（系统理论专业论文）城市交通投资结构与交通需求协调性研究.pdf

中文摘要 摘要：“十五”以来，北京市开始重视交通结构优化研究，通过交通出行方式转 移来缓解城市交通捅堵状况，但是交通结构调整的效果取决于交通投资的引导 和支持。以往十几年来交通投资的大量资金投入到道路建设，没有从根本上扭 转交通供需矛盾日益突出的状况；同时，公共交通方面投资的“滞后”，导致公 共交通服务水平不高，吸引力小，因此，结构调整难度很大。本文从交通投资 与交通需求的关系出发探讨投资方向和投资力度对交通结构的影响。 论文围绕着国际上特大城市交通投资结构阶段统计特征、投资与交通需求 的对比关系，应用大量数据对北京市的交通投资结构与交通需求、社会经济发 展关系进行分析。构建了交通投资系统与交通系统的协调度模型，并系统地分 析了北京市“七五”至“十五”时期交通投资系统与交通需求、交通供给和社 会经济系统的协调度。 最后。依据j e 京市交通发展缌要，应用多暑标优化方法，并运用m a t l a b 软 件计算，在保证公共交通划分率的前提条件下，给出了公共交通投资结构的预 测方案。研究结果表明：北京市交通投资应适当倾向于大容量快速轨道交通， 加大地面常规公交及交通需求管理的投资力度，以实现北京市“十一五”时期 交通发展规划目标，达到交通投资结构与交通需求的协调可持续发展。 关键词：城市交通投资；交通需求：交通结构；协调度；多目标优化 a b s t r a c t a b s t r a c t ：b e i j i n gh a ss t a r t e dt h er e s e a r c h0 1 1o p t i m i z i n gu r b a n 嘣c s t r u c t u r e s i n c et h et a n t hf i v ey e a rp l a n , i no r d e rt os o l v et r a f f i cc o n g e 豇i o nb yc h a n g i g p e o p l e st r a 伍cm o d e s b u tf r a n cs t r u c t u r ea d j u s t i v ee f f e c td e p e n d so bt h el e a d i n g a n ds u p p o a i n gf u n c t i o no ft r a m ci n f r a s m l c u u a li n v e s t m e n t i nt h ep a s tt e ny e a r s ，a g r e a td e a lo fm o n e yw a si n v e s t e di n r o a dc o n s t r u c t i o n ，w h i c hd i dn o tu l t i m a t e l y s o l v et h ei n c r e a s i n gc o n t r a d i c t i o nb c t w e e bt r a f f i cd e m a n da n dt r a t 五cs u p p l y a tt h e 鞠m et i m e ，b e c a u s eo fa l a gi np u b l i ct r a f f i c 遗盘8 s 擅【l c 愈。，t h e r ei sn ob e t t e rs e r v i c e l e v e lo f p u b l i ct r a f f i c a n dn oa t t r a c t i o nc o m p a r e dw i t hc a r s i ti sh a r dt oa d j u s t 锄c s l n l c t i i 糟t h e r e f o r e t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ei m p a c to ft r a 伍ci n f i a s u o c t o m l i n v e s t m e n t sd i r e c t i o na n ds c a l eo nt r a f f i cs t r u c t u r ef r o mt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t r a 伍ci n f r a s t n l c t u r a li n v e s t m e n ta n dt r a f 珏cd e m a n d t h ep a p e rd i s c u s s e dt h e 岱翻o d i c a ls t a t i s t i cc h a r a c u 试s t i c so f 乜a f 丘c i i i f b s t f u c n l r a li n v e s t m e n ta n dt h eb a l a n c e dr e l a t i o n s h i pb e t w e e ni y & f 右ci