CN115547041A - 一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，属于交通规划领域，利用路边停车收费的方法诱导早高峰开车的通勤者选择合理的出发时间和停车方案，比较不收取任何费用和收取停车费条件下，早高峰开始时间、结束时间和能够准时上班的出发时间和各种成本的变化情况，分析达到系统最优时，停车收费方案的特性，选择合理的路边停车收费方案，从而缓解瓶颈路段的交通拥堵，降低通勤者的交通排放暴露。本发明通过设计具有时间特性和位置特性的停车收费方案，达到了系统最优的状态。

Description

一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法
技术领域
本发明属于交通规划领域，涉及一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法。
背景技术
研究指出，通勤者在早高峰时期所受到的交通排放暴露是一天中最高的，因为其面临的交通污染物浓度可达背景污染物浓度的3-10倍。目前，私家车仍是最受通勤者青睐的出行方式。事实上，由于大多数开车的通勤者在路边停车后都需要步行一段距离才能达到上班地点。而在步行过程中，他们是直接暴露于交通排放污染物中的，这严重威胁到了身体健康。因此，有必要对开车的通勤者出行行为进行引导，从而在缓解早高峰瓶颈路段拥堵的情况下，降低他们的交通排放暴露。
道路收费被交通领域认为是最为有效的交通管理手段之一，但是由于其存在的不公平性和高昂的应用成本，公众的接受度较低。因此，有许多学者研究了其他易于接受的方法来达到社会最优的目标，其中一种方法就是停车收费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，诱导早高峰驾驶车辆的通勤者选择合理的出行时间与停车位置，从而缓解瓶颈路段的交通拥堵，降低所有通勤者的交通排放暴露。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，包括以下步骤：
步骤一：选取一条具有瓶颈路段的交通走廊，确定瓶颈路段的通行能力、从家里出发到达工作区的交通需求量、路边停车区域长度、停车密度；
步骤二：确定在没有任何收费的情况下，通勤者选择向外停车，定义通勤者在步行期间受到的交通排放暴露等于停车后的步行时间乘以经过的停车车辆数；
步骤三：构建考虑交通排放暴露的早高峰通勤者广义出行成本；
步骤四：设计停车收费方案，实现系统最优；
步骤五：利用用户均衡理论，推导出不收取任何费用下的早高峰开始时间t0、结束时间td和通勤者能够准时达到上班地点的出发时间t1；接着推导出通勤者的总的出行成本TC、总的行程延误成本TS、总的步行时间成本TW、总的健康成本TH和总的排队延误成本TQ；
步骤六：确定在达到系统最优时，通勤者改变停车行为，离开瓶颈路段后向内停车，计算系统最优时的通勤者在t时刻离开瓶颈路段的广义出行费用，推导出系统最优时的早高峰开始时间、结束时间和能够准时达到工作区的出发时间；
步骤七：比较不收取任何费用和收取停车费条件下，早高峰开始时间、结束时间和能够准时上班的出发时间和各种成本的变化情况。分析达到系统最优时，停车收费方案的特性，选择合理的路边停车收费方案。
进一步，所述考虑交通排放暴露的早高峰通勤者广义出行成本为：
Figure BDA0003852256950000021
其中，C(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者的广义出行成本；Q(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者所经历的排队长度；s是瓶颈路段的通行能力；α为单位行驶时间的货币价值；β为早到时间惩罚系数；γ为晚到时间惩罚系数；t*为上班时间；λ为单位步行时间的货币价值；Tw(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者经过停车区域的步行时间；μ为单位交通排放暴露的货币价值；e(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者步行期间受到的交通排放暴露。
进一步，步骤四中，停车收费方案包括时变特性和位置特性，即：
Figure BDA0003852256950000026
其中，上标r表示收费情况，x表示停车位置，t表示离开瓶颈路段的时间，a表示停车的单位位置成本，b表示停车的单位时间成本，
Figure BDA0003852256950000022
为系统最优情况下的早高峰开始时间；停车位置x与停车时间t之间相互独立。
进一步，步骤五中，不收取任何费用下的早高峰开始时间t0、结束时间td和通勤者能够准时达到上班地点的出发时间t1分别为：
Figure BDA0003852256950000023
Figure BDA0003852256950000024
Figure BDA0003852256950000025
其中，N为早高峰的通勤者数量，k为停车密度，vw为通勤者的步行速度。
进一步，步骤五中，通勤者的总的出行成本TC、总的行程延误成本TS、总的步行时间成本TW、总的健康成本TH和总的排队延误成本TQ分别为：
Figure BDA0003852256950000031
Figure BDA0003852256950000032
Figure BDA0003852256950000033
Figure BDA0003852256950000034
TQ＝TC-TS-TW-TH
其中，TQ表示总的延误成本。
进一步，步骤六中，离开瓶颈路段后向内停车行为下，出行者不会受到交通排放暴露的威胁，系统最优时的通勤者在t时刻离开瓶颈路段的广义出行费用为：
Figure BDA0003852256950000035
根据系统最优理论，推导出系统最优时的早高峰开始时间、结束时间和能够准时达到工作区的出发时间分别为：
Figure BDA0003852256950000036
Figure BDA0003852256950000037
Figure BDA0003852256950000038
其中，X为路边停车区域的总长度；
最优停车收费方案为：
Figure BDA0003852256950000039
本发明的有益效果在于：利用路边停车收费的方法诱导早高峰开车的通勤者选择合理的出发时间和停车方案，从而缓解瓶颈路段的交通拥堵，降低通勤者的交通排放暴露。本发明通过设计具有时间特性和位置特性的停车收费方案，达到了系统最优的状态。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为一条具有瓶颈路段的交通走廊；
