运输经济学/正外部性
请记住,外部性是指由于另一方的决策或购买而由一方产生的成本或收益,而另一方既未获得该方的同意,也未在决策中有效地考虑该方的成本和/或收益。
供求构成了经济学家对运输系统的看法。它们是均衡系统。这是什么意思?
运输成本包括时间和金钱。这些成本由供给曲线表示,供给曲线随着旅行需求量的增加而上升。如上所述,需求(例如,想要使用该设施的车辆数量)取决于价格,价格越低,需求就越高。这两条曲线在均衡点相交。在示例图中,它们在每公里 0.50 美元的收费和每小时 3000 辆车的流量处相交。时间通常换算成金钱(使用时间价值),以简化分析。
成本可能是可变的,包括用户的時間、每次行程或每次距离的支出(如收费、汽油和车费),也可能是固定的,如保险或购买汽车,这些成本只是偶尔产生,并且很大程度上独立于每次行程的成本。
这意味着该系统受负反馈过程的影响
A 的增加会导致B 的减少。B 的增加会导致A 的增加。
然而,运输系统的许多元素不一定产生均衡。以A 的增加导致B 的增加的情况为例。B 的增加导致A 的增加。一个例子是,A 交通需求的增加导致汽油税收入(B)的增加,汽油税收入的增加导致道路建设的增加,而道路建设的增加反过来又会增加交通需求。(这个例子假设汽油税从道路建设产生的需求增加中产生的收益超过了对价格的敏感性导致的成本,即投资是值得的。)这被称为正反馈系统,在某些情况下称为“良性循环”,其中“良性”是一种价值判断,取决于您的观点。
类似地,也可能存在“恶性循环”,其中A 的减少会导致B 的减少,而B 的减少会导致A 的减少。一个典型的例子是,(A)是公交服务,而(B)是公交需求。同样,“恶性”也是一种价值判断。服务减少导致公交乘客减少,公交乘客减少无法对交通资源提出更大的要求,导致更多服务削减。
当然,这些系统会相互影响:道路建设的增加可能会吸引公交乘客选择汽车,而这些额外的驾驶员会支付汽油税并产生更多的道路。
人们可能会问正反馈系统是否收敛或发散。答案是“这取决于系统”,特别是您在系统中的哪个位置或哪个时间点进行观察。可能存在一个点,无论您建造了多少额外的道路,都不会有更多的交通需求,因为每个人都已经消耗了他们想要的尽可能多的旅行。我们还没有达到道路的这一点,但另一方面,我们已经达到了很多商品的这一点。如果您住在美国的大多数地区,您家里的水价可能不会影响您喝多少水,而自来水价格降低也不会增加您的摄入量。如果您住在美国的大多数地区,您家里的水价可能不会影响您喝多少水,而自来水价格降低也不会增加您的摄入量。如果您住在美国的大多数地区,您家里的水价可能不会影响您喝多少水,而自来水价格降低也不会增加您的摄入量。您可能会使用替代品,如果它们的價格更低(或自來水更貴),例如瓶裝水。价格可能会影响其他行为,如草坪浇水和洗车。
我们探讨了一些与城市增长、可达性、电动汽车采用和城市公交相关的示例。
交通拥堵和出行需求(-)负反馈系统的一个例子是交通拥堵和出行需求。更多的拥堵限制了需求,但更多的需求会产生更多的拥堵。
公交车扎堆(+)正反馈系统的一个例子是公交车扎堆。高频运行的公交车往往会扎堆。一辆领先的公交车会接送乘客,每位乘客都会使公交车变慢。当公交车驶近下一个站点时,会有更多乘客在等待。相比之下,后面的公交车会更快,因为每个站点等待的乘客越来越少,因为前面的公交车会迟到,并且会接送更多乘客。最终,公交车会扎堆在一起。 此模拟说明并解释了这种现象。
集聚经济和城市增长(+)经济学家试图理解为什么城市会增长以及为什么大城市似乎比其他城市更具优势。一个得到广泛关注的解释强调了集聚经济在促进和维持城市增长中的作用。企业和工人集中在城市中会产生正外部性,因为这会允许劳动力市场集中,输入共享,以及知识溢出。(Rosenthal & Strange 2004)
可达性和土地价值(+)
可达性和土地价值构成了一个正反馈系统。土地价格昂贵的地方,开发强度更高。开发强度更高的地方,在给定时间内可以到达的活动和目的地更多。活动越多,可达性越高。可达性越高,土地价格就越贵。
