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2020年12月，交通運輸與運籌管理領域頂級期刊《Transportation Research Part B》發表了我校經管學院肖玲玲副教授、北京航空航天大學劉天亮教授、黃海軍教授和英國利茲大學劉蓉暉教授在共享出行方面的最新研究成果“Temporal-spatial allocation of bottleneck capacity for managing morning commute with carpool”。
拼車專用車道（又稱多乘員專用車道）20世紀60年代在美國興起，并在臨近城市的高速公路上得到廣泛應用。進入21世紀，我國部分城市，比如深圳、成都，也開始在常發高峰期擁堵的城市道路上試點劃分拼車專用車道和普通車道。一般認為，推行拼車專用車道是鼓勵拼車出行以緩解高峰期擁堵的有效解決方案之一。然而，擁堵緩解效果如何依賴于通勤者的拼車行為與成本，其機理尚不清楚。道路瓶頸容量在時間和空間維度上的聯合分配將產生怎樣的綜合效應，也需要回答。
為了抓住上述問題的本質，研究團隊通過引入與普通車道分享瓶頸容量的拼車專用車道，對諾貝爾經濟學獎獲得者William Vickrey 1969年提出的經典的瓶頸模型框架進行了擴展，用以分析早高峰通勤者拼車還是自駕、什么時刻出發的選擇決策行為以及博弈均衡結果。除了排隊延誤時間成本和計劃時刻延遲成本之外，通勤者還需要付出額外的拼車成本，由一個與出行距離或自由流時間有關的常數分量和一個隨排隊延誤時間成比例的分量構成。這兩個拼車成本分量皆可正可負，反映了選擇拼車出行的相對障礙和吸引力。
考慮拼車成本分量的不同取值組合，研究團隊解析出了引入拼車專用車道前的三種典型的早高峰動態通勤均衡態，即：拼車者在高峰時段的中心通過瓶頸，自駕者在首尾兩端通勤（圖1(i)）；自駕者在高峰時段的中心通過瓶頸，拼車者在首尾兩端通勤（圖1(ii)）；所有人自駕通勤。
圖1 引入拼車專用車道之前的通勤均衡態
引入拼車專用車道后的典型均衡態如圖2所示。在此基礎上，研究團隊提出了最優的道路瓶頸容量時空分配方案，推導了非最優方案下系統效率損失的理論上界。在論文的數值部分，還分析了理論上界值是如何隨相關的系統運營和行為參數變化的。研究參數包括瓶頸容量的空間分配比、拼車窗口起止時刻自駕通過瓶頸的排隊延誤成本、車內拼乘人數和道路高峰時長。
（iii）
圖2 引入拼車專用車道之后的通勤均衡態
該工作得到國家重點研究發展計劃（2018YFB1600900）、國家自然科學基金（71501012、71771007、71890970、71971020、71961137005）、北京市社會科學基金（16GLC054）、英國交通部“未來街道”項目和中歐合作項目(‘U-PASS’, 71961137005)的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.trb.2020.11.007
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