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开题报告

基于道路拥挤的城市交通产权配置研究

王卫华

一、研究背景及意义

随着中国经济的高速发展和城市化进程的加快，一些城市规模的迅速扩张加上私人汽车的日益普及，导致对城市交通的需求规模迅速膨胀，但是与此相对应的城市道路基础设施发展却明显滞后，因此我国的一些大城市普遍面临着严重的交通问题。

在城市所面临的各种交通问题中，交通堵塞和拥挤是最为突出也是最为普遍的问题。

目前，在北京、上海、武汉、西安、广州等超大城市，交通堵塞现象己日趋白热化，成为影响城市经济发展的重要制约因素。

如北京市区交通繁忙时间每小时机动车流量超过4000辆以上的路口有98个[]，超过1万辆以上的路口有52个，市区主要干道负荷度己达到90%。

自80年代以来，中国特大城市市区机动车平均时速已由过去的20公里左右下降到现在的12公里左右。

在一些大城市中心地区，机动车平均时速已下降到每小时8公里-10公里。

全国31座百万人口以上的特大城市，大部分城市的中心区域交通流量负荷接近饱和，道路拥挤造成的社会成本难以估量。

由于以北京、上海以及广州等为代表的城市中心区域利用率已经很高，因此短期内通过修建新的交通网络以缓解交通拥挤有很大的困难。

在短期内不能增加有效交通供给的情况下，如果能够对现有交通基础设施的产权（主要表现为使用权）做出符合帕累托改进的有效界定，那么对于调整交通需求结构、缓解道路拥挤将会起到积极作用。

基于此，本文将以北京交通作为主要研究对象，从公共交通定价（包括拥挤收费）两方面来探讨城市交通产权配置问题。

但是由于交通运输基础设施的网络特性及其服务的准公共性，对任何一种交通模式需求的改变必将涉及到广泛的利益群体以对其它出行方式的波动影响。

因此，公共交通定价不是孤立的问题，在实施之前必须经过充分的调查论证和理论研究。

二、论文研究问题的界定

本文从需求、供给、制度三个方面展开研究。

首先是需求因素，对交通的需求方面不仅总量在变，而且需求结构也在变。

需求结构的各个要素对城市交通的利用效率不同，这就使得调整需求结构从而缓解城市交通问题成为可能，这也是本文需要解决的重点问题。

其次是供给因素，城市交通基础设施属于公共产品，并非完全由私人部门提供。

加上其投资数额巨大，各大城市拥挤严重的市中心地区地上利用率几乎饱和，因此短期内不可能做到依靠提高交通的有效供给来缓解城市交通拥挤问题。

从产期来看，由于受到当斯定律的约束，完全依靠增加供给来彻底解决交通拥挤问题也不可行。

因此并不能依靠供给因素来解决局部地区的交通问题。

最后是对制度的研究，这也是本文的研究重点。

因为城市交通是一个有机整体，无论是需求还是供给的变化都在特定的制度背景下发生，因此制度的变化对于调节需求和供给都有重要作用。

依靠公共交通定价来对交通基础设施的产权调整不仅影响直接的利益群体，而且对间接相关群体也会产生影响，继而这些方面又会影响到拥挤收费和公共交通定价本身（本文将这种互相影响的方式称为“波动影响”）。

本文将建立公共交通定价与城市交通的波动模型，进而以该模型为依据设计符合向帕累托改进原则的拥挤收费制度。

三、论文的理论基础

交通拥挤（TrafficCongestion）是众多城市拥挤现象之一，在世界各个国家的大中城市都很常见。

长期和严重的交通拥挤会带来巨大的社会成本：

阿诺特和斯莫（ArnottandSmall,1994）预测美国39个大城市每年拥挤地区的驾驶成本大约为人均640美元合计480亿美元；日本国际协力事业团（JapanInternationalCooperationAgency）的计算结果表明曼谷由于拥挤造成的损失达到了其潜在产出的三分之一；1995年，75%的旧金山、66.5%的洛杉矶、63.8%的圣伯地诺县及河边县（SanBernardinoandRiverside）以及60%的圣何塞（SanJose）的高峰时间都是在拥堵的状态[]。