燃油税与电动汽车使用 (+) 想象一下,所有汽油车用户都为所有交通成本付费。假设总支出为 1 亿美元,总用户数为 100 万,每年行驶 10,000 英里(总行驶里程为 100 亿英里/年,每英里成本为 0.01 美元),所有汽油动力汽车的燃油效率为 30 英里/加仑。在这种情况下,如果所有车辆都是汽油动力,燃油税将为每加仑 0.30 美元(或每英里 0.01 美元),与当前成本一致。现在想象一下,只有半数的汽车缴纳燃油税,税收将增至 0.60 美元以支付成本,仍然可以接受,但随着燃油税的上升,汽油动力汽车的数量预计会下降。下图显示了根据上述假设,在道路上汽油动力汽车数量不同的情况下,预计的燃油税。特别要注意,这是一个对数对数刻度。当汽油发动机的汽车数量为 50,000 辆(95% 为非汽油动力)时,税收将跃升至每加仑 6.00 美元(超过欧洲水平),但最后一辆车必须支付每加仑 300,000 美元。远离燃油税是一个正反馈系统,它将加速。可能需要一个替代方案。
城市交通(“莫林效应”) (+) 固定路线的城市交通网络也有可能通过一种被称为““莫林效应””的过程,表现出正反馈系统的特征。由于公共交通服务用户的成本包括用户的时间,该时间有一个固定部分来计算等待公共汽车或火车的等待时间,因此可以证明,在需求水平较高的情况下,由于服务频率更高,等待时间会减少。反过来,这使得公共交通更具吸引力。因此,边际成本票价的设定应考虑相关的用户时间成本,以实现最优性。莫林效应可能为补贴某些城市交通服务提供效率理由。
莫林效应可以通过提供如上所述的单条路线上的更频繁的服务而出现,也可以在网络环境中出现。例如,如果网络中的路线密度增加,用户前往最近车站所面临的时间成本将减少,从而再次降低一次旅行的总成本。
出行方式选择和莫格里奇假设 (+) (参见 Mogridge, M.J.H., D.J. Holden, J. Bird 和 G.C. Terzis,1987,唐斯/汤姆森悖论和交通规划过程,国际交通经济学杂志,14(3): 283-311。)
为什么汽车会兴起?因为在汽车出行份额的任何值下,汽车的旅行速度都比公共交通快,即使整个城市可能更好(整体速度更快),如果完全避免了汽车带来的拥堵,每个人都乘坐公共汽车。莫格里奇[1]等人假设,在没有道路通行费的情况下,拥挤的交通系统就是这么运作的。 [1]
左边的图是正确的吗?还是右边的第二张图更准确地反映了经验证据?迄今为止,最全面的证据收集工作是在莫格里奇[2]的一篇评论中完成的。
网络外部性
[edit | edit source]构成网络外部性的基本思想是,一个网络越多人(目的地)加入(得到服务),其价值就越高。
网络示例
[edit | edit source]通信领域的网络示例包括
- 电报,
- 电话,
- 传真,
- 电子邮件,
- 万维网,
- 自动取款机,以及
- 英语。
在交通运输领域,网络示例包括
- 铁路,
- 公路,
- 机场,
- 集装箱。
网络外部性示例
[edit | edit source]非交通运输领域的网络外部性示例包括
- 打字机键盘,
- 电源插座,
- 螺母和螺栓,
- 重量和度量(SI 或公制系统)
以及任何其他标准化的事物。
练习 确定四项(某种程度上与交通运输相关的)存在网络外部性(具有组织间标准)的技术。[…]
术语
[edit | edit source]描述网络外部性时经常使用的术语
集聚经济
[edit | edit source]集聚经济的概念长期以来一直被城市经济学所考虑。交通运输以某种形式推动了这些集聚经济。
空间经济学文献表明:专业化和多元化的城市并存。较大的城市往往更加多元化。城市规模和专业化的分布往往随着时间推移而保持稳定。城市增长与专业化和多样化有关。搬迁是从多元化城市到专业化城市。假设包括:拥挤、代理人、劳动力流动性、(内生)自组织、路径依赖、城市系统(多中心性)。