n f r a s t r u c t u r e a n dt r a g i cd e m a n da m o n gi n t e r n a t i o n a lb i gc i t i e s ，u s e dl o t so fd a t at oa n a l y z et h e r e l a t i o n s h i pa m o n gt r r 伍ci n f r a s 删i n v e s t m e n t 仃a 蚯cd e m a n da n ds o c i a la n d e c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nb e i j i n g , e s t a b l i s h e dt h eh a l i n o n i o u sd e g r e em o d e lo f t r a f f i ci n f r a s t r o c t u m li n v e s t m e n ts y s t e mw i t ht r a f 五cs y s t e m , a n ds y s t e m a t i c a l l y a n a l y z e dh a r m o n i o u sd e g r e e sa m o n gt r a 伍ci n f r a s t r u c t u r a li n v m m e n ts y s t e m , 锄c d e m a n ds y s t e m , t r a 伍cs u p p l ys y s t e ma n ds o c i a la n de c o n o m i cs y s t e mf r o mt h e s e v e n t hf i v ey e a rp l a nt ot h et e n t hf i v ey e a rp l a n a tl a s t , b a s e do n b e i j i n gt r a 佑cd e v e l o p m e n tp r o g r a m , w ed e s i g n e dt h e f o r e c a s t i n gp l a no fp u b l i ct r a 伍ci n f r a s t r u c t u r a i n v e s t m e n t , o i lt h ep r e c o n d i t i o no f a s s u r i n gp r o p o r t i o n st h a tp u b l i ct r & m cs h a r e sb yu s i n gm u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z e m e t h o da n dc o m p u t i n gi nm a a bs o r w a r e w cg a i n e dt h ec o n c l u s i o n st h a tb e i j i n g t r a f f i ci n f r a s t m c m r a li n v e s t m e n ts h o u l db ei n c l i n e dt 0t r a c kr a 伍cw h i c hi sb u l k y a n ds p e e d y , a n ds h o u l di n c r e a s ei n v e s t m e n t0 1 1g r o u n dr o u t i n ep u b l i ct r a 伍ca n d p u b l i cs e c u r i t yt r a f f i cm a n a g e m e n tt or e a l i z et h ee l e v e n t hf i v e - y e a rt r a f f i ca i m , a n d t o g a i n ah a r m o n i o u sa n dc o n t i n u a b l ed e v e l o p m e n to ft r a f f i ci n f r a s 仃u c t u r a l i n v e s t m e n ta n dt r a f f i cd e m a n d k e y w o r d s ：u r b a nt r a f f i ci n _ f r a g m c t u r a li n v e s t m e n t ；t l 嫡cd e m a n d ；t i a m c s t r u c t u r e ；h a r m o n yd e g r e e ；m u l t i o b j e c t i v eo p t i m i z a t i o n 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。 