第六章交通网络经济学 1网络的概念 运输系统是一个类似于电信和能源分布的网络行业。因此运输系统呈现了 些经济特征,这些部分源于潜在的分离的供应网络的基础设施(道路,铁路等), 枢纽和换乘中心(车站,港口,机场等),和运营主体(汽车、卡车、火车、船 舶等)( Brooks and Button,1995)但同样重要的是,各运输网络部门之间的成本 和利益是相互依赖的。 连通性 互联性 图1连通性与互联性 在某些情况下网络是一个单一的模式,但是通常情况下,运输是由一系列相 互连接的网络组成:道路网络和航空运输网络相结合可以提供一种门对门的服务, 但在其他度独立的部门所提供的是交互式网络服务。交通网络也与其他的互补和 替代网络相重叠。电信网络可以作为运输网络的补充(一架波音飞机需要大约10 000个电话,才能提供一次商业飞行),但是在其他方面可能是作为替代,例如 个潜在的替代工作旅行( Button and Taylor,2001)。运输基础设施也能提供一系列 的运输网络服务(例如道路系统满足客运和货运需求),但也有可能满足其他网 络需求(轨道优先权控制信号通过光纤电缆传递) 在运输网络和空间经济之间也有重要的联系。运输网络的形式和技术会影响 位置和产品的决策。 von thunen的首创经济分析师和其他的空间经济学家解释了 城镇的农业同轴模式与运输经济的关系。 网络问题被研究几年了,这里所讨论的网络主要是互连网络。如图一所示, 当两点间只有一个连接。至少有三个结点相互连接,如图一右图所示。为了开发 个有价值的任何配置的网络而不是简单地提供服务,必定存在一些网络经济形 式。这些经济体可能在成本方面但他们可能也反映了赚钱更高收入的可能性。在 成本方面有可能仅仅是传统的规模经济与拥有更大的操作和传播的能力,固定成 本在更大数量的客户,但也可能有额外的网络获益与特定的网络配置。 这贡献,同时关注运输网络的一些关键经济特点,而不是综合性。它不包括, 例如,当寻求预测使用何种网络时出现的建模问题(见本论文关于这个话题卷1
第六章 交通网络经济学 1.网络的概念 运输系统是一个类似于电信和能源分布的网络行业。因此运输系统呈现了一 些经济特征，这些部分源于潜在的分离的供应网络的基础设施（道路，铁路等）， 枢纽和换乘中心（车站，港口，机场等），和运营主体（汽车、卡车、火车、船 舶等）（Brooks and Button, 1995） 但同样重要的是,各运输网络部门之间的成本 和利益是相互依赖的。 连通性 互联性 图 1 连通性与互联性 在某些情况下,网络是一个单一的模式，但是通常情况下，运输是由一系列相 互连接的网络组成；道路网络和航空运输网络相结合可以提供一种门对门的服务， 但在其他度独立的部门所提供的是交互式网络服务。交通网络也与其他的互补和 替代网络相重叠。电信网络可以作为运输网络的补充（一架波音飞机需要大约 10 000 个电话,才能提供一次商业飞行），但是在其他方面可能是作为替代，例如一 个潜在的替代工作旅行(Button and Taylor, 2001)。运输基础设施也能提供一系列 的运输网络服务（例如道路系统满足客运和货运需求），但也有可能满足其他网 络需求（轨道优先权控制信号通过光纤电缆传递）。 在运输网络和空间经济之间也有重要的联系。运输网络的形式和技术会影响 位置和产品的决策。von Thunen 的首创经济分析师和其他的空间经济学家解释了 城镇的农业同轴模式与运输经济的关系。 网络问题被研究几年了，这里所讨论的网络主要是互连网络。如图一所示， 当两点间只有一个连接。至少有三个结点相互连接，如图一右图所示。为了开发 一个有价值的任何配置的网络而不是简单地提供服务,必定存在一些网络经济形 式。这些经济体可能在成本方面,但他们可能也反映了赚钱更高收入的可能性。在 成本方面有可能仅仅是传统的规模经济与拥有更大的操作和传播的能力,固定成 本在更大数量的客户,但也可能有额外的网络获益与特定的网络配置。 这贡献，同时关注运输网络的一些关键经济特点，而不是综合性。它不包括, 例如, 当寻求预测使用何种网络时出现的建模问题（见本论文关于这个话题卷 1