以下是一些关于集聚的引文
- “我的目的是证明城市是主要的经济器官”(雅各布斯 1969,第 6 页)。
- “发展是在一个可以注入即兴发挥的背景下不断改进的过程。城市创造了这种背景。没有其他东西可以做到”(雅各布斯 1984,第 155 页)。
- “城市不仅是增长发生的地方,也是增长本身的引擎”(Duranton 2000,第 291-292 页)。
- “大城市一直是,并将继续是经济增长的重要来源”(Quigly 1998,第 137 页)。
- “集聚可以被认为是经济增长的领土对应物”(Fujita 和 Thisse 2002,第 389 页)。
知识驱动经济中的集聚、生产力和(城市)规模
- “城市地区是它们所处国家经济的火车头,因为它们是相互关联的经济活动密集地区的所在地,由于它们共同产生的集聚经济及其创新潜力,通常具有很高的生产力水平”——Scott 和 Storper,2003
- “都市空间正越来越多地成为先进技术和经济的适当生态系统……[T]沟通成本的下降本身并不会导致财富和权力的扩散和分散;相反,它会导致它们的极化。”——Veltz,2005
下表列出了不同类型的规模(企业内部)和集聚(企业间)规模经济。
规模经济类型 | 示例 | |||
内部 | 1. 货币 | 能够以批量折扣购买中间投入 | ||
技术 | 2. 静态技术 | 由于运营工厂的固定成本而导致平均成本下降 | ||
3. 动态技术 | 随着时间的推移,学会更有效地运营工厂 | |||
外部或集聚 | 本地化 | 静态 | 4. 购物 | 购物者被吸引到有许多卖家的地方 |
5. 亚当·斯密专业化 | 外包使上游投入供应商和下游企业都能够从专业化带来的生产力提高中获利 | |||
6. 马歇尔劳动力池 | 拥有行业特定技能的工人被吸引到行业集中度更高的地点。a | |||
动态 | 7. 马歇尔-阿罗-罗默边做边学 | 随着时间的推移,重复和持续的生产活动所带来的成本降低,并在同一地点的企业之间蔓延 | ||
城市化 | 静态 | 8. 简·雅各布斯创新 | 在当地完成的事情越多,观察和借鉴他人的想法的机会就越多 | |
9. 马歇尔劳动力池 | 一个行业的工人将创新带到其他行业的企业;类似于上面的第 6 点,但收益来自于一个地点的行业多样性。 | |||
10. 亚当·斯密劳动分工 | 类似于上面的第 5 点,主要区别在于劳动分工的实现得益于同一地点存在许多不同的购买行业 | |||
动态 | 11. 罗默内生增长。 | 市场越大,利润越高;企业对某个地点的吸引力越大,就业机会就越多;劳动力池越多,市场就越大——等等 | ||
12. 纯集聚 | 将基础设施的固定成本分散到更多纳税人身上;不利因素来自拥堵和污染 | |||
来源:2009 年世界发展报告:重塑经济地理——世界银行[3],改编自 Kilkenny 1998[4]
21 世纪初的典型有线电视遥控器有上下箭头用于调节频道。按下向上(加)按钮将使您远离频道 0,而向下按钮将使您更靠近频道 0(尽管如果您到达最后一个频道,您将返回首页)。但是遥控器也有屏幕指南的导航 - 这些指南有向上、向下、向左和向右箭头。向上箭头在屏幕指南中移动,但在这里向上将使您更靠近频道 0,而向下将使您远离 0。向左和向右箭头使您向前或向后移动时间。
这些遥控器有一组额外的控制来操作辅助设备(如 DVD)或内置设备(如个人视频录像机)。向左箭头遵循录音机的惯例,播放(向前),而双向左箭头(最右侧)是快进,双向右箭头(左侧)使您反向移动(倒带)。其他按钮执行其他操作。
对现代遥控器复杂性的抱怨并不罕见[5]。每个遥控器都针对特定的盒子定制,因此随着人们积累连接到电视的盒子,遥控器的数量也随之增加。通用遥控器的乌托邦尚未实现;人们希望这种情况不会持续几十年,然后标准化才能实现,或者其他一些界面才能普及。
