交通拥堵的社会经济影响分析.pdf
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1、第1 1 卷第1 期2 0 1 2 年1 月北京交通大学学报(社会科学版)J o u r n a lo fB e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y(S o c i a lS c i e n c e sE d i t i o n)V 0 1 1 1J a nN o 12 0 1 2交通拥堵的社会经济影响分析朱明皓,李捷(北京交通大学经济管理学院,北京1 0 0 0 4 4)摘要:交通拥堵对社会经济的影响是多方面的,涉及到城市常住人口、就业岗位、G D P、土地资源、能源、环境和政策等多个领域。建立交通拥堵的社会经济影响的系统动力学模型,以研究
2、城市交通与社会经济互动关系,可分析社会系统、经济系统、资源系统、了解环境系统和城市交通系统之间相互复杂的关系,了解城市交通拥堵对社会经济的影响,同时通过调整限号政策状态,研究在交通拥堵变化的情况下,社会经济系统的动态变化情况。关键词:交通拥堵;社会;经济;资源;环境中图分类号:F 5 7 0文献标识码:A文章编号:1 6 7 2 8 1 0 6(2 0 1 2)0 1 0 0 1 8 0 9A nA n a l y s i so ft h eS o c i o-e c o n o m i cI m p a c to fT r a f f i cC o n g e s t i o nZ H UM
3、 i n g h a o,L IJ i e(S c h o o lo fE c o n o m i c sa n dM a n a g e m e n t,B e i j i n gJ i a o t o n gU n i v e r s i t y,B e i j i n g10 0 0 4 4,C h i n a)A b s t r a c t:T r a f f i cc o n g e s t i o nh a sa ni m p a c to nm a n ya s p e c t so fs o c i e t ya n de c o n o m y,w h i c hi n v
4、o l v e sr e s i d e n tp o p u l a t i o n,w o r k i n gp o s t,G D P,l a n dr e s o u r c e,e n e r g y,e n v i r o n m e n ta n dp o l i c ym a k i n gi ng e n e r a l T h i sp a p e re s t a b l i s h e sas y s t e md y n a m i c sm o d e lo fu r b a nt r a n s p o r t a t i o na n ds o c i o e
5、c o n o m i ci n t e r a c t i o nf o rt h ep u r p o s eo fs t u d y i n gt r a f f i cc o n g e s t i o n Ss o c i o e c o n o m i ci m p a c t,a n dd e s c r i b e st h ec o m p l e xr e l a t i o n s h i p sa m o n gt h es o c i a ls y s t e m,e c o n o m i cs y s t e m,r e s o u r c es y s t e
6、m,e n v i r o n m e n t a ls y s t e ma n du r b a nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m B a s e do nt h ee m p i r i c a ls t u d yo fB e i j i n g,t h ea r t i c l ea n a l y z e st h ei m p a c to fu r b a nt r a f f i cc o n g e s t i o no ns o c i o e c o n o m i cs e c t o r s,c o n d u c t