特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：劢刁年 导师 日签字日 7 岔群媚 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：弘 签字日期：如刁年，月3 日 韭塞窑强盍堂亟堂僮趁奎壅递 致谢 三年的研究生生活就要结束了，我的人生里又增加了一段酸甜苦辣的回忆。 借此方寸之地，谨向三年来关心、爱护、批评、教导过我的所有师长、友人、 同学致以我最真诚的谢意! 首先要感谢的是我的导师张秀媛副教授和李秀敏高级工程师。张老师渊博 的学识、高尚的人格、严谨的治学风范、求实的工作作风和精益求精的学术精 神，使我受益匪浅、终生难忘。在论文撰写过程中，张老师无论在选题、收集 资料、整理数据还是最后定稿都给予我悉心的指导。李老师传授给我的更多的 是面对问题时的解决思路和理念，这是可以让我终生受益的宝贵经验。另外， 在生活中，两位老师始终像亲人一样，给予我无微不至的关心和爱护。 在北京中城通联智能交通科技有限公司实习过程中，董苏华高级工程师及 蔡华民高级工程师在科研思路和理念创新方面给予我很大的指导与启发；张平、 段文志、高颖寰几位工程师耐心传授我项目研究的各个细致步骤，提高了我的 思维逻辑和动手能力，他们的大力帮助和真挚友情使我终身难忘。 感谢邵春福教授在我学业遇到困难时，不厌其烦地给予我教诲与指导。 感谢师姐李秀芳、师兄李峰、王梯、好友赵路敏、师妹叶红霞和师弟王远 回对我论文中理论研究及计算工作给予了热情帮助，三年来精诚合作使我受益 颇多。 感谢好友刘渊，唐会、陈煜、徐丽营、滕亚帆，三年来亲如手足的情谊是 我一生的财富。 最后要感谢的是我的父母，他们给予我生活上无微不至的照顾，更给予我 莫大的精神支持，是我顺利完成学业的源泉和动力。 扯塞窑通左堂硒雯位论室缝监 l 绪论 1 1 研究背景 近年来，随着我国经济持续高速增长和城市全方位开放，机动化程度迅猛 增加，大城市交通拥堵、阻塞、延误和出行时间增加的状况也日益严重，给居 民出行带来诸多不便，造成了数量可观的经济、社会损失。这些交通矛盾集中 表现为交通需求与交通供给能力在总量和结构上的双重失衡，产生这种失衡的 根本原因是对交通业需优先发展的重要性缺乏足够认识，交通投资的历史欠账 过多；在投资方向上，缺乏整体的投资意识，建立以快速、大容量轨道交通系 统为骨干的城市交通结构的严重滞后。 因此，“十五”期间，国家加大了城市交通基础设施投资，北京市交通基础 设施建设规模达到前所未有的水平，并开始重视交通结构优化研究，期望通过 出行方式转移来缓解城市交通拥堵状况。但是交通结构调整的最终实现需要交 通投资的引导和支持。十几年来，北京市一直采取按需分配的交通投资模式， 大量资金投入到道路建设，并没有从根本上扭转供需矛盾日益突出的状况；公 共交通方面投资“滞后”，导致公共交通服务水平不高，吸引力小，使得交通结 构调整难度很大。在这种情况下，北京市“十一五”规划仍然坚持公交优先， 把改善交通出行结构作为重要战略任务。 城市交通的功能是促进城市经济、社会发展。如何既能够有效地解决当前 城市交通的紧张局面又能够有效保证城市的经济活力，是我国城市交通面临的 主要问题。从城市交通投资角度解析交通投资与城市交通需求、交通结构及社 会经济系统之间的协调关系，研究在不同的交通需求水平，以及不同的公共交 通分担率下，如何确定城市某一发展阶段的交通投资占g d p 、基本建设投资的 比例，并形成交通投资分配结构，以改善交通供给结构，弓l 导交通需求，最终 实现城市交通出行结构转变，是有重要实用价值和理论意义的。 1 2 研究现状及综述 围绕着城市交通投资问题，国内外学者更多侧重于投资与城市经济发展的 关系研究。在交通投资分配方面，国外学者从社会效益和经济效益等不同角度 有所探讨；国内交通投资结构方面的研究主要以王莉和詹运州两位学者为代表。 j l 塞套盈太坐硒堂位i 金塞 蟹j 金 1 2 1 国内外研究现状 英国威尔士大学w i l l i a m s ，h c w l 【l 】在不同交通方式的投资收益方面做以 研究，在多种交通方式的平衡模型框架下，从理论和数据说明两方面来揭示对 道路投资和公共交通投资的不同贡献。在需求角度，考虑了可替代的交通方式 和其他相关作用；在供给角度，考察公共交通工作人员对社会车辆竞争所带来 的损失的反应。最后，检测对公共交通使用者存在的潜在不利因素，并提出在 交通拥挤区域修建主要道路可能更加重拥堵的观点。 英国哈姆勒大学的gd a b i n g t t 2 1 对谢菲尔德市2 0 世纪9 0 年代初期至中期大 规模的交通投资和交通回报进行纵向研究。褥出投资对当地工业、商业及普通 家庭都没有明显的正面效果，原因是由于交通供给者和发展商之间缺乏整合。 法国的j a c ks h o r t l 3 】在讨论欧洲国家交通投资趋势时提到：欧洲国家交通投 资占g d p 的比例以法国、德国等拥有较好的交通设施的国家为标准，并与本国 经济、人口和地理位置等相结合。对不同交通方式的投资分配采用成本收益分 析和政策评价方法来决策合理的投资结构。 