与遥控器一样,键盘也是另一个可能造成混淆的领域。
电话和计算器上的键盘代表相同的十位数字,但它们具有不同的布局。电话键盘在 1960 年代由贝尔系统引入触摸音拨号时引入,将0(或O 代表接线员,在电话上并不总是清楚)放在底部,然后将数字 1 到 9 分成三排三列,从顶部开始。另一方面,计算器键盘(也用于电脑键盘)虽然将 0 放在底部,但数字 1 到 9 也分成三排三列,但这种情况从底部开始,如图所示。这些惯例已延续到电脑,电脑可以以任何随机方式排列数字,但使用不同的惯例来代表不同的设备。较新的设备,如电视遥控器,可以使用两者之一,但通常遵循电话布局(尽管有些具有原始布局,例如在第一行上从 1 到 4,在第二行上从 5 到 8,在第三行上从 9 到 0)。
对于操作电视,这很少是一项紧急活动,糟糕设计或非标准界面的额外认知负荷令人讨厌,但并不危险。在选举投票的情况下,这种混淆和由此产生的错误可能会改变结果(例如,在 2000 年总统大选中,佛罗里达州西棕榈滩使用的奇怪的蝴蝶选票,导致帕特·布坎南获得的选票不成比例(与其他司法管辖区相比),并且可能让佛罗里达州,从而让美国选举团和总统职位落入乔治·W·布什手中)。
美国游客尝试在一些欧洲国家用电子邮件时可能会注意到,在英语国家使用的标准QWERTY 键盘(以字母顶行上的键命名)已被键盘取代,该键盘主要交换了 Y 和 Z,但有一些细微的改变,被称为QWERTZ 键盘。这足以让触屏打字员(呃,打字员)感到困惑。我相信这种混乱是双向的。
在美国驾驶汽车,许多功能已幸运地标准化。刹车踏板在左侧,油门在右侧。方向盘本身通常按预期执行。不太关键的功能仍然令人困惑,尤其是在换车或驾驶不熟悉的车辆时,例如租车,困难会加剧,因为这通常是在不熟悉的地方完成的。挡风玻璃雨刷在哪里?灯光开关?远光灯?变速箱控制?收音机?环境控制?锁?窗户控制?后视窗控制?行李箱的解锁?油箱的解锁?油箱在哪里 - 驾驶员侧还是乘客侧?所有这些都随车辆的品牌、型号和年份而异。
在右侧的左侧行驶 在本地是标准化的,但不是全球性的。任何来自欧洲大陆、北美或南美的旅行者都知道,大不列颠、新西兰、日本、加勒比海的岛屿,甚至澳大利亚和印度次大陆的岛屿大陆的情况有所不同。
交通信号灯通常在顶部显示红色,底部显示绿色。当灯光同时显示红色和绿色时意味着什么?或者红色和黄色(琥珀色),或者绿色和黄色?或者绿灯闪烁?所有这些模式都是当地的,但不是全球标准。
(基于 Economides, Nicholas (1996) 网络经济学。工业组织杂志,第 14 卷,第 6 期,第 673-699 页,1996 年 10 月)
典型商品的需求曲线是向下倾斜的,价格越高,消费的商品就越少。但是,网络商品的需求随着网络成员数量的增加而增加(Economides 1996)。网络的每个用户都会为其他用户创造一个正外部性。因此,网络表现出看似向上倾斜的需求曲线,在饱和时自我限制,需求完全无弹性。
图 1 展示了正网络外部性的揭示需求曲线。令 表示当预期销售 ne 个单位时,对第 n 个单位商品的支付意愿(假设每个消费者只购买一个单位的商品)。网络的价值越高,销售的单位数就越多。只有一个消费者时 (),网络价值并不高,因此隐含需求在 () 较低,低于 ,也低于 ,等等。在消费者数量 () 和对应数量的隐含需求曲线 () 之间画一条线,就可以描绘出一条近似抛物线的形状,。
条件
[edit | edit source]是规模为 () 网络的需求曲线与消费者数量(网络规模)为 时的垂直投影的交点。因此 就是满足预期(或揭示需求)曲线,即第 n 个消费者实际支付的价格,该价格可以维持 n 个消费者加入网络。当 很小时,满足预期需求是递增的,如果以下三个条件中的任何一个成立,
- “规模为零的网络中,每个消费者的效用都为零,或者
- 对于非常小的网络,网络扩展会带来直接且巨大的外部效益,或者
- 存在大量支付意愿高的消费者,他们对加入规模接近零的网络持漠不关心态度。”
