（产业经济学专业论文）道路拥挤的定价研究.pdf

足要求：另一方面随着经济的发展，人们的旅行需求愈来愈高，道路供给和需 求间的巨大差异使得交通拥挤问题愈来愈严重。道路的供给和需求的不能平 衡，有需求方面的原因，也有供给方面的问题。但根本上还是由于对道路资源 的定价的不合理。那么如何通过道路定价真实地反映道路资源的稀缺状况又 如何在道路供给受到限制的实际情况下，有效地抑制道路需求，使得供需重新 达到平衡，从而根本上解决交通拥挤问题? 论文主要使用了福利经济学理论。即通过分析道路使用的外部性，区分开 道路使用的个人边际成本和社会边际成本。采用个人边际成本定价不能反映道 路使用的真实成本，造成了对道路的过多需求；只有采用社会边际成本定价， 才能反映道路资源的真实价值，减少交通沆量，增加社会福利。因此要对个人 边际成本和社会边际成本的差额进行收费，。 文章对在不同的情况下采用道路定价理论进行了经济学分析，给出了不同 的收拨模型，并对道路定价理论的引入问题和实践情况作了分析讨论。尤其对 传统定价模型没有考虑的对车辆速度有限制的情况，做出了经济学解释，并用 数学模型作了定量分析，解决了在这种情况下如何进行道路定价的问题。作者 认为：给定一条道路，在没有拥挤和堵塞的情况下，会有一个较为理想的行车 速度范围。如果就根据这个速度范围对经过的车辆进行速度限制，当车辆行驶 速度超过这个范围时，尤其是低于速度范围而发生拥挤时，就可以根据作者研 究得出的收费和限速之间关系的数学公式。求出此时应收取的拥挤费用。古典 经济模型在考虑收费时也考虑了速度参数，但其参照的是流量最大时的速度， 且只有当车速超过参照速度时，拥挤成本才存在( 为正值) 这显然不合理。 而作者得出的公式，只要速度低于了最低限速就有拥挤成本，这也本文的最大 贡献之所在。r r 十f 一下t 1 一。r 卜叶十_ _ 卜一 k 卜r t r 一 关键词：拥挤道路定价收费社会福翱 、一 瑟 一 =一 茎苎塑矍 a b s t r a c t c o n g e s t i o nh a sb e c o m e ab i gp r o b l e mo ft h et r a n s p o r t a t i o ni nm o d e mc i t yi no n e h a n dt h es u p p l yo ft h er o a di sr e s t r a i n e db yf u n da n dr o a ds p a c e ，e t c ，o nt h eo t h e r h a n dt h et r a v e ln e e d so ft h ep e o p l eb e c o m eh i g h e ra n dh i g h e r , w i t ht h ed e v e l o p m e n t o ft h ee c o n o m i c s t h e r ea r em a n yr e a s o n sf o rt h es u p p l y sn o tc a t c h i n gu pw i t ht h e n e e d ，b u tt h em a i no n e i st h a tt h er o a d p r i c i n g c a n tr e f l e c tt h ee x i g u i t yo ft h e r e s o u r c e ss ot h eq u e s t i o ni sh o wt om a k et h ee x a c t l yr o a dp r i c i n ga n dh o wm u c h s h o u l db ec h a r g e do nc o n g e s t i o n ，i no r d e rt or e d u c et r a f f i cc o n g e s t i o n t h eb a s i si sc o n s t r u c t e do nt h ee c o n o m i c so fw e l f a r e ，a f t e rm a k ed i f f e r e n c eb e t w e e n p e r s o n a lm a r g i n a lc o s ta n ds o c i a lm a r g i n a lc o s t ，a n dt h ed i f f e r e n te f f e c to ns o c i a l w e l f a r ea n dd i s t r i b u t e ，t h er e s u l ti sr o a dp r i c i n ga n dc h a r g i n gt o l l ss h o u l db eb a s e do n s o c i a l m a r g i n a lc o s ta n dn o tt h el a t e ro n e s ot h em a r g i nb e t w e e nt h e ms h o u l db e c h a r g e da sc o