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    城市道路交通拥堵问题的博弈分析_许薇.docx

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    城市道路交通拥堵问题的博弈分析_许薇.docx

    总第 215期 2006年第 2期 交通科技 Transportation Science Technology Serial No. 2 1 5 No. 2 Apr. 2006 城市道路交通拥堵问题的博弈分析 许 薇 贾 元 华 北京交通大学交通运输学院北京 100044 摘要近年来,汽车拥有量的飞速增长给城市交通带来巨大压力,持续性的交通拥堵成为很多 大城市亟待解决的问题。从交通拥堵中最尖锐的车路矛盾出发,利用博弈论中的哈丁模型对汽车 拥有量增多与城市路网容量短缺进行系统分析,重点从经济学角度阐述交通拥堵产生的根源,并 提出解决这些交通问题的对策和建议。 关键词汽车拥有量路网容量哈丁模型博弈分析 随着城市建设规模的日益扩大,机动车拥有 量的急剧增加,道路交通拥堵已成为我国大中城 市普遍面临的城市问题之一,持续性的交通拥堵 及其带来环境污染等一系列社会问题,严重阻碍 了城市经济的持续健康发展。如何针对城市的交 通现状采取有效措施治理交通拥堵,己成为我国 城市交通建设和社会经济发展的当务之急。 解决城市道路交通拥堵是一项复杂的系统工 程,需要 从各个角度综合分析交通拥堵产生的原 因,统筹兼顾地制定缓解道路交通拥堵的有效措 施。因此,这些策略和方法应该不仅仅着眼于交 通工程理论、交通需求理论及城市道路优化设计 等方面,而且有必要从经济学的角度重新审视道 路交通拥堵,运用经济分析的相关方法对此问题 进行研究探讨,使所做出的决策更具有系统性和 收稿日期 2005 m 27 科学性。 结合我国道路交通拥堵现状,本文运用经济 分析中常用的博弈论方法,选取对城市道路交通 拥堵影响最大的汽车出行作为博弈因素之一,利 用哈丁模型分析汽车拥有量与城市路网容量之间 的博弈过程,研究城市道路交通拥堵产生的经济 根源,并提出缓解交通拥堵的对策和建议。 1博弈模型的选择 上世纪 60年代,美国学者哈丁在文章中提到 了公用地悲剧的博弈案例 [11 一群牧民面对向他 们开放的草地,每个人都想养尽可能多的羊,因为 多养一只羊的收益大于其购买成本,符合牧民的 个人经济利益,但这些牧民没有考虑到增加一只 羊会使每只羊的单位草量下降,从而导致整个牧 区的羊的单位收益下降,在羊群无限量增加的情 况下,草地将因为过度放牧而致使所有的羊均被 Some Problems of the Sustainable Development of Transportation System in Shanghai Wang Ping1, Chen Liping2, XuJie3 1 . Department of Road Traffic Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Transportation Planning Institution in Zhejiang, Hangzhou 310006, China; 3. Civil Engineering Ltd. in Jiangsu, Nanjing 210029, China Abstract The increase in traffic volume, the increase of the number of cars and slow development of public transit bring new challenges to the sustainable development of transportation system of Shang hai. Based on the thinking of system engineering, the paper put forward some problems of the develop ment of transportation system of Shanghai. Keywords transportation system; sustainable development; urban planning; BRT; cars 2006年第 2期 许薇贾元华城市道路交通拥堵问题的博弈分析 81 饿死。 这个案例说明,如果一种资源(如开放的草 地 具有非竞争性和非排它性的公共物品性,每个 人都因为使用这种公共资源而获益,但并不承担 其相应的供给成本,那么人们的过度消费终将会 导致这种资源的严重匮乏。 我国城市道路是由政府出资兴建、向全体城 市居民提供服务的交通基础设施,其投资建设和 运行管理特性决定了它的公共物品性,而目前存 在的道路持续性拥堵、交通事故频发、汽车尾气污 染严重等问题,就 是由于人们对道路资源的过度 消耗所产生的典型的经济负外部性。因此,本文 选取交通拥堵中供需矛盾最尖锐的汽车拥有量和 路网容量作为博弈因素,运用哈丁模型进行博弈 分析,进一步地深入研究城市道路交通拥堵产生 的经济根源。 2汽车拥有量与路网容量的博弈分析 2.1博弈因素分析 假设城市中每辆车所占用的路网容量为 〇 , 那么所有车辆使用的道路总资源,即总路网容量 为 C, C Cl C2 Cn;每辆车使用单位路网 容量所获得的收益为 eC, 包括节约出行时间和 运输成本、生活质量提高、心理满足等方面的获 益 ;并设汽车使用者付出的成本为凡包括购车、 燃油、牌照等费用。 