运输经济学/成本

成本

介绍

运输中的价格、成本和投资问题引起了人们的极大兴趣。自 19 世纪以来，这个行业一直受到持续的公共干预，这无疑是意料之中的。尽管市场失灵的论点（即私营部门不会提供社会最优的运输服务）过去曾被用来证明对航空、公交、卡车和铁路行业进行经济管制的合理性，但现在人们普遍认为，并且得到实证证据的支持，转向去管制体系将带来更大的效率和服务，在这个体系中，不同模式的结构和行为是模式内部和模式之间市场力量相互作用的结果。

许多因素导致人们重新审视运输投资应该在哪里进行，以及应该采用哪种模式。首先，也许是最重要的，是将传统的政府活动置于市场环境中的总体趋势。道路和航空系统部分的私有化和公司化是这种现象的典型例子。其次，随着国家减少政府征用经济资源的比例，现在对经济所有部门都施加着持续不断且不断增长的财政压力。第三，人们越来越迫切地要求在运输系统用户支付的价格中充分反映环境、噪声、拥堵和安全成本。最后，人们对高铁 (HSR) 等新模式的前景抱有浓厚的兴趣，以缓解机场拥堵，改善环境质量。在没有了解与替代方案相比，技术或投资的全部成本影响的情况下，不应该做出如此重大的投资决策。

本章介绍成本概念和内部成本的证据。关于负外部性的章节回顾了外部成本。

供应

在不完全竞争市场中，P 和 Q 之间没有一一对应的关系，即没有供给曲线。每家公司都会做出最大化利润的供给数量决策，同时考虑到竞争的性质（在定价部分将详细介绍）。

供给函数（曲线）指定了市场中价格和供给产出之间的关系。在完全竞争市场中，供给曲线定义明确。运输供给中的许多工作没有估计供给曲线。相反，重点是研究总成本的行为（相对于产出）并设计估计特定服务（或流量）成本的程序。运输经济学家通常将前者称为总成本核算，将后者称为细分成本核算。对于总成本核算，微观经济学中发展的所有成本概念都可以直接应用。

成本类型

成本类型有很多。以下是关键术语和简要定义。

• 固定成本 ($C_{F}$): 不随产出变化的成本。
• 可变成本 ($C_{V}$): 随着产出水平变化而变化的成本。将成本分类为可变成本或固定成本是时间范围和在所考虑的产出范围内不可分割程度的函数。
• 总成本 ($C_{T}$): 实现给定产出水平 ($Q$) 所需的总支出。
  • 总成本 = 固定成本 + 可变成本。= a + bQ
• 平均成本：总成本除以产出水平。
  • 单一产品企业的平均成本：$C_{A}=C_{T}/Q$,
    • 平均固定成本 = $a/Q$
    • 平均可变成本 = $b$
  • 多产品企业的平均成本并不明显（即哪种产出），两种方法
    • 射线平均成本：固定产出比例，然后考察随着产出规模沿着产出“射线”增加，成本如何变化。就像沿着产出空间的射线移动出去一样——因此是“射线”平均成本；如果存在 DRAC（递减射线平均成本），则存在多产品规模经济。（固定性或可变性取决于决策问题的时域，与生产（成本）的不可分割性密切相关。）
    • 增量平均成本：固定除一种商品外的所有其他商品的产量，然后考察生产更多第i种商品的增量成本——因此，增量平均成本；如果存在DAIC（平均增量成本下降），则存在特定产品的规模经济。
• 边际（或增量）成本：总成本相对于产量变化的导数（差值）。
  • 边际成本 MC = $dC_{T}/dQ$
  • 增量成本 IC = $\Delta C_{T}/\Delta Q$
• 机会成本：做一件事而不是另一件事所导致的实际机会损失。机会成本代表真正的经济成本，因此，必须在所有情况下使用。
• 社会成本：社会在使用其资源生产某种商品时所产生的成本，包括外部成本和效益。
• 私人成本：生产者在获取生产中使用的资源时所产生的成本。

共同成本

在大多数运输模式中，运输服务的生产都涉及联合成本和共同成本。联合成本是指生产一种商品必然会以某种固定比例生产另一种商品。例如，考虑一条仅从 A 点运行到 B 点的铁路。火车从 A 点到 B 点的移动将导致从 B 点返回 A 点的移动。由于从 A 点到 B 点的行程必然会产生返程的成本，因此产生了联合成本。一些成本无法追溯到特定行程的生产，因此无法完全分配所有成本，也无法确定每种联合产品的单独边际成本。例如，无法确定从 i 到 j 行程的边际成本和从 j 到 i 行程的单独边际成本。只能确定往返行程的边际成本，即生产的成本。

共同成本是指用于生产一种运输服务的设施也被用于生产其他运输服务的情况（例如，当用于生产货运服务的轨道或码头也被用于生产客运服务时）。然而，生产一个单位的货运运输并不会自动导致客运服务的生产。因此，与联合成本不同，使用运输设施生产一种商品并不一定会导致生产其他某种运输服务，因为产出比例是可以改变的。问题是联合成本和共同成本的存在是否会阻止市场机制产生有效的价格。运输经济学的大量文献（Mohring, 1976; Button, 1982; Kahn, 1970）清楚地表明，联合成本、共同成本或不可分配成本的条件不会阻止经济有效的价格形成。

• 可追溯成本（不可追溯成本）：一种可以直接（间接）根据因果关系分配到特定产出（服务）的成本。可追溯（不可追溯）成本可能是固定成本或可变成本（或不可分割的可变成本）。可追溯性与生产多种产出有关，而不可追溯成本则具有共同成本和联合成本（或两者）。能够用产出供应的总体指标来识别成本（例如往返行程的成本）并不意味着成本可以追溯到提供的特定服务。
• 联合成本：一种在生产两种或多种产品时同时产生的成本，无法区分受益者之间的贡献。这些成本可能是固定成本或可变成本（例如牛皮和牛排）。
• 共同成本：一种在整个组织中同时产生的成本，无法直接分配到任何特定产品。这些成本可能是固定成本或可变成本（例如农场车道）。