关于交通拥挤的概念，陆化普（2001）指出，交通拥挤是指交通需求超过道路的交通容量时，超过部分的交通量滞留在道路上的交通现象。

对于城市交通拥挤，不同的国家有不同的标准：

日本确定道路拥挤长度1公里以上或拥挤时间10分钟以上为交通拥挤；美国将车速为22公里／小时以下的不稳定车流称为拥挤车流。

我国公安部则对拥挤路口和拥挤路段分别给出了定义：

车辆在无信号控制的交叉路口的车行道上受阻且排队长度超过250米，或车辆在信号控制的交叉路口3次绿灯显示时间内未通过路口的状态定义为拥挤路口；拥挤路段则定义为车辆在车行道上受阻且排队长度超过1公里的状态[]。

维克瑞（Vickrey,1969）按照拥挤的起因将其分为简单干扰型（SimpleInteraction）、复合干扰型（MultipleInteraction）、瓶颈型（Bottleneck）、瓶颈引致型（TriggerNeck）、网络和控制型（NetworkandControl）以及密集型（GeneralDensity）[]。

交通拥挤的产生从需求——供给的角度可以理解为需求大于供给，那么据此是否可以认为增加交通服务的供给就能缓解交通拥挤呢？

当斯（Downs,1962）指出，新建的道路设施会诱发新的交通量，而交通需求总是倾向于超过交通供给[]。

当斯进一步指出，造成这种局面的原因主要源于以下三种情况：

一是汽车驾驶者原来走别的路，现在都挤到改善地段；二是汽车驾驶者本来在其他时间行车，现在集中在同一时间行车；三是汽车驾驶者本来乘坐公共交通，现在驾车通过这一改善地区。

这三种情况将导致新的交通量的产生，一些学者称之为诱发交通（InducedTraffic）。

这个结论在实践中得到不断地验证，因此被称为当斯定律（DownsLaw）。

既然片面地改善交通以增加有效交通供给不能从根本上长期解决交通拥挤问题，于是不少学者把目光转向对需求的管理方面，这就涉及到了交通运输的外部性问题。

关于运输的外部性问题，琼斯李（Jones-Lee,1995）、乔纳森（Johansson，1995，1997）以及亨歇尔（Hensher,1997）等从交通事故、健康、时间价值等方面阐述了交通的外部性及其度量[]。

外部性会造成市场失灵，资源配置偏离最优的位置。

海弗曼（Haveman,1973）在其文章中就分析了不加限制的使用会造成对公共设施的过度使用进而导致市场失灵[]。

海弗曼用图1来分析了对公共资源过度使用的情况。

为了分析公共设施的过度使用，假设有一固定设施，可以是道路，也可以是一家博物馆。

对这一设施的使用不加限制。

图1中，TWP曲线代表使用者的总意愿支付（TotalWillingnessofUserstoPay）曲线，TC曲线代表使用者为了使用该公共设施而承担的总成本。

这样，在没有拥挤的情况下，最优的经济福利（TWP－TC）在X*实现。

图1.公共资源的过度使用

但实际上该公共设施受到容量的限制，假设在Xc达到了拥挤点。

拥挤的出现给新增的以及新增前的用户带来了拥挤成本，于是原总成本加上拥挤成本就得到了新的总成本曲线，在图中表示为TC′。

考虑到拥挤成本以后，社会福利在X**实现最大化。

然而，在使用不受限制的情况下，使用量将超过X**的水平。

由于并没有对谁有优先使用该设施的权利进行界定，拥挤的产生也不是单单由新增的用户带来的，而是由所有用户共同带来的，因此超过拥挤点之后产生的拥挤成本并不会由新增的用户承担，而是由所有使用该设施的用户共同承担。

这样拥挤成本将不再体现在TC′上，而是体现在每个特定使用量水平上新的TWP曲线上。

从图中可以看出，不受限制的使用所实现的社会福利最大化在X***实现（

），这时社会福利小于X**时的水平。

由外部性带来的市场失灵并进一步导致社会福利损失是很多学者认为交通应该由政府管制的主要原因。

但是事实上却是虽然外部性总是存在，但政府管制却并不总是存在。

以环境污染为例，现代汽车运输业的发展已经经历了100多年，但是就汽车环境污染进行管制只是到20世纪中后期才引起足够的重视并且最终得以实施（例如国家制定的排放标准、征收燃油税等）。

