1。

表1城市不同类型道路交通状态分类参考标准

注：表中“快”表示快速路，“主”表示主干路，“次”表示次干路，下表同上。

(1-3)将人均单位小时价值分3个等级，小汽车出行人群人均单位小时价值、中型车出行人群人均单位小时价值和大型车出行人群人均单位小时价值。计算三种车型乘客群体对应的单位时间价值，以城市中高收入、中等收入和较低收入分别代表小汽车、中型车和大型车乘客群体的人均年收入，并计算单位时间价值。

(1-4)计算不同类型车辆拥堵燃油额外消耗量，拥堵时燃油消耗为基本畅通行驶燃油消耗的1.2～1.5倍。

表2不同车型平均排量和平均工况

(1-5)选择三种汽车尾气污染物，分别为NO_X、CO和PM，分别计算不同车型不同排放标准车辆拥堵时的尾气排放量，计算结果按不同等级道路上不同车型进行分类。

步骤2：针对不同的道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外成本模型，包括拥堵额外时间成本模型、拥堵额外燃油成本模型和拥堵额外环境污染成本模型。

(2-1)对城市交通拥堵宏微观环境进行说明，包括社会、经济、环境、交通子系统等宏观特征，平均行程速度、平均延误、交通密度、人均单位时间价值、不同车型尾气因子、不同车型工况等微观数据。

(2-2)分别测算不同拥堵强度条件下不同道路等级不同车型的平均行程速度、平均交通密度以及车型构成比。按照道路交通流量经典计算公式，计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，计算公式为：

$Q_{\mathrm{ij}}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{K}_{\mathrm{ij}}\×V_{\mathrm{ij}}---\left(1\right)$

在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外时间成本估算模型：

$C_{\mathrm{extrat}}=\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}}-\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}^{\′}})\×D\×P_i\×Q_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\ω}}_j\×\mathrm{\η}---\left(2\right)$

公式(1)和(2)中的变量和参数，没有给出具体参数值的以调研数据或统计数据为准：C_extrat为城市交通拥堵造成的额外时间成本(元)；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和(km)；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度(km/h)；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度，按表1中不同道路等级不同车型不同拥堵程度速度最大值和最小值平均值为准，(km/h)；D为车辆平均每年使用道路天数(取D≈250)；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度(辆/km)；P_j为j型车载客系数(大型车取70，中型车取2，小汽车取1.5)；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量(pcu)；λ_ij为某i等级道路上j型车所占比；ω_j为j型车乘客人员人均单位小时时间价值(元/小时)；η为城市配送车货物拥堵经济损失换算系数(取η≈2)。

(2-3)在拥堵额外燃油成本模型构建过程中，为了简化计算过程，默认小汽车和中型车燃料为汽油，大型车燃料为柴油。计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，计算公式同2-2中公式(1)。

在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外燃油成本估算模型：

$C_{\mathrm{extraf}}=\underset{k=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{100}\×(\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j}-\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j^{\′}})\×Q_{\mathrm{ij}}\×{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}\×D\×P_k---\left(3\right)$

公式(3)中的变量和参数，没有给出具体参数值的以调研数据或统计数据为准：C_extraf为城市交通拥堵造成的额外燃油成本(元)；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；L_i为某i等级道路拥堵长度和(km)；为畅通条件下j型车百公里燃油消耗平均值(L/100km)；为拥堵条件下j型车百公里燃油消耗(L/100km)；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量(pcu)；D为车辆平均每年使用道路天数(取D≈250)；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度(辆/km)；P_k为汽油和柴油(k＝1,2)。

(2-4)在拥堵额外环境污染成本模型构建中，为了简化计算和降低调研成本，选取三种主要污染物为其排放因子，分别为NO_X、CO、PM。为了方便后续数据分析工作，模型中将引入不同排放标准车辆构成比例参数。

计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，计算公式同2-2中公式(1)。

在此基础上，构建不同类型车辆拥堵时间计算方法，公式为：

${\mathrm{TC}}_j=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}}-\frac{1}{V_{\mathrm{ij}}^{\′}})\×D\×Q_{\mathrm{ij}}---\left(4\right)$

基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外环境污染成本模型：

$C_{\mathrm{extrapollu}\tan t}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{-6}\×{\mathrm{TC}}_j\×({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{jk}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{jk}}^{\′})\×{\mathrm{CE}}_k{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ij}}---\left(5\right)$