英国的k i r o nc h a t t e r j e e l 4 在英国2 0 3 0 年交通规划中介绍了2 0 0 0 年英国政府 出版的1 0 年规划( d e t r , 2 0 0 0 a f q ) ，其中规划了直到2 0 1 0 - 2 0 1 1 年地面交通投 资。规划的战略目标是通过改善所有交通运输形式( 轨道和道路、公共交通和 私人交通) ，以增加出行方式选择的途径来解决交通拥挤和污染问题。对2 0 3 0 年英国交通的规划中，设定了5 种交通发展情形，在出行产生、出行水平、拥 挤和c 0 2 排放角度设置约束，使目标交通增长达到最大。并对应不同情形，制 定相应的交通投资政策。 国外学者多在的交通投资与经济发展的各个层面和角度进行研究。在国家 层面，有西方学者利用交通建设投资数据和国民经济发展的宏观指标对交通建 设与经济发展的关系进行定量研究，得出了交通建设投资额度和g d p 增量之间 的数量相关关系【5 w 】。在区域层面，利用个案对交通投资和土地利用性质、土 地价格的变化进行研究，一般得出的结论是交通投资会造成土地增殖【8 】，但是 无法表明交通投资会促进整个城市空间结构、经济效率的优化和提高1 9 。b o t h a m ， r w 【1 0 佣实例研究表明，集中于城市某几处的交通建设投资，也许暂时提高了 这些区域交通设施的容量，但是却也吸引了更多的交通流量集中到这些区域， 造成新的交通拥挤和阻塞。 国内关于城市交通系统的投资理论的研究比较少f 1 1 1 1 2 1 ，1 9 9 5 年王莉主编的 大中城市交通系统投资分析北京市交通系统投资比例优化模型以系统 分析的理论、方法及投资理论为指导，以北京城市交通状况为研究背景，对大 中城市交通系统的投资规模及比例进行了定性定量相结合的分析。同时，在投 2 韭基窑亟太堂亟竺位j 金毫缝途 资取向、结构、管理上提出了建议，以求为决策者确定城市交通投资规模、投 资结构提供一种宏观调控手段和制定投资改革政策的科学依据。 2 0 0 1 年詹运洲编著的城市客运交通政策研究及交通结构优化一书侧重 于投资合理规模的研究，对交通投资整体政策未作相应研究，主要阐述了城市 交通投资的功能、结构及有关基本概念，通过剖析城市交通系统的需求供给 关系，以确定城市交通系统投资的合理规模：确定了城市交通系统投资主相关 因素的理论方法，和北京市城市交通系统的投资规模结构及其量化规模。 1 2 2 国外大城市交通投资政策借鉴 借鉴国际大城市交通投资政策以及与交通需求关系来对比北京市交通状 况，定性判定北京市交通发展道路。 1 伦敦 伦敦是世界上第一个拥有轨道线网的城市，直到现在，轨道交通仍然是伦 敦居民主要的通勤方式【1 3 1 。图1 1 是伦敦市1 9 9 5 - 2 0 0 5 年地铁运营各项指标的 增长率比较。 图1 - 1 伦敦地铁各项指标增幅比较 f 蟾1 1c o m p a r i s o n so f u n d e r g r o u n di n d e xi 毗f c a s c d 姐l e si i il o n d o n 1 9 9 5 2 0 0 5 年伦敦市地铁投资是不断加大的，而地铁线路长度仅在1 9 9 9 年 增加了4 0 8 ，运营车辆也仅在1 9 9 8 、1 9 9 9 年有小幅度增加，一直到2 0 0 5 年， 由于客运量的不断增长，营运车辆又增加了1 1 1 台。因此轨道增加的投资主要 应用于运营管理和服务可靠性水平的提高，带来了客运量每年o 5 的稳定增长。 图l - 2 伦敦市公共交通投资与客运量比较 f 9 1 - 2 c o m p a r i s o no f p u b l i c t r a f f i c i n f r a s t r u c t u r a l i n v e s t m e n t sa n dp a s s e n g e r t r a f f i c i n l o n d o n 图l - 3 早高峰时段进入伦敦中心区交通流量 f i g 1 - 3 t r a f f i c e n 妇c e m 口d i s t r i c t s o f l o n d o n d u r i n g m o r n i n g p 黝良h o u r s 图1 4 早高峰进入伦敦中心区方式分担比例 f i g 1 - 4s h a r e so f d i f f e r e n tm o d e st oe n t e rc o n t e l d i s 订i c t so f l o n d o nd u r i n gm o r n i n gp e a kh o u r s 上世纪5 0 年代至8 0 年代，伦敦市地铁客运量一直没有大幅度变化，甚至 在7 0 年代有所下降。但是8 0 年代以来，随着地铁投资力度的加大，客运量处 于逐步增加状态。如图1 2 ，伦敦市的公共交通系统中，轨道运输占主导地位， 4 承担了6 0 7 0 的公共交通客运量。多年来，伦敦市对地面常规公交基本没有 投入，上世纪9 0 年代，地面常规公交客运量一直没有变化，进入2 1 世纪，伦 敦市开始重视公共汽车运营，并加大投资，使得客运量出现了涨幅。由此可见， 交通投资力度和投资方向能够引导交通需求及出行方式选择。 