n g e s t i o nt o l l l o o k e do nt h es i d eo ft h ed e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m i c so f t r a n s p o r t a t i o n t h e r ei sa b i gl e a pb e t w e e nt h ec l a s s i c a lm o d e la n dm o d e mm a t h e m a t i c sf u n c t i o n ，e s p e c i a l l y l a c ko fs y s t e m i ce c o n o m i c s a n a l y s i s i n t h ea r t i c l e ，t h e c o n g e s t i o n i nd i f f e r e n t i n s t a n c ew i l lb et h o u g h ta b o u t ，t ob en o t i c e a b l ei st h em o d e ls e tb a s eo nt h ec l a s s i c m o d e l ，w h i c ha d d e dav i e wr e s t r i c t i o no ft h es p e e dl i m i t e d t h r o u g ht h ed i s c u s s i o n ， t h er o a dp r i c i n gw a sg o ti nt h es p e c i a ls c e n e t h eo w n e ro ft h er o a d ，w h i c hs e tt h e l i m i t e ds p e e d ，i st og e tp r o f i t sf r o mt h eu s e r st o l l s b u tw h e nt h et r a v e l s p e e di s b e l o wt h el i m i t e ds p e e d ，t h en e wc o m e rh a se x t e r n a le f f e c to nt h eo t h e r sb e c a u s eo f t b eo t b e r s t r a v e ls p e e da r el o w e dd o w n w es h o u l dc h a r g ec o n g e s t i o nf e e so ni t0 n t h es i d eo ft h es o c i a lw a r f a r e t h en u m e r i c a lv a l u ei st h ef u n e t i o no f t h ed i s p a t c ho f t h et r a v e ls p e e da n dt h el o w e rl i m i t e ds p e e d a l t h o u g ht h ec l a s s i cm o d e lh a d t h o u g h a b o u tt h er e l a t i o nb e t w e e nt o l la n dt h ev e l o c i t y , i ti sb a s e do nt h es p e e di nt h ec a s eo f t h eb i g g e s tv o l u m e ，a n d o n l yw h e nt h et r a v e ls p e e dg ob e y o n di t ，t h et o l lc a nb ee x i t ， w h i c hi sn o tr e a s o n a b l e s oi t st h ec o n t r i b u t i o no f t h ea u t h o r k e yw o r d s ：c o n g e s t i o n ，r o a dp r i c i n g ，t o l l ，s o c i a lw a r f a r e 2 圭墨笪! 壅 主要符号表 s ，s m d ，d m ，d o b ， f ，f m a x ，f ，q ，计，q + msc ，mscc ，msclrt m pc ，m p cc ，m pcl rt ac 。acc aclrt ，s a c c ( f ) t ，t i j ，a i j ，t a 1 ，a2 w 1 w 2 t 1 2 ，t 2 1 ，t2 2 ，t 1 1 m l 。