饱和
[edit | edit source]虽然需求会随着成员数量的增加而上升,从而在完全竞争条件下表现出正的临界质量,但也存在饱和点,在此之后,增加成员数量并不会增加价值。这样的系统表现出多个均衡(其中最大的一个稳定),在完全竞争条件下,网络数量可能供不应求,因为正的外部性无法内部化到生产企业。
与 U 形成本曲线的交点
[edit | edit source]然后,我们可以考虑将抛物线形状的需求曲线与 U 形供给曲线相交。忽略切点,可能出现四种关键结果,如下图所示。在曲线相交的三种情况(A、B、C)中,右侧的交点,用 Q* 表示,将是一个稳定的均衡。然而,要达到右侧的交点,可能需要经过左侧的交点。
成本方面规模经济和范围经济的类比
[edit | edit source]在成本章节中,我们注意到成本方面存在规模经济和范围经济。规模经济表明,如果生产更多的单位,生产相同数量的商品更便宜(因为固定成本可以分摊到更多的单位),而范围经济表明,共同生产多种商品比单独生产更便宜。
在需求方面,我们上面提到了网络外部性,它类似于规模经济,即消费者越多,消费价值就越高。如果商品一起消费而不是单独消费,也可能更有价值(例如互补品),或者因为多样性比单调性更受欢迎。这些多样性或跨技术外部性类似于范围经济。
(基于 Garrison W, Souleyrette R, (1996),"Transportation, Innovation and Development: The Companion Innovation Hypothesis", 物流与运输评论,卷 32,第 5-38 页)。
经济是由一系列相互关联的市场构成。“伴随创新”假设表明,运输方面的改进会刺激经济的其他部门。
需求曲线是否包含这些正外部性?
市场有多聪明?
支付意愿是否以高于折现率的速度随时间推移而变化?
重组和创新会导致生产力增长,这应该从宏观经济角度来衡量(参见运输与生产力讲座)。如果正外部性没有被捕获(而负外部性则被捕获),那么很明显存在投资不足。
随着产出和时间的推移,平均可变成本下降,因为流程变得更加高效(人们变得更聪明)。研发是市场规模的函数,这有助于解释这一过程。
平均固定成本随市场规模而下降。
在具有高固定成本且以成本回收为目标的市场(以公共基础设施为例),这可能非常重要。随着市场增长,每个用户的成本下降。这本身应该会增加需求——可以看作是积极的消费规模外部性。
(参见 Arthur, Brian (1990) 经济中的递增收益和路径依赖。密歇根大学出版社。)
首先,一个网络必须在最小规模(超过加入成本)对某些网络成员有价值,或者它必须获得补贴。新网络的成功条件表明
- 它必须与现有网络兼容(即实际上不是那么新),或者
- 必须有足够的价值来让人们采用它。
例如,州际公路与现有的车辆公路系统兼容,修建了立交桥,相同的汽车可以同时使用两者。另一方面,与它们最初竞争的运河和畜力车相比,铁路非常有价值,尽管技术不兼容,但它们还是取得了成功。简而言之,如果兼容性有成本,由于额外的处理成本、额外的等待时间或解码事物所需的额外处理层(例如软件),它可能会限制市场。
托马斯·休斯说“成熟的系统扼杀新生的系统”。[6] 这意味着占据特定细分市场的成熟技术使新技术很难进入该细分市场,因为它没有所有兼容的基础设施和相关的兼容技术。
- 智能网络,愚蠢的包/车辆(铁路、电话)
- 智能包/车辆,愚蠢的网络(公路、互联网)
在网络设计中解决这个问题很重要
网络设计问题 (NDP) 试图根据某些标准 (Z) 确定“最佳”网络。- 规范性
例如,在某些约束条件下,最大化 Z。
网络增长问题试图根据观察到的或假设的行为来预测实际网络。- 积极性
- 为什么网络会扩张和收缩?
- 网络是否会自我组织成层次结构?
- 道路是涌现属性吗?
- 投资规则可以预测网络扩张和收缩的位置吗?
- 这些改进的知识如何帮助规划运输网络?
