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交通运输投资与经济增长的协调性分析1于伟峰，陈森发 东南大学经济管理学院，南京 (210096) e-mail：y_摘要：本文运用复杂系统建模的方法，应用极点配置理论建立了交通运输基础设施投资与 经济增长的动态经济系统调控模型，定量分析了交通基础设施投资、运输需求与经济增长的 关系。在运输量、gdp 和运输需求量等线性关系假设下，基础设施投资与经济增长呈现显 著的非线性关系，特别地，在经济快速发展时期应加大交通投资力度，该结论与中国当前交 通运输业现状和交通发展战略相一致。最后，对中国当前交通发展战略和策略提出政策性建 议。关键词：交通运输；经济增长；协调性；极点配置1引言交通运输业是国民经济重要的基础产业，应社会经济发展的需求而产生和发展，同时又 对国民经济增长起着促进与制约作用：交通运输业的发展可以推动国民经济的增长；反之， 国民经济的增长也会带动交通运输业的发展1。交通运输业产出增长所引起的国民经济的增 长效应可以称为“推动效应”，而把国民经济增长所带动的交通运输业产出的增长效应称为 “拉动效应”。交通运输业与国民经济增长之间的“推动效应”和“拉动效应”的关系通常有三种 情形：当“推动效应”大于“拉动效应”时，表明这一国家或地区已有一定的经济基础，而交通 运输业发展滞后，交通运输业是其进一步发展的制约因素，应该加速发展；当“推动效应” 小于“拉动效应”时，表明这个国家或地区运输需求不足，应优先发展经济，交通运输业的发 展速度应适当减慢；当“推动效应”与“拉动效应”大致相当时，表明这个国家或地区经济发展 与交通运输业发展是相适应的，即运输供求基本平衡。交通运输与经济增长相互协调是交通 运输业可持续发展的重要条件，也是经济、社会可持续发展的必然选择。当前中国经济持续快速发展，而交通运输能力严重不足，运输效率低下，已成为经济发 展的“瓶颈”2。数十年来中国关于综合交通发展的理论成果丰硕，但多为交通运输与经济空 间的宏观关联以及基于各种运输方式技术经济的资源优化和配置，而鲜于对交通运输与经济 发展内在联系的深入研究，对交通运输发展的经济适应性的定量分析更是凤毛麟角。在相当 长的一段时间，由于中国经济未能处理好交通基础设施的发展与经济发展的数量关系，交通 运输投资滞后，严重落后于经济发展速度，中国经济运行中的运输紧张的局面始终未能得到 很好的解除。本文首先采用经济控制论的方法，应用极点配置理论对交通运输与经济增长的关系进行 定量研究，得出交通运输基础设施投资与经济发展的动态协调比例关系。在结合定量分析的 基础上以系统的观点对交通运输业与经济增长的相关关系进行分析，并对当前中国交通发展 战略和策略进行评价和建议。2经济控制系统极点配置理论简述2.1 受控变量的目标追踪控制就是指人们根据给定的条件和预定的目的，改变和创造条件使事物沿着可能性空间 内确定的方向或状态发展。对于一个动态经济系统如何根据给定的条件和预定的目标调整策1本课题得到教育部博士点基金（项目编号：20060286005）的资助。- 8 -略以达到预定的目的，且系统在逼近目标的过程中尽可能有良好的品质，这就涉及到系统的目标追踪与调控问题3。 经济系统受控变量的目标追踪与调控问题可以表述如下： 目标变量： y * (t) 为给定的已知函数；控制目标：让系统的受控变量实际值 y(t) 逼近目标值 lim y(t) = y * (t ) ；t 策略设计：采用什么样的策略 u(t ) 使系统排除干扰，并达到其控制目标。在有些情况下，只是要求 y(t ) 逼近 y * (t ) 还不够，还尽可能要求在逼近 y * (t) 的过程 中的起伏与波动要尽可能小，这时可以将控制目标进一步设计为：min 02 y(t ) y * (t ) dt（1）总之，可以按不同的要求设定系统目标。2.2 经济控制系统逼近目标的可能性考察下面的经济控制系统4： dx(t ) dt= ax(t ) + bu(t)（2）y(t ) = cx(t )假设我们的目的是让输出 y(t) 保持预先给定的 y * (t ) ，可以证明当系统是渐近稳定， 输入控制 u(t ) 等于常向量时，x(t ) 也趋于常向量，从而 y(t) 也趋于常向量。