m 2 w i ，w v i ，v x t d t m c m c s m c p 0 l ，l o m v o ，v ，v u m ，v m a x q ，0 + r r - s ，sl ，s2 ，s3 i i ，i i + 速度 车流密度 常数 交通流量 边际社会成本 边际个人成本 平均成本 过桥时间成本 收费( 成本) 工作机会 工资水平 地区间流动人数 劳动力供给 单位时间价值 旅行的价值 旅行量 分配曲线 边际成本 停车空位 道路的长度，车长 车道 速度( 进入，行驶) 车辆数 收益 福利 利润 3 1 引言 1 1 研究背景 交通是社会经济发展的基础和必备条件，而城市则是社会经济发展的中心， 交通的发达程度体现了一个国家、地区和城市的发展水平。在市场经济发展的 初期，城市的交通基础设施往往比较简单，而且通常不存在供给与需求问的大 问题；当市场经济发展达到中期，快速的经济增长促使机动车辆快速增加和交 通需求猛增，交通问题不断出现，交通基本建设也将随之加快，来应付增加的 交通需求和缓解交通拥挤的压力；当市场经济发展达到后来的平缓期，经济趋 于稳定发展，这时仍然要求交通设施逐步趋于完善和具备系统性的功能。 城n r 中的交通拥挤或堵塞问题，不仅是发展中国家面临的大问题，而且也 是发达国家遇到的难题。车辆的阻塞，造成空气污染物排放量升高，加上噪音 污染，严重影响了城市居民的工作和生活品质。 在城市发展的过程中，拥挤问题的产生有其一定的必然性。一方面道路的 供给受到资金、土地利用等限制远远不能满足需要；另一方面随着经济的发展， 资源的流动性越来越强，人们的旅行需求也愈来愈高，道路的供给和需求间的 巨大差距使得交通拥挤问题愈来愈严重。面对交通拥挤，有人认为应该多修路、 多发展公交运输；有人认为应对小汽车多征税、多收费；也有人认为应多管制、 多约束等等，各派争执不。其实，交通拥挤的根本原因是道路的供需矛盾。 道路的供给和需求的不能平衡，有需求方面的原因，也有供给方面的问题。但 根本上还是由于对道路资源的定价的不合理。过低的道路定价引发了过量的道 路需求，在这种情况下，即使增加道路供给也不能满足需求。因为需求的增长 远远要高于供给，且拉动供给上升。实际情况下道路的供给总是受到限制的， 那么就应该通过合理的道路定价来真实地反映道路资源的稀缺状况，通过对道 路使用者进行适当的收费，从而根本上抑制道路需求，缓解交通拥挤状况。 1 2 前人研究回顾 交通拥挤问题是经济学的一个分支一运输经济学研究的一个重要内容。早 在1 8 4 4 年法国工程师兼经济学家j d u p u i t 就发表了论公共工程效用的衡量 一文，研究了对一座桥的收费产生的对公共利益的影响，这可看作是对拥挤和 道路收费问题的最早研究。但此后数十年间没有经济学家做过深入分析，一直 到a c p i g o u 的福利经济学在1 9 2 0 年发表后。运输经济学的理论才又向前跨出 一大步。这期间运输为政府提供，使用者不必付费，运输基本上属于外部经济。 福利经济学的发表，使得人们对道路使用产生的外部性有了进一步认识。到了 韭查奎塑查兰竺主兰垡堡苎 一 3 0 年代小汽车大量风行，尤其在4 0 年代中期随着民航的出现和运输的现代化， 作为运输的外部不经济之一的都市交通拥挤i ；l 题开始引起经济学家的注意。在 这期间大部分数量方法己逐渐发展齐备。而运输经济学的快速发展，乃是1 9 6 6 年美国运输部( d o t ) 成立以后的事。d o t 的成立，一方面表示美国联邦政府正 式承认运输是联邦政府的施政项目，在这以前运输一向是地方政府的职责。另 一方面规定所有需要联邦政府资助的运输计划，都必须完成经济可行性研究及 环境影响研究。这一规定使得经济学家更为广泛、深入的加入运输研究的行列， 也因而运输经济获得长足的进展，并逐渐形成一门科学。在这期间t 道路定价 的数学模型也逐渐开始成熟。并且，作为交通需求管理的一部分，针对道路使 用直接收费的道路收费计划开始引入使用。其中影响最大的是新加坡的地区执 照计划和香港的道路电子收费系统。虽然有的取得了成功，也有一些遭到了失 救，但这些开拓性的实践为道路定价的进一步完善积累了宝贵的经验。目前， “道路定价”已经越来越受到各国政府部门的重视，加上技术手段的不断完善， 相信“道路定价”会被作为运输政策的一个重要组成部分得到更加广泛的运用。 1 3 本文的目的 作者认为从道路定价理论的发展过程来看，存在一定的跳跃性。从j d u p u i t 的古典理论研究到福利经济学的产生是一个跨越，再到现代数学模型的运用又 是一个质的飞跃。但其中对道路定价理论进行经济学分析的内容不多，且比较 分散。作者希望在总结前人研究成果的基础上，试图从经济学的角度将道路定 价理论的一些基本内容阐述清楚。 1 4 论文的主要结构 文章主要分五个部分，第一部分即第二章交通拥挤及对策，首先分析交通 拥挤产生的原因、造成的问题，说明解决交通拥挤问题的必要性。其次用图表 和数学模型分析和拥挤有关交通流量、交流密度、行车速度、旅行成本等参数 之间的相互关系。接下来提出了一些解决交通拥挤的对策方案及评估准则，引 出了定价还是管制的问题。再接着作者分析了道路的俱乐部物品的特点，着重 讨论了道路使用的外部性，并将定价和管制作了相互比较，得出应该主要采用 经济手段来解决交通拥挤问题。 第二部分是文章的重点即第三章道路定价原理。文章从最早提出道路定价 观点的d u p u i t 桥问题开始，对在不同情况下的如何使用道路定价理论作了详 细的经济学分析，其中有单个线路也有道路网络，收费的时候有时间上的差别 也有类型上的区分，特别是作者在古典理论模型简单假设的基础上，增加了对 道路上车辆行驶有速度限制的约束条件，作进一步的研究和探讨。