外部成本和内部成本

外部成本在 负外部性 中有更多讨论。

经济学长期以来一直区分完全被经济主体内部化的成本（内部成本或私人成本）和未被内部化的成本（外部成本或社会成本）。这种区别来自经济学对一系列相互关联的市场的看法。这些市场中的主体（个人、家庭、企业和政府）通过买卖商品和服务来进行互动，作为生产的投入和产出。企业向个人支付其所执行的劳务的报酬，个人向杂货店支付购买食品的费用，杂货店向公用事业公司支付其在商店中使用的电力和热力的费用。通过这些市场交易，提供商品或服务的成本反映在一种主体支付给另一种主体的价格中。只要这些价格反映所有成本，市场就会提供所需、理想且经济有效的商品或服务数量。

经济主体之间的互动、它们相互传递或施加的成本和收益完全反映在收取的价格中。然而，当一个经济主体的行为改变了另一个经济主体的环境时，就会产生外部性。一个消费者购买行为改变了另一个消费者支付的价格被称为货币外部性，此处不再对其进行分析；我们关心的反而是非货币外部性。更正式地说，“外部性是指在经济主体之间没有相关经济交易的情况下，一个经济主体向另一个经济主体提供的商品组合”（Spulber, 1989）。请注意，此定义要求两个主体之间没有任何交易或协商。做出的本质区别是，陌生人之间造成的损害是外部成本，而经济交易中各方之间造成的损害是内部成本。一家工厂排放烟雾，迫使附近居民更频繁地清洁他们的衣服、汽车和窗户，并使用实际资源来做到这一点，这就会产生外部性；如果回到上面的例子，杂货店在周围地区产生大量垃圾，迫使附近居民花费时间和金钱来清洁他们的院子和小巷，那么杂货店就会产生外部性。

针对这些外部性的缓解，有人提出了替代解决方案。一种是使用定价将外部性内部化；也就是说，将外部性带来的成本纳入产生它们的商品/服务的價格中。如果事实上商店向其顾客收取了一笔费用，并且这笔费用被用于支付清理费用，那么我们可以说“难看的垃圾”的外部性已经被内部化。更接近我们的研究重点，当汽车排放烟雾和有害气体时，汽车使用者会对他人造成污染外部性，或者当飞机飞越机场附近的社区进行着陆时，喷气式飞机会产生噪音外部性。然而，如果没有对清洁空气或安静的商品的所有权，就很难想象市场的形成。除非商品拥有所有权并具有可转让的产权，否则对商品的个人需求就不会明确定义。通常认为，当受外部性影响的人内部化外部性具有经济意义时，就会出现产权。这两个问题对于这项研究来说是重要的因素，因为隐含的假设是，对任何外部性进行定价都是可取的。其次，我们假设清洁空气、安全和安静的产权属于社区而不是汽车、铁路和航空使用者。最后，我们假设定价（即产权的交换）是可能的。在第 3 章中，我们将对这些问题进行更详细的讨论，其中将考虑外部性成本的广泛估计范围。

其他术语

• 沉没成本：这些是过去发生的成本。沉没成本与决策无关，因为它们无法改变。
• 不可分割成本：不会随着不同产出水平或必须支出而连续变化，而是以离散的“块”形式进行。不可分割成本通常对于较大的产出变化是可变的，但对于较小的产出变化则不是。
• 可逃避成本（或可避免成本）：可以通过减少生产来避免的成本。既有可逃避的固定成本，也有可逃避的可变成本。成本的可逃避性取决于时间范围和成本的不可分割性，以及相关资产的机会成本。

时间范围

建立了成本函数后，必须以一种使其适合决策的方式进行开发。首先，重要的是要考虑规划范围的长度以及我们有多少自由度。例如，一家货运公司在面对新的铁路补贴政策时，将在短期（它无法调整所有决策变量的时期）中使用不同的变量，而不是在长期（它可以调整所有变量的时期）中使用的变量。

从标准经济学定义来看，长期成本全部是可变成本，没有固定成本。然而，在短期内，运输方式在应对产量水平和结构变化时，成本变化的能力有所不同。由于某些投入是固定的，因此短期平均成本可能会随着产量的增加而继续下降，直到产能充分利用为止。交通运输成本经济的另一个潜在来源是交通密度经济；随着固定网络上的交通流量增加，每乘客公里单位成本会降低。密度经济是更有效地利用网络的结果。密度经济的潜力将取决于网络的配置。某些运输方式（如航空）的运输公司已经对其网络进行了部分重组，以实现这些经济效益。

从长期来看，需要额外的投资来增加产能和/或其他固定投入。然而，长期平均成本曲线是由短期平均成本曲线的包络线形成的。对于某些行业，长期平均成本在很宽的产量范围内往往会随着公司规模（产量和产能）的扩大而下降。这被称为规模经济。在相关公司规模范围内存在规模经济意味着公司规模越大，单位产出成本越低。这些规模经济可能在运输服务中以各种形式出现，并且据认为会根据所涉及的运输方式而有很大差异。

经济学理论中的时间范围

• 短期：一个或多个生产要素的投入是固定的时间段
• 长期：所有投入都是可变的时间段

使用的时间范围的实际长度取决于

• 决策类型：成本和收益何时发生？
• 所涉及资产的预期寿命
• 主要交通项目的时域往往比其他行业长

包络定理解释了短期成本和长期成本之间的关系。也就是说，短期成本函数表示至少有一个要素投入是固定的情况下成本的行为。如果要为固定要素的每个水平开发成本函数，这些成本的包络线或下限将构成长期成本函数。因此，长期成本是根据短期成本曲线的信息构建的。公司在决策时，希望首先在给定工厂规模的情况下，最小化给定产量的成本，然后在工厂规模之间最小化成本。

下图说明了四种不同公司规模的平均成本和边际成本之间的关系。请注意，这组成本曲线是从非齐次生产函数生成的。你会注意到，长期平均成本函数 (LAC) 是 U 形的，因此展现了所有规模经济的维度。

数学上

$C\left(Q\right)\equiv C_{s}\left(Q,K\left(Q\right)\right)$

${\frac {\partial C\left(Q\right)}{\partial Q}}={\frac {\partial C_{s}\left(Q,K\left(Q\right)\right)}{\partial Q}}+{\frac {\partial C_{s}\left(Q,K\left(Q\right)\right)}{\partial K}}\bullet {\frac {\partial K\left(Q\right)}{\partial Q}}$