7、sc a s es t u d i e so ft r a f f i cc o n g e s t i o na n dt h ec o n s e q u e n t i a ld y n a m i c so fc h a n g e si ns o c i o-e c o n o m-i cs y s t e mt h r o u g ht h ea d o p t i o no ft h ep o l i c yo fr e s t r i c t i n gp r i v a t ec a r s K e yw o r d s:t r a f f i cc o n g e s t
8、i o n;s o c i e t y;e c o n o m y;r e s o u r c e s;e n v i r o n m e n t士丘作为历史文化古都和政治文化中心,在经济飞速发展的同时,北京市也面临着因交通拥堵带来的一系列难题。截止2 0 1 0 年8 月,全市机动车保有量已达到4 4 7 万辆,驾驶员总量6 0 7 万人,工作日全天拥堵时间为2 小时3 0 分钟,早高峰道路网常发拥堵的路段为2 4 9 条、5 0 公里,晚高峰道路网常发拥堵的路段为5 5 5 条、1 1 0 公里,交通拥堵已成为国内外大中型城市面临的和制约城市发展的主要问题之一。据中国社科院计算,交通拥堵每
9、天造成的社会成本40 0 0 万元,每年的损失高达1 4 6 亿元。社会经济系统是一个复杂巨系统,交通拥堵对社会经济产生巨大影响,如何认识拥堵所带来的影响程度、范围,量化这一影响对拥堵的疏解具有重要的指导意义。二、相关文献回顾对城市交通问题的经济学分析最早可追溯至福利经济学的先驱P i g o u v i a n 1 1 教授,他提出了道路拥堵定价理论,该理论认为,道路交通也有供给和需求关系,对于一段道路而言,它的供给就是单位收稿日期:2 0 1 1-0 7 1 5作者简介:朱明皓,男,安徽阜南人,北京交通大学经济管理学院博士生。研究方向:经济和政策分析、交通管理等。万方数据第1 期朱明皓等:
10、交通拥堵的社会经济影响分析1 9时间里该道路能通过的车流量,而它的需求则牵涉到复杂的城市结构和交通行为问题。W a l t e r s E2|、N a s h l 3J 将P i g o u v i a n 的理论进一步模型化,得出了最优拥堵收费的一般表达形式。他们认为1 辆车的边际私人成本包括两部分,货币成本(燃料、维护、折旧等)和时间成本。诺贝尔经济学奖得主V i c k r e y H l 首创了以瓶颈路段为核心的动态拥堵定价方法,这一方法后来由B r a i d、A r n o t tL 纠等人加以推广;W i l s o n l 6J、d O u v i l l e 和M c D o
11、 n a l d J 等人研究了次优拥堵定价时的最优道路容量问题;H e n d e r s o n 旧J 贝0 考虑了从道路流量出发的动态拥堵定价方法。国内学者也对交通拥堵问题作了大量的研究,他们在介绍国外拥堵定价理论的基础上提出了自己的一些观点,如用计算经济学(A C E)来解决实践中估算最优收费标准的问题E 列;也有学者认为城市交通基础设施的公共资源本质导致了交通设施的过渡利用,拥堵从而产生,并从博弈论的角度分析了政府应该采取收费的政策来解决拥堵问题L 1 叫;也有学者将城市道路设施理解为准公共产品,当拥堵产生后,城市道路就有了排他性和部分可分性,因此,就需要引入价格机制J。利用系统动力
12、学的方法可以很好的从宏观角度定量地分析城市交通与社会经济之问的关系,王继锋和陆华普2J 认为城市交通是一个多变量、多非线性的复杂系统,受社会、经济、环境等多因素的制约,通过建立城市交通系统的系统动力学模型,分析了不同机动化发展政策对城市交通系统的影响。宋波L l3 J 将社会大系统分为经济子系统、就业子系统和交通子系统,通过系统动力学分析认为城市交通建设对社会和经济发展的贡献是持续的,并逐步增强的。刘爽u 4J 在分析大城市交通结构的演变机理基础上,研究了不同目标情境下交通结构的演变趋势和交通政策实施效果,探讨了交通结构的合理目标和政策体系。刘慧等人 1 5 j 在系统分析的基础上构建了基于出