主线索如下： 2 一 ! ! 直 _ _ 一一 对所有车辆收同样的费用 对所有车辆不同时段的收费 i 单个线路的收费对不同的车辆差别收费 对静止车辆的收费 对有限速的特殊道路的收费 1 i 多条线路的收费 3 1 d u p u i t 桥问题 3 2 高峰时期的收费 3 3 公共交通和道路收费 3 4 道路停车收费 3 5 限速公路的收费 3 6 网络模型的收费 第三部分是第四章道路定价的引入问题，讨论了道路定价在接受上的障 础，其中彳心理障碍如：高收入阶层恐怕失去免费搭乘的利益，私人把道路看 成是公共物品，公众认为是由于他们对道路的使用而产生了外部社会效益，历 史上很坏的收费经历，收费产生的社会效益的不明显，以及一些利益集团的极 力反对等等。也有实施中的真实障碍如：收费破坏了道路网络的协同效应，巨 大的收费实施成本，实行差别收费的分类问题，收费对土地利用的影响，电子 收j ；! 系统对个人隐私的侵犯，收费的收入再分配和公平问题，收赞对国际贸易 关系的影响等等。文章通过对这些障碍产生的原因加以分析，提出了一些解决 的方法和建议。最后还附了一篇有关道路定价的可接受性的调查研究。 第四部分是第五章道路定价的实践，首先简单介绍了道路定价理论在各个 国家的研究和实践情况，接着研究了在新加坡的道路收费系统，包括先前的地 区执照计划和新近实施的电子收费系统，并作了一些成本效益分析，最后对解 决北京地区的交通拥挤问题作了一些遐想。 最后是文章的总结部分，文章首先阐述了道路定价对运输政策的贡献，比 如说释放了道路空间，收集了道路基金，并对它们的有效利用作了一些建议。 接下来对道路定价理论作了总结，认为道路定价虽然有很多优越性，但也有许 多缺陷，应该作为整个运输政策的一部分，同时配合其他一些政策手段综合加 以使用，才能全面有效地解决交通拥挤问题。文章最后对需要进一步研究的问 题作了说明。 1 5 有关概念的澄清 一、拥挤收费和道路收费 所谓拥挤收费主要是针对道路使用的外部性，即后加入的车辆影响了道路 上原有车辆的行驶速度，社会边际成本大于了个人边际成本，整个社会的福利 受到损失，因此要对社会边际成本和个人边际成本的差额进行收费，这就是拥 挤费或者是拥挤税。从整个道路的使用来看，拥挤费则是边际成本高于平均成 本的部分。交通拥挤的主要原因是由于以往的道路费用只考虑道路使用的平均 成本，有时甚至低于平均成本。而且以往的道路费大多是按车辆数均摊或称养 北方交通大学硕士学位沦文 路赞等。 而道路收费则是对道路使用的直接收费，它和拥挤收费又不完全致。当 道路发生捌挤时，拥挤收费是存在的，且比较明确。当道路没有拥挤时，拥挤 收费就不存在了，而道路收费主要是为了抑制道路需求，不管有无拥挤的状况， 只要对某段道路使用，就要进行道路收费，这也就预防了拥挤的产生，而不是 等到拥挤产生后才进行拥挤收费。由于道路收费领先于拥挤的产生，收费时要 考虑到拥挤收费的多少，又不完全和拥挤收费的数值相等，往往是一个稳定的 便于征收的数值，而拥挤收费的数值则是和拥挤的程度相联系的，是个变动 的数值，这在实际运用中几乎不可能实现。因此，在理论研究中主要以研究拥 挤收费为主，实践收赞中要将道路收费和 f l i 挤收费区分开来。 二、社会效益和外部效益 人们常常容易混淆“社会效益”和“外部效益”。社会效益通常是山经济学家 们坩来描述某些活动产生的高于生产成本的那部分效益，或称福利。这种福利 可以由消费者受益，也可以以利润的形式由生产者受益。有些社会效益是存在 于市场体系内部的，即是内部性的：而另一些则存在于市场体系之外，即是外 部性的。 而外部效益是和外部性紧密联系在一起的。当一种消费或者生产活动对其 他消费或者生产活动产生了影响，而这种影响又没有反映在价格体系之内时， 外部性就产生了。外部性可以在生产者之间、消费者之间或生产者和消费者之 间产生。当一方的行动使另一方付出代价时，外部性是负的即外部成本，当一 方的行动使另一方收益时，外部性是正的即外部效益。 三、内部化和准内部化 外部性的产生是由于一种资源被共同地使用，但其财产权没有被明确地界 定。此时，消费者得到的效用以及生产者的生产函数均受到外在于市场的力量 的影响，而消费者与生产者对这种力量均无任何控制能力。基于这种效用和生 产函数的决策从整个社会的角度来看就是没有效率的，因此资源配置有效性的 改善有赖于这些外部性的内部化。内部化可以通过财产权的清楚界定而简单地 做到。在理想的假设条件下，即没有交易成本，没有收入再分配的问题，也没 有政治权力的不平衡，财产权赋予给谁并不重要。 对于道路使用产生的外部成本的个常见的反应，就是将其“内部化”。 内部化( 即将外部影响纳入市场过程) 的目标是使资源得到更有效的利用。通 过让运输设施的使用者更多地意识到他们的行为产生的全部成本，并且让那些 受n 5 j - 部成本不利影响的人们不再受到影响，经济与环境资源总的利用也将更 为有效率。 严格来说，内部化只有在对于资源的产权确定的情况下才会出现( 如在拥 挤问题上对道路空间确定产权，而在空气污染问题上对大气确定产权) 。