其中：${\frac {\partial C_{s}\left(Q,K\left(Q\right)\right)}{\partial K}}=0$ 提供了最佳工厂规模。

总体成本行为指标

规模经济是指产量增加时成本的行为，而范围经济是指产量数量增加时成本的变化。

规模经济

规模经济是指长期平均成本曲线随着运输公司规模的扩大而向下倾斜。规模经济的存在意味着随着运输公司规模的扩大，平均成本或单位成本会降低。由于大多数行业具有可变规模收益成本特征，因此特定公司是否享受规模收益递增、恒定或递减，取决于整体市场规模和行业组织。

规模经济的存在与否对于该运输方式的产业结构非常重要。如果有明显的规模经济，这意味着较少的、更大的运输公司会更有效率，在竞争性市场环境下，这会随着时间的推移而自然演变。规模经济对于定价很重要，因为规模经济越大，平均成本和边际成本的偏差就越大。因此，从长期边际（社会）成本定价中避免赤字是不可能的。

还应该提一下另一个术语。规模经济是一个成本概念，规模收益是一个相关的概念，但它指的是生产以及所需的投入数量。如果我们将所有投入增加一倍，而产出增加不止一倍，那么我们就获得了规模收益递增。如果产出数量不到两倍，那么我们就获得了规模收益递减。如果产出正好是两倍，那么就存在规模收益不变。在本研究中，由于我们指的是成本，因此我们使用规模经济。规模经济的存在并不意味着规模收益的存在。

规模衡量长期（完全调整）情况下平均成本与产出之间的关系。由于公司可以在长期内改变其规模（网络和产能），因此规模经济 (EoS) 衡量平均成本与公司规模之间的关系。可以根据估计的总成本函数计算总成本相对于产出和公司规模的弹性来衡量 EoS（对于运输公司而言，即网络规模）。

规模收益（产出衡量）

规模收益递增 (RtS)

$f(tx_{1},tx_{2})>tf(x_{1},x_{2})$

规模收益递减

$f(tx_{1},tx_{2})<tf(x_{1},x_{2})$

规模经济（成本衡量）

规模经济（EoS）是指在所有要素都能变化的情况下，成本随着产出变化而变化的行为。规模经济显然是一个长期概念。生产函数的等价物是规模报酬。如果成本的增长比例小于产出的增长比例，则成本函数被称为具有规模经济；如果成本和产出的增长比例相同，则被称为具有“规模报酬不变”；如果成本的增长比例大于产出的增长比例，则被称为具有规模不经济。

• 如果成本弹性 < 1，或者 $LRMC<LRAC$ -> 规模经济递增
• 如果成本弹性 = 1，或者 $LRMC=LRAC$ -> 规模经济不变
• 如果成本弹性 > 1，或者 $LRMC>LRAC$ -> 规模经济递减

密度经济

在文献中，规模经济和密度经济之间存在一些混淆。这两个截然不同的概念在一些研究中被错误地互换使用，而这些研究的目的是确定某种运输方式（铁路运输方式一直受到相当大的关注）是否具有规模经济或规模不经济。密度经济和规模经济之间存在区别。当所有产出增加 1%，而网络规模、生产技术和投入价格保持不变时，企业成本的增加幅度小于 1%，则称存在密度经济。相反，当产出和网络规模增加 1%，而生产技术和投入价格保持不变时，成本的增加幅度小于 1%，则称存在规模经济。

密度经济虽然与规模经济的原理不同，但也可能影响运输模式的行业结构。它可能影响运营商在空间上组织其服务交付的方式。密度经济的存在可能会影响短期内有效定价的引入，但一般不会影响长期，因为在某个时刻，密度经济将被耗尽。然而，这将取决于市场规模。例如，在航空市场，放松管制使运营商能够响应市场力量，并在不同程度上获得可用的密度经济。

密度报酬类似于短期内产能固定时的产能利用率报酬。由于工厂规模（运输企业的网络规模）在短期内基本上是固定的，因此 RTD 衡量的是在给定工厂规模（网络规模）的情况下，随着交通流量水平（产出）的增加，成本的变化行为。它由成本对产出的弹性来衡量。

• 如果成本弹性 < 1，或者 $SRMC<SRAC$ -> 密度经济递增
• 如果成本弹性 = 1，或者 $SRMC=SRAC$ -> 密度经济不变
• 如果成本弹性 > 1，或者 $SRMC>SRAC$ -> 密度经济递减

由于存在高额固定成本和运营终端（机场、车站、仓库等）的成本，大多数运输企业都具有递增的 RTD。

产能利用经济

密度经济是一个空间概念，而产能利用经济可能是一个非空间概念，两者之间存在细微的差别。当固定产能被更密集地使用时，固定成本可以分摊到更多的单位或产出上，从而导致平均成本下降，即规模经济。然而，当产能接近满负荷时，成本可能会随着延迟的出现而上升。这会导致成本曲线呈 U 形。

规模经济是指无论出于何种原因，当产出增加时，平均成本下降；密度经济是指当产出增加而网络里程保持不变时，成本下降；产能利用经济是指当产能利用率（产能可能指空间或非空间）增加时，成本下降。

密度是指占用空间的多少，而产能是指一个有产能的服务器（例如，瓶颈、飞机上的座位数量）的占用率，并且如果该环节是有产能的（例如，拥堵的道路），则可能会包含密度经济。但是，如果一条路线具有无限（或几乎无限）的产能，例如在低交通流量水平下，在专用路权上的城际客运列车，那么密度经济是一个更合适的概念。另一种看待差异的方式是，密度经济指的是线性里程，而利用经济指的是车道里程。