图2为最优停车收费方案的特性图，其中(A)为方位角-37.5°，仰角30°停车费与出发时间和停车位置的关系图；(B)俯视情况下基于时变特性的停车费与基于位置特性的停车费结合后停车费的变化情况图；(C)为早上8:55停车费示意图；(D)为0.4022km处停车费示意图；
图3为最优停车收费方案图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了更好的描述所建立的模型，首先选取了一条具有代表性通勤交通走廊如图1所示，并设置了走廊上各参数的数值。
首先，假设早高峰的持续时间为2小时，早上开始上班的时间为9:00(t*＝9)，停车密度k＝1000(车位/km)，停车区域长度为2km，通勤者的步行速度为5km/h。
在用户均衡情况下(没有收取任何费用)，早高峰的开始时间、结束时间和通勤者能够准时上班的出发时间分别为6：50、8:50和8:35。从这些结果中可以看出，早高峰的开始时间过早，结束时间也过早甚至没有超过上班时间(早上9:00)，这将造成大量的时间浪费。因此，在这种情况下，总的行程延误成本高达5920(元)。其他总成本的结果详见表1。
表1
Figure BDA0003852256950000051
在系统最优情况下，可以得到早高峰的开始时间、结束时间和通勤者能够准时上班的出发时间，分别是早上7:20，9:20和8:55。与用户均衡情况相比，系统最优情况下早高峰的时间分布更加合理，避免了通勤者大量的时间浪费，也使得总的行程延误成本减少了2210(元)。在此情况下，停车波的传播速度为θ＝s/k＝1(km/h)，它小于通勤者停车后的步行速度5(km/h)。因此，通勤者不会受到交通排放暴露的威胁，他们的健康成本为0(元)。因此，与用户均衡相比，系统最优情况下的出行总成本减少了6270(元)。
达到系统最优时，最优停车收费方案的时变特性和位置特性如图2所示。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：选取一条具有瓶颈路段的交通走廊，确定瓶颈路段的通行能力、从家里出发到达工作区的交通需求量、路边停车区域长度、停车密度；
步骤二：确定在没有任何收费的情况下，通勤者选择向外停车，定义通勤者在步行期间受到的交通排放暴露等于停车后的步行时间乘以经过的停车车辆数；
步骤三：构建考虑交通排放暴露的早高峰通勤者广义出行成本；
步骤四：设计停车收费方案，实现系统最优；
步骤五：利用用户均衡理论，推导出不收取任何费用下的早高峰开始时间t0、结束时间td和通勤者能够准时达到上班地点的出发时间t1；接着推导出通勤者的总的出行成本TC、总的行程延误成本TS、总的步行时间成本TW、总的健康成本TH和总的排队延误成本TQ；
步骤六：确定在达到系统最优时，通勤者改变停车行为，离开瓶颈路段后向内停车，计算系统最优时的通勤者在t时刻离开瓶颈路段的广义出行费用，推导出系统最优时的早高峰开始时间、结束时间和能够准时达到工作区的出发时间；
步骤七：比较不收取任何费用和收取停车费条件下，早高峰开始时间、结束时间和能够准时上班的出发时间和各种成本的变化情况。分析达到系统最优时，停车收费方案的特性，选择合理的路边停车收费方案。
2.根据权利要求1所述的考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：所述考虑交通排放暴露的早高峰通勤者广义出行成本为：
Figure FDA0003852256940000011
其中，C(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者的广义出行成本；Q(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者所经历的排队长度；s是瓶颈路段的通行能力；α为单位行驶时间的货币价值；β为早到时间惩罚系数；γ为晚到时间惩罚系数；t*为上班时间；λ为单位步行时间的货币价值；Tw(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者经过停车区域的步行时间；μ为单位交通排放暴露的货币价值；e(t)是t时刻离开瓶颈路段的通勤者步行期间受到的交通排放暴露。
3.根据权利要求1所述的考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：步骤四中，停车收费方案包括时变特性和位置特性，即：
Figure FDA0003852256940000012
其中，上标r表示收费情况，x表示停车位置，t表示离开瓶颈路段的时间，a表示停车的单位位置成本，b表示停车的单位时间成本，
Figure FDA0003852256940000021
为系统最优情况下的早高峰开始时间；停车位置x与停车时间t之间相互独立。
4.根据权利要求1所述的考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：步骤五中，不收取任何费用下的早高峰开始时间t0、结束时间td和通勤者能够准时达到上班地点的出发时间t1分别为：
Figure FDA0003852256940000022
Figure FDA0003852256940000023
Figure FDA0003852256940000024
其中，N为早高峰的通勤者数量，k为停车密度，vw为通勤者的步行速度。
5.根据权利要求1所述的考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：步骤五中，通勤者的总的出行成本TC、总的行程延误成本TS、总的步行时间成本TW、总的健康成本TH和总的排队延误成本TQ分别为：
Figure FDA0003852256940000025
Figure FDA0003852256940000026
Figure FDA0003852256940000027
Figure FDA0003852256940000028
TQ＝TC-TS-TW-TH
其中，TQ表示总的排队延误成本。
6.根据权利要求1所述的考虑交通排放暴露的路边停车收费方法，其特征在于：步骤六中，离开瓶颈路段后向内停车行为下，出行者不会受到交通排放暴露的威胁，系统最优时的通勤者在t时刻离开瓶颈路段的广义出行费用为：
Figure FDA0003852256940000029
根据系统最优理论，推导出系统最优时的早高峰开始时间、结束时间和能够准时达到工作区的出发时间分别为：
Figure FDA0003852256940000031
Figure FDA0003852256940000032
Figure FDA0003852256940000033
其中，X为路边停车区域的总长度；
最优停车收费方案为：
Figure FDA0003852256940000034
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