随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快,交通拥挤问题日趋严重,成为制约城市经济发展的瓶颈。交通拥挤的本质是交通供求的不平衡,为缓解城市交通拥挤,必须从增加交通基础设施投资和加强交通需求管理两方面入手。本论文围绕公共交通设施和城市主干道投资,以及拥挤外部性管理等供需方面的措施开展研究,以期进一步丰富和发展城市交通规划管理理论,为城市的可持续发展提供理论基础和科学依据。首先,研究了城市公共交通技术投资问题,从交通部门的角度出发建立了公共交通技术投资决策模型。给定一种公共交通技术(如地铁,轻轨或快速公交系统),该模型能确定交通线路长度,车站数量,车站位置(或车站间距),发车间隔时间以及票价等参数以实现交通系统社会福利最大化。该模型明确考虑了乘客需求弹性和车辆容量约束。同时,详细分析该模型的性质,并提出了求解该模型的启发式算法。通过比较不同备选交通技术方案的最优社会福利,可以得到最优的公共交通技术投资方案及其对应的临界人口密度。基于人口增长率,该模型也可以估算引入一种先进的公共交通技术的最佳时机。论文以几个中国城市为例阐述了该模型的应用。该研究提供了许多有价值的结论,揭示了公共交通技术投资、人口密度和公交线路参数设计之间的相互关系,以及社会福利最大化和利润最大化机制之间的差异。其次,论文提出了城市系统均衡解析模型,旨在优化二维单中心城市径向主干道的密度。该模型考虑了四类局中人：政府、房地产开发商、城市居民和家庭工作者(即出行者)。政府的目标是通过确定城市径向主干道的最优密度,使得整个城市系统的社会福利最大。房地产开发商通过确定在土地市场的资本投资强度,以最大化其提供住房的净利润。城市居民在其预算范围内选择最佳的居住地点和住房面积使其效用最大化,出行者选择径向主干道,使其往返于住宅和工作地点之间的个人出行成本最低。论文提出了一种启发式的算法以求解该城市系统均衡问题。基于城市系统均衡问题,论文提出了径向主干道密度优化模型,以最大化整个城市系统的社会福利。该模型可以内生地确定家庭住宅的分布情况和整个城市的土地价值,以及住房市场结构,包括平均住房价格和家庭平均住房面积。此外,论文对拥挤收费和道路基础设施投资(如增加一条新的径向主干道)进行了静态数值比较分析,同时,分析了径向主干道的服务水平,城市人口规模,以及家庭收入水平等因素对城市经济的影响。最后,论文提出了一种可交易拥挤税电子票政策来管理城市居住拥挤和交通拥挤外部性,使城市空间结构和居民分布更合理,同时缓解城市交通压力。该模型显性地考虑了拥挤税电子票政策和居民住宅区位选址之间的相互作用。假定政府先将所有的电子票平均分配给城市中所有的家庭,然后根据每个家庭产生的外部性水平,向其收取一定数量的电子票以支付住房消费和交通出行过程中产生的外部性。家庭可以在一个自由交易市场上,以当局设定的一个价格进行电子票的买卖交易。给定单位电子票的价格,城市系统均衡问题可以内生地确定居民的住宅区位选址和房地产的市场结构(包括住房价格和住房面积)。论文也提出了一个社会福利最大化模型以确定单位电子票的最优价格。数值结果表明,拥挤税电子票政策的实施可以使家庭的住宅区位选址合理化,同时能增大社会剩余以提高城市系统的效率。