范围经济

范围经济

通常，运输企业从一个共同的生产设施中生产大量概念上不同的产品。此外，大多数运输运营商的产品按时间、空间和质量进行区分。由于从一个共同的生产设施中生产了许多不同的非同质性产出，因此产生了联合成本和共同成本。联合成本和共同成本的存在导致了范围经济。在多产品文献中，成本函数的次可加性、跨射线凸性、产品间互补性和范围经济的概念之间存在一些混淆。次可加性是最一般的概念，是指成本函数表现出以下特征：在一家工厂或企业中生产不同数量的任意数量的商品的成本，比将产品或服务以任意比例在两家或多家工厂之间进行细分的成本更低。跨射线凸性是一个更狭窄的概念。它指的是成本函数表现出以下特征：对于任何给定的输出向量集，生产给定输出向量的加权平均值的成本不超过在独立基础上生产它们的加权平均值。范围经济指的是单一企业多产品技术比单一产品多企业技术成本更低的成本特征。因此，它解决的是在产品线中添加另一种产品的成本问题。产品间互补性是对范围经济的弱测试。它指的是当其他产品的产出发生变化时，对一种产品的边际成本的影响。因此，它是在改变两种或多种产品的产出数量，而不是改变产品的数量。范围经济是否存在以及存在程度取决于产品的数量和每种产品的产出水平。目前还没有根据可靠的数据和理论上的一致方式进行的，对运输方式的范围经济进行明确的实证估计。

思考问题：大多数企业生产多种产品。为什么存在多产品企业？

让一家企业生产多种产品比让不同的企业分别生产每种产品更便宜。

范围经济来自共享或联合使用的投入，例如，如果只生产一种产品，则会产生过剩产能的不完全可分割的工厂（使用同一架飞机的货运和客运服务，使用卡车或铁路货车的正向和反向运输生产等）。

这可以在右侧的图表中用图形表示。在生产空间中，等产量曲线将连接两个产出，并具有等投入线的解释，也就是说，它是使用一定数量的投入可以实现的产出组合。如果有规模经济，这条线将凹向原点，如果有专业化经济，它将凸出，如果没有规模经济，它将是一条 45 度角的直线。

设 $q=(q_{1},...,q_{n})$，$n$ = 不同产出的数量。

如果存在规模经济，则

$c(q_{1})+...+c(q_{n})>c(q_{1},...,q_{n}).$

也就是说，一家公司生产所有产出比 n 家不同的公司分别生产每种产出 $q_{i}$ 更便宜，其中 $c(q)$ 是一家公司生产产出 $q$ 的成本。

规模经济是“跨射线凸性”的一种弱形式，如果在同一公司生产两种产品比由两家不同的公司生产更便宜，则据说存在规模经济。规模经济通常通过考察两种产出之间的交叉偏导数来评估，即当生产过程中增加第二种产出时，第一种产出的边际成本如何变化。

成本变化

成本可能会由于多种不同的原因而发生变化。重要的是能够识别任何成本增加或减少的来源，以及随着产出数量和构成变化的来源。成本波动的来源包括

• 密度和产能利用率；沿着短期成本函数的移动
• 规模经济；沿着长期成本函数的移动
• 规模经济；随着产品组合的变化，一种商品的边际成本函数的位移
• 可能改变成本函数的水平和形状的技术变革

运输成本特征

所有运输方式都经历

• 车辆尺寸经济，直到一定程度
• 提供道路和轨道能力的报酬递增
• 行驶更长距离的经济性
• 随着速度提高，平均成本迅速上升；
• 随着速度的提高，能量消耗呈指数级增长
• 由于生产不可分割性和产出异质性，难以确定与特定交通相关的成本
• 由于不可分割性，在一定范围内产出下降的单位成本，
  • 例如，回程问题，回程交通量的增加将降低往返运输操作的平均成本
  • 生产的不可分割性导致平均成本曲线“弯曲”和边际成本不连续

成本核算

成本核算是一种方法或过程，它以对决策有用的方式确定成本和产出之间的关系（管理、战略、监管政策等）。有许多例子需要详细的成本信息，以供运营商的管理决策和政府的监管决策。此外，还有许多运营商和政府的决策需要有关公司总成本行为的信息。

运营商管理决策

需要分散成本信息

• 运费和运费结构决策；
  • 定价
  • 托运人-运营商谈判
• 特定服务的财务可行性；例如，
  • 铁路客运
  • 铁路支线
• 启动特定服务的决策
• 补贴的应用
• 运营权补偿；
  • 客运列车
  • 租赁的通行权

需要总成本信息

• 运营商网络计划
• 合并和收购计划
• 战略计划
• 重大投资决策

政策决策

需要分散成本信息

• 执行定价监管
• 公共补贴的决策
• 支线铁路放弃决策 - “短线”出售
• 政府拥有基础设施的用户收费

需要总成本信息

• 关于价格和进入监管的决策；
  • 自然垄断问题 - 规模和密度经济
  • 监管对效率的影响；
    • 配置效率
    • X 效率
• 批准合并和收购 - 规模和密度经济
• 关于交通基础设施投资的决策
• 竞争性服务的许可

总成本分析

估计计量经济成本函数以研究总成本相对于总产出水平（规模经济）和产出组合（规模经济）的行为。总成本函数还可以估算生产效率随时间的变化。这可以推断监管对行业生产力的影响

哪些成本

经济理论表明成本至少是要素价格和产出的函数。在实践中，计算成本、价格或产出可能很棘手。例如，如何确定资本成本？

资本成本可能发生在一年内，但它很可能在很长一段时间内使用。因此，我们应该使用机会成本，其中包括折旧和利息成本。公司的资本存量将逐年变化。

会计师倾向于使用历史成本，而历史成本没有考虑通货膨胀。关键是，在现实世界中，我们会遇到各种各样的复杂情况。

价格和产出

对于价格和产出，企业可以使用许多投入并提供许多不同的产出。交通运输产出是在空间网络中产生的。产出的适当定义是商品/乘客从起点到终点的移动 - 商品/乘客旅行。从 A 到 B 的旅行与从 C 到 D（或 B 到 A）的旅行不同，即使距离相同。理想情况下，运输成本模型应考虑这种多产品性质。但不能指定数千种产出 - 有必要进行某种汇总。通常，数据缺乏要求将产出指标汇总到单一指标，例如吨公里或客公里。

属性变量

为了说明产出的多维异质性，可以使用属性变量，例如平均运输距离或平均阶段长度。它们将因公司而异。运营特征，例如平均货物尺寸、平均装载率等，也会影响成本。例如，如果飞机或卡车没有满载，则存在未使用的容量；增加商品运输可能会产生很少的边际成本；更长的距离可以通过分摊终端成本或起飞燃油成本来降低平均成本。