产权 4 引言 确定之后，各受影响集团之间可以通过产权交易以使资源达到撮优利用，这样 就迫使他们为了共同的利益而调整自己的行为。 一个主要的实际问题限制了内部化，即在于使用的监测上的困难，以及管 理监测过程所需投入的交易成本。例如，在交通拥挤问题上应用“纯粹内部化” 策略就会发生这样的情况：每一位驾车者在遇到另一位时都会引发一场讨价还 价，以决定谁让谁通过。 实行严格的内部化在现实中是不可行的。常见的做法是应用包括诸如拥挤 收费和道路津贴以及行政命令手段等措施来降低外部成本。它不是严格的内部 化措施，但可视为一利t 准内部化的过程。这些政府采取的诱导人们行为变化的 措施，将有利于达到外部成本的最小化。尽管这些措施也具有一定的减少外部 成本的刺激作用，但仍不能将外部成本严格内部化。 窒堡塑垫墨型堑一 2 交通拥挤及对策 2 1 交通拥挤问题 2 1 1 交通拥挤产生的原因m ： ( 1 ) 城市的迅速成长 近数十年来，由于工业化程度的提高和经济的发展，城市人口迅速增长， 城市规模不断膨胀，人们的旅行需求也不断提高，对运输的要求也越来越高。 ( 2 ) 收入的增加提高了旅行需求 随着人们收入的增长，生活水平的不断提高，娱乐活动、社交活动、购物 活动等也日趋频繁。这些活动增加了运输需求。而且私人轿车的讯速增加，也 加重了道路的捌挤。 ( 3 ) 城市规划的不当 由于过去的城市规划过分重视住宅环境，在土地利用规划方面，将生产、 娱乐、住宅、商业等活动区域分开，导致增加了许多运输需求。而且许多旅行 是单向的。如早间自郊区向市中心集中，而晚间由市中心向郊区移动，这种方 向的集中也是造成拥挤的重要因素。 ( 4 ) 道路的供给不足 城市地区土地昂贵且建筑密集，加上交通投资费用巨大，而政府财力不 足，道路的投资较人口和车辆落后，使得拥挤日益严重。而且，各种旅行大多 集中在中心商业区，这一地区往往是城市最古老的地区，其形成于城市规划之 前，道路交通更不能满足需求。 ( 5 ) 运输需求的时间密集性 由于大家作息时间一致，旅行需求在时间上重叠，导致在某个时段上交通 特别拥挤，即所谓尖峰时刻。 ( 6 ) 运输设备的公有性 由于各种道路及其他运输设备都属于公有而任意开放给私人使用，而所收 的价格又低于社会成本，过低的价格鼓励了过高的需求，因而形成了拥挤现象。 ( 7 ) 道路使用效率的低下 道路因为个人运输方式的泛滥，以及车种过多造成混乱，而影响行车速度， 使得道路运输能力无法发挥。例如，小轿车的载客率很低，而且对路面的利用 效率大大低于公交车，如果，用公交车替代小轿车将可以节省大部分车流，提 高运输效率。 6 北方交通大学硕士学位论文 2 2 2 拥挤造成的问题 ( 1 ) 拥挤将造成运输资源的浪费和服务水平的降低。 ( 2 ) 由于拥挤使得旅行时间增加，从而增加生产生活的机会成本。 ( 3 ) 拥挤将增加能源的消耗。 ( 4 ) 拥挤将造成空气污染程度和噪音水平的提高，破坏城市环境。 ( 5 ) 拥挤路段破坏了整个运输系统的功能，不但造成了外部不经济，且增 加运输投资的需要，加重了政府的财政负担。 ( 6 ) 由于环境恶化，迫使居民向外迁徙影响城市发展。 ( 7 ) 一般税收所建造的城市道路的大部分面积为私人轿车占用，造成低收 入者补贴高收入者的不公平现象。 2 2 拥挤成本 2 2 1 图表关系 拥挤产生的成本则主要包括因速度降低而造成的旅行时间、汽油消耗量、 空气污染量的增加。我们在讨论拥挤形成的拥挤成本时，常常通过流量、密度、 速度、成本等存在的关系加以讨论。一般而言，上述参数存在以下的关系： ；卜。： (a|陛jb0 v m0d m s 州 m l i ! l = = = = = = 二二三l 上l 一- v d c c | b 罢c 0d m d 0d0s ms 图2 - 1 流量、密度、速度、成本关系图 圈( a ) 为速度和流量的关系，在流量达到a 前，行驶车辆的增加不影响速 度，所有车辆均可以自由速度s f 行驶。到达流量a 后，新加入的车辆会使路 上所有车辆的速度降低。当流量超过m 后，速度继续因新加的车辆而降低，因 銮塑塑堑丝型笙一一 为速度太低，流量反而减少，如车辆继续加入，最终速度为零，流量也为零 图( b ) 为流量与密度的关系，在密度到达d m 以前，流量与密度成正的关系，之 后，密度越高。流量越小。图( c ) 为速度与密度的关系，两者成负相关，密度 越大，速度越小。图( d ) 为速度与成本的关系，速度在s m 以下为拥挤状态，速 度太低，油料消耗、空气污染及行驶时间增加，所以成本较高，随着速度的提 高而降低。 一般所谓的拥挤成本是指行车的社会成本和私人成本的差，而私人成本可 通过车速一成本关系与车速流量关系，来获得成本与流量问的关系，如下图： s j u 沙 j 。i 。 7 l p 夕确 “ 图2 2 行车成本与流量间的关系 v 第一象限求得就是成本与流量的函数关系。流量在o w 范围内驾驶人都以 经济速度开车，所以成本为a b 的水平线。当流量超过0 w 后，拥挤开始出现， 每额外的流量增加，不仅本身的行车成本增加如b c ，且路上所有车辆的行车 成本都随之增加，即边际车辆的加入产生了外部不经济，整个社会需为之负担 额外的成本，因此虽个人负担的成本为b c ，但整个社会实际负担的成本是b c 。 