《交通規(guī)劃》課程中的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識及評述＊

黃中祥,龍科軍

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,湖南長沙 410076)

《交通規(guī)劃》課程中的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識及評述＊

黃中祥,龍科軍

(長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院,湖南長沙 410076)

根據(jù)多年從事交通規(guī)劃課程的教學(xué)實(shí)踐,從交通系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)存在著密切關(guān)系的觀點(diǎn)出發(fā),論述了交通規(guī)劃課程中隱含的相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識,并對其科學(xué)性進(jìn)行了論述。

交通工程;交通規(guī)劃;教學(xué)研究;課程改革

目前我國開設(shè)交通工程專業(yè)的院校有100余所,由于各校開設(shè)交通工程專業(yè)的背景各異,因此課程體系各不相同。根據(jù)調(diào)查,在各高校的交通工程課程體系中,開設(shè)經(jīng)濟(jì)學(xué)課程的高校很少。事實(shí)上交通工程專業(yè)的主要專業(yè)課程交通規(guī)劃等涉及較多經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)知識,學(xué)生如果不能很好掌握相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識,也就不能從根本上理解課程內(nèi)容。本文試圖介紹交通規(guī)劃課程中隱含的相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識并加以評述,以便在教學(xué)過程中加以講授,加深對課程的理解,提高教學(xué)質(zhì)量。

一、交通規(guī)劃的基本理論

交通規(guī)劃有一套嚴(yán)格的規(guī)劃程序,涉及的內(nèi)容總體上包括社會經(jīng)濟(jì)和交通三個方面,目前沒有一個嚴(yán)格的定義。通俗理解,交通規(guī)劃就是制訂出滿足未來交通需求的一套交通供給方案。因此,經(jīng)濟(jì)學(xué)均衡(瓦爾拉斯均衡)原理是交通規(guī)劃的最基本原理。交通規(guī)劃過程的展開均以該原理為基礎(chǔ),在該原理中,交通需求和交通供給均為價格(出行費(fèi)用)的函數(shù),價格是惟一的調(diào)控變量,在任何情況下都能夠調(diào)節(jié)交通供求關(guān)系,并使之達(dá)到均衡狀態(tài),如圖1所示。

圖1 交通供需關(guān)系示意圖

評述:隨著經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的發(fā)展,非均衡(非瓦爾拉斯均衡)理論認(rèn)為均衡理論存在如下兩個根本的缺陷[1]。第一,它把價格變動使所有市場出清的假設(shè)作為全部理論賴以展示的前提,而這個假設(shè)實(shí)際上并不具有普遍的真實(shí)性。第二,行為人只能接受和利用由市場決定的價格信號,對購買和銷售的數(shù)量作出選擇,而不能接受和利用由市場決定的數(shù)量信號,作出理性的價格預(yù)期。非均衡理論分析從開始就放棄了市場出清的假設(shè),將市場出清看成一特殊情況,使其理論更具一般性。非均衡理論認(rèn)為,完全依靠價格調(diào)整使供給和需求在一切市場、一切時間上都相等的可能性很小,這是因為價格具有某種程度的剛性。行為人在市場上不僅獲得了價格信號,而且還獲得了數(shù)量信號,因此,行為人在市場上既受價格約束又受數(shù)量因素約束。這種價格——數(shù)量混合調(diào)節(jié)成為非均衡分析理論與方法的基礎(chǔ)。

需要指出的是,均衡理論與非均衡理論是相對瓦爾拉斯均衡而言的。非均衡理論不是說不均衡,只是所達(dá)到的均衡是非瓦爾拉斯均衡。因為在兩種理論中,交易后的供需雙方均已實(shí)現(xiàn)了特定條件下的效用最大化,不具備改變交易量的能力,交易量在瞬時不可能發(fā)生變化。所不同的是,均衡理論中交易雙方不具有改變交易量的傾向,而非均衡理論中,交易雙方不僅具有這種傾向,而且會根據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的交易量作出下期的預(yù)期。因此,非均衡理論并不是反均衡理論,而是在更一般的理論框架下分析問題,因為均衡是非均衡的一種特殊形態(tài)。