令控制策略 u(t )是状态 x(t ) 的线性反馈：u(t ) = u * + kx(t )当用式（3）所示策略施加于线性系统（2）时，得到如下的系统方程： dx(t)（3） dt= ( abk ) x(t ) + bu *（4）y(t) = cx(t)对于式（4）的时间连续系统来说，它的输入向量 u * 是常向量，那么只要(a+bk)的特征根或极点全在复平面的左半部，且控制系统是完全可控的，当 t 时，状态也将趋于常向量 x * ，并且有：x* = ( a + bk ) 1 bu *y* = c( a + bk ) 1 bu *只要 c( a + bk )1 满秩就可以选择 u * ：u* = c( a + bk ) 1 b1 y *使得当 t 时， y(t ) 也将趋于常向量 y * 。（5）（6）这种选择k阵使原来系统状态矩阵a变为新的系统状态阵（a+bk）的做法称为系统的 极点配置。中国交通基础设施投资长期滞后于经济发展水平，20 世纪 90 年代以来，中国交通运输 进入大发展阶段，交通运输已进入与经济社会的全面、协调、可持续发展阶段，寻求交通运 输与经济发展的平衡，减少交通运输对经济发展的负面影响甚为迫切。对于中国交通基础设施投资应保持一个什么样的合理的发展速度，本文利用经济控制论方法，力图打破学科间的界限，寻求其中的普遍联系，促进学科间的相互渗透，应用极点配置理论建立一个交通运输 基础设施投资与经济发展水平的动态经济系统调控控制模型，通过此模型制定中国或区域交 通运输投资与经济增长的经济调控政策，在理论与实践方面作些有益的探索。3交通投资与经济增长控制系统3.1 控制变量的选取 (1)运输总量q(t) 在任何一个经济系统中，影响综合运输发展的因素很多，即使影响因素完全相同，但作用大小程度又可能差别很大。这里的运输量是指运输能力，下同。但是一个时期的运输量往 往体现在多个指标，通常有客运量、客运周转量、货运量、货运周转量以及时间周转量等。 这里可以进行一元化，具体方法如下：q(t) = 1 p1 + 2 p2 + 1q1 + 2q2（7）其中p1，p2，q1，q2分别表示客运量、客运周转量、货运量以及货运周转量，各系数可 以运用delphi法由专家评估得到。(2)交通运输固定资产投资f(t)在综合运输市场中，全社会交通运输固定资产投资过程是一个逻辑分析和综合判断的动 态过程，势必要求交通运输固定资产投资规模与经济发展速度保持内部条件与外部环境的动 态平衡，因此必须建立反映交通运输固定资产投资与经济发展的动态关系，尤其近年来中国 的经济发展呈持续快速增长态势，使中国交通运输的运行始终面临着规模膨胀压力，并在一 定程度上已超过了综合运输所允许的范围。因此必须对交通运输固定资产投资的调节问题做 出科学的分析和判断，并把其作为系统的主要调控变量。(3)国内生产总值g(t)交通运输作为国民经济发展的派生需求，其资产投资的不是任意的，运输供给的发展 速度必须与国民经济发展的总体规模相适应，与农业、工业以及第三产业的发展速度保持同 步协调发展，gdp作为经济发展水平的主要标志，是影响运输生产的一个直接的、主要的因 素，是促进运输固定资产投资的主要动力。研究已经证明gdp与运输生产之间存在显著的且 稳定的正相关关系， 在此我们将gdp作为构建动态经济控制模型的基础。(4)运输需求量d(t)运输需求量是另外一个决定运输生产的重要因素。随着gdp的不断增长与扩大，各产业 的运输需求量也会随之增长，较高的运输需求量对运输生产与gdp的变化影响也是显著的。在上述控制系统分析中，除所述四个因素影响之外，影响因素和变量还有很多，诸如科 技进步、自然地理条件、产业结构调整以及国内外经济环境等等，涉及到诸多的社会及文化 因素等方面，其中有些因素难以定量描述。为此本文选取其中最重要的上述四个变量为控制 变量。3.2 极点配置方法经济控制模型的设计定义如下变量：q(t)、g(t)、d(t)、f(t)分别为第t年的运输量、gdp、运输需求量、交通 运输固定资产投资。运输生产主要由gdp、运输需求量、交通固定资产投资规模共同影响决定，因此有如下 平衡方程：q(t) = a1g(t) + a2 d(t ) + a3 f (t )（8）运输生产能力影响gdp增长，但是存在滞后阶数5，不妨假设第t年的gdp 受到上一年 的运输量增长速度的制约与影响：g(t) = bq(t 1)第t年的运输需求量与gdp 的增长速度相关：d(t ) = cg(t 1)联立式(8)、(9)、(10)构成如下二阶线性系统，记为矩阵形式：（9）（10）q(t + 1) a1b=a2c q(t)a3 f t（11） + ( + 1)g(t + 1) b0 g(t)0 在此系统中，交通运输固定资产投资规模f(t)为政策变量，控制的目的是让交通运输固定资产投资f(t)与经济发展水平gdp按照一定的增长速度协调发展，如果交通运输固定资产 投资太慢将会制约经济增长，太快将引起运输供给与有效需求的不平衡，加之投资具有很大 的机会成本，造成资源浪费，效率损失。