里的章节2、3和10),而不是详述交通网络如何影响活动例如土地开发利用的 重要性。也很多少有关于运输网络和其他网络重叠的讨论,例如电信网络,即使 这是一个越来越重要的话题(见这个系列的卷1章节27)。 2标准化和网络 为了有效地使用网络需要使用者能够访问整个系统和访问潜在竞争和互补 的网络。为了采用欧盟的术语,这里介绍了像互用性的概念(运输系统提供调和 界面和可接受服务程度的能力,因此方便用户)和互联性(物理的联系和协调的 运输系统,以方便转移货物或乘客或网络之间的链接) 达到这种访问网络的整合水平需要某种标准化形式。交通环境的经典议题是 铁路仪表,最近的,为铁路引擎供应的电力,例如在美国1860年有三种不同的 铁路仪表,这就阻碍了国内贸易的发展(尽管这证明了南方人在南北战争中的有 用性当联合军队不能利用南方人先进的轨道!)。在美国不同的仪表不是唯一的, 这只是最近相对的大部分西班牙铁路网络通向了其他欧盟国家。 缺乏技术标准化实施成本,如果缺乏制度的配合成本可能会增长。英国的道 路通行规则是靠左行驶,而欧洲大陆是靠右行驶,这种方法实施的成本超过欧洲 运输网络。如果在两边都有不同的标准或者存在法律障碍使操作机构从一个国家 到另一个国家的基础设施的使用, Borders(见第23章)可能会增加制度成本(如 美国至墨西哥边境的货运) 然而,成本的标准化,意味着采用在技术上所发生的动态的世界,这是一个 欠佳的标准,以为着潜在标准化经济的缺失,这种缺失是因为网络部分采用的 般标准欠佳。还有一些诱因问题,如果一个标准到位然后经济激励是优化内部的 约束。这减少了激励措施可以提高网络的效率通过引入新的标准或删除它们。 标准的变化是昂贵的但能证明有效,这是当看到瑞典人进入其余的欧洲大陆和转 向行驶方向是正确的 这个决定是在一个交通网络采用一个统一的标准,基本包括使用成本效益计 算的,主要涉及到使用现有的优化网络及其相关技术的发展与长期的收益最优的 网络和技术。 3经济的规模、范围和密度 网络供应商可能会受益于一系列的成本特性。传统意义上,规模经济被看作 反映生产成本的下降,说,一个航空公司的产量增加,但这些概念已经被范围、网 络和密度经济补充了,在需求方面,市场经济理念的出现影响了网络活动规模。 例如,先验对数函数,因其灵活性正在广泛被采用,虽然项目的投入价格如资本 任然引起了严重的问题
里的章节 2、3 和 10），而不是详述交通网络如何影响活动例如土地开发利用的 重要性。也很多少有关于运输网络和其他网络重叠的讨论，例如电信网络，即使 这是一个越来越重要的话题（见这个系列的卷 1 章节 27）。 2.标准化和网络 为了有效地使用网络需要使用者能够访问整个系统和访问潜在竞争和互补 的网络。为了采用欧盟的术语，这里介绍了像互用性的概念（运输系统提供调和 界面和可接受服务程度的能力，因此方便用户）和互联性（物理的联系和协调的 运输系统,以方便转移货物或乘客或网络之间的链接）。 达到这种访问网络的整合水平需要某种标准化形式。交通环境的经典议题是 铁路仪表，最近的，为铁路引擎供应的电力，例如在美国 1860 年有三种不同的 铁路仪表，这就阻碍了国内贸易的发展（尽管这证明了南方人在南北战争中的有 用性当联合军队不能利用南方人先进的轨道！）