公式(4)和(5)中的变量和参数，没有给出具体参数值的以调研数据或统计数据为准：C_{extrapollutant}为拥堵增加的污染物所产生的损失总和(元)；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路(i＝1,2,3)；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车(j＝1,2,3)；k为3种汽车尾气污染物，分别为CO、HC化合物和PM(k＝1,2,3)；TC_j为j型车拥堵额外时间和(h)；ω_jk为拥堵过程中的减速及怠速，j型车某k污染物排放系数(g/h)，由排放因子算得；ω_jk'为畅通条件下j型车某k污染物排放系数(g/h)，由排放因子算得；CE_k为每增加一种k污染物所造成的环境成本(元/吨)；L_i为i种道路拥堵长度和(km)；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量(pcu)；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度(km/h)；V_ij'为某i等级道路上j型车拥堵临界速度，按表1中不同道路等级不同车型不同拥堵程度速度最大值和最小值平均值为准，(km/h)；λ_ij为某i等级道路上j型车不同排放标准车辆的比例(国I以前排放标准、国I排放标准、国II排放标准、国III排放标准和国IV排放标准)；D为车辆平均每年使用道路天数(取D≈250)；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度(辆/km)。

步骤3：结合步骤1和步骤2数据整理结果，估算某一城市交通拥堵额外成本值，对数据进行分析。

将步骤1、步骤2中整理的数据分别应用于三个模型中，估算城市交通拥堵区域内的拥堵额外时间成本、拥堵额外燃油成本和拥堵额外环境污染成本，将这三个成本相加其结果即为该城市交通拥堵区域的拥堵成本。

实施案例：以郑州市为例，对郑州市2013年交通拥堵额外成本进行估算，通过成本估算过程进一步说明拥堵成本估算方法。

1、调查拥堵范围内不同等级道路上不同车辆速度，对拥堵延误指数进行计算，划分拥堵等级，拥堵范围内不同等级道路不同类型车辆拥堵等级划分如表3所示。

表3郑州市交通拥堵范围内主要道路拥堵平均行程速度和拥堵里程

2、根据现场调研数据、统计年鉴相关数据等计算模型中各参数值

(1)计算乘坐小汽车、中型车、大型车群体的单位小时时间价值ω_j。可算得郑州市小汽车人群、中型车人群、大型车人群人均单位小时价值分别为33.23元/h、26.49元/h、20.89元/h。

(2)根据现场车型调研数据可知，拥堵道路上不同车型比例构成小汽车约90％、中型车约3％、大型车约7％，拥堵总里程为236.5km。

(3)根据现场拥堵时间调研数据可知，早高峰时段为7:45-9:00、晚高峰时段为18:00-19:30，工作日1天交通拥堵平均时间约为2.75h，一年以250个工作日为基数。

(4)每升柴油和汽油加以现实价格为依据，93号汽油价格为7.61元/L，0号柴油价格为7.31元/L。

(5)NO_X、CO和PM每吨价格以相关学者2013年研究成果为标准，分别为27053元/吨、4221元/吨和48837元/吨。

(6)不同排放标准车辆比例以2013年我国不同排放标准车辆构成比例为准，分别为：国I以前为7.80％，国I为14.90％，国II为15.70％，国III为51.50％，国IV为10.10％。

3、分别估算郑州市交通拥堵额外时间成本、拥堵额外燃油成本和拥堵额外环境污染成本。

(1)应用公式(2)，郑州市交通拥堵额外时间成本结果为表4所示：

表4郑州市交通拥堵额外时间成本结果

(2)应用公式(3)，郑州市交通拥堵额外燃油成本结果为表5所示：

表5郑州市交通拥堵额外燃油成本结果

(3)应用公式(5)，郑州市交通拥堵外环境污染成本结果为表6所示：

表6郑州市交通拥堵额外环境污染成本结果

综合可得，郑州市2013年全年拥堵额外时间成本约为18.7亿元，拥堵额外燃油成本约为1.6亿元，拥堵额外环境污染成本约为0.92亿元，合计21.22亿元。以上案例已经表明和表述了本发明内容，该方法不局限于郑州市，能用于其他不同类型城市或某一城市的某一区域或多个区域，表现了其可操作性和通用性。

Claims (3)

1.一种基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：分类整理城市车流量、车速、道路里程数据；

步骤2：构建城市交通拥堵额外成本模型，包括拥堵额外时间成本模型、拥堵额外燃油成本模型和拥堵额外环境污染成本模型；

步骤3：根据步骤1、步骤2得到的数据估算城市交通拥堵额外成本值，输出结果；

所述步骤1具体为：

(1-1)将拥堵范围内的道路等级分为三类，分别为快速路、主干路和次干路；拥堵车型分为三类，分别为小汽车、中型车和大型车；根据平均行程速度计算公式v_i为第i台车辆的速度；N为观测的车辆数，计算拥堵区域拥堵时间内相应等级道路上不同类型车辆的实际平均行程速度；