所以a b c ，a b c 为个人平均成本和社会平均成本。短期平均成本s a c 与短期边 际成本s m c 的关系为： s m c = ( s a c + s a c ) ( w + 1 ) 一( s a c ) ( w ) = a s a c * w + ( s a c + a s a c ) = s a c + a s a c ( w + 1 ) 其中w ：原先的交通量： a s a c ：因一额外车辆而产生的个人平均成本增加量 ! ! 塑奎丝奎堂堕主堂些堡茎 a s a c * w ：外部效果，即拥挤成本。 2 2 2 数学模型 仿照流体力学，行车速度与车流密度有以下关系 s = b 1 nd o d 其中s = 速度： d = 车流密度： d f 速度为零时的堵塞密度： b ：常数，决定于道路的宽度，道路等级等。 令q 为单位时间里的车流数，则速度与流量有以下关系：q = s d 上式得：d ：d o e ”8 因此q = s d = sd ne 式( 2 - 3 ) 对s 微分令其为零，得流量最大时的速度( s m ) 为s m = b 因此最大密度为d m = d o e - b b = d o e 。 式( 2 - 4 ) cc 最大车流为q m = d o s me 1 q 2 q m 南e 。式( 2 - 5 ) b m3 ，” 令一车子走哟单位距离所需的时间为t ，则t = l s 全部车流所需的时间为 ac t = q t - q s m 机“一责kd m 一”责 眦川仙川肚地仙2 丽d t d s2 赢署潞圳( s - s m ) 其中边际成本t = l s 是由驾驶人自己负担，由他加入车流所造成的延误为 z ：m c t t ：1 ( s s m ) 一l s ：墅! 一 式( 2 6 ) s ( s s m ) 此即为拥挤所造成的延误损失，即拥挤成本。 2 2 3 另一种表示方法： b 表示的是速度一流量关系流量最大为f m a x ，c 图是成本一流量图，人 们上路的必要需求看成需求曲线d ，a 图表示了旅行成本和交通密度的关系。 msc 是每一新增的小汽车对路上的其它的小汽车增加的成本，s 曲线代表对 新增加的小汽车的使用成本( 他的旅行成本不考虑对道路上其它人的影响) 。 c 是从a 和b 中得出的成本一流量关系图【2 】，s 曲线是般的平均成本的 曲线，msc 是边际成本曲线。当需求曲线和msc 曲线相交时，对应一定的 平均成本和交通流量。而此时的平均成本对应的流量密度可以从图a 中得到。 9 銮望塑堑墨型篁 c2c3 是边际成本和平均成本的差额。即道路的堵塞成本，此时它对应的的 流量密度d2 。 8 受衄f m a x t n 埘 成丰 f 2 f i d l0 20 暂膻 图2 - 3 成本一流量关系图 ff 眦x 流盘 2 3 拥挤问题的对策 在讨论拥挤问题的解决方案时，有人主张采用降价及减量两种方法，这两 种方法是否可行值得讨论。由于运输使用者认为在拥挤情况下，使用者除时间 的损失外，且享受到的服务水准很低因此他们认为必须降低运输设备的使用 价格才合理。这一论点忽视了拥挤的成因，主要是由于使用价格的偏低而导致 过多的需求，如果再降低价格势必增加新的需求，而使拥挤情况更加恶化。另 外有人则认为道路拥挤主要是由于汽车太多，因此只要禁止汽车的使用或减少 汽车数量，拥挤问题自然消失。这种观点把汽车当成纯粹的消费品。其实，公 路运输增加资源流通，促进经济生产，对城市工业经济发展都有不可磨灭的贡 献。正确的解决方法应该是在促进城市发展的前提下，考虑如何合理有效利用 交通运输资源，以增加城市地区的流动性。 一般专家学者提出的拥挤问题解决方法，大致上可归纳为三类： ( 一) 社会方法 这类方法企图通过改变个人的旅行行为来解决拥挤问题。这类方法包括错 开工作时间及减少每周的工作日数。 o 北方交通大学硕士学位论文 ( 二) 经济方法 这类方法从经济因素的角度考虑，以减少尖峰时刻的运输需求，特别着重 通过经济手段改变旅行形态。这类方法包括定价与管制、限制汽车的进入t 土 地使用计划、市场方法、共同联合开车等。 ( 三) 技术方法 这类方法试图以科技进步影响社会行为，再进而透过社会行为的改变以影 响旅行形态。此类方法主要是以现代通讯方法代替和减少运输工具的使用。另 一个层次的技术方法是以交通工程技术方法，改善车辆设计，或以大众捷运来 代替私人汽车等。 在各利- 拥挤问题的具体解决方案中主要以下方案： ( 一) 改变工作时间 ( 二) 道路订价政策 ( 三) 道路的限制 ( 四) 改变土地利用 ( 五) 以通讯代替旅行 ( 六) 预先安排共同开车 ( 七) 交通工程技术 ( 八) 公共运输系统的使用与改善 各种解决方案各有其优劣及其适用的情况，在选择方案前，应加以详细评 估。