。在美国不同的仪表不是唯一的， 这只是最近相对的大部分西班牙铁路网络通向了其他欧盟国家。 缺乏技术标准化实施成本，如果缺乏制度的配合成本可能会增长。英国的道 路通行规则是靠左行驶，而欧洲大陆是靠右行驶，这种方法实施的成本超过欧洲 运输网络。如果在两边都有不同的标准或者存在法律障碍使操作机构从一个国家 到另一个国家的基础设施的使用，Borders (见第 23 章)可能会增加制度成本（如 美国至墨西哥边境的货运）。 然而，成本的标准化，意味着采用在技术上所发生的动态的世界，这是一个 欠佳的标准，以为着潜在标准化经济的缺失，这种缺失是因为网络部分采用的一 般标准欠佳。还有一些诱因问题，如果一个标准到位然后经济激励是优化内部的 约束。这减少了激励措施,可以提高网络的效率,通过引入新的标准或删除它们。 标准的变化是昂贵的但能证明有效，这是当看到瑞典人进入其余的欧洲大陆和转 向行驶方向是正确的。 这个决定是在一个交通网络采用一个统一的标准，基本包括使用成本效益计 算的，主要涉及到使用现有的优化网络及其相关技术的发展与长期的收益最优的 网络和技术。 3.经济的规模、范围和密度 网络供应商可能会受益于一系列的成本特性。传统意义上，规模经济被看作 反映生产成本的下降，说,一个航空公司的产量增加，但这些概念已经被范围、网 络和密度经济补充了，在需求方面，市场经济理念的出现影响了网络活动规模。 例如，先验对数函数，因其灵活性正在广泛被采用，虽然项目的投入价格如资本 任然引起了严重的问题
严格地说,与范围经济相关的服务成本有所下降是由于由一个运送商提供的 服务的范围增加了,而经济的交通密度指数量不断下降的成本增加之间进行任意 给定的一组点送达,而与交通密度相关的经济成本下降是因为服务于各点的运送 商的大量増加。在这个意义上的规模经济是特殊的,即规模经济的单一产品。范 围经济和规模经济之间的差别可以参照下列问题,C表示成本和Q表示产出 范围经济可以由下式估算: S={[C(Q2)+C(Q2)]-C(Q2+Q2)/{C(Q1+Q2)} C(Q1)是产出量Q的成本,C(Q2)是产出量Q2的成本,C(Q1+Q2)是产出量Q1 和Q2的成本。如果S>0,则存在范围经济,如果当Q增大C∩下降时为规模经 济 这些经济体可能会通过网络的自然增长而不是频繁地与现存网络相结合来 实现。通过兼并的市场集中化是有可能的,但是,如果有足够的激励供应商结合。 在瓦里安以简单网络案例来讨论(1999)。如果假定网络效益v与网络用户n成 比例,为了简便,把比例常数看成一个整体,然后根据梅特卡定律,网络的值是 n2。简单的计算显示两个大小为n1和n2网络(1和2)的组合。 △v1=n1(n1+n2)-n2=n1n2 (2) (n1+n2) 每个网络从连接处获取相同的值(v),那些在小网络(2)的每个人从其他 相连接的网络获取相应的值,其他网络上有大量的人获取小额附加值。这种提供 了范围的交换,使得一个网络拥有访问其他网络的权利。问题是,大的供应商足 够的差价来换回成本和获得长期回报以保持其市场竞争力。 △v1=n1(n1+n2)2-n-n2=2n1n2 网络服务供应商也可能受益于额外的收入作为系统增长的链接数量,这些利 益来源于市场形象经济。从本质上来看,很多相连服务的供应商能满足大量潜在 客户的需求。例如,一个汽车公司从A点经C点向B提供服务能高效满足三个 市场的需要(A→B,A→C,C→B)和来自各点的收益。仅当A B之间产生收入才会提供直接服务。因为长距离的间接服务效率是低下的,因此 有一个权衡关系,但是到达或是离开C点的额外交通量会增加成本,导致扩散范 围更广因此平均票价和比率更低。 4用户利益和成本 也要许多用户利益有可能交通网络服务提供商利用,较大的网络能够提供较 大的服务范围和服务频率,这可能是运营成本高效使用的重要性,在一个网络的 单个结点上,需求可能是不均匀的。煤炭的需求是从矿山运往轧钢厂,很少平衡 任意形式的空载返回,这就是“回程路线问题“。复杂网络的存在允许范围为各
