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中国高速公路建设始于20世纪80年代末,到目前为止高速公路收费标准的确定办法主要来自于经验,基本上为一种政府行为,具有硬性规定得性质,不适合交通量分配存在竞争的情况。众所周知,只有设定了适当收费标准,才能使更多公路用户愿意使用快捷、方便、服务水平高的收费公路,从而达到既能使高速道路资源的社会效益得到充分的发挥,又能达到按时收回新路投资的目的。因此,如何依据目前国内的实际情况,同时借鉴外国成熟经验,制定公平、公正、合理的高速公路收费标准则成为一项重要的工作。本文通过对影响高速公路收费的内部及外部因素的系统分析,运用经济学基本理论,时间价值理论和交通行为理论对高等级公路收费标准的确定过程进行了较为全面的分析和阐述。首先,简要介绍了双层规划模型的特性,分析了双层规划模型的求解算法并对各种算法的特性与适应情况进行了讨论,指出了双层规划模型适宜于表示公路收费标准制定问题。然后,针对目前公路收费标准制定过于简单,且多以建设方利益为主要考虑因素而很少顾及道路使用者利益情况,提出了基于时间价值分析的公路收费标准双层规划模型,并就模型的求解算法进行了研究。所提模型不但充分重视了用户的选择意愿及道路的养护维修对收费标准制定的影响,综合考虑了高速公路投资者、管理者和消费者三方面的利益,而且弥补了以往仅仅对一条收费公路进行收费研究而忽略了路网中相关路段交通流的相互影响的缺陷。求解模型近似解的启发式算法采用不需求导的简单方式,有效克服了求解双层规划模型所普遍采用的灵敏度分析法的局限性。最后,为了更加准确地求解收费标准并直观地显示与比较不同费率方案下路网综合效益的状况,将“仿真”概念引入收费标准制定过程并构建了公路收费标准及营运仿真原型系统。文章在提出系统总体架构、完成公路收费标准及营运仿真原型系统的规划与构想的基础上,设计了双层模型求解与分析模块,并通过应用该模块进行实际案例分析,从而验证前述公路收费标准模型及算法的正确性和有效性。