估计

成本函数估计需要对以下方面做出决策

• 短期成本函数与长期成本函数
  • 从时间序列数据中获得的短期成本函数；
  • 从横截面数据中获得的长期成本函数；
• 可变成本函数与总成本函数；
  • 可变成本函数是通过固定某些投入（例如，物理工厂（铁路路基和轨道；飞机机队等））来估计的
• 函数形式的选择
• 产出指标的选择；
  • 单一产出指标与多产出指标
  • 收入产出与可用产出
• 成本账户汇总级别的选择
• 属性变量的选择，以说明在样本数据中随时间或不同公司生产的产出的异质性。

成本核算的困难

• 产出的多维性和异质性
• 生产中的不可分割性
• 成本可能不会与正在产生的产出同时发生。例如，资本成本可能在一年的时间内发生，但它可能在几年内使用，并且一些费用在产出增加之后才会发生（费用发生的频率低于（火车）旅行的变化）等等
• 成本标准的模糊性
• 将过去与未来相关联的困难
  • 投入价格变化
  • 生产技术的变革
  • 运营条件的变化

细化成本核算

细化成本核算可以用来估计交通流量块的边际成本，或特定线路上的流量等。它对于公司自己或政府制定费率、投资决策、补贴确定等很有用。

演绎（经济）方法与归纳（工程）方法被用于交通运输建模和分析。演绎方法使用模型和先验关系来指定函数关系，然后对其进行统计检验。归纳方法基于对物理过程的详细理解。

归纳方法

• 使用工程关系

经济方法

• 使用会计信息计算平均成本
• 统计成本核算

工程成本核算

工程成本核算侧重于生产单位产出所需的每种投入量，或生产的技术系数。将这些系数与投入成本相结合，可以得出特定产出的成本函数。

工程成本核算有两种方法

• 从物理定律或精确的工程关系中推导出技术系数。
• 通过控制实验经验地建立技术关系。

• 优点
  • 准确度？ 精度？
• 缺点
  • 数据和时间密集型成本高
  • 非随机
  • 必须有明确定义的生产流程

会计成本核算

• 汇总与特定产出或服务相关的成本账户类别，并使用这些信息来估计与特定移动相关的成本。
• 优点
  • 成本相对低廉
  • 方便
• 缺点
  • 数据/信息必须存在
  • 记录的资产价值可能不是这些资产实际机会成本的可靠指标
  • 成本账户可能无法区分固定成本与可变成本 Y，从而高估边际成本。
  • 账户是按费用类型分类的，而不是按产出类型分类的，很难发现成本与产出之间的真正关系
  • 账户中的汇总可能无法识别与特定产出生产相关的成本

统计成本核算

统计成本核算使用统计技术（通常是多元回归分析）从实际运营经验样本中推断成本-产出关系。它利用了会计信息。

统计成本核算的基本步骤是

(1) 分解并识别与特定流量相关的中间工作单元。例如，对从 a 点到 b 点的 500 吨煤进行成本核算，中间工作单元可能包括干线运输、调车、码头活动、管理等。这些活动的解释变量将包括吨英里、车英里、调车英里、列车小时、燃油加仑等。

(2) 建立要素投入与中间过程之间的关系。如果因果关系明确，可以通过将费用类别直接分配到工作单元来完成此操作。通常，费用是几种类型的流量共有的，因此使用回归分析估计统计关系。

例如，对轨道和路面维护 (TRM) 进行回归

$TRM=f({\text{ton-miles, yard-switching minutes, train switching minutes, road miles}})$

(3) 将步骤 (2) 中估计的中间工作单元的边际/单位成本应用于步骤 (1) 中识别的工作单元。

(4) 将步骤 (3) 中的所有费用相加，以计算交通流量块的总可避免成本。

关于承运人成本的证据

规模经济和范围经济的长期概念以及密度经济和产能利用经济的短期概念如何影响成本？为什么它们对我们关于交通基础设施定价的讨论很重要？这些问题将在下一节中讨论。

航空承运人

许多研究，例如道格拉斯和米勒 (1974) 、基勒 (1974) 、凯夫斯、克里斯滕森和特雷瑟韦 (1984) 、凯夫斯、克里斯滕森、特雷瑟韦和温德尔 (1985)、麦克尚和温德尔 (1989) 以及吉伦、欧姆和特雷瑟韦 (1985, 1990)，旨在确定每单位运营总成本与航空公司规模之间的函数关系。所有研究都表明规模经济大致恒定；因此，规模不会降低每单位成本。但是，通常情况下，密度经济的衡量指标表明，如果所有承运人在其给定的网络中承运更多流量，则单位成本会下降。换句话说，该行业经历了密度收益递增。结果还表明，未开发的密度经济对低密度承运人来说更大。凯夫斯、克里斯滕森和特雷瑟韦 (1984) 表明，在衡量成本时，在成本函数中包含网络规模变量以及产出很重要，这将允许区分规模经济和密度经济。麦克尚和温德尔 (1989) 利用与凯夫斯等人使用的相同数据集，并明确考虑了自 1978 年放松管制以来在美国发展起来的枢纽和辐射式结构。他们估计了一个长期成本函数，该函数使用凯夫斯等人包含的所有变量，并且发现密度经济约为 1.35。枢纽变量表明，在其他条件不变的情况下，一个承运人如果其 1% 的流量是在枢纽机场处理的，则预计其成本将比其他类似承运人低 0.11%。

城际巴士

Gillen 和 Oum (1984) 发现，对于加拿大城际巴士行业，可以拒绝规模经济不存在的假设；在样本均值（0.91）处存在规模不经济。研究发现，大型公司表现出强烈的规模不经济，而中小型公司则表现出略微偏离规模报酬不变。在三个产出之间没有发现成本互补性，这三个产出分别是：计划乘客数量、包机、旅游和合同服务的营运车辆行驶里程以及货运的实际收入。然而，由于估计方程中没有包括任何网络指标，因此这些结果可能存在偏差。因此，规模经济衡量指标将包含一些可用密度经济的影响。