严格地说，与范围经济相关的服务成本有所下降是由于由一个运送商提供的 服务的范围增加了，而经济的交通密度指数量不断下降的成本增加之间进行任意 给定的一组点送达，而与交通密度相关的经济成本下降是因为服务于各点的运送 商的大量增加。在这个意义上的规模经济是特殊的，即规模经济的单一产品。范 围经济和规模经济之间的差别可以参照下列问题，C 表示成本和 Q 表示产出。 范围经济可以由下式估算： S = {[C(Q 1 ) + C(Q 2 )] − C(Q 1 + Q 2 )}/{C(Q 1 + Q 2 )} （1） C(Q 1 )是产出量Q 1的成本，C(Q 2 )是产出量Q 2的成本，C(Q 1 + Q 2 )是产出量Q 1 和Q 2的成本。如果 S>0，则存在范围经济，如果当 Q 增大 C/Q 下降时为规模经 济。 这些经济体可能会通过网络的自然增长而不是频繁地与现存网络相结合来 实现。通过兼并的市场集中化是有可能的，但是，如果有足够的激励供应商结合。 在瓦里安以简单网络案例来讨论（1999）。如果假定网络效益 v 与网络用户 n 成 比例，为了简便，把比例常数看成一个整体，然后根据梅特卡定律，网络的值是 n 2。简单的计算显示两个大小为n1和n2网络（1 和 2）的组合。 ∆v1 = n1 (n1 + n2 ) − n1 2 = n1n2 （2） ∆v2 = n2 (n1 + n2 ) − n2 2 = n1n2 （3） 每个网络从连接处获取相同的值（v），那些在小网络（2）的每个人从其他 相连接的网络获取相应的值，其他网络上有大量的人获取小额附加值。这种提供 了范围的交换，使得一个网络拥有访问其他网络的权利。问题是，大的供应商足 够的差价来换回成本和获得长期回报以保持其市场竞争力。 ∆v1 = n1 (n1 + n2 ) 2 − n1 2 − n2 2 = 2n1n2 （4） 网络服务供应商也可能受益于额外的收入作为系统增长的链接数量，这些利 益来源于市场形象经济。从本质上来看，很多相连服务的供应商能满足大量潜在 客户的需求。例如，一个汽车公司从 A 点经 C 点向 B 提供服务能高效满足三个 市场的需要 （A B，A C，C B）和来自各点的收益。仅当 A B 之间产生收入才会提供直接服务。因为长距离的间接服务效率是低下的，因此 有一个权衡关系，但是到达或是离开 C 点的额外交通量会增加成本，导致扩散范 围更广因此平均票价和比率更低。 4.用户利益和成本 也要许多用户利益有可能交通网络服务提供商利用，较大的网络能够提供较 大的服务范围和服务频率，这可能是运营成本高效使用的重要性，在一个网络的 单个结点上，需求可能是不均匀的。煤炭的需求是从矿山运往轧钢厂，很少平衡 任意形式的空载返回，这就是“回程路线问题“。复杂网络的存在允许范围为各