图1 3 、图1 4 为历年来早高峰进入伦敦市中心区交通流情况。伦敦市虽然 机动车千人拥有量已达3 0 0 辆以上，但是在早高峰时段进入伦敦中心区的流量 中仅有不到7 的人选择小汽车，有2 3 以上的人选择公共交通方式。说明随着 公共交通投资增加，公共交通服务水平提高，配合相应的交通需求管理，使居 民出行结构发生了变化。 图1 - 5 北京市公共交通投资与客运量比较 f i g 1 - 5c o m p a r i s o n so f p u b l i c 自m m ci n f r a s t r u c t u r a li n v e s t m e n t sa n dp a s s e a g e rt r a f f i ci nb e i j i n g 近年来，北京市公共交通投资增长幅度比较大，特别是轨道交通投资，自 2 0 0 2 年起，大量资金投入到新线建设。由于交通投资效果的“时滞性”，轨道交 通客运量至2 0 0 5 年还没有明显增长；地面常规公交的投资力度也有了很大提高， 近些年公交客运量处于小幅增长状态。 图1 - 5 是北京市十年来公共交通投资及客运量增长情况，比较北京市与伦 敦市的公共交通系统，可看出两城市间公共交通系统的差异：伦敦市公共交通 主要由轨道交通承担，而北京市地面常规公交承担8 0 0 , 6 9 0 的公共交通客运量； 两个城市的交通结构也存在很大差异。 轨道交通具有速度快、容量大、效率高等特点，较地面常规公交更具吸引 力。北京市轨道线网结构尚不完善，因此今后轨道建设仍然是北京市交通主要 投资方向。 2 纽约 纽约城市交通的发展历程总体上可以分为三个阶段，交通投资引导和支持 也随之变化【1 4 1 q 1 6 1 。 ( 1 ) 小汽车发展阶段 自2 0 世纪2 0 年代，针对快速发展的汽车工业，纽约市政府提出了普及小 汽车的政策，不断完善公路法规，加大对城市道路基础设施的投入，以完善路 网，满足小汽车发展需求的目标，道路供给能力与需求大致适应，从而推动了 汽车迸入家庭，改变了人们的出行。这一阶段小汽车发展迅速，纽约市的公共 交通系统开始萎缩。 ( 2 ) 公共交通发展阶段 2 0 世纪6 0 年代，由于道路建设带来的城市拥堵情况越来越严重，以及环境、 社会、中心区振兴等问题，纽约市开始提倡发展公共交通，鼓励城市公共交通 系统的规划和建立，使得公共交通发展迅速。城市公共交通逐渐成为城市交通 的主体，约占客运量的7 5 左右( 其中轨道交通占5 0 0 4 以上) 。 ( 3 ) 多种交通方式协调发展阶段 自2 0 世纪8 0 年代起，纽约开始强调各种运输方式的协调发展，提出旨在 促进各种交通方式经济上有效、环境方面友好、能源利用高效的法案。并始终 强调发展公共交通，注重城市中心区交通与外围区域交通的良好衔接。 自1 9 9 4 年汽车工业产业政策发布并执行起，北京市机动化程度发展迅 猛，仅用1 0 年时间就完成了纽约3 0 年的第一阶段机动化发展道路。因此，北 京市出现了纽约市2 0 世纪6 0 年代的交通问题，并开始进入纽约市发展的第二 阶段，提倡大力发展公共交通。北京市公共交通体系中最具发展潜力的是轨道 交通，在投资策略上应适当倾斜，并注重多种交通方式的衔接，以实现和谐发 展。 3 东京 自6 0 年代开始交通问题日益紧张，东京市就开始大力发展轨道交通，公共 交通占全部出行方式的6 0 9 铲- 8 0 ，轨道交通占全部公共交通方式的9 0 。虽 然东京市目前的轨道线路里程已达4 0 0 公里，市区线网密度已达o 9 k i n k i n 2 ，但 东京市仍在投资于新线建设和促进线路的并列复线化，来缓解交通拥挤【1 y l 1 8 1 。 总结国外发达城市“机动化”发展进程，有不少都经历了“私人汽车膨胀 道路拥挤阻塞重视发展公共交通”这样一条曲折的弯路，对应的交通 投资政策不断调整变化以解决由于道路建设的投入量赶不上道路需求量这一令 人棘手的基本矛盾【1 9 1 ( 2 们。 ( 1 ) 大比例道路交通投资政策 如上世纪七十年代和八十年代，日本面对城市交通需求的快速增长，投资 政策和投资结构都出现了倾斜。各类道路的投资中，国家和地方政府的投资一 直保持在7 0 以上，而且交通投资在公共基础设施总投资中的比重占5 0 左右。 美国、澳大利亚、荷兰、比利时等国先后建立了交通专项信托基金制度， 6 基金的投资分配比例( 以澳大利亚为例) 是：修建国家干线公路占4 0 ，城市 干道占3 0 ，地方道路和乡村干道各占1 5 。 ( 2 ) 发展城市轻型轨道交通的政策 近几十年来，由于城市化进程的加快，人们对城市环境要求也不断提高， 于是公共交通优先、修建地下铁道、发展轻型轨道交通等一系列交通政策被推 广和应用。轻型轨道交通在现有的城市道路中布局比较灵活、机动，对于解决 现有大城市的交通拥挤状况是一种较为理想的交通工具。 ( 3 ) 优先发展城市公共交通政策 西方国家大力倡导并实行优先发展公共交通的政策，在很大程度上是吸取 历史经验的结果，其中比较典型的是法国、日本、荷兰等国，在法国，上个世 纪6 0 年代蓬皮杜总统执政时，提出“巴黎要适应小汽车发展的政策”结果由 于私人小汽车与日俱增。