自从美国和英国的城际巴士行业放松管制以来，企业的数量显著减少。在没有规模经济的情况下，导致这种行业结构的力量将包括密度经济。例如，我们已经观察到路线重组以接近枢纽和辐条系统，以及在一些农村路线使用较小的支线巴士。行业的重组类似于航空业发生的事情。公司的整合是由密度经济而非规模经济驱动的。然而，这两个行业之间的显著差异在于，航空需求一直在增长，而城际巴士需求却在下降。

铁路服务

铁路成本结构通常以高固定成本和每单位产出低可变成本为特征。铁路行业的基本生产设施表现出相当程度的不可分割性。与其他运输方式一样，铁路服务的生产在某些产出范围内产生了范围经济。例如，用于生产货运服务的轨道和码头也用于生产客运服务。

Caves、Christensen 和 Tretheway (1980) 发现，美国铁路行业在相关的产出范围内没有规模经济。然而，他们的样本并不包括相对较小的铁路公司，即拥有不到 500 英里轨道的公司。Griliches (1972) 和 Charney、Sidhu 和 Due (1977) 发现这些小型美国铁路存在规模经济。Friedlaender 和 Spady (1981) 提出，在企业规模方面可能存在非常小的规模经济。Keeler (1974)、Harris (1977)、Friedlaender 和 Spady (1981) 以及 Levin (1981) 都证明了美国铁路行业存在着巨大的流量密度经济。他们表明，在所有生产要素（除了路线里程）都可以变化的情况下，例如，每英里公路生产 1000 万吨收入里程的铁路，其平均成本将显著低于每英里公路仅生产 500 万吨收入里程的铁路。Harris (1977) 估计，大约三分之一的密度经济是由于平均资本成本下降，三分之二是由于固定运营成本下降，例如维护和管理。Friedlaender 和 Spady (1981) 估计了一个短期成本函数，该函数有五个可变投入、一个准固定要素（结构）和两个产出，这些产出采用享乐函数的形式，用于解释低密度路线里程和流量组合等因素。研究发现没有规模经济。Caves、Christensen、Tretheway 和 Windle (1985) 研究了美国铁路的规模经济和密度经济。他们的基本结果表明，美国铁路运营存在着巨大的密度经济。

基础设施成本证据

早在 1962 年，Mohring 和 Harwitz 就证明，在最佳定价和投资下，基础设施设施的财务可行性在很大程度上取决于其成本函数的特征。引用 Winston (1991) 的话：“如果容量和耐久成本共同具有规模报酬不变的特征，那么设施从边际成本定价中获得的收入将完全覆盖其资本和运营成本。如果成本具有规模报酬递增的特征，那么边际成本定价将无法覆盖成本；相反，如果成本具有规模报酬递减的特征，那么边际成本定价将提供超额收入。”

本节的目的是对模态基础设施成本特征的理论和实证文献进行总结。讨论将涉及以下类型的基础设施：机场、高速公路和铁路。

在制定一组针对城际运输方式的社会有效价格时，不仅运输公司的成本结构很重要。机场、道路和港口都代表公共资本，不同运输方式的运输公司使用这些资本来生产和交付他们的模态服务。为了实现经济有效定价带来的经济福利收益，这些资本也必须以有效的方式定价。与运输公司一样，将最佳定价原则应用于基础设施，同时仍然满足成本回收约束的能力将取决于建造和维护基础设施的成本特征。

与运输公司一样，基础设施提供者的成本特征包括规模经济、范围经济、密度经济和利用经济。规模经济指的是设施的规模；例如，建造三条跑道比提供两条跑道更便宜吗？如果是这样，那么在跑道建设中就存在规模经济。范围经济包含与运输公司类似的概念。Small、Winston 和 Evans (1989) 提到了高速公路的范围经济，即供应容量和耐久性时。容量指的是车道数量，而耐久性指的是承载更重车辆的能力。类似的概念也适用于机场：小型和大型飞机、目视飞行规则 (VFR) 和仪表飞行规则 (IFR) 交通，以及港口：大型船舶和小型船舶。虽然铁路基础设施目前由运营火车的同一家公司供应，但已经出现了将基础设施和运输服务分离的举措。这种分离将意味着轨道和码头必须与运输服务分开定价。

原则上，密度经济也应该在基础设施建设中显而易见。例如，可以扩展高速公路的产出和所有投入，同时保持网络规模不变。

利用经济指的是短期成本函数。它们描述了随着产能利用率接近产能，平均成本和边际成本将下降的速度。虽然不是直接的兴趣，但它们在任何成本估计中都至关重要，因为未能考虑产能利用率会导致对长期平均成本和边际成本的衡量产生向上偏差。

机场

经济学家通常假设产能扩张是可分的。Morrison (1983) 在分析机场跑道的最佳定价和投资时，证明机场产能建设的特征是没有规模经济，因此，在产能扩张完全可分的情况下，通行费收入将完全等于产能投资的资本成本 (Mohring 和 Harwitz, 1962)。然而，Morrison 的结果基于对美国最繁忙的 22 个机场的样本，并没有包括任何小型机场。在文献中，没有关于新建小型机场产能建设或现有小型机场产能扩张 (例如一条跑道) 的成本特征的实证证据。

高速公路

一般来说，高速公路产生两种产出：需要车道数量方面容量的交通量，以及需要路面厚度方面耐久性的标准轴重。在确定这种多产品情况下规模经济之前，必须检查每个产出的规模经济衡量指标，或者说是产品特定规模经济。Small、Winston 和 Evans (1989) 报告了道路耐久性产出 (即处理轴重的能力) 存在显著的规模经济。这是因为路面承受交通的能力与其厚度相比呈比例地更大。他们还发现有证据表明道路容量的提供存在轻微的规模经济；即处理交通量的能力。但是，他们报告了在耐久性和容量的联合生产中存在范围不经济，因为随着道路拓宽以容纳更多交通，任何额外厚度的成本都会上升，因为所有车道都必须建造成相同的厚度标准。他们总结说，这三个因素加在一起导致高速公路生产大约具有规模报酬不变。换句话说，产品特定的规模经济被共同生产它们时的范围不经济所抵消。