在进行评估时，通常考虑下列准则： ( 一) 减少尖峰时刻拥挤的效果 ( 二) 实行成本 ( 三) 间接效益与非效益 l 、整个系统中其他部位的拥挤 2 、长期旅行需求与形态 3 、能源消耗 4 、环境污染 5 、大众安全 6 、经济影响 7 、公平原则 8 、政府机构方面的考虑 9 、私人机构的考虑 ( 四) 时间因素 ( 五) 获得主要有关机构的支持 ( 六) 一般大众的支持与接受 ( 七) 私人团体的接受与支持 窒望塑堑墨型篁 ( 八) 与现行法令及管制政策的配合 ( 九) 技术现况 总之交通拥挤基本上是需求与供给的问题，所以解决的方法有两条：减 少运输需求或增加供给，但减少需求比增加供给为好，因此用道路订价方法或 其他办法，以消除一些非必要的运输需求，其效果更好且更能持久。 当然，各个地区其拥挤的成因与程度皆有不同，所以适当有效的解决方案 也因此不同，在考虑解决方案时，应针对本地区详细情况从事研究，再因地制 宜，采用适当方案。下文主要从管制和道路定价的角度来进行分析讨论。 2 4 定价还是管制 定价和管制仿佛是一对与生俱来的矛盾，而经济学家则不遗余力的提倡使 用前者来解决一些经济问题。在对道路使用的问题中亦为如此。其实，在道路 使用中采用经济手段，是和道路使用的一些特性分不开的。 2 4 1 作为“俱乐部物品”的运输基础设施 运输基础设施绝大部分是用于私人目的的。个人消费者将运输设施作为不 同空问地点的桥梁，他们将自己的消费活动安排在不同的时间和空间以使其效 用达到晟大化。运输设施本质上是一种”俱乐部物品”【3 】，即其绝大部分的效 益只提供给俱乐部中的个人用户。暂时撇开分配和公平问题没有丝毫理由像 对待公共物品一样去对待这种俱乐部物品，并用公共的准则去生产和分配运输 服务。另一方面，运输成本不可分割性特点导致其使用的外部不经济性。因此， 需要更高程度的公共控制，以防止运输市场出现自然垄断以及外部性造成的扭 曲。结论就是公共控制是必要的，但在私人部门中起主导作用的经济手段的应 用则更为灵活。 2 4 2 外部性 为帮助解释外部性，同时强调社会成本和效益的含义。我们可以举一个非 常简单的例子，一条道路可供行驶，而道路使用者向道路管理者支付相当于边 际财务成本的通行费。为简便起见，我们假设维持道路的费用将随交通量的增 加而上升图中m b 表示交通需求( 通行者的边际效益) ，f 1 则表示最优的交通 流量，此时每位通行者支付的通行费为p l 。这时，道路将产生两种类型的社会 福利1 】： 道路管理者将获得利润( 或称生产者剩余) ，在图2 4 中由a b p l ，部分的 面积表示。这部分利润就是在流量f 1 下征收通行费的总收入超过与f 1 相对应的 总成本而得到的剩余部分。 1 2 i ! 查奎塑查堂堡主兰垡堡苎 本；一 图2 4 中p l b c 部分的面积则表示由使用者获得的效益超过他们实际支付的 通行赞的那部分剩余这就是传统的消费者剩余的概念。产生消费者剩余可 以有很多的原因，而且这一概念还反映了这样一个事实，即道路使用者愿意支 付的价格比他们实际面对的通行费价格要高。这种支付意愿反映了消费者通过 更多地使用道路可获得更高额外利润，而土地所有者因为道路的使用可以为他 们获取高额租金。非常清楚地这些净社会效益有时是非常巨大的“1 。 外部性只有在产生不属于以上过程的费用和效益时才会出现。如果存在外 部效益( 人们也许会欣赏某些运输设施的建筑，如桥梁，并从中获得审美感受) ， 则意味着整个社会的边际效益曲线要高于需求曲线在图2 - 4 中由m 表示。 非常清楚地，如果运输设施的供给者能够因这种特性而收费( 如，对喜欢桥梁 的所有人都征收一种费) ，那么增加这类设施的供给以反映这种额外的效益， 对整个社会来说就是合理的。在图2 4 中则意味着有效的供给能力增加到f 2 。 在这一交通量下，道路系统所提供的总的社会效益将会由面积a b c 增加到a e d ( 现 在，新的生产者和消费者的效益水平分别为面积a c p 2 和p 2 e d ) 。在此情形下， 对于正的外部性的严格内部化会增加社会效益。增加的部分在图中由面积c b e d 表示。 正如运输可以带来外部效益一样，外部成本也可能随之产生。外部成本可 与运输系统自身的运作相联系例如拥挤问题：或者使非运输设施使用者的 第三方受到影响例如空气污染。噪声问题以及视觉障碍。在这种情况下由 使用者支付的运输成本是低于最优化的水平的。如图所示，这就意味着当道路 使用者对边际成本曲线m c 作出响应时，他们实际造成的总成本则由条更高的 曲线m c 反映出来。其结果就是如果通过内部化考虑所有的成本那么运输设 施带来的社会效益就会从面积a b c 明显地下降到f e c 水平。原因是一些道路使用 者享用了p l e d a 部分的效益，而牺牲了经济与环境系统总的有效性。 窒望塑堕丝型篓 本i 蓊 通常，确定不同类型的外部成本之间的差异从而强调这些影响的性质会很 有帮助。外部成本可以划分为使用者对使用者的影响( 有时也称作“俱乐部”影 响) 和使用者对非使用者的影响。在前一种类型中，交通状况以拥挤为特征。 从道路使用者不顾自己的行为对其他人的交通状况造成的影响这种意义上说， 拥挤问题对单个的使用者来说是外部性的，但对所有的道路使用者这个“俱乐 部”而言，它又是内部性的。运输网络的经济效率就这样因为使用者的使用而 降低。相反使用者对非使用者的影响类型的外部性则是以污染和噪声为特征 的，因为这种外部性更广泛地存在于道路使用者对社会造成的消极影响，尤其 是对那些实际上未使用道路的人们的福利的消极影响。