从产权的角度解释上述问题或许更清晰一些。

关于道路的产权，巴泽尔（Barzel,1989）[]分析了城市公共交通体系的产权问题，指出城市交通体系即不能算作私人财产（因为没有办法确定谁是它的受益者谁是它的受害者，因此也没有相应的剩余索取者），也不能算作公共财产（如果它是公共财产那么放任自流要比改善其运转能力省力的多）。

但是仅就城市道路的使用权来说，其更加具有公共产权的性质。

这种公共产权从一开始就被政府界定为免费行驶（或者行走）的权利。

如果只考虑拥挤成本，在对道路的使用达到拥挤点之前，使用者之间并不存在明显的竞争性和排他性[]。

达到拥挤点之后，新增道路使用者不仅自己的时间成本增加，同时还导致其他道路使用者时间成本增加。

由此可见，不加限制的道路使用会把所有道路的使用者和潜在使用者从使用交通设施获得收益的权利置于公共领域，随着拥挤程度的增加，这种权利将被越来越多的新增使用者侵蚀，直到这种权利的可预期收入减少为0。

不加限制的道路使用类似于用排队（RationingbyWaiting）来配置有限的资源。

20世纪70年代早期，美国政府冻结了国内取暖用油、原油及燃料油的价格，结果导致实际价格低于市场出清的价格，于是出现了大街小巷排队购买汽油的情况。

巴泽尔（1989）分析了当时的情况指出，短缺本身并不是产生排队的根本原因，管制当局也从未正式用排队作为分配汽油的方法，但是在当时各种限制环境下排队却是唯一可取的办法。

排队是需要花费成本的，于是当排队成为汽油价格的一部分，时间机会成本低的那个人的出价就总能超过另一人的出价。

最终，汽油将被时间机会成本低的用户获得。

对比交通拥挤和排队购买汽油可以发现两者存在惊人的相似点：

政府冻结价格，只不过在道路使用中这个价格为0；人们为了获得该产品必须花费时间等待；最终产品的获得者都是时间机会成本低的用户。

不同点之一就是交通存在高峰期和非高峰期，从理论上说人们可以避开拥挤的高峰期而选择其他时间使用道路，但是比计划时间（如上班）提前或者推迟都会产生一定的成本，这被称为计划延误成本（ScheduleDelayCost）。

但是相对于早到来说，迟到的时间机会成本往往更大，因此人们往往倾向于提前出行，但是提前出行的结果并不一定会产生更好的结果，莱文森（Levinson,2004）用博弈论证明了囚徒困境也是其可能的结果之一。

巴泽尔（1989）指出，除非产权得到完全界定——在交易成本为正的情况下，这是永远做不到的——部分有价值的产权将总是处在公共领域中。

这个结果的产生主要是因为界定产权是需要花费成本的，而监督和约束产权关系也需要成本，这种成本主要是因为获得与产权相关信息的成本太高，对于属于公共设施的城市道路来说，要完全清晰地界定谁更有使用道路的优先权利必须获得使用者或潜在使用者的相关信息，因此即使是部分地界定了道路使用的产权并实施了控制拥挤的收费措施也依然会使一部分产权处于公共领域。

但是不对产权进行界定产生的一个严重后果就是市场失灵，当市场失灵的成本高到大于界定和监督产权的成本时，对使用道路的权利进行界定并监督其使用就存在了经济意义。

对契约的研究是产权研究的核心。

无论契约采取何种形式，它都是在签约双方之间进行权利的再分配（巴泽尔,1989）。

契约的本质在于，它是一些确定的约束产权转让者行为的条件。

这些条件界定了产权转让过程中人们之间的权力、责任和义务，以及人们之间的相互制约关系。

交易成本理论在解释企业组织形式时强调，产权的明确界定有助于提高市场交易效率，降低交易成本。

同样，当市场交易成本较大时，企业组织的替代作用或它本身的存在，可以降低交易成本。

企业组织虽然替代了市场交易，但也有交易成本或签约成本，但问题在于这些企业组织内部交易的交易成本或签约成本是否都是可观察的，若都可观察，这些成本在签约时就会纳人合同中。