种不同的工艺路线有潜在的减少空载回程。随着信息技术和调度技术的发展使 得网络的利用更精确,但在欧洲、美国和非洲为了保证船仓存储容量的最大化, 即使的帆船的日常使用信风常常涉及到三角形路线安排 此外,任何个人用户帮助其他用户确定选择的范围是有效地,这就意味着空 运网络的个人用户,例如,通过支付接受服务的全额归属成本,用户帮助确立的 服务对其他潜在用户是有效的,同时对他们的网络支持有利。 主要原因是航空旅客承担的成本超越那些简单的票价被更大的网络可以提 供支付的机会。在图2,假定提供网络的成本C随着网络的大小提升,被客户数 目代表,但是比例的减少(例如,有些规模效益是隐含的,但是这些随着网络大 小而减小)。因此用户数随着与之有关的较大的网络增长,但是会随着网络的大 小而降低增长速度。为了获取任一乘客有一个极小值网络(Xmm),但在Xma额 外的交通运输服务供应商将受益于增加的结点,收益将少于额外的成本,进一步 的扩展是不正当的。 但是从乘客的角度,最有网络有Xm,在财务成本之间存在最大的误差,他 们必须支付覆盖航空成本和获取的网络收益。但是当乘客的边际效益超出了他们 会被起诉的成本,他们会继续搜索航班。 另一种方式去看待这是在外部积极情况下采取简单办法,如图3所示。在这 里运输服务系统一个人或是公司的需求(边际效益)用MB表示,边际成本用 MC表示。为简便起见,没有因为负面环境的延伸而引起堵塞。个人旅行有助于 维持网络的其他潜在用户使得社会边际效益弯曲,社会被认为是这个俱乐部良好 的环境拥有相同网络的其他用户,MB在MB'的右边。为简便起见假定,用图表 示个人出行数目更大,社会效益也更大。如果外部效益没有折扣,则票价设置成 F且服务容量用*表示。允许外部的服务容量大最大值是V*和票价的最大值是 F·。旅游者超出V是不可能的,但是,因为他/她不了解这些效益。一个政策性 办法是补 办法是采用价格 差异模式 是被提取消费者 盈余从的 C 0 Ia2
种不同的工艺路线,有潜在的减少空载回程。随着信息技术和调度技术的发展使 得网络的利用更精确，但在欧洲、美国和非洲为了保证船仓存储容量的最大化， 即使的帆船的日常使用信风常常涉及到三角形路线安排。 此外，任何个人用户帮助其他用户确定选择的范围是有效地，这就意味着空 运网络的个人用户，例如，通过支付接受服务的全额归属成本，用户帮助确立的 服务对其他潜在用户是有效的，同时对他们的网络支持有利。 主要原因是航空旅客承担的成本超越那些简单的票价被更大的网络可以提 供支付的机会。在图 2，假定提供网络的成本 C 随着网络的大小提升，被客户数 目代表，但是比例的减少（例如，有些规模效益是隐含的，但是这些随着网络大 小而减小）。因此用户数随着与之有关的较大的网络增长，但是会随着网络的大 小而降低增长速度。为了获取任一乘客有一个极小值网络（Xmin），但在 Xmax额 外的交通运输服务供应商将受益于增加的结点，收益将少于额外的成本，进一步 的扩展是不正当的。 但是从乘客的角度，最有网络有 Xm，在财务成本之间存在最大的误差，他 们必须支付覆盖航空成本和获取的网络收益。但是当乘客的边际效益超出了他们 会被起诉的成本，他们会继续搜索航班。 另一种方式去看待这是在外部积极情况下采取简单办法，如图 3 所示。在这 里运输服务系统一个人或是公司的需求（边际效益）用 MB 表示，边际成本用 MC 表示。为简便起见，没有因为负面环境的延伸而引起堵塞。个人旅行有助于 维持网络的其他潜在用户使得社会边际效益弯曲，社会被认为是这个俱乐部良好 的环境拥有相同网络的其他用户，MB 在 MB*的右边。为简便起见假定，用图表 示个人出行数目更大，社会效益也更大。如果外部效益没有折扣，则票价设置成 F 且服务容量用 V*表示。允许外部的服务容量大最大值是 V**和票价的最大值是 F *。旅游者超出 V*是不可能的，但是，因为他/她不了解这些效益。一个政策性 办法是补贴票价降至 F **，这就可能获取最佳的交通量。另一个办法是采用价格 差异模式，另一个方法是采用一种价格差异化,让成本得以恢复，是被提取消费者 盈余从的网络的边缘用户以航空公司输出的 V *通过
