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交通经济学

关于

交通经济学针对的是高级本科生和研究生，包括土木工程、规划、商业和经济学专业，但该材料也可能为从业人员提供有用的回顾。虽然包含理论，但本课程具有很强的应用性，因为所有涵盖的思想都旨在帮助为实际决策（或应该做出的决策）提供信息。

本书使用两个核心思想

1. 个人（公司、机构、代理人、行动者）的行为取决于其环境提供的激励措施。
2. 环境是由个人的集体行为塑造的。

每页的材料可以在 90 分钟的讲座中涵盖。

作者

本书的作者包括 David Levinson、David Gillen、Michael Iacono 以及其他 ...

简介

花园州高速公路上的收费站。

交通系统受到约束，并面临资源配置问题。供求、均衡和失衡等主题应运而生，并塑造了交通系统的使用和能力。

什么是交通经济学？

传统上，交通经济学被认为是微观经济学和土木工程的交叉学科。

或者，传统的微观经济学只是交通经济学的一个特例，空间和时间是固定的，或者移动的商品是货币。

交通经济学是对人和货物在空间和时间上的移动的研究。它是经济学的一个分支，处理交通部门的资源配置。从历史上看，它被认为是微观经济学和土木工程的交叉学科，如右图所示。

然而，如果我们仔细想想，传统的微观经济学只是交通经济学的一个特例，空间和时间是固定的，移动的商品是货币，如右图所示。

与交通经济学相关的传统主题包括私有化、国有化、监管、定价、经济刺激、融资、资金、支出、需求、生产和外部性。

需求曲线

人们愿意为交通课的“A”付出多少代价？

• 有多少人愿意为“A”支付 5000 美元？
• 有多少人愿意为“A”支付 500 美元？
• 有多少人愿意为“A”支付 50 美元？
• 有多少人愿意为“A”支付 5 美元？

如果我们将这些数字画出来，以价格为 Y 轴，愿意支付这个价格的人数为 X 轴，我们将绘制出一条通常是非线性的需求曲线。除了极端道德或荒谬的群体，价格越低，愿意支付的人数就越多。这条规则适用于任何商品或服务，例如汽油的价格，它将获得类似但并不完全相同的曲线。

交通中的需求和预算

人们常说，“旅行是派生需求。”如果没有在行程结束时进行的活动，就没有旅行。旅行很少是为了它本身而被消费，除了偶尔的“周日驾驶”或自然散步。另一方面，人们总是需要离开家：家庭和工作场所之间 20-30 分钟的间隔很常见，每天总共 60-90 分钟的旅行也很常见，即使是非工作者也是如此。我们知道，某样东西越贵，消费的量就越少。例如，如果汽油价格翻倍，旅行次数就会减少。同样，从 A 到 B 所花费的时间越长，人们从 A 到 B 的可能性就越小。

简而言之，我们正在处理一条向下倾斜的需求曲线，该曲线本身不仅取决于所讨论商品的特征，还取决于其互补品或替代品。

旅行需求与成本的图表。

需求的形状

处理需求时，我们需要估计两件事。首先，需求的形状（是线性还是曲线，凸还是凹，什么函数最能描述它）。其次，对于特定事物（一种方式、一对起点和终点、一条连接线、一天中的时间）的需求对价格和时间的敏感程度——换句话说，它的弹性。

• 选择是连续的（行驶的里程数）还是离散的（汽车与公共汽车）？
• 我们将需求视为绝对值还是概率？
• 该概率适用于个人（非汇总）还是整个人口（汇总）？
• 金钱和时间之间的权衡是什么？
• 作为竞争或互补选择（交叉弹性）的时间和金钱成本函数，需求会受到什么影响？

供给曲线

你需要付多少钱才能让我为你写一篇关于交通课的 20 页的“A”级学期论文？

• 有多少人愿意为 100,000 美元写它？
• 有多少人愿意以 10,000 美元的价格来写它？
• 有多少人愿意以 1,000 美元的价格来写它？
• 有多少人愿意以 100 美元的价格来写它？
• 有多少人愿意以 10 美元的价格来写它？

如果我们把所有潜在的创业者的这些数字都画出来，我们会画出一条供给曲线。价格越低，愿意提供纸张的人数就越少。

供需均衡

供需平衡的示意图。

与获得分数一样，交通不是免费的；它既需要时间也需要金钱。在交通经济学中，成本用供给曲线表示，该曲线随着需求的交通量而上升。如上所述，需求（例如，想要使用设施的车辆数量）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。为了简化分析，时间通常转换为货币。

成本可能是可变的，可以包括用户的時間和直接成本。直接成本可以按每次旅行或每次行驶距离支付，例如，收费和汽油，或者固定，例如，保险或购买汽车，这些成本只偶尔支付，并且与每次旅行的成本无关。

