轨道交通与机动车尾号限行对多中心城市居民出行和迁徙影响模型

Introduction of urban railway and implementation of traffic demand management (e.g., traffic restriction measure) have an important effect on commuters’ travel behavior, traffic efficiency and housing market in the urban system, and further on households’ migration behavior. Combing traffic equilibrium theory, urban system equilibrium theory, optimality theory, and urban economic theory, the project aims to propose advanced models for studying the effects of urban railway and traffic restriction measure on commuters’ travel behavior and households’ migration behavior in a polycentric city. Also, the optimization of urban railway transit line is investigated to rationalize households’ migration behavior. First, a basic urban system equilibrium model for a polycentric city is proposed, in which the distribution of residence and employment are both examined. Second, an analytical model is formulated for evaluating the effects of urban railway and traffic restriction measure on commuters’ travel behavior and households’ migration behavior within and among urban districts. Third, a mathematical model is provided to optimize the design of urban railway transit line in terms of transit line length, station locations and number of stations. The aim is to maximize the social welfare of the urban system through rationalizing households’ migration behavior. The research outcome can enrich and perfect urban transportation planning and management theory, and serves as a useful tool to guide practices regarding transportation planning and land use.

城市轨道交通的规划和交通需求管理措施的实施（如机动车尾号限行）对居民的出行选择、城市系统的交通效率和住房市场，进而对居民的迁徙行为都有较大的影响。本项目拟综合运用交通均衡理论、城市系统均衡理论、最优化理论和城市经济学等理论和方法，研究轨道交通和机动车尾号限行对多中心城市居民出行和迁徙的影响，并通过对轨道交通线路进行优化来合理引导居民的迁徙行为。建立多中心城市的系统均衡模型，探究居民在多个城区中的住宅和就业分布；基于城市系统均衡模型的分析，研究引入轨道交通和机动车限行后居民的出行选择和迁徙行为（包括在城区之内和城区之间的迁徙）；建立多中心城市的轨道交通线路优化模型，通过对线路长度、车站位置和车站数量等参数进行优化，合理引导居民的出行和迁徙行为，使得整个城市系统的社会福利最大化。本研究成果既可以丰富和完善城市交通规划与管理理论，还可以为我国交通规划和土地利用实践提供科学的理论依据和指导。

城市轨道交通的规划和交通需求管理措施的实施对居民的出行选择、城市系统的交通效率和住房市场，进而对居民的迁徙行为都有较大的影响。本项目研究了轨道交通投资和交通需求管理措施（如电子票税收政策、拥挤收费政策）对城市居民出行和迁徙的影响，并通过对轨道交通线路进行优化来合理引导居民的迁徙行为。首先，提出了新的城市系统均衡模型来设计可交易的电子票税收政策，以平衡城市系统内的交通拥挤外部性和环境外部性，该模型明确地考虑了可交易的电子票税收政策与居民住宅区位选址之间的相互作用。然后，建立了多交通方式的城市系统均衡模型，考虑了出行时间不确定性对通勤者出行方式选择和家庭住宅区位选择的影响，并提出了最优的拥挤收费定价策略，以合理化通勤者的出行方式选择和城市内的居民分布。再者，建立同时考虑居民工作位置和住宅区位选择的多中心城市系统均衡模型，考虑了私家车、公交车和地铁三种出行方式，基于连续型多项logit模型，假设居民选址的偏好是异质的，探讨了线性多中心城市中居民住宅区位和工作地点的选址行为，通过比较引入轨道交通前后城市系统均衡状态，分析了轨道交通投资对居民分布、住房价格、不同商业中心吸引力的影响。最后，建立多中心城市中轨道交通线路的设计与优化模型，对线路长度、车站位置、车站数量等参数进行优化，合理诱导居民在多中心城市中的工作位置和住宅区位选择，使得整个城市系统的社会福利最大化。研究结果表明：可交易的电子票税收政策和拥挤收费政策可以使居民的分布密度更合理，从而提高城市系统的社会福利；轨道交通的引入使得劳动力更聚集于较发达的商业中心，进一步拉大了商业中心吸引力之间的差距；交通的改善导致居民向非中心区域迁徙，使得城市人口密度和住房价格分布更均匀，从而弱化了城市“地段”的概念。本研究成果既可以丰富和完善城市交通规划与管理理论，还可以为我国交通规划和土地利用实践提供科学的理论依据和指导。