13、行结构的城市客运交通环境系统优化模型,求解城市客运交通环境系统出行结构的优化结果。刘丽和周亚平H 6 j 运用系统动力学方法分析了城市私车保有量对轨道交通的票价和建设速度的敏感性。王荣辉L 1 7J 通过流图中变量的链接,论证了大力发展城市公共交通对于缓解交通拥挤的重要意义。张毅媚u8 J 运用系统动力学方法研究城市交通拥挤作用机制,分析和预测了上海市2 0 0 7 2 0 2 0 年的人口、交通和拥挤程度等的发展趋势。综合上述文献研究,本文建立了一个以分析交通拥堵对社会经济影响为目的的系统动力学模型,从宏观角度研究了城市交通拥堵对社会经济系统的影响。三、交通拥堵社会经济影响系统动力学建模(一
14、)系统分析1 社会经济系统社会系统的主体是人,社会的变迁是由人的活动引起的,交通拥堵对社会各个方面的影响归根结底都是通过影响人的活动而产生的。经济系统是指一定范围(国家、区域)内,组织一切生产、分配、流通和消费的活动与关系的系统的总称。资源指的是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称,它广泛地存在于自然界和人类社会中,是一种自然存在物或能够给人类带来财富的财富。本文所讨论的资源系统是指土地资源、石油(天然气)等对交通影响作用较明显的在一定时期、地点条件下能够产生经济价值的自然资源系统。广义上的环境系统包括了自然环境系统、人工环境系统和社会环境系统,是指相对于某一事物来说的,围绕其周围并
15、对该事物产生某些影响的所有外界事物。本文所讨论的环境系统指大气环境,即交通产生的废气排放影响的周边环境。2 城市交通系统从广义的角度来说,城市交通系统是社会经济系统的子系统,城市交通系统由交通基础设施、交通方式(工具)、交通组织与管理等子系统构成。城市交通系统的各要素、各子系统问的功能在作用过程中不是简单的数量叠加,而是通过各种方式耦合,成为全新的整体效应,只有产生良性耦合,系统整体才能保持顺利运行,当耦合关系恶化,各子系统间会产生矛盾,产生相互弱化的负效应,造成交通堵塞、交通事故等负面影响。(二)因果关系分析根据城市交通与社会经济系统分析,综合考虑城市交通与社会经济互动关系的组成要素及其关系
16、,构建如图1 所示因果关系图。该因果关系图主要包括以下回路:(1)G D P 一全社会基础设施投资一交通基础设施投资一道路长度一交通拥堵一G D P。该正反万方数据2 0北京交通大学学报(社会科学版)2 0 1 2 年馈环表示通过城市经济发展,促进交通基础设施投资,通过新建或改建道路设施,提高道路通行能机力,增加运输供给水平,优化交通状况,缓解了城市交通拥堵,从而促进经济的发展。图1城市交通与社会经济因果关系图(2)G D P 一就业岗位一人口一总出行量一交通拥堵一G D P。该正反馈环表示通过城市经济的发展,进而影响就业岗位,就业岗位的增加会增加人口迁入水平,使人口增加,总出行量增加,交通拥
17、堵现象恶化,经济发展趋缓。(3)G D P-人均G D P 一机动车保有量一总出行量一交通拥堵-G D P。该负反馈环表示城市经济的发展,使城市居民可支配收入增加,私人汽车数量增加,机动车保有量增加,交通出行量增加,发生交通恶化现象,经济发展趋缓。(4)G D P 一人均G D P-,机动车保有量一环境污染一G D P。该负反馈环表示随着社会经济发展,居民生活水平提高,城市机动车数量增加,大气污染和可吸入颗粒物排放增加,进而影响经济发展速度。(5)交通拥堵一交通基础设施建设投资一道路长度一交通拥堵。该负反馈环描述了交通拥堵出现以后,交通管理者可以从交通供给的角度加大道路设施投资,提高城市交通通
18、行能力,缓解交通拥堵。(三)系统流图根据因果关系图,可以得到城市交通与社会经济互动关系的系统流图,如图2 所示。城市交通与社会经济互动关系系统流图中包含8 个状态变量,分别为常住人口、就业岗位、地区生产总值、企业建筑面积、住宅建筑面积、空气污染、可吸入颗粒物和道路长度,相对应的速率变量为出生人口、死亡人口、新增就业岗位、G D P 年增加、新增企业建筑面积和新增住宅建筑面积、N 0 2 增加量、N 0 2 消散量、颗粒物增加量、颗粒物耗散量和道路长度增加量。表函数共有1 2 个,分别为就业岗位对人口迁移影响表函数、教育水平对人口迁移影响表函数、环境污染对人口迁移影响表函数、交通拥堵对人口迁移影
19、响表函数、教育水平表函数、国家经济发展速度表函数、出生率表函数、死亡率表函数(D R T)、环境污染对经济发展影响表函数、交通拥堵对社会经济发展影响表函数(G D P T C T)、日人均出行量表函数,货车保有量表函数。其他变量为辅助变量。(四)主要结构方程式1 社会子系统根据社会子系统的系统流图,状态变量常住人口(R P)和就业岗位(J P)的状态方程为r R P=R 只一1+l(P 鼢+t】、P I。M(f、一P d。m(。1)d t(1)r tJ P=J P+lA j r d t(2)一l式(1)表示常住人口(R P)随着时间t 的变化产生累积,初始值为R P o,累计值为出生人口(P
