随着城市现代化的快速发展,城市人口越来越多,同时人们的生活水平有着很大的改善,私人小汽车拥有量飞速增加,给城市交通和环境方面造成了严重的影响,出现了城市交通拥堵和环境污染等问题。面临严峻的城市交通拥堵,如何治理城市交通拥堵已成为世界各国都关注的难题。近年来,我国一些城市的经济快速发展使得交通拥堵现象变得极为严重,因此治理交通拥堵在缓解城市交通问题中占着重要的角色。基于元胞传输模型的瓶颈路段拥挤收费的提出对于建立单一收费方案,缓解城市交通拥堵问题有重大意义。本文基于元胞传输模型,建立了瓶颈路段的单一收费方案,并且对瓶颈路段上存在单用户和多用户两种情况进行了研究。主要工作有以下几个方面:(1)描述瓶颈路段上单一收费方案下单用户的出行选择行为。首先基于元胞传输模型,分析了瓶颈路段上单用户流量的演化过程,并计算每个时刻出行者的出行费用。通过路段流量与出行费用之间的关系对每个时刻路段流量进行更新调整,直到元胞传输模型达到平衡状态。其次,在特定的时间段内设置一定的拥挤收费,分析了实施拥挤收费前后对流入率的变化和路段拥挤情况,以及不同路段需求量对路段拥挤的影响和拥挤收费对缓解交通拥堵的作用。(2)根据不同的优化方案对单用户的拥挤收费水平进行优化。首先,应用元胞传输模型得到稳定状态下单用户的走行时间和车辆排队长度。其次,根据不同的优化方案,建立基于元胞传输模型的不同上层目标函数的双层规划模型,上层目标分别为:瓶颈路段上的单用户总的走行时间和瓶颈路段上的车辆排队长度,而下层模型是基于元胞传输模拟单用户的路段出行行为。并用改进的遗传算法对两个双层规划模型求解,分别得到最优的收费水平。最后应用简单的数例阐述所建立的双层规划模型及算法。(3)描述瓶颈路段上单一收费方案下多用户的出行选择行为。将瓶颈路段上的多用户按收入高低分为两类:一类是时间价值较高,可支配时间较灵活的高收入者;一类是时间价值较低,可支配时间较紧凑的低收入者。二者区别在于惩罚时间价值系数不同。首先,基于元胞传输模型,描述瓶颈路段上多用户流量的演化过程,并计算两类出行者在每个时刻的出行费用。通过各自的出行费用与流量的关系分别对两类出行者的流入率进行更新调整,直到元胞传输模型达到用户平衡状态。文中分别分析了实施拥挤收费前后对瓶颈路段上交通拥堵的影响和拥挤收费对缓解交通拥堵的效果。进一步,对于存在多用户的瓶颈路段,优化瓶颈路段上的单一拥挤收费水平。首先,基于元胞传输模型得到稳定状态下的多用户的走行时间和车辆排队长度。其次,建立基于元胞传输模型的不同上层目标函数的双层规划模型,上层目标分别为:瓶颈路段上的多用户总的走行时间和瓶颈路段上的车辆排队长度,而下层模型是基于元胞传输模拟多用户的路段出行行为。并用改进的遗传算法对两个双层规划模型求解,分别得到最优的收费水平。最后应用简单的数例阐述所建立的双层规划模型及算法。