在这种情况下，即使有签约成本或交易成本，只要这些成本完全可以纳人契约中，合同就是完备的。

若合同是完备的，意味着事前就可以规定出契约双方各自的权利和义务，契约双方只是按照契约条款进行自己的活动，各种契约行为都能得到相应补偿。

若成本中有些不可观察，不可描述，甚至不可预知，则双方所签合同就是不完备合同，而在合同是不完备的情况下，产权配置才是重要的。

由此可见，交易费用理论在解释企业组织和产权配置问题时，主要强调了交易成本的存在，但未说明或重点探讨契约不完备性与产权配置关系问题。

在80年代后期，格罗斯曼（Grossman）-哈特（Hart）-穆尔（Moore）（简称GHM）提出的“不完全契约理论”是对交易成本理论的重大突破，他们以契约的不完全性为出发点，从提高企业组织效率的角度来研究产权配置问题。

从契约的角度来看，城市政府作为道路基础设施的提供者，与道路的使用者之间并不存在完整的契约，而这种契约在道路的使用者内部之间也不存在。

但是某种程度的契约在他们之间确实存在着，比如相关的道路安全法规、城市设施使用准则等一般意义上以法律、法规的形式存在的契约。

这些契约主要从安全的角度界定了当事人的责任和义务，而对于更具体的道路使用权（比如谁有优先权、谁有排他权）却没有详细的定义。

这种不完全契约的缺陷在道路的使用超过拥挤点之后便显得明显。

对于契约未规定的上述剩余权利，相对于一般意义上的“剩余索取权”而言，政府在这方面的权利应该被理解为“剩余配置权”，即对契约中未明确规定的权利进行分配。

但是由于政府寻租行为的存在，这种剩余权力的重新分配必然在政府和道路使用者及其他相关利益群体间进行，而拥挤收费则是政府行使其剩余配置权的一种方式。

交通拥挤收费是一个缓解城市交通堵塞较为有效的经济手段，最初是由庇古（Pigou，1920）和奈特（Knight，1924）在20世纪20年代提出[][]，之后几乎没有任何进展。

直至20世纪60年代，随着私人机动车在发达的资本主义国家普及导致严重的交通拥挤急需利用经济学的理论缓解交通堵塞问题，沃尔特（Walters，1961）、斯密德（Smeed，1964）和夏普（Sharp，1966）等在庇古和奈特的基础上对该理论进一步扩展，拥挤收费理论逐渐成为交通经济学研究的热点和前沿。

由于拥挤收费是从道路拥挤这一现象引发出来，所以多数情况下拥挤定价、拥挤收费、道路定价和道路收费具有相同的含义。

该理论的基本思想是：

对道路的使用者征收等于边际社会成本（MarginalSocialCosts）和边际私人成本（MarginalPrivateCosts）之差的税，能够抵消交通拥挤产生的外部性，此过程称为外部性的内部化（Internalization）或者称为征收庇古税（PigouvianTaxation）[]。

可见，拥挤收费的经济原理是对拥挤时段内的拥挤路段的出行者进行收费，因此拥挤费可视为一种针对不同出行者边际成本和社会平均成本的用户费。

拥挤定价的目的在于通过改变出行者行为减轻交通拥挤，例如鼓励人们在非拥挤时段出行，使用非拥挤路段，改变交通方式等。

拥挤定价理论经过近40年的发展，根据马丁（Martin，2000）的划分，其应用可分成以下几个阶段:

1）20世纪60年代初的单模式模型（Single-modeModels），以斯密德（1964）对伦敦中心区的道路定价为代表，但该模型不能解释公共交通在道路定价中的影响，2）20世纪60年代末的初步多模式模型（theFirstMulti-modeModels），以韦伯斯特（Webster，1968）等为代表将地铁和公共汽车出行时间作为常数引入交通规划中；3）20世纪70年代对道路定价的分析，其中具有代表性的成果为STEM模型（StrategicTransportEvaluationModel,FairhurstandSmith,1976），能够用于分析拥挤收费的影响，实证结果表明该政策对具有较高时间价值的人有利，即对穷人不利；4）20世纪80年代提出了最大化净社会效益（MaximizingNetSocialBenefit），布勒萨（Blasé，1980）在STEM的基础上提出了GLTS（GreaterLondonTransportationStudy）模型，认为边际成本均衡仅满足用户最优而不是系统最优，因而应将净社会效益作为优化目标；5）20世纪90年代构造模型分析交通变化对土地利用的影响，以MEP提出的LASER（theLondonandSouth-eastRegion）模型最有代表性，该模型分析结果表明改变出行成本对一个区域居民的居住地点和工作地点都有影响，从而影响该区域的土地利用[]。

在国际交通工程领域具有较高知名度的我国香港学者杨海对拥挤定价问题进行了深入的研究，主要体现在以下几个方面。

1）通过对有或者无高载客率（HOV,High-occupancy-vehicle）专用道情况下的多路线高速公路合乘行为和最优拥挤费政策配合的分析，发现在无HOV专用道时为实现社会最优应当对所有车辆征收统一拥挤费,在存在HOV专用道时，应对其征收不同于其它车道的费率[]；2）在既定的O-D对（Origin-destinationPair）弹性需求函数和D点延迟成本方案下，通过时空扩展网络（STEN,theSpaceTimeExpandedNetwork）法发展了传统的高峰时段拥挤瓶颈模型，用于分析通勤者的出发时刻、路线选择和不同的瓶颈路段优化拥挤收费[]；3）在考虑用户差别的情况下，研究不同路网容量和拥挤费混和策略下从私人收费道路所获得福利的不同概率，研究不同时间价值分布对交通流和私人收费道路收益的影响，克服了用户均一假设（AssumptionofHomogeneousUsers）可能产生的高估交通流和道路收益问题，从理论上能够避免收费道路的过度投资[]。

在该领域我国其他学者多是介绍拥挤定价理论或者实践经验，分析我国城市实行该政策的可行性，仅存在少量的定量研究成果，例如黄海军将拥挤定价理论中的瓶颈模型引入公共与个体竞争交通系统定价的探索[]。

晏克非等认为传统拥挤定价理论的缺陷来源于交通需求管理技术的局限性，而智能交通系统（ITS,IntelligentTransportationSystems）的发展尤其是车辆动态导航技术的发展为拥挤定价理论的实践提供了技术支持。

在车辆动态导航系统提供有关路径行驶时间的数据后，根据临界时间价值和某条路经的拥挤费便可推算其余各条路经的拥挤收费[]。

通过对国内外研究现状的分析，可知尚未有专门论述拥挤收费经济问题的文献，在以下几方面需要开展进一步研究：

1）基于不完全契约的城市道路拥挤收费制度及出行行为分析；2）拥挤收费与城市交通之间的相互波动影响；3）基于上述两点建立拥挤收费的制度安排。

四、国内外研究现状

从国内外已有的相关文献来看，对拥挤收费的研究主要停留在两个层面：

一是以巴泽尔、沃尔特、斯密德、和夏普等为代表的学者从产权和外部性的角度为拥挤收费进行经济解释，可称其为制度学派；另一层面是以史密斯（Smith）、布勒萨、以及我国香港学者杨海等为代表的学者从技术角度对拥挤收费的收取地域及方式进行的研究，可称其为技术学派。

上述学者的研究成果或侧重于对拥挤收费进行经济解释，或侧重于对拥挤收费的具体技术问题，或把城市交通的某一方面（例如大容量公共交通）作为外部变量引入拥挤收费进行研究，尚未见有对于拥挤收费和城市交通各个方面之间波动关系的系统研究。

五、本文的前期研究基础

拥挤收费作为公共交通定价的一个方面，对于缓解城市中心区域交通拥挤问题能够起到较好的作用。

本人在公开发表的以前发表的文献中对拥挤收费的成本以及拥挤收费对公共交通的影响进行过深入研究。

拥挤收费就其理论基础来说可以分为第一最优拥挤收费（First-bestCongestionPricing）和第二最优拥挤收费（Second-bestCongestionPricing）两大类[]。