铁路

铁路与其他交通方式的一个重要区别在于，大多数铁路公司自己提供基础设施，并且对运输服务和基础设施的定价是共同进行的。然而，在少数情况下，轨道的所有权和/或管理权已与运输公司分开。瑞典是一个很好的例子，即使在美国，也存在轨道联运权。这造成了这样一种情况，即一家公司可能负责提供轨道，而另一家公司负责运输服务。因此，询问在提供铁路基础设施时是否存在任何规模经济是合法的。虽然没有实证估计，但有可能利用 Small、Winston 和 Evans (1988) 对道路的一些研究来阐明这个问题。

Small 等人认为道路基础设施产生两种产出：耐久性和容量。前者指的是道路的厚度，后者指的是道路的宽度。他们发现耐久性方面存在规模经济，但在铁路方面，这种情况不太可能出现，因为在一定的铁路耐久性、道碴和枕木水平下，铁路车辆轴载会存在较大的范围。因此，可能存在一些轻微的规模经济。作者发现公路耐久性和容量的联合生产存在规模不经济。由于上述耐久性范围广泛以及能够将使用限制在特定轨道上，因此铁路不太可能出现这些规模不经济。总的来说，铁路基础设施的提供可能普遍存在规模不变或轻微的规模经济。产出特定的规模经济似乎很小，联合生产的规模不经济也很小。