负反馈系统中的平衡

负反馈回路

供求关系构成了经济学家对交通系统的看法。它们是平衡系统。这意味着一个系统会受到负反馈过程的影响

A 的增加会导致 B 的减少。B 的增加会导致 A 的增加。用数学术语来说，A 与 B 成反比，而 B 与 A 成正比，因此间接地导致自身减少。

示例：如果 A 是交通拥堵，B 是交通需求，那么拥堵的增加会减少需求，但需求的增加会增加拥堵。

失衡

然而，交通系统的许多要素并不一定导致平衡。以 A 增加导致 B 增加的情况为例。B 的增加会导致 A 的增加。一个例子是，A，交通需求的增加会导致 B，燃油税收入的增加，这会导致道路建设的增加，反过来会导致交通需求的增加。这个例子假设燃油税从由此产生的道路建设中产生的需求比它对需求和价格的敏感性所花费的成本更多，换句话说，投资是值得的。这被称为正反馈系统，在某些情况下被称为“良性循环”，其中“美德”是价值判断（尽管这种“美德”并不一定积极）。

类似地，存在相反的“恶性循环”，其中 A 减少导致 B 减少，而 B 减少导致 A 减少。一个典型的例子是，A 是公交服务，B 是公交需求。同样，“恶性”是一个价值判断。服务减少会导致公交乘客人数减少，而公交乘客人数减少会减少对交通资源的需求，导致更多服务削减。

这些系统相互作用，例如，道路建设的增加可能会吸引公交乘客乘坐汽车，而额外的司机则支付燃油税，从而产生更多道路。

正反馈回路（良性循环）。

正反馈回路（恶性循环）。

有人可能会问正反馈系统是收敛还是发散。答案是它取决于系统，特别是观察系统的时间或地点。可能存在一个点，无论建造多少条额外的道路，都不会有更多的交通需求，因为所有司机都已经消耗了可以达到的最大交通量。对于道路来说，我们还没有达到这个点，但另一方面，对于许多商品来说，我们已经做到了。在美国大多数地区，水的价格可能不会影响用水量，而自来水价格降低不会增加消费率。如果替代品（瓶装水、送水服务、雨水收集）的价格更低，或者自来水更昂贵，可能会使用替代品。价格可能会影响诸如草坪浇水和洗车之类的行为，而不是饮用水之类的行为。

供应

提供交通服务的业务涵盖公共和私营部门。

• 在美国，道路通常为公有，但在其他国家，高速公路并非如此。此外，公有制并不总是常态；许多国家有长期的私营收费公路的历史，例如，在美国，从其历史开始到 20 世纪初，私营道路很常见。
• 铁路通常为私营。
• 承运人（航空公司、公交公司、卡车公司和火车运营商）通常是私营企业。
• 自 20 世纪 50 年代以来，以前私营的城市公交运营商被地方政府接管，这个过程被称为市政化。随着汽车的兴起，公交系统稳步地失去了乘客和资金。

这种情况因承包或特许经营的概念而变得复杂。通常，私营企业运营“公共交通”路线，要么是根据合同，要么是根据固定价格，要么是根据协议，私营企业在该路线（特许经营协议）上收集收入。如果路线亏损，特许经营可能会得到补贴，或者如果路线盈利，可能需要招标。英国普遍存在私人提供公共交通的现象。

一辆伦敦 Routemaster 公交车。

原则

公路运输的具体原则包括

• 用户将大量的时间用于消费最终产品。换句话说，他们花时间旅行。你可以把它看作是使用该服务的“成本”的一部分。虽然用户时间在所有部门中或多或少地都有所体现，但这一事实是公路旅行的主要特征。
• 连接是运输路线。它们被收集到构成路线的大型捆绑中。单个连接可能只占捆绑的一小部分。如果我们首先假设每个连接都是“自主”的，那么最终的消费捆绑包括大量的非完美互补品。
• 公路网络具有非常特殊的几何形状。以替代路线的形式，起点和终点之间的竞争几乎总是存在的。然而，在很大程度上存在空间垄断；每个连接都占据独特的空间，空间位置会影响用户的贡献，即时间。
• 存在显着的拥堵效应，无论是否定价。
• 用户不仅选择旅行的路线，而且还选择是否进行旅行，更改目的地，或延迟在公路网络上的旅行。这些选择是由用户的先前经验决定的。参见奖励系统。
• 单个连接可以服务于多个市场（起点-终点对）。通过在服务不同市场的路线中使用相同的连接，可以实现经济效益。这是导致道路等级制度的一个因素。
• 在短期内无法控制数量。一旦道路部署完毕，它就位于网络中，其全部容量可供使用。然而，道路难以部署，对需求的响应缓慢，并且在实际意义上，部署是不可撤销的。

思考问题

1. 政府应该补贴公共交通吗？为什么或者为什么不？
2. 政府应该运营公共交通系统吗？
3. 即使道路建设会导致更多的交通需求，这也是一个好主意吗？

示例问题

问题 (解答)

