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研究生:許哲瑋
研究生(外文):Jer-Wei Sheu
論文名稱:都會區大眾運輸整合聯運下費率與服務水準之最佳化
論文名稱(外文):Fare and Level of Service Optimization for Integrated Public Transit Systems
指導教授:張學孔張學孔引用關係
指導教授(外文):Shyue-Koong Chang
學位類別:博士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:定價機制整合費率大眾捷運系統接駁公車
外文關鍵詞:pricing schemeintegrated faremass rapid transitfeeder bus
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本研究係以捷運與其接駁公車系統整合營運為研究對象,以社會福利最大為最佳化目標,建立大眾運輸營運整合之數學分析模式,以探討捷運、公車整合大眾運輸系統之最佳聯運費率與服務水準,同時分析整合系統中各項供給、需求參數與費率和服務水準決策變數間之關係。
以往大眾運輸分析研究多以單一大眾運輸系統為對象,忽略不同系統間相互連結的影響,且傳統大眾運輸定價法則偏重營運成本計算,對於票價造成需求變化的效應較少探討與導入。本研究所建構之模式,考量大眾運輸需求係隨接駁公車班距、捷運票價等決策變數有所變化,模式求解係在損益兩平限制下社會福利最大化之系統最佳狀態,並可獲得捷運票價、接駁公車班距、接駁乘客所付票價之最佳解。
由於本研究所提之數學模式求解過程較為複雜,本研究考量求解複雜度與最佳解準確性,利用數值實例與數學規劃法進行最佳解之數值分析,同時提出不同的營運情境進行比較,說明接駁公車分區與其潛在需求對於決策變數最佳解分別有不同程度之影響,最後則對模式中之重要參數進行敏感度分析,並討論其結果在整合大眾運輸系統設計上的政策意義。此外,本研究構建之模式係以一般化捷運車站與其接駁公車系統為探討對象,而分析之捷運票價係以平均旅次長度為基礎,進一步以平均旅次長度與最佳票價可獲得每公里最佳費率,因此決策者在應用上可根據捷運站與市中心區距離進行各站票價計算,模式具有實用性。
研究結果顯示,在大眾運輸整合營運情況下,接駁公車轉搭捷運之乘客與直接步行搭乘捷運之乘客所付票價之比值約為1.021,相當於系統營運者提供近似免費或大幅折扣之接駁公車服務,可使此整合之大眾運輸系統獲得最大社會福利。進一步進行敏感度分析可知,捷運系統邊際成本相對於接駁公車相當小,顯示捷運系統所收票款除可支付捷運成本外,仍有餘力負擔大部分之接駁系統成本,充分發揮大眾運輸之能量,以獲得系統最佳化結果。本研究所構建之模式及其數值實例分析結果,在實務上可作為捷運與接駁公車整合規劃與管理工作中,訂定費率、服務水準、以及相關政策與方案之參考依據。
This study aims to develop an analytic model for exploring the optimal fare and level of service of an intermodal public transit system, where mass rapid transit (MRT) and feeder bus transit systems are coordinated. An integrated fare for feeder bus and mass rapid transit services as well as feeder bus headway are optimized under the maximum social welfare objective with a break-even constraint. The relationships between the decision variables and the parameters of system supply and demand are also analyzed.
In the past, most public transit studies analyzed the fare and other decision variables for only a single public transit system and generally ignored the interrelationships and integration between various public transit systems. Additionally, the pricing scheme of public transit normally applied the average costing method rather than demand variation that may be caused by fare and level of service. This study develops a model to solve the optimal MRT fare, feeder bus headway, and feeder bus fare simultaneously. To consider the solution process of the model and the validity of optimal results, numerical examples and mathematical programming are applied to obtain the optimal solutions. Different scenarios of the size, numbers, and potential demand of feeder bus zones are analyzed and discussed.
It is worth of noting that the model developed is a general form representing a typical MRT station with various feeder bus routes while the optimal MRT fare is based on an average trip length. Therefore, basic fare rate can be obtained by the optimal fare and average trip length and then the fare of any station may be analyzed accordingly. It is shown from numerical results that the fare ratio for MRT passengers transferred from feeder bus service is about 1.021 compared with basic MRT fare. In other words, the marginal cost of MRT system is significantly small with that of feeder bus; therefore the maximum social welfare of the integrated system can be achieved with an almost free feeder service. It appears that the MRT revenue can not only support MRT service but also provide feeder bus system and then help of fully utilizing the capacity of MRT. The model and numerical analyses in this study can be used as a guideline for management of an integrated MRT and feeder bus systems.
第一章 緒論 …………………………………1
1.1 研究動機 …………………………………1
1.2 研究目的 …………………………………3
1.3 研究方法 …………………………………3
1.4 研究內容與流程 …………………… 4
1.5 論文章節說明 ………………………… 6
第二章 文獻回顧 …………………………………7
2.1 大眾運輸系統特性 …………………… 8
2.2 大眾運輸系統分析目標………………… 9
2.3 大眾運輸定價方法 ……………………15
2.4 大眾運輸營運整合 ……………………16
2.5 國外大眾運輸費率整合經驗 ……… 22
2.6 國內大眾運輸定價方式 ……………… 27
2.7 綜合評述 ……………………………… 35
第三章 大眾運輸系統特性分析 ……………… 38
3.1 研究路網與基本假設 ………………… 38
3.2 大眾運輸系統之經濟特性 …………… 42
3.3 大眾運輸需求特性分析 ……………… 43
3.3.1 捷運系統需求分析 …………………… 44
3.3.2 接駁公車需求分析 …………………… 45
3.4 大眾運輸成本特性分析 ……………… 46
第四章 大眾運輸整合模式建立與求解……… 48
4.1 損益兩平下社會福利最大化………… 48
4.2 捷運成本分配模式 ………………… 54
第五章 數值實例分析 ………………… 57
5.1 系統參數探討 ………………… 57
5.2 最佳化數值結果分析 ………………… 59
5.2.1 數值實例最佳化結果 ………………… 59
5.2.2 不同營運情境分析 ………………… 62
5.3 敏感度分析 ……………………………67
5.4 模式應用研討 ………………………………71
第六章 結論與建議 ……………………………73
6.1 主要貢獻 ………………………………73
6.2 重要結論 ………………………………74
6.3 研究方法論之建議 ………………… 75
6.4 實務應用之建議 ……………………76
參考文獻 ……………………………………… 78
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