二、交通分布/方式劃分

在城市交通模型系統(tǒng)(UT MS)中,出行分布和方式劃分被看成兩個順序階段,分布預(yù)測的輸出為方式劃分的輸入。如果某種交通方式分擔(dān)率高,致使該方式出行擁擠后,出行者不但會選擇其它交通方式出行,也會選擇其它的目的地出行,還有可能取消出行。交通規(guī)劃課程對這一問題沒有系統(tǒng)介紹,但采用方式分擔(dān)模型描述方式分擔(dān)情況。事實(shí)上,這種現(xiàn)象在經(jīng)濟(jì)學(xué)中稱為“溢出效應(yīng)”(Spillover Effects)。交通溢出效應(yīng)表現(xiàn)在兩個方面[2]:一個是交通方式間的溢出效應(yīng),如圖2所示。公交路線上不能滿足出行者需求時,出行者可能轉(zhuǎn)向地鐵方式,使公交路線上的不平衡轉(zhuǎn)向地鐵路線;另一個是交通方式內(nèi)的溢出效用。如果出行者發(fā)現(xiàn)在路線r1上不能夠滿足其需求,那么,此時他受到該供給市場的數(shù)量約束,將轉(zhuǎn)向路線r2,從而將路線r1上的不平衡傳遞給路線r2,這種交通溢出效應(yīng)還可能表現(xiàn)在將路線r1上的不平衡傳遞給連接其它D點(diǎn)的路線,例如在人們的購物出行中經(jīng)常發(fā)生這種更換D點(diǎn)的情況,如圖3所示。

圖2 方式間溢出效應(yīng)示意圖

圖3 方式內(nèi)溢出效應(yīng)示意圖

評述:交通溢出效應(yīng)在交通分布和方式劃分環(huán)節(jié)存在,因此,“溢出效應(yīng)”將使得交通需求總量和需求模式發(fā)生變化。出行分布和方式劃分應(yīng)該是存在相互影響的兩個環(huán)節(jié),它們之間不是一個開環(huán)系統(tǒng),更應(yīng)該是一個閉環(huán)系統(tǒng)。

三、交通分配模型中的經(jīng)濟(jì)學(xué)概念

交通分配模型是交通規(guī)劃中的重點(diǎn)內(nèi)容,利用交通分配模型將交通需求分配到道路網(wǎng)絡(luò)之上,其結(jié)果是路網(wǎng)中各路段上以各種交通方式出行的交通量之和。這一結(jié)果是產(chǎn)生可選交通供給(規(guī)劃)方案過程中應(yīng)當(dāng)考慮的主要因素,因此,交通分配模型將交通需求和交通供給緊密聯(lián)系起來,交通規(guī)劃依據(jù)的經(jīng)濟(jì)學(xué)均衡原理自然隱含在交通分配模型中。

Wardrop的兩個行為原理以及其擴(kuò)展形式是絕大多數(shù)交通分配模型的支撐點(diǎn),對這兩個行為原理研究最早的不是J. G.Wardrop本人,而是經(jīng)濟(jì)學(xué)家A.C.Pigou在研究公司投資決策時用不同的術(shù)語提出的,認(rèn)為公司將對邊際投資效益較高的工廠投資,從社會的觀點(diǎn)出發(fā),政府可以通過稅收政策調(diào)節(jié)公司向更廣泛的領(lǐng)域投資,在這里他提出了兩個路線選擇原理,并且提出了擁擠價格(congestion pricing)原理(擁擠價格在交通瓶頸模型和擁擠收費(fèi)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用)。

根據(jù)每個出行者擁有精確的出行時間信息情況,交通分配模型可分為隨機(jī)交通分配模型和確定性交通分配模型。

(一)隨機(jī)交通分配模型

隨機(jī)交通分配模型不是從整體上來研究出行的集合特征,而是著眼于研究出行者個體的出行行為。由于出行者之間的差異,使得在進(jìn)行路徑選擇時,出行者不是做一個確定必然的最優(yōu)決策,而是采取一個他認(rèn)為滿意的隨機(jī)行為。另外,出行者對出行時間的感受是易于變化的,出行者基于感受的出行時間,而不是實(shí)際經(jīng)歷的出行時間來選擇路線,因此,被使用的路線既不必是最短的,也不必具有相同的實(shí)際出行時間。出行者進(jìn)行路線選擇時,根據(jù)感受出行時間最大化其出行效用。

評述:隨機(jī)模型的核心概念是效用最大化理論,這是受微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的啟發(fā)而提出的,其主旨是出行者將選擇使他獲得最大效益的出行。隨機(jī)模型中效用的概念比微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的要直觀得多,同時它與微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的效用有著本質(zhì)的區(qū)別[3],在這里,不存在邊際效用遞減規(guī)律,因此在效用函數(shù)的討論中,也沒有引入無差異曲線和序數(shù)效用的概念。在隨機(jī)模型中,效用函數(shù)用出行的時間,費(fèi)用和方便舒適程度等變量來表示,在理論上還利用了現(xiàn)代心理學(xué)的成果,引入了隨機(jī)效用的概念,對效用最大化進(jìn)行了松弛,使之更符合實(shí)際情況。