设控制目的为：g(t ) = g * t（12）假设gdp 按增长速度( 1 )发展，其中 g ， 为给定的常数。要达到式(12)的控制目的，本文采用有状态反馈的控制的极点配置策略。设交通固定资产投资是系统内部状态的线性反馈，即：f (t + 1) = k q(t ) + k g(t) + d * t（13）12其中 k1 、 k2 、 d * 为待定系数，将式(13) 代入式(11)，得：q(t + 1)a ba c q(t)a = 12+3 k q(t) + k g(t) + d * t（14）g(t + 1) b0 g(t )0 12 进一步化简整理得：q(t + 1) a1b + a3 k1=a3 k2 + a2 c q(t)a3 （15） + d * tg(t + 1) b0 g(t)0 这样我们就完成了系统的控制模型设计。3.3 经济政策变量的设计考察式(15)，系统的特征方程为：10za1b + a3 k1a3 k 2 + a2 c（16） = 00 1 b 0整理，得： z 2 (a1b + a3 k1 ) z + b(a3 k2 + a2 c) = 02现在我们希望系统的极点为： z1 = 0 ， z2 = 0 。这就意味着特征方程应为 z而有：= 0 ，从或a1b + a3 k1 = 0b(a3 k 2 + a2 c) = 0k1k 2= a1 ba3= a2 ca3（17）t对于离散系统，由 z1 = z 2 = 0 ，所示系统是渐近稳定的，又由于外部输入 d * ，因此有：lim q(t ) = q t t ， lim g(t ) = g tt （18）代入式(15)，同时注意到式(17)中 k1 、 k 2 的值，得： q+10 0 ya3 t= t + d * t（19） gb 0 c 0 求出： 1a3 d * q 0 a3 （20） = b 0 d * = a d * b g 3 2 由于我们希望国内生产总值g(t)趋于 g * t ，因此令 g = g * ，从而由式(20)确定 d * ：2d * = g *（21）把式（17）、（21）代入式（13），得a 3b2f (t + 1) = a1b q(t ) a2 c g(t ) + g * t（22）a3a3a3b其中 a1 ,a2 ,a3 , b,c, , g * 为待定常量。这样便完成了政策变量的设计过程。4交通投资与经济增长的关系以上用定量的方法分析了交通运输固定资产投资与经济增长的关系，从最终的控制变 量表达式式（22）中可以得出以下结论：1）在控制变量表达式中运输量的系数 a1b 0 （所有待定常量都大于0，显然有a3 a1b 0 ，下同），下一年度所需要的交通投资量与本年度已经发生的运输量存在负的线a3性相关关系。这个结论是较容易理解的，由于本年度交通供给水平比较高，下一年的交通投 资固然可以减弱。同样，控制变量表达式中gdp的系数 a2 c 0 ，下一年度所需要的交通投资量与本年a3度已经发生的运输量也存在负的线性相关关系。注意这里gdp水平不是增长速度，同1)相似 原理：gdp总量大表明交通运输已经能够支撑当前经济总量所派生的运输需求，可以减小继续投资的力度。2）控制变量表达式（22）的第三项反映了经济增长水平 ，该项大于0，并且以 的平方增长。由于历史的，认识的等原因，一方面没有对交通运输在经济发展中的地位和作用进行科学、准确的定位，另一方面对交通运输业与经济增长的内在的数量依存关系缺乏深入 的研究，致使当前中国经济持续快速增长的黄金时期交通运输成为经济发展的制约“瓶颈”。 交通运输投资规模大，周期长，从项目立项到形成运力，一般要13年时间，大的工程项目 要35年，在经济持续高速增长时期，几年后经济社会所需运量往往受制于基年的固定资产投资，这就难怪式（22）的第三项是以 的平方增长。如果经济增长水平 接近于1，则该 项随时间的推移变化不大，如果 很大，则交通运输固定资产投资应加快运行。事实上，自改革开放以来，特别是20世纪90年代以来，交通基础设施规模迅速扩大， 技术装备及现代化步伐加快，交通协调及农村交通建设成绩巨大等等都反映出现阶段中国已 经实施了成功的发展战略，有效地支撑了经济发展和社会进步，交通运输已进入了总量扩张 和质量提高并进，协调发展和全面建设现代化综合交通体系的新发展阶段6。但是交通运输 业是一个投资周期长，资本密集型产业，交通运输固定资产又是一种公共或准公共物品，这 就要求政府加大投资力度，缓解总量不足、装备落后、发展不平衡等诸多问题。