导致市区交通严重阻塞，甚至1 9 7 3 年环城快速路开通 后不久就出现交通持续拥挤的局面。随后调整交通投资政策，主张优先发展公 共交通，取消了修建塞纳河南岸快速路的计划，加快发展轨道公共客运系统， 以压缩私人小汽车的出行量。为了建立有效的城市公共交通系统和道路系统， 法国每年从国民收入总额中提取1 5 用于城市交通建设。 1 - 3 研究的技术路线及主要内容 论文的研究技术路线如图1 6 所示。 7 研究背景 研究现状及问题 城市交通系统ii 城市交通投资系统 交通投资与交通结构 及社会经济的关系 城市交通投资结构与 交通系统的协调度 投资规模与g d p 的 比例关系 投资规模与基建投 资的比例关系 交通投资结构优化 交通投资政策调整 图1 - 6 研究的技术龉线 f i g i - 6f l o wc h a r to f t h i s s e a t c h 近年来，我国城市交通投资一直倾向于道路扩建和线路延长，然而交通状 况却一直没得到根本性改善，道路设施水平的提高反而促进了小汽车出行需求。 2 0 0 5 年以来，北京市开始关注公共交通及交通需求管理，此时交通投资与交通 需求之间如何达到协调发展的关系，则是需要深入探讨的问题。 首先介绍城市交通系统和城市交通投资系统，从交通投资与交通需求之间 的关系展开。利用灰色关联分析法确定经济社会与城市交通系统中交通投资系 统的主要影响因素，然后利用协调度模型判断1 9 8 6 - 2 0 0 5 年来北京市交通投资 结构与交通系统的协调程度，并计算2 0 1 0 年北京市“十一五”交通行业发展 规划纲要规划情形下交通投资结构的协调程度，得到近期北京市交通投资结 构调整方向。 在此基础上，运用交通工程理论、系统理论和计算技术，采用多目标规划 对北京市2 0 1 0 年交通投资结构优化分析。首先设定四个目标：交通量最大、安 全度最高、出行效率最高、交通信息化程度最好。然后根据历史数据建立目标 8 函数，设定主要影响因素约束。最后基于m a t l a b 软件计算，得到近期北京市交 通投资与g d p 及基础建设投资的比例关系，为政府部门制定城市交通投资决策 提供理论依据。 最后根据交通投资结构与交通系统协调度的分析及不同情形下北京市交通 投资结构优化比例的计算，提出城市交通投资相应的措施、结论。 9 2 城市交通投资系统 投资问题属于经济学领域，探讨城市交通投资系统，则首先需要在城市交 通系统的基础上展开研究，从而分析得到交通投资与交通需求之间的潜在关系。 2 1 城市交通系统 城市交通系统分为城市内部交通和对外交通两个子系统。城市对外交通系 统，是汇集于城市的铁路、水路、公路、航空、管道等运输方式及其下设的车 站、港口、机场等组成的。城市内部交通系统，一般包括城市道路、公共客运 交通、专业货运交通、单位自备客货运输交通、私人交通和非机动交通等。 根据运输对象的不同，城市交通系统可分为两个子系统客运系统和货 运系统，本文主要分析城市内部交通系统中的客运系统。城市客运系统根据管 理体制可以分为公共客运系统、集团客运系统和个体客运系统三种形式。 2 1 1 城市交通系统的结构 城市交通系统，是由各种交通工具、道路桥梁等构筑物、其他建筑物和多 种交通管理手段，以及汽车驾驶员、乘骑车人和指挥管理人员等组成的一个协 同进行城市交通运输活动的随机服务系统。城市客运系统根据管理体制可以分 为公共客运系统，集团客运系统和个体客运系统三种形式。对于一个城市的发 展，旅客运输水平是起着决定性作用的一个环节。图2 1 中详细地划分出了城 市客运系统的全部构成【l “。 1 0 图2 - l 城市客运系统构成 f i g 2 1s t r u c t u r eo f c i t y 肼嚼g e ft r a n s p o r ts y s t e m 2 1 2 城市交通系统供需关系 交通需求是为了实现舒适、便捷的出行。而交通投资可以控制交通供给方 向和供给水平，以满足需求。 ( 一) 城市客运交通需求分析 在解决城市客运交通发展的问题中，调和供需矛盾是问题的关键。从经济 学的角度来讲，交通的需求不仅反映出行者的意愿，而且反映了出行者的支付 能力。 随着城市居民人均收入增长，人们的消费结构随之变化，体现在经济学原 理中，恩格尔系数( 食品消费支出与总消费支出之比) 逐渐下降，非食品消费 支出和储蓄额的份额相应上升。恩格尔系数越高，反映居民生活水平越低，反 之则反。按联合国的标准，6 0 以上为贫困，5 0 6 0 为温饱，4 0 - 5 0 为小康， 4 0 以下为富裕。据测算，2 0 0 5 年我国城镇居民的恩格尔系数为3 6 7 ，而北 京市居民的恩格尔系数必定小于这一比例，说明人们的消费进入“追求生活质 量的阶段”，相应产业结构出现服务化趋势。 城市社会经济发展水平的不断提高对消费的影响，表现在交通需求上，不 仅是弹性出行需求的大量增加，而且是机动化的发展趋势。在已经具备了交通 机动化的物质条件基础上。人们必然要求更加舒适、快捷的交通出行方式。但 需要指出的是：机动化，绝不是指小汽车化，而是指公共汽车、轨道交通、小 汽车等的各种机动方式化【2 1 1 。 ( 二) 城市交通系统供给分析 城市交通供给能力可分为硬能力和软能力。硬能力主要是指城市交通设施 系统提供的能力，其中包括车辆能力和道路通行能力等。软能力主要是指城市 交通的管理能力，即通过管理现代化来挖掘现有设施潜力的能力。 ( 1 ) 城市交通设施系统 城市交通设施系统主要由城市交通运输工具车辆、附有交通控制设施 的交通线路和其他服务设施三部分组成。 ( 2 ) 城市交通管理系统 城市交通管理，是指管理者利用各种软、硬件手段对交通系统进行组织、 协调、控制和指挥，为实现预期的交通目标而进行的一项综合性活动。城市交 通管理的核心问题，是实现交通流流动过程的有序化与高效化，有效利用已有 的道路交通资源，以实现城市交通的基本功能与预期目标。 ( 三) 供需平衡分析 目前，北京市交通基础设施供给只依靠于政府对道路的投资建设，来满足 日益增长的小汽车出行需求。而小汽车出行者在驾车出行时，考虑的只是此项 决策所带来的个人收益应大于出行支出的费用，即他只计算边际个人费用，而 未考虑由于自己的交通工具投入运行后将加剧道路的拥塞，导致社会边际费用 大于个人边际费用( 如图2 - 2 所示) i t l l l 2 2 1 。 行车费 车流量 0 d od d c 图2 - 2 交通需求成本示意图 f i g 2 - 2s k e t c hm a po f t r a f f i cd e m a n dc o s t 图2 - 2 中纵坐标表示出行成本，横坐标表示交通流量。t d 益线表示交通需 求，a c 曲线表示出行者个人的平均出行成本，m c 曲线表示出行者边际成本。 对出行者而言，a c 曲线上点代表其实际出行成本；m c 曲线上点代表路网中 增加一个出行者时新增加出行者的个人成本与原有出行者因拥挤而承担的额外 费用之和。a c 曲线和m c 曲线之差为交通拥挤的外部性，即没有通过市场价格 交换或者补偿的部分出行者对其他出行者产生的影响。在交通流达到d 0 之前， 即交通维持自由流状态时，由于出行者之间不会相互干扰，m c 曲线和a c 曲线 一致，表明不存在交通拥挤的外部性。 在不实行t d m 时，出行者出行决策的依据是a c 曲线，其均衡点在a c 曲 线和t d 曲线的交点c ，此时交通需求为d c ，三角区域a c d 表示社会福利净 损失。在按照边际成本定价理论实行t d m 时，出行者的出行成本为m c 曲线 上点，其决策依据为m c 曲线，均衡点在m c 曲线和t d 曲线的交点a ，此时 交通需求为d a 。显然，d c 和d a 之差为实行t d m 所挤出的交通需求，此时达 到的新的平衡点即实现了真正的交通供需平衡。因此，在北京市机动车保有量 持续大量增长，而市区道路供给已接近饱和韵情况下，应尽量提高公共交通的 供给水平，并实行相应的交通需求管理措施。 2 1 3 北京市交通百年发展过程 回顾北京市1 0 0 年来交通发展历程，总结北京市交通需求演变特征。对应 相应的交通供给及管理策略，以找到形成目前交通出行结构的症结所在。 北京交通发展至今经历了将近1 0 0 年的历史，至于交通工具的发展，从主 要以车马为交通工具逐渐以火车及汽车代之。1 8 9 0 年前后一个相当时期内北京 是胡同交通即人力车、手推车、抬轿子交通：直到2 0 世纪3 0 年代，始有有轨 电车、自行车的引入；进入2 0 世纪4 0 年代，汽车开始出现，与自行车和人力 车形成混合交通。直到2 0 世纪7 0 年代，汽车和公共汽车才开始大量出现在北 京的马路上。 北京市各阶段交通需求特征和管理策略如表2 1 所示【1 2 1 1 2 3 1 。 表2 1 北京市交通需求及需求管理阶段特征 t a b 2 1s t a g e dc h 锄a c t e 璐o f b e i j i n g 伽i cd e m a n da n dt d m 阶段时代 交通需求特征交通管理策略 第一阶段建国初期汽车增长缓慢。道路容量大于交通 鼓励机动车发展 ( 1 9 4 9 - 1 9 6 5 年) 量，城市交通比较畅通，车速稳定政策 第二阶段“文革”时期城市机动车保有量年均增长率为实行鼓励公共交 ( 1 9 6 6 - 1 9 7 9 年)6 。l o ，鼓励自行车交通出行， 通出行的财政补 使自行车迅速发展成为城市居民贴政策。 主要的代步工具。 第三阶段改革开放后的1 0 年 城市交通供需失调。1 9 8 6 年日人均制定有利于形成 ( 1 9 8 0 1 9 8 9 年) 出行次数为i 6 5 次, a ；出行时间基公共交通社区的 本在3 0 分钟以内：步行、自行车、城市土地利用 公交车是主要出行方式，达到全部规划。 出行方式的9 0 以上。 第四阶段1 9 9 0 2 0 0 0 焦 城市交通供需严重失衡，公共交通庄进行大范围的 发展滞缓。9 0 年代人均出行次数为建设项目之前， 2 2 1 次从；居民生活性出行比例日进行交通影响 趋上升；时耗超过3 0 分钟的出行占评估以检查交通 到2 0 ：步行、自行车、公交车三量等。 种方式之和仍达到8 0 ，但呈持续提高停车收费及 下降趋势。购车税。 第五阶段二十一世纪以来总需求增加过快，交通堵塞严重。 