从图中可以看到，当外 部性以拥挤的形式存在时，运输系统的经济效率会受到影响，而由于各种污染 物的过量排放，环境会受到损害。 总之，综合考虑外部效益和成本，意味着交通量水平不会是f 1 ，而应是f 4 ， 而f 4 水平将会高于还是低于在没有为外部影响提供任何津贴的情况下的交通量 水平，则是一个需实证的问题。 己获得的确凿证据表明，即使存在运输的某些外部效益，从长远观点来看， 这种效益是十分有限的。原因是很自然的人人都具有的一种趋利的积极性，会 以一种不花费外部成本的方式将外部效益内部化。例如。在前面提到过的有关 审美的例子中，如果有足够多的人喜欢观看飞机的起飞和降落，只要技术上允 许，机场将开辟出一块观看飞机起降的地方，向前来观看的人们征收入场费。 当然，明显的外部效益可能由于市场的调节而短期内存在，而且在个时期内 外部效益还有可能一分巨大。但从长期来看，则存在内部化的理由。但很清楚 的是如果具有外部成本，这种自动的内部化过程就不会发生。 4 ! ! 查奎望查兰堡主鲎竺堡奎 总 成 本 p o f 3f 4f lf 2交通流量 图2 6 外部成本和外部效用 从图巾我们还必须注意到的是内部化并不意味着由运输导致的环境成本和 拥挤成奉会完全消除。图中显示的情况是可以降低外部成本，但重要的一点是 采用正确的定价政策可以使成本最小化。这样定出的价格可以提供一种指导， 超过交通量f 4 的额外的运输量，所产生的总的社会效益是小于所需付出的额外 的成本。 总之，外部性的产生并不是由于存在着对其他人的影响，而是没有积极性 去充分考虑这一影响。任何经济行为都会影响到其他人但在一个运作良好的 体系中，价格机制可以提供积极性去考虑这些影响。毫无疑问，运输提供了一 系列多种多样的社会效益，但其中很少有外部效益的存在。这是由于存在一种 将外部效益内部化的积极性并且将其纳入了价格结构中。当然，对于外部成本 的内部化的积极性就要小得多。 2 4 4 定价与管制 要想取得经济的可持续发展，运输价格必须反映出真实的资源稀缺性。对 于交通基础设施，一般来说个人意愿对于交通流量的大小、起着决定性的作用。 这时公共权力部门不能直接对交通量进行决策，而只能对个人消费者的决策施 加一定的影响。这种影响通常通过两种形式：技术规章( 标准、禁令等) 和经 济刺激( 税收与优惠) 。而运输政策要解决的问题是现有的价格并未考虑对环 境和人力资源的耗竭。其结果是运输价格定得过低而引发了对运输活动的过大 需求。一个解决途径就是传统的通过行政管制政策将运输需求合理化。例如： 设置汽车和卡车禁止驶入区； 依不同货物类型和运输距离分别进行管理： 通过协定对某一行业市场的进入控制( 如公共汽车、出租车等行业) ： 交通拥挤及对策 按非经济原则( 如“先来先到”原则) 分派停车位： 引入环境技术标准，并控制机车执照的签发： 在拥挤地区将停车权分配给当地居民。 有时规章制度的确能很容易地达到些定量化的目标。但利用单纯的管制 政策中存在的问题已在许多文献中有大量的讨论。例如，欧洲联盟的运输政策 就是以减少管制规章为原则的，这是因为： 它并不是导致最小费用的最优化途径： 常需要配套政策，而执行这些政策可能是昂贵的或是困难的： 执行者可能被政策对象腐化，使得执行规章不够严格或为己牟利： 随时间推移，为扩大规章的覆盖范围，或防止逃避行为，执行日益复杂 在某些方面会产生副作用或意想不到的后果； 可能成为技术变革和机构转换的障碍： 施加了一分僵硬的障碍，以致人们不能依自己的偏好而灵活地作出反应： 鼓励了人们规避法规的行为，引导个人智慧用在了错误的地方； 作为一种国家政策，妨碍了国内市场参与国际竞争： 不能为创新和动态有效性提供足够的刺激。 经济学家们认为只有价格才是将资源稀缺性引入个人决策之中的最好方 式，即价格通过所谓的“软约束”控制着市场。个人决策的“软约束”意味着个 人并不被禁止从事某项运输活动，但有一个预算约束来保证人们在做决策时考 虑到每花一个货币单位所能得到的边际效用。与“纯”管制政策不同的是，此时 个人能够通过以下选择灵活地对更高的运输价格作出反应： 选择另外的空间进行生产、消费和居住； 重建为运输与销售提供服务的后勤体系： 改变所使用汽车的类型； 调整旅行的次数和空间的分布： 改变对运输方式的选择； 改变旅行路径。 价格政策与管制政策相比最大的优势是：能够影响个人决策过程和各个方 面；对政策响应的模式由个人来决定。个人决定其行为改变的方式，这样，千 百万决策个体的聪明才智可以积累在一起以寻求降低拥挤、节约能源、降低污 染的晟佳途径。 总之，价格政策有助于为运输部门引入面向市场的政策响应，有助于在不 危及市场经济工作效率的前提下减少外部不经济性。因而，要解决交通拥挤问 题，运用道路定价要比交通管制更有效。 1 6 道路定价原理 3 道路定价原理 3 1 d u p u i t 桥问题 在十九世纪初，法国工程师d u p u i t 发表了论公共工程效用的衡量一 文，研究了一座桥的收费对公共利益的影响，他的研究影响深远，从而引起了 人们对公共物品的研究和对道路收费的评价。 3 1 1 集体资源和集体消费 d u p u i t 认为道路是一种集体资源，