- 出行需求、人口、收入和人口结构的变化在多大程度上推动了供应的变化?
- 我们能否对基础设施改进的空间特定决策进行建模和预测?
- 取决于现有和预测的交通需求
- 取决于现有的交通供应
- 网络可以被视为生产函数的输出:N = f(D, S)
从长远来看,我们预计网络将以正外部性课程中讨论的 S 型曲线的方式增长。
- 节点:添加、删除、扩展、收缩
- 链接:添加、删除、扩展、收缩
- 流:增加、减少
- 克里斯塔勒的中心地理论 (CPT) 试图回答:城市定居点如何分布,更具体地说,什么规则决定了城镇的大小、数量和分布?克里斯塔勒的模型做了一些理想化的假设,特别是在运输服务无处不在方面,本质上是假设网络问题不存在。他的世界是一个基本上没有差异的平原(购买力在所有方向上均匀分布),其中央地(集市城镇)满足当地需求。平原用一系列六边形(近似于没有间隙或重叠的圆形)划分,中心地位于每个六边形的中心。但是,一些中心地比其他中心地更重要,因为这些中心地有更多活动。一些活动(商品和服务)将更靠近消费者,市场范围更小(例如便利店),而另一些活动将有更大的市场范围以实现规模经济(例如仓库)。
网络层次结构很像中心地(明尼阿波利斯市中心、郊区活动中心(例如布卢明顿、埃迪娜、伊甸普雷里)、当地活动中心(例如丁基镇、体育场村、中路)、邻里中心(第 4 大道和第 8 街 SE))。
中心地发生在城市内部和城市之间。层次结构:明尼阿波利斯-圣保罗;德卢斯、圣克劳德、罗切斯特;莫里斯、布雷纳德、马歇尔等;国际瀑布等。
- 使用 SONG 模型来理解网络增长。请访问:SONG 作业
- Levinson,David 和 Ramachandra Karamalaputi(2003)预测新建公路链接。《交通与统计杂志》。第 6 卷(2/3)81-89。
- Levinson,David 和 Ramachandra Karamalaputi(2003)诱发供给:微观层面的公路网络扩展模型。《交通经济与政策杂志》,第 37 卷,第 3 部分,2003 年 9 月,第 297-318 页。
- 正外部性是否存在(或者它们被内化了吗?)讨论...
- 这对智能交通系统的未来发展意味着什么?
- 与智能车辆(和相对较笨的道路)相比,自动高速公路系统的未来前景如何?
- ↑ a b Mogridge,Martin J.H.;Holden,D.J.;Bird,J.;Terzis,G.C.(1987)。“Downs/Thomson 悖论和交通规划过程”。《国际交通经济学杂志》。14 (3): 283–311.
{{cite journal}}
: Unknown parameter|month=
ignored (help) - ↑ Mogridge,Martin J.H.(1997)。“城市道路容量政策的自毁性:对理论、争议和现有证据的回顾”。《交通政策》。4 (1): 5–23. doi:10.1016/S0967-070X(96)00030-3.
{{cite journal}}
:|access-date=
requires|url=
(help); Check date values in:|accessdate=
(help); Unknown parameter|month=
ignored (help) - ↑ http://books.google.com/books?id=ZkDE5CxAqHcC&pg=PA128&lpg=PA128&dq=%22Outsourcing+allows+both+the+upstream+input+suppliers+and+downstream+firms+to+profit+from+productivity%20gains+because+of+specialization%22&source=bl&ots=exhj5jnBfW&sig=t7OJ2OQVovBBZ2a5XqrNQa3u3gQ&hl=en&ei=We3YTpuYGYr82gXR8c3GDg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCAQ6AEwAA#v=onepage&q=%22Outsourcing%20allows%20both%20the%20upstream%20input%20suppliers%20and%20downstream%20firms+to+profit+from+productivity%20gains%20because+of+specialization%22&f=false
- ↑ Kilkenny,Maureen(1998)“规模经济”。爱荷华州立大学经济学 376 讲座,农村、城市和区域经济学,爱荷华州艾姆斯
- ↑ Nielson,J.(2004),‘远程控制无政府状态’。
- ↑ Hughes,Thomas Parke(2004)美国起源:一个世纪的发明和科技热情 1870-1970 第 461 页