从社会总体收益最大化来看,路网容量存在 一个最优使用量 C。, 当 C 0;当 C C。时, eC Ci- 1 Cj1 9 Cn / 1 2 W 下面对每辆车收益公式取二阶导数 Ii 2X _lh_ t_ lh_ 5/,- 0 h 2 这个结果说明,第 /辆车使用的最优路网容 量随着车辆数的增加而递减, „个反应函数的交 叉点就是纳什均衡 , cr, cr, /,纳什 均衡的总路网容量为 c* ; ‘ 。 i 1 将所有汽车的收益最大化公式相加,可得 dj. n ne{C ci C2 c X Mcl _ n 毛一 0 n ne{C CX 0 e{c Ml xc/n 解得 . n \ c fMc i, 82 许薇贾元华城市道路交通拥堵问题的博弈分析 2006年第 2期 此时的路网容量 C表示为即每辆汽车的 使用者考虑个人收益最大化时 .路网容量的总承 载量。 但从整个社会收益和城市道路的可持续发展 来看,路网容量既得到充分利用,又不会造成道路 阻塞的最优使用点应该满足 / Co X e C - nP 求其一阶导数得 eCCxH 0 此时的路网容量记为,即考虑社会总体 收益最大化时,路网容量的最优承载量。 2.3博弈结果分析 分别观察社会和个人最优一阶条件可知,每 个汽车使用者在使用道路时仅考虑了对自己收益 的影响,从而导致最优点上个人边际成本小于社 会边际成本,纳什均衡的总路网容量大于社会最 优的路网容量,。 由此可见,汽车拥有量增多引起的道路拥堵 等交通问题,其产生的经济根源之一是城市道路 的公共物品性。在个人经济利益的驱动下,城市 道路将总是处于过度消费状态中,必将严重影响 城市功能的发挥和社会经济的可持续发展。 3对策与建议 从上述经济学角度的分析结果可以看出,基 于城市道路非竞争性和非排他性的公共物品性 , 仅靠加大路网密度、扩展道路宽度等增加交通供 给的手段将不能从根本上解决交通拥堵问题。政 府应该改变只考虑投入建设,不注重经营收益的 传统思维模式,从市场经济的角度经营管理城市 道路这一公共产品,并采用相应的经济手段使其 部分商品化,如征收高峰期拥堵费用、车辆牌照 费、汽车燃油税、差别停 车费等税费,使每个汽车 使用者都承担相应的公共物品的动态成本,确保 出行者按照效用最大化原则来选择出行方式、出 行时间和出行费用,从而缓解汽车拥有量激增和 道路资源稀缺之间的供求矛盾,改善目前大中城 市普遍存在的交通拥堵问题 [4]。 但现实中的道路交通拥堵问题十分复杂,除 汽车拥有量的高速增长外,道路规划、交通管理等 方面出现的问题都可能导致某道路或某区域的交 通阻塞。因此,除运用一定的经济手段降低城市 道路的公共物品性外,还应以优先发展公共交通 为主导,多元化拓展人们的交通出行方式,并综合 运用智能交通等先进技术手段合理分配城市道路 交通流量,统筹兼顾地制定交通管理政策,才能真 正有效地解决城市道路交通拥堵问题,实现城市 交通系统的持续健康发展。 参考文献 [1] 张维迎 .博弈论与信息经济学 .上海上海三联书店, 2004 [2] 王则柯,李杰 .博弈论教程 .北京中国人民大学出 版社 , 2004 [3] 周星辰 .汽车拥挤问题的经济学分析 .黑龙江交通科 技, 20045 84 86 [4] 闻庆军,徐萍平 .基于外部性的交通拥堵成因分析及 缓解策略 .经济论坛 ,2005 5 57 59 Analysis of Urban Road s Traffic Jam Based on Game Theory Xu Wei, Jia Yuanhua School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China Abstract In recent years, the increasing amount of the automobile brings enormous pressure to the city traffic, and the traffic jam has become the urgent traffic problem to many big cities. At the begirt ning, the paper studies the illogicality between the automobile and the road, which is the aculeated it logicality of the traffic jam, then uses Harding model of the game theory to analyze the increase of the amount of the automobile and the shortage of the capacity of road network, finally explains the eca nomic origin of the traffic jam and provides some s to solve these traffic problems. Key words amount of automobile; capacity of road network; harding model; game analyze

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