在“互联网+”的时代下,滴滴、Uber等网络预约出租汽车快速强行进入出租汽车市场,推动着传统出租汽车行业发生变革。此外,随着智能交通技术的发展及应用,通过交通大数据挖据信息,掌握交通运行规律和居民出行特征逐渐成为研究热点。就传统出租汽车运价结构而言,其返空费收取方式的合理性屡遭质疑,随着城市道路交通拥堵加剧,高峰时段低速行驶费所占出租汽车出行费用的比例越来越高,为保障出租汽车服务水平,有必要研究如何科学合理地制定返空费和低速行驶费标准。因此,本文通过挖掘出租汽车GPS数据,展开对传统出租汽车返空费及低速行驶费优化研究。本文主要做了以下几个方面的工作:首先,本文收集并分析了全国主要城市出租汽车运价结构现状和问题所在,得出有必要在参考专车和网约车定价方法的基础上,研究返空费和低速行驶费的收费模式及标准。然后利用出租汽车GPS数据,综合运用K-means聚类分析方法和泰森多边形法划分交通小区,并推算交通小区间OD数据、行程时间、出行成本、出行距离等数据,为后文研究工作奠定数据基础。其次,基于研究成熟的出租汽车运营平衡模型,引入驾驶员区域空驶搜索成本概念,提出了出租汽车区域空驶搜索成本测算方法,求解得到出租汽车区域空驶搜索成本空间分布特征。在此研究基础之上提出“区域差异化”返空费收取模式和标准制定方法,并以海口市为实例进行研究,给出海口市合理返空费收取模型及费用标准,验证了所构建模型的实用性及可行性。最后,基于高峰时段驾驶员以单位时间期望利润最大为搜索乘客原则,构建考虑交通拥堵的出租汽车运营平衡模型,并以高峰时段交通小区乘客等车时间最小为目标函数,构建基于供给均衡的出租汽车低速行驶费双层优化模型,利用遍历搜索算法与遗传算法的组合算法对模型进行求解。并以海口市为研究对象,给出海口市低速行驶费收费建议标准。