(1-2)按拥堵平均延误指数计算方法CI＝(ATTS-FFTT)/FFTT，ATTS为实际路段行程时间；FFTT为自由流状态下的路段行程时间，计算拥堵延误指数；

(1-3)将人均单位小时价值分3个等级，小汽车出行人群人均单位小时价值、中型车出行人群人均单位小时价值和大型车出行人群人均单位小时价值；计算三种车型乘客群体对应的单位时间价值，以城市中高收入、中等收入和较低收入分别代表小汽车、中型车和大型车乘客群体的人均年收入，并计算单位时间价值；

(1-4)计算不同类型车辆拥堵燃油额外消耗量，拥堵时燃油消耗为基本畅通行驶燃油消耗的1.2～1.5倍；

(1-5)选择汽车尾气污染物，分别计算不同车型不同排放标准车辆拥堵时的尾气排放量，计算结果按不同等级道路上不同车型进行分类。

2.根据权利要求1所述的基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

(2-1)对城市交通拥堵宏微观环境进行说明，包括社会、经济、环境、交通子系统宏观特征，平均行程速度、平均延误、交通密度、人均单位时间价值、不同车型尾气因子、不同车型工况微观数据；

(2-2)分别测算不同拥堵强度条件下不同道路等级不同车型的平均行程速度、平均交通密度以及车型构成比；计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，公式为：

$Q_{ij}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\Σ}}{K}_{ij}\×V_{ij}---\left(1\right)$

在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外时间成本估算模型：

$C_{extrat}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\Σ}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{ij}}-\frac{1}{V_{ij}^{\′}})\×D\×P_j\×Q_{ij}\×{\mathrm{\λ}}_{ij}\×{\mathrm{\ω}}_j\×\mathrm{\η}---\left(2\right)$

其中，C_extrat为城市交通拥堵造成的额外时间成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车；L_i为某i等级道路拥堵长度和；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V′_ij为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_j为j型车载客系数；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；λ_ij为某i等级道路上j型车所占比；ω_j为j型车乘客人员人均单位小时时间价值；η为城市配送车货物拥堵经济损失换算系数；

(2-3)按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，在交通流量计算的基础上，基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外燃油成本估算模型：

$C_{extraf}=\underset{k=1}{\overset{n_k}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{n_i}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\Σ}}\frac{1}{100}\×(\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j}-\frac{L_i}{{\stackrel{\‾}{F}}_j^{\′}})\×Q_{ij}\×{\mathrm{\λ}}_{ij}\×D\×P_k---\left(3\right)$

其中，C_extraf为城市交通拥堵造成的额外燃油成本；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车；L_i为某i等级道路拥堵长度和；为畅通条件下j型车百公里燃油消耗平均值；为拥堵条件下j型车百公里燃油消耗；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度；P_k为汽油和柴油；

(2-4)选取主要污染物为其排放因子，引入不同排放标准车辆构成比例参数；

按步骤2-2中公式(1)计算不同等级道路上不同车辆的交通流量，构建不同类型车辆拥堵时间计算方法，公式为：

${\mathrm{TC}}_j=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\Σ}}{L}_i\×(\frac{1}{V_{ij}}-\frac{1}{V_{ij}^{\′}})\×D\×Q_{ij}---\left(4\right)$

基于道路等级和车辆类型，构建城市交通拥堵额外环境污染成本模型：

$C_{extrapollu\tan t}=\underset{i=1}{\overset{n_i}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n_j}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{n_k}{\Σ}}{10}^{-6}\×{\mathrm{TC}}_i\×({\mathrm{\ω}}_{jk}-{\mathrm{\ω}}_{jk}^{\′})\×{\mathrm{CE}}_k\×{\mathrm{\λ}}_{ij}---\left(5\right)$

其中，C_{extrapollutant}为拥堵增加的污染物所产生的损失总和；i为3种道路类型，分别为快速路、主干路、次干路；j为3种不同类型车辆，小汽车、中型车、大型车；k为汽车尾气污染物；TC_j为j型车拥堵额外时间和；ω_jk为拥堵过程中的减速及怠速，j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；ω_jk'为畅通条件下j型车某k污染物排放系数，由排放因子算得；CE_k为每增加一种k污染物所造成的环境成本；L_i为i种道路拥堵长度和；Q_ij为某i等级道路上j型车高峰小时流量；V_ij为某i等级道路上j型车的实际平均速度；V′_ij为某i等级道路上j型车拥堵临界速度；λ_ij为某i等级道路上j型车不同排放标准车辆的比例；D为车辆平均每年使用道路天数；K_ij为某i等级道路上j型车的交通密度。

3.根据权利要求1所述的基于道路等级和车辆类型的城市交通拥堵成本估算方法，其特征在于，所述步骤3具体为将步骤1的数据分别应用于步骤2的模型中，分别得到城市交通拥堵额外时间成本C_extrat、拥堵额外燃油成本C_extraf和拥堵额外环境污染成本C_{extrapollutant}，将这三个成本值相加，输出城市交通拥堵区域的拥堵成本结果。