从全面建设 小康社会的战略目标看，到2020年，我国的gdp在将比2000年翻两番，城市化水平将达到60，基本实现工业化，这一时期正是我国人均gdp在10003000美元之间变化的时期，国际 经验显示，人均gdp在10003000美元期间也是客货运周转量高速增长时期。交通基础设施 系统建设必须从总量、布局、质量等方面满足这些经济社会发展要求。面对当前交通运输投资缺口较大的局面，借鉴发达国家经验，交通基础设施的供给模 式可以而且应该多元化。一方面，增加政府财政投资比重，明确政府的有效投资领域。继续 实行政府交通建设专项资金制度，保证国家财政资金对交通基础设施的倾斜，特别是对于公 益性较强、盈利组织不愿投资的基础设施，如农村公路，交通信息化建设等，同时加大地区 间财政转移支付力度，平衡交通发展水平；抓紧推行费改税体制改革，保证交通专项资金来 源，规范资金使用；中央政府应积极发挥统筹规划和协调职能，通过理顺各级政府对交通运 输的职责和事权划分，消除盲目建设和条块分割，提高资本等稀缺资源的运作效率。另一方 面，大力推进投融资体制改革与管理养护体制改革，拓宽资金来源渠道。有效提供政策环境， 清理各类有碍形成多元投资主体和方式的政策与法规，大力推进体制改革，放宽准入限制， 促进多主题、多渠道与投资方式的多元化；建立交通产业投资基金制度，发行中长期债券， 吸收社会资本和民间资本用于交通投资建设；进一步扩大利用外资范围，如向国外金融机构 贷款，外商直接投资、bot方式等；推动养护管理体制的市场化体制改革，经营性项目本着 谁投资、谁经营、谁养护的基本原则，政府管理机构负责调查、计划、招标、工程监理等管 理工作，促进社会资本进入交通设施的养护管理。5. 结束语研究交通运输与经济增长的协调性，制定两者协调发展的战略，是一项重要课题。本 文首先建立了交通投资与经济增长的模型，分析了两者协调发展的数量关系，得出在经济快 速发展时期，交通投资速度应该大于经济增长速度的结论，并对现阶段中国交通发展战略提 出政策性建议。通过上述分析可以看出采用 u(t ) = u +k (t ) 的控制策略，新系统的特征根变为(a+bk)，可以通过选择k来改变(a+bk)，从而使y(t)在逼近y* 的过程中有足够好的品质。采用极点配置法设计宏观经济调控策略有其优点，但也有其缺点：1控制论对经济系统的调控是建立在状态方程的基础上，如何根据实际问题建立可操 作性经济系统的状态方程是一个进一步研究的问题。2由于经济数学模型仅是现实世界的近似描述，因而其中参数值等可能估计的不准确， 模型与实际有偏差。当参数不准确或随时间变化参数也发生巨大变化后，极点配置方法则不 能保证受控变量准确跟踪预先给定的目标，克服这个缺点可采用鲁棒调节器的设计方法。4对于经济控制系统是否具有可控性是一个相当复杂的问题。经济控制系统的状态方 程具有良好的能控性并不一定说明实际的经济系统具有能控性，因为任何实际经济系统都是 通过很多的假设而建立起来的数学模型。怎样让假设合理，使实际经济系统的能控性与状态 方程的能控性相一致，还有待于进一步的探索。参考文献1 david banier, yossi berechmantransport investment and the promotion of economic growth jjournal oftransport geography，2001，9：209-2182 yu wei-feng, chen sen-faevaluation on overall relative efficiency of china traffic and transportationsystem based on data envelopment analysisasifeng liu. proceedings of 2007 ieee internationalconference on grey systems and intelligent servicescnanjing：2007ieee，2007. 303-3073 张金水经济控制论m.北京：清华大学出版社，20004 陈森发，张建坤系统建模与仿真m.西安：陕西旅游出版社，20005 樊桦理性认识交通投资与经济增长的关系j综合运输，2006，2006/4：8-116 匡敏运输效率论d北京：北方交通大学，2004analysis of the relationship between transportationinvestment and economic growthyu weifeng，chen 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