图2最佳网络 除了积极的夕 MB会在结点和通常发 生问题的枢纽出玎 用元素之间的相互 作用和在经济概乞0 …以J最佳水平。当设施 被过度使用和使用效益没有达到最大化,会出现更堪忧的过度拥挤。这通常源于 相关设施的不恰当定价。 拥挤的程度在一定程度上取决于它已经内化乘客和货物的托运人支付的票 价。与外部性如那些噪声和空气污染无关拥挤的低效成本由网络服务用户和这 些服务的提供商承担。在只有一个运送者垄断航空服务的情况下,例如,会刺激 运送者在制定票价和建立服务体系时高效的使用设施和考虑拥堵成本。这种情况 不会出现在道路网络中,没有拥堵成本,用户忍受时间成本和营业成本但是并不 是暗示长途运输会刺激调整他们的行为来实现最优化。 如何保持平衡力的问题是获取通过拥挤网络和使用单独的结点是一个凭它 自身权利的主题,主要是覆盖在这一卷的第7章和这个系列卷1的21章。特别 重要的是 Wardrop(1952)通用准则的发展,显然他的第一准则是:任何平衡,依 赖信息的完整性和是否收取费用,实际的和预期的平均用户成本(包括实际成本) 之和加上可能的出行费用与选择路径或人们从一个路径转移到另一个路径的成 本相等,这个和也应等于边界道路使用者的收益。 5中心辐射型网络 交通网络采取多种形式。其中一些受体制因素的制约,但是有市场力量倾向 于支持特定配置的链接和集线器在缺乏监管和没有极端的地理特征。星状网络可 能是最常见的。城市交通被视为服务于进出城市间上下班的道路和铁路网络。从 历史的观点来看,他们起源于长距离运输(运河和铁路)比当地运输系统(步行 和骑马)更有效率。内在的规模经济集中在干线运输在有限数量的节点(港口、车 站)导致了城市周围生长的终端和交换点。当地的分发和收集然后从中心辐射
图 2 最佳网络 图 3 积极网络效应 除了积极的外部性可能与更大的网络有关，也有问题可能会在结点和通常发 生问题的枢纽出现拥塞问题（见第七章）。因为那些网络的使用元素之间的相互 作用和在经济概念角度这个设施未被充分利用，会出现拥堵的最佳水平。当设施 被过度使用和使用效益没有达到最大化，会出现更堪忧的过度拥挤。这通常源于 相关设施的不恰当定价。 拥挤的程度在一定程度上取决于它已经内化乘客和货物的托运人支付的票 价。与外部性如那些噪声和空气污染无关,拥挤的低效成本由网络服务用户和这 些服务的提供商承担。在只有一个运送者垄断航空服务的情况下，例如，会刺激 运送者在制定票价和建立服务体系时高效的使用设施和考虑拥堵成本。这种情况 不会出现在道路网络中，没有拥堵成本，用户忍受时间成本和营业成本但是并不 是暗示长途运输会刺激调整他们的行为来实现最优化。 如何保持平衡力的问题是获取通过拥挤网络和使用单独的结点是一个凭它 自身权利的主题，主要是覆盖在这一卷的第 7 章和这个系列卷 1 的 21 章。特别 重要的是 Wardrop(1952)通用准则的发展，显然他的第一准则是：任何平衡，依 赖信息的完整性和是否收取费用，实际的和预期的平均用户成本（包括实际成本） 之和加上可能的出行费用与选择路径或人们从一个路径转移到另一个路径的成 本相等，这个和也应等于边界道路使用者的收益。 5.中心辐射型网络 交通网络采取多种形式。其中一些受体制因素的制约，但是有市场力量,倾向 于支持特定配置的链接和集线器在缺乏监管和没有极端的地理特征。星状网络可 能是最常见的。城市交通被视为服务于进出城市间上下班的道路和铁路网络。从 历史的观点来看，他们起源于长距离运输（运河和铁路）比当地运输系统（步行 和骑马）更有效率。内在的规模经济集中在干线运输在有限数量的节点(港口、车 站)导致了城市周围生长的终端和交换点。当地的分发和收集然后从中心辐射