(二)確定型交通分配模型

系統(tǒng)最優(yōu)交通分配模型依據(jù)的是Wardrop第二原理,該原理通過影響出行者路線選擇,引導(dǎo)出行者朝一個最優(yōu)利用交通網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展,使總的出行時間極小:只有當(dāng)每一OD對間的所有被使用的路線具有相等的邊際出行時間時,系統(tǒng)最優(yōu)格局才能形成。事實(shí)上,對于兩條被使用的路線,如果它們的邊際出行時間不同,那么將會有一部分流從邊際出行時間高的路線上轉(zhuǎn)移到邊際出行時間低的路線上,從而減少總的出行時間。因此邊際費(fèi)用概念是系統(tǒng)最優(yōu)分配模型的核心。

用戶最優(yōu)交通分配模型依據(jù)的是Wardrop第一原理。在出行者具有多條可選路線且從經(jīng)濟(jì)上考慮他們的決策的基本前提下,交通需求經(jīng)常被描述為可變需求間題,OD對之間的出行率看成是最小出行時間的函數(shù)。需求函數(shù)說明一OD對之間的需求等于需求函數(shù)取最小的路線出行時間值,如果出行時間太高以致于不能誘發(fā)任何OD流時,那么需求為零。需求函數(shù)意味著作為價格的最小出行時間能夠完全地調(diào)節(jié)路線上的需求來滿足供給,使它們達(dá)到均衡狀態(tài)。

路線選擇決策方面,出行者做出路線選擇時,僅僅根據(jù)欲選路線是否具有最短的出行時間(價格)來決定,即只有通過價格才能調(diào)節(jié)出行者的路線選擇行為,所有出行者分別做出各自的行為決策后,沒有人能夠片面地選擇其它路線來減少他的出行時間,從而形成用戶最優(yōu)形勢。如果兩條被使用的路線具有不同的出行時間,那么,處在出行時間長的路線上的用戶將被激勵轉(zhuǎn)向出行時間短的路線上,因而目前的交通流格局不是用戶最優(yōu)。

評述:第一原理揭示的是出行者根據(jù)可選路線上的出行時間,來確定路線的使用與否。在人們的實(shí)際出行過程中,最直接的同時感受最深的是交通擁擠程度,對出行時間的感受則相對模糊。這說明決定交通擁擠程度的交通流(數(shù)量信號)對出行者的出行決策和路線決策產(chǎn)生影響。因此,均衡模型依賴的出行行為原理未能較全面地反應(yīng)出行者的出行行為決策。交通需求與供給處于均衡狀態(tài)的假設(shè)是整個交通規(guī)劃過程賴以成立的根本前提。在交通分配模型中則表現(xiàn)為:作為價格的出行時間總是能夠調(diào)節(jié)任意OD對間的需求與供給,使之相等。經(jīng)濟(jì)學(xué)非均衡理論已表明實(shí)現(xiàn)這種均衡的可能性很小,因為要實(shí)現(xiàn)瓦爾拉斯均衡必須滿足苛刻的市場條件。非均衡狀態(tài)具有普遍的存在性,均衡是一種特殊的狀態(tài),就是實(shí)現(xiàn)了,也只是暫時的。因此,建立在均衡理論上的分配模型具有很大的局限性。

四、結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了交通規(guī)劃課程主要教學(xué)內(nèi)容所涉及的相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識,交通規(guī)劃與經(jīng)濟(jì)學(xué)之間的這種關(guān)系說明了交通系統(tǒng)是社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的子系統(tǒng),處理交通系統(tǒng)的方法自然離不開經(jīng)濟(jì)學(xué)知識的支撐。實(shí)踐表明,在講授該課程時重點(diǎn)講授上述經(jīng)濟(jì)學(xué)知識,不僅能夠加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解,而且能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

[1]劉成生.宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué):非瓦爾拉斯分析方法導(dǎo)論[M].上海:上海三聯(lián)書店,1995.

[2]黃中祥,賀國光.非均衡交通規(guī)劃初探[J].管理科學(xué)學(xué)報,2001, (1).

[3]黃中祥.非均衡交通規(guī)劃理論[M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 2002.

2009-12-15

國家一類特色專業(yè)、湖南省重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)資助

黃中祥(1965-),男,湖南汩羅人,教授,博士生導(dǎo)師。