出行方式结构管 ( 2 0 0 1 年至今) 北京市小汽车出行方式比重达理类，包括公交 2 9 3 0 ；公共交通出行比重恢复到 优先、停车换乘 较高水平，达3 0 2 ，但仍然不能( h - r ) 、拥挤收 满足需求。2 0 0 5 年日人均出行次数费等措施。 为2 6 1 次，人。 注：+ 为当对全国发展水平 可以说，城市交通的发展过程就是一个不断提高供给水平，促进交通需求， 并不断利用新的协调手段解决交通供需矛盾，消除或者减缓各种不良交通现象， 提高城市交通系统有序性的持续过程。 2 2 城市交通投资系统 城市交通投资系统，即城市交通系统基本建设的投资。对应于城市交通系 统整体及城市客运交通的各个子系统，从投资规模和投资结构两个角度研究城 市交通投资系统。 2 2 i 城市交通投资规模 交通投资规模是指在一定城市发展阶段内为适应或满足多种交通需求而应 投入的最低或必要的货币量，其中既包括新建、改建、扩建工程项目的投入量， 1 4 也包括用于运营管理、维护保养、科学研究等方面的投入量。 长期以来，由于对交通优先发展的重要性缺乏足够认识，在国民经济发展 计划中一直把城市交通列为非建设项目北京市交通系统建设投资的比例偏低， 出现“旧账未还，又欠新帐”的局面。交通运输业在社会经济中缺少富余的运 力，达不到同步发展战略的要求。滞后的发展战略导致城市交通拥堵。 2 2 2 城市交通投资结构 城市交通投资的方向分为五部分：快速轨道交通系统、道路系统、公共电 汽车系统、专业化货运系统、公安交通管理系统。本论文不研究专业化货运系 统投资。 交通投资结构是指在城市交通系统内部，各种投资的质的规定性、量的比 例关系及特定的组合方式。研究投资结构，就是研究一定的投资量在不同时期 的最佳投资使用方向和投资重点，以便据此确立科学的投资结构，从而保证在 投资分配比例上、在时间排序上和空间布局上的合理化。 3 交通投资与交通结构及社会经济的关系 我国城市交通一直是按需投资，却一直难以达成供需平衡。研究交通投资 与交通需求之间的关系就是要找到交通投资对供需的作用能力，再通过调整投 资结构，实现城市交通系统整体的和谐发展。 3 1 交通投资对交通结构的影响 3 1 1 交通结构 大城市交通系统的组织协调是个复杂的系统工程，系统的内部要素众多， 各种交通方式之间彼此相互影响，又相互制约；同时交通系统的外部环境相当 复杂。对系统的正常与有效运行产生重要影响。为了使城市交通适应多方面的 需要，就必须以大量的资金投入作保证；为了使交通结构趋于合理化，使各种 交通方式的分担率达到理想的比例，就必须调整交通供给，控制投资方向。 北京市“十一五”交通发展规划中制定的发展目标是：“2 0 1 0 年，北京交通 发展的具体指标是：公共交通承担全日出行量的4 0 。” 2 4 1 要实现这样的规划目 标，需要加大对公共交通的投资力度及交通管理的投资，相应地，小汽车的使 用量就会受到制约，投资方向就不能再一味侧重于城市道路建设。所以，投资 规模和投资方向对城市交通结构规划目标的实现起到推动或者制约作用。 3 1 2 交通服务水平 长期以来，我国城市交通投资政策一直倾向于道路服务，一味追求纵向效 益增长，而不考虑横向的“效益极限”和“协调指标”。结果形成了“今年修路 明年堵”的怪现象。如何适当将投资力度转向公共交通，改善公共交通服务水 平，提高吸引力，是近年来北京市交通部门不断深入思考的问题之一。 人们选择公共交通作为出行方式是一个行为决策的结果，如图3 1 所示【2 卯。 1 6 姻3 - 1 选择公共交迢出行决策流程图 f i g 3 - 1f l o wc h a r to f d e c i s i o nt oc h o o s ep u b l i ct r a f f i c 在这个决策过程中人们首先考虑的因素是公交服务的覆盖性。公共交通与 道路交通相比具有其独特性：城市道路一经建成后时时刻刻都在提供交通服务， 而且道路基本上四通八达；而公共交通服务却只是在部分道路上，在一定的时 间内以一定的发车频率提供交通服务。公共交通这种在时间和空间覆盖上的局 限性决定了对人们是否选择公交出行具有重要影响。 当公共交通成为出行方式的选择之一后，出行者还要考虑公交服务的方便 性和舒适性，包括车辆的乘载率、班次的可靠性、行车速度、乘车安全性和车 辆整洁舒适性等方面。因此，公共交通的服务水平是出行者最终选择公交方式 的主要因素，而交通投资的适当倾斜是改善公共交通服务水平的唯一途径。如 图3 2 所示，北京市愈来愈重视公共交通建设。 图3 - 2 北京历年公共交通投资变化情况 f i g 3 - 2c h a n g e so f b e i j i n gp u b l i ct r a f f i ci n f r a s t t u e t t t r a li n v e s t m e n ti nt h ep a s ty e a r s 1 7 韭基奎亟鑫堂亟堂僮监奎交通篮童当銮通结控厦扯会经遗的羞丕 3 2 交通需求影响下的交通投资结构 3 2 1 交通投资结构合理化的评价依据 目前，交通投资结构合理与否尚无明确的标准，但是，城市交通投资规划 应有相关依据作为指导。根据社会基础设施投资合理化的评价