第一最优拥挤收费源于边际成本定价（因经济学中的边际成本定价原理而得名），它假定路网中存在完善的收费体制，通过对路网中每一路段上的用户课以值为边际成本通行费MCT（MarginalCostToll）的拥挤道路使用收费，使用户均衡转化为系统最优均衡状态，它是一种不考虑信息成本产权能够得到完全界定的理想化的收费模式；第二最优拥挤收费考虑的是在一个路网存在约束（如资金预算约束，通行能力约束，仅对部分路段或路径收费等）的条件下的拥挤道路使用收费问题[]。

目前针对这两种方法的优化研究较多，但是信息成本、管制成本、可能出现了寻租行为以及收入的分配问题研究尚不充分。

对拥挤收费政策的评估除了要考虑到政策的实施成本以及能够为交费驾驶者节约多少时间成本以外，还必须考虑放弃驾驶而使用其他交通方式（如地铁）的用户所造成的福利损失，而这些用户反过来又会影响原先就使用该交通方式的用户的福利。

假定放弃使用拥挤道路的用户数量是拥挤收费的增函数，表示为

，

，其中t为拥挤收费；继续使用道路设施的用户数量是拥挤收费的减函数，表示为

，

；原先使用其他交通方式的既有用户数量为a，它不受t的影响而变化。

为了理解拥挤收费给各种交通方式使用者福利带来的影响，本文采用序数效用论的分析方法分析拥挤收费的福利效应。

假定每个人在收费前所获得的效用水平为：

，其中

；

（1）

，其中

；

（2）

和

表示原先使用其他交通方式的第n个用户收费前后的效用水平，

和

表示放弃使用收费路段的用户转而使用其他运输方式的第n个用户收费前后的效用水平，

和

表示交费使用收费路段的第n个用户收费前后的效用水平。

其中

为常量，

和

为t的减函数，

为t的增函数。

由于拥挤收费使得一部分边际收益低于收费标准的用户选择次优的交通方式，因此，

，这些放弃使用收费道路的用户又会反过来影响原来就使用其他交通方式的用户，甚至造成新的拥挤，因此原有用户的效用水平也是下降的，即

，

和

都可以看作是t的减函数。

假设拥挤收费不会影响收费路段的使用成本以及其他交通方式的使用成本，那么首先可以得到不使用收费道路用户的福利损失为：

（3）

对t求导数可以得到：

（4）

即不使用收费道路的用户福利损失为收费数量的增函数。

对于收费道路的使用者来说，在可考虑的拥挤收费范围内，其效用水平应该是增加的，即

（5）

所有使用收费道路的用户的总福利增加值为

（6）

对（6）式进行一阶求导不难发现，W2并不是关于t的单调递增或者递减函数，对其求最大值也不应该是拥挤收费的目的。

因为拥挤收费使得一部分人放弃了使用原有道路的产权，如果不对这些原道路使用者进行补偿，那么就会导致另一种市场失灵。

这种为了解决市场失灵而导致新的市场失灵的反帕累托最优措施即不能得到理论界的支持同时也不会被管制机构认同，本文认为实施拥挤收费的目标应该是实现拥挤收费扣除管制成本后最大限度地补偿非收费道路使用者的福利。

假定管制成本为常数c的话，那么上述目标可以表示为：

（7）

可行的补偿方法应该是把收取到的拥挤收费主要用于其他交通方式使用环境的改善方面，这样和拥挤收费的缓解交通压力，改善交通环境的目标才能保持一致。

六、论文的创新

本篇论文的创新之处主要体现在两点：

一是基于不完全契约理论建立数学模型对公共交通定价进行经济解释，二是基于对公共交通定价和城市交通各个方面之间波动关系的系统研究建立向帕累托方向改进的拥挤收费制度。

七、所用经济学理论

本文对基于道路拥挤的城市交通产权配置研究依托的主要经济理论包括不完全契约理论、最优化理论以及网络经济理论，如下图所示。

八、研究技术路线

九、主要内容

1.绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外关于公共交通定价的研究现状

1.3研究对象和研究内容

2.城市道路拥挤的成因分析

2.1城市道路基础设施的属性

2.2我国城市道路拥挤现状——以北