影响交通成本的因素

交通成本似乎正在上升，可能有很多因素可以解释这一点。这些因素列举如下。这个列表无疑是不完整的，但可以作为讨论的起点。

1. 标准
   1. 标准提高了 - 社会现在要求安全、功能、环境保护、残疾人无障碍和质量，这些都推高了成本。工程设计通常占项目成本的 20%。消防车真的需要在死胡同里做 360 度旋转，还是可以倒出来？
   2. 斯密的体系人 - *体系人...往往非常自以为是；而且常常迷恋于自己理想的政府计划的美妙，以至于不能忍受任何偏差。他继续完全建立它，包括所有部分，而不考虑可能反对它的重大利益或强烈偏见。他似乎认为，他可以像用手在棋盘上排列不同的棋子一样轻松地安排一个庞大社会中的不同成员。他没有考虑到棋盘上的棋子除了手施加给它们的运动原理之外没有任何其他运动原理；但在人类社会这个大棋盘上，每一颗棋子都有自己的运动原理，完全不同于立法机关可能选择施加给它的原理。如果这两个原理一致，并朝着同一个方向起作用，人类社会的游戏将顺利和谐地进行，而且很可能幸福成功。如果它们相反或不同，游戏将进行得很糟糕，社会必须一直处于高度混乱状态。* - 亚当·斯密，《道德情操论》，1759 年
   3. 镀金 - 在项目中添加不必要或无用的功能。镀金的成本有几个方面。花在项目 X 上的钱不能花在项目 Y 上。这是错配的货币机会成本。用于项目 X 的土地不能用于项目 Y。更多的土地也意味着更长的距离需要穿越。这是一个空间机会成本。在镀金风险（只关注利益而排除成本）和偷工减料（只关注成本而排除利益）之间存在着紧张关系。但我们有一种平衡的方法，即建造一个能最大限度地提高收益和成本之间差值的项目，而不仅仅是看收益或成本。对于权衡，人们关注不够，而对于一方或另一方的倡导者而言，过于关注最终结果。
   4. 针对预测设计。
   5. 州政府援助体系和相关标准 - 州和联邦政府为交通运输征收资金，然后将其中一部分钱转回地方政府用于交通运输。随着资金的到来，还附带了规定如何使用这笔资金的要求。这些要求包括对车道宽度、道路弯曲程度和设计速度等方面的工程要求，以及对保持道路网络等级制度等方面的规划要求。
   6. 在仍在运营的设施上进行施工。 - 除了罕见的桥梁之外，在施工过程中，没有必要让设施保持开放和运营。这减少了施工空间，缩短了时间，增加了安装/拆卸成本，并增加了总成本。如果可以在封闭的设施上重建，施工速度会快得多（因此更便宜）。见 w: Tube Lines，这是在夜间和周末才进行施工，但保持线路运营的高成本的典型例子。整个系统必须可靠，这意味着我可以从这里到达那里，但这并不意味着每个部分都必须 24/7/365 开放。I-35W 桥重建速度如此之快的一个原因是，承包商无需担心现有交通（而且是设计/建造）。
   7. 环境影响声明（报告）导致“锁定”。
   8. 公开政府/民主成本 - 法律要求规划过程让尽可能多的利益相关者参与进来。这（可能）导致了交通投资的寻求和证明是为了非交通问题。交通投资现在被用于与流动性没有直接关系的社会、道德和经济目标。
   9. 气候变化适应正在增加项目成本。
2. 规模经济
   1. 规模经济不足 - 当一切都按需定制时，就没有标准化和规模经济的机会。虽然很多人反对千篇一律的设计，但只有有了千篇一律的设计，我们才能得到很多饼干。
   2. 薄弱的市场 - 公共工程没有在线百货商店。我无法在线购买公交车或立交桥。互联网并没有像在其他许多领域那样降低该领域的商品价格。因此，少数供应商可以在一个更具竞争力的市场中串通或安排比原本更高的价格。
   3. 高峰 - 交通机构试图提供高水平的峰值容量，以满足未定价的道路和高速公路带来的需求。提供这种容量的成本很高。如果征收反映真实成本的通行费，人们会减少驾驶，特别是在高峰时段。因此，提供经济上最佳的峰值系统容量所需的成本要低得多。
3. 范围变化
   1. 项目的范围错误 - 我们的投资与实际需求不匹配。而且这不仅仅是针对大型项目。我们有大型公共汽车为少数乘客服务。我们有过度扩张的高速公路。我们害怕建设规模过小，导致拥堵或拥挤，因此我们建设规模过大。
   2. 项目蔓延 - 项目开发中的侧付款：这里那里都有隔音墙等等。侧付款是实现项目建设的政治必需的一部分。
   3. “明星建筑”，
   4. 分散的治理导致大型且蜿蜒的项目，而不是集中式项目。政客们必须“分享”项目的“财富”。这可能是“项目蔓延”的原因。
4. 委托代理问题
   1. 别人的钱 - 公共工程机构花的是“别人的钱”，因此在获得性价比方面，他们没有个人消费者在个人开销方面那么有动力。这种委托代理问题在很多组织中普遍存在，但在公共工程领域尤其如此，因为偏见是不希望出现失败。商界有一句老话，没有人因为购买 IBM 而被解雇。同样，在公共工程领域，用新技术或创新技术冒险没有得到足够的回报。
   2. 利益集中，成本分散 - 因此，已知的受益者会强烈游说项目，但不仅仅是建设项目，而是以昂贵的方式建设。成本是分散的，纳税人花时间反对一个项目仅仅因为它成本太高（这些成本分散在数百万其他纳税人身上），这是不值得的。见：w:集体行动的逻辑。
   3. 决策者遥远 - 遥远的决策者无法获得有关当地情况的精确信息，而且在交通运输自由市场不存在的情况下（通常只有一个买方，通常是政府机构），价格并不明确。因此，这些遥远的决策者由于信息错误而导致配置错误。这个概念来自 w: 经济计算问题 见 w:致命的自负。
   4. 成本效益分析只与数据的完整性和分析人员的诚信度一样好。
   5. 成本效益分析不用于影响项目结果。
   6. 规划人员和工程师的报酬占项目总成本的百分比。
   7. 公式支出减少了担心成本的动机或必要性。这显然与已经考虑过的许多其他假设有关，但我认为它应该有自己的编号。
   8. 缺乏用户收费资金 - 由用户收费资助的项目更有可能效率更高，部分原因是接收这些收费的机构或私人企业知道收费是有限的，部分原因是他们希望以能产生更多收费的方式使用这些资金（这意味着以足够让用户受益的方式使用这些资金，以至于用户愿意为它们付费）。
   9. 联邦资金偏向资本密集型技术和投资。 - 联邦资助计划造成了扭曲的激励机制，导致了非常昂贵的资本项目。如果有人为大部分项目买单，那么几乎任何项目看起来都不错。例如，每年有数十亿美元用于客运铁路项目，如果没有慷慨的联邦拨款，这些项目将永远不会得到资助。看看高铁计划或 FTA 新起点计划就知道了。在高速公路方面也有类似的例子，比如通往无处可去的桥梁和交通流量很小的农村地区的高速公路。这些联邦计划，无论其意图多么良好，都会使当地决策过程倾向于昂贵的资本项目，并阻碍对低成本方案和政策改革的考虑。
   10. 公有制 - 大部分交通系统都由公共机构拥有、规划和管理。这些实体有很多目标，但效率和成本效益很少是首要考虑因素。公共部门做得很好，但它通常效率不高。因此，交通收入并不总是有效地转化为交通用户收益。
   11. 多辖区 - 由于交通运输涉及众多公共机构，其职责重叠或相互交织，规划工作复杂且效率低下。项目最终会包含满足所有可能阻碍提案的机构和选民所需的所有花哨功能。地方民选官员经常在区域计划中加入一些对交通系统性能影响不大的项目。公共机构之间如何进行谈判和互动，这门学问十分深奥，不幸的是，从成本效益的角度来看，结果很少是最佳的。委托代理问题是造成这种情况的部分原因，但仅是部分原因。在美国几乎每个大都市区，制度结构都会导致交通计划和政策远远达不到可能实现的成本效益。
   12. 贪污。
   13. 糟糕的委托 - 确定项目中谁做什么的合同写得不好，影响了外包项目。
   14. 设计和建造分离 - 不同的公司负责工程和施工，导致高昂的沟通成本。
   15. 工会工作规则（而不是工资）阻碍了新技术带来的生产力增长。
   16. 公私合营以更高的前期成本换取更快的建设速度。
5. 项目期限
   1. 分析瘫痪 - 官僚机构对分析的要求延迟了项目并增加了成本
   2. 缺乏前期资金 - 延迟项目增加了最终成本。
   3. 缺乏共识 - 政治上对共识的要求增加了延迟。
   4. 管理不善和贪污增加了延迟。
6. 其他
   1. 维护和新设备需求最高的区域往往是成本高的区域。
   2. 嫉妒 - 在公共工程中比在个人生活中是一个更大的问题。 - 我为这些东西交税，为什么 X 辖区能得到轻轨，而我的社区/地区却得不到？这会导致预算期间出现政治人质，因为很少有政治领导人有理由说“你知道，我辖区的项目的效益成本分析表明，这个项目没有意义。” 这会导致两个问题：没有意义的项目是为了满足某种地理政治公平的概念，以及项目蔓延，因为如果 X 辖区的轻轨站有公共艺术品、金色旋钮和喷泉，那么我辖区的轻轨应该有这些以及更多。再加上“别人的钱”问题，这种嫉妒会加剧项目蔓延。
   3. 材料更稀缺（因此更贵）。
   4. 投资时断时续。
   5. w:棘轮效应 - 特别是利益集团被某个公共问题吸引，并向立法机构施压，要求增加对该问题的支出，但又无法减少对该问题的支出。
   6. w:鲍莫尔病 - 在没有生产力增长的工作中，工资上涨是由于必须与那些经历了增长并因此能够自然地支付更高工资的工作竞争。
   7. 交通投资没有从劳动力中实现任何生产力增长。 - 在公共交通上花费的每一美元比在高速公路上花费的每一美元产生更多 70% 的就业机会。这被用来支持我们应该在交通上投入更多的资金的论点，但它表明我们更擅长修建道路，而不是修建交通。由于劳动力占总成本的很大一部分，交通投资没有实现道路建设中出现的生产力增长。这可以部分地解释为缺乏竞争、总投资水平低导致没有新的生产者进入市场，或者其他一些原因。我认为，每美元产生的就业机会相对较高并不一定意味着交通投资更有益。它可能只是效率更低。这是将交通投资视为产业政策的问题。
   8. 公用事业工程没有收费。
   9. 经验和能力 - 美国没有高速铁路的经验，因此没有国内专业知识。
   10. 精神、培训和声望 - 交通工程在其他国家更受重视。
   11. 政府权力 - 政府在其他国家有更大的实施权力。
   12. 法律体系 - 法律体系更适合基础设施建设，包括责任、债券和保险。