20、鼬。)万方数据第1 期朱明皓等:交通拥堵的社会经济影响分析2 1B R T图2 城市交通与社会经济互动关系系统流图万方数据2 2北京交通大学学报(社会科学版)与净迁移人口(P J。M)和减去死亡人口(P 如抽)。式2 表示就业岗位(J P)通过新增就业岗位(A j p)进行累积,初始值为J P o。P 栅m 和P 如曲速率变量可以定义为P b l n h()=R P f-1 R b i“()(3)P d。f h()=R P r lXR d。胁(f)净迁移人口由净迁移率(R N M)、户籍政策(H R P)、迁移影响因子(F M)决定,迁移影响因子的构成因素包括就业岗位对人口迁移影响(F M j
21、 p)、交通拥堵对人口迁移影响(F M T C)、教育水平对人口迁移影响(F M E L)和环境污染对人1 2 1迁移影响(F M E P),相应方程式为P f。M“)=R P 一1 R N M F M H R P(4)F M=(1+F M 亿)(1+F M j p)(1+F M E p)(1+F M E L)(5)新增就业岗位受土地面积约束(L A C)影响,就业岗位增长速率(R A 胪)是国家经济发展速度(R N c o p)、城市经济发展速度(R c(:r)p)和初始就业岗位增长速度(R 舱P)的函数。归=訾(6)R A 胪=R I A m(1+R N G D P)(1+R c c o
22、p)(7)2 经济子系统在经济子系统的系统流图中,状态变量G D P的状态方程和相应的速率变量G D P 年增加(A G D P)定义如下:r G D P。=G D P l+IA c D p d t(8)A G D P=G D P R C G D P(9)在该模型中城市经济发展影响因子(F G D P)由环境污染对经济发展影响(F G D P E P)和交通拥堵对经济发展影响(F G D P T c)决定,结构方程式为R c G D P=R I C G D P F C D P(1 0)F G D P=(1+F G D P T c)(1+F G D P E P)(1 1)人均G D P(P G
23、D P)由地区生产总值(G D P)与常住人口(R P)相除得到P G D P=嚣)通过回归分析得出教育经费投入(E F)和G D P、全社会基础设施投资(T M I I)和G D P 关系以及交通基础设施投资(T T M I I)与全社会基础设施投资(T M I I)的回归关系:E F=0 0 2 6 G D P 一9 9 8 6T M I I=0 1 1 6 2 G D P 6 4 6 6(1 3)T T M I I=(0 4 1 3 1 T M I I 一6 9 8 3)T I P3 资源子系统在资源子系统的系统流图中,状态变量企业建筑面积(B A)和住宅建筑面积(R A)分别由新增企业
24、面积(A B A)和新增住宅面积(A R A)累积形成,相应的状态变量方程为B A f=B A,1+lA 丑A d t(1 4)R A=R A 川+IA R A d t(1 5)速率变量新增企业面积(A B A)和新增住宅面积(A R A)分别由单位就业岗位占用面积(P B A)和每人口住宅面积(P R A)通过下列公式计算A B A=A j p P B A 1 0 0(1 6)A R A=P R A(P b i,胁+P,n M P d 犯胁)1 0 0(1 7)土地面积约束(L A C)通过道路面积(A R。d)、建筑面积(R A)之和与可利用土地面积(U A)相除得到L A C=堕笔署业(
25、1 8)汽柴油能源消费量(E C G D)由机动车保有量(P M V)和单位机动车能源消耗量(P E C G D)、机动车平均行驶公里(K M P M v)乘积除以机动车对能源消耗贡献率(C e M v)计算,能源价格水平(P E)选择9 3 号汽油的价格作为计算依据,通过与(P E C G D)回归,计算如下E C G D=半菇黑篱。竽(1 9)=i 等等百-五二坠(1 9)L P M V7、1 了。叶uP E=0 0 0 8 E C G D+0 9 3 7(2 0)4 环境子系统在环境子系统的系统流图中,本文假设环境污染水平仅受到N 0 2 和可吸入颗粒物(R P M)两个状态变量的影响,
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