关键词

• 供应
• 需求
• 负反馈
• 正反馈
• 均衡
• 失衡
• 公共部门
• 私营部门

代理

一个游戏

首先，让我们玩一个奇偶游戏。

这是一个经典的游戏，用来决定决胜局或解决比赛。它只需要你的手指。

1. 无限次重复循环赛（即使用下面链接中的赛程表进行循环赛，然后重复进行，直到教授在某个不可预测的重复次数后叫停）。
2. 支付矩阵（见下文），支付以 [A, B] 的形式给出，第一个数字是玩家 A 的支付，第二个是玩家 B 的支付。玩家 A 是循环赛赛程表中的第一个玩家。
3. 游戏 奇偶游戏
4. 策略（写下来，暂时保密）
5. 记分（记录你的分数……荣誉制度）
6. 奖品：同伴的敬畏

使用 循环赛调度器 来确定锦标赛的赛程。

		玩家 B
		奇数	偶数
玩家 A	奇数	[3, 3]	[0, 5]
	偶数	[5, 0]	[1, 1]

讨论

这一切意味着什么？

系统理性 vs. 用户理性

以牙还牙 vs. 近视自私

参见 阿纳托尔·拉波波特，他为类似的基于计算机的策略开发了成功的以牙还牙策略。

博弈论

博弈论关注经济主体之间战略性相互作用的一般分析，这些主体的决策会互相影响。

可以用博弈论分析的问题

• 拥堵
• 融资
• 合并
• 公共汽车 vs. 汽车
• …

每个游戏中的主体是谁？

策略

在博弈论中，支配（也称为战略支配）是指一种策略优于玩家的另一种策略，无论该玩家的对手如何行动。许多简单的博弈可以用支配来解决。相反，非传递性发生在博弈中，一种策略可能优于或劣于玩家的另一种策略，具体取决于玩家的对手如何行动。（参考：支配策略）

纳什均衡（NE）：如果 A 的选择在给定 B 的情况下是最佳的，而 B 的选择在给定 A 的情况下是最佳的，则一对策略被定义为 NE。NE 可以被解释为对每个人选择的预期，一旦一个人做出选择，这两个个体都不想改变自己的行为。

如果一个博弈中存在一个玩家的严格支配策略，那么该玩家将在博弈的每个纳什均衡中都使用该策略。如果两个玩家都有严格支配策略，那么该博弈只有一个唯一的纳什均衡。然而，纳什均衡并不一定是帕累托最优的，这意味着可能存在非均衡博弈结果对两个玩家来说都更好。用于说明这一点的经典博弈是囚徒困境。（参考：支配策略）

		玩家 B
		i	j
玩家 A	i	[3,3]*	[2,2]
	j	[2,2]	[1,1]

玩家 A 的支付以单元格中第一个数字表示，玩家 B 的支付以该单元格中第二个数字表示。因此，策略对 [i,i] 意味着玩家 A 的支付为 3，玩家 B 的支付也为 3。NE 在上面的插图中用星号表示。这代表一种情况，即每个公司或个人都在做出最佳选择，前提是其他公司或个人也做出选择。在这里，A 和 B 都明显更喜欢选择 i 而不是选择 j。因此 [i,i] 是一个 NE。

囚徒困境

之前，我们玩了一个有限的一次性游戏和一个无限重复的游戏。该游戏被表述为所谓的“囚徒困境”。

囚徒困境这个词来源于这样一种情况，两个犯罪同伙被逮捕并分别接受问讯。如果他们都“坚持到底”，由于证据不足，他们会得到轻判（比如各判一年）。如果他们在审讯中都崩溃并认罪，他们都会分担犯罪时间（比如各判十年）。但如果一个人认罪而另一个人没有，认罪的人就会成为污点证人（并获得假释），并帮助定罪另一个（他在监狱里服刑 20 年）。

在一次性或有限重复的囚徒困境游戏中，认罪（收费、背叛、偶数）是一种支配策略，当两个囚徒都认罪（收费、背叛、偶数）时，这是一个支配策略均衡。

博弈论在交通运输中的应用

边境收费

（基于 Levinson, David (1999) 边境收费：博弈论分析. 第 14 届国际交通与交通理论研讨会论文集 173-187。）

两个州（特拉华州和新泽西州）被一片水域隔开。它们通过一座桥梁连接起来。他们应该如何为这座桥梁及其道路网提供资金？

他们应该收费还是征税？

令 $r_{I}$ 和 $r_{J}$ 为两个司法管辖区的通行费。需求是负指数函数。（目标是最大化地方福利（居民的效用加上非居民的通行费收入（居民的通行费收入被视为转移支付））。

		司法管辖区 J（新泽西州）
		i	j
司法管辖区 I（特拉华州）	i	[1153, 1153]*	[2322,883]
	j	[883, 2322]	[1777,1777]

表格的解读方式如下：每个司法管辖区都选择两种策略之一（收费或征税）。实际上，司法管辖区 1（特拉华州）选择一行，司法管辖区 2（新泽西州）选择一列。每个单元格中的两个数字表示当选择相应的策略对时，两个州的结果。逗号左边的数字表示选择行的司法管辖区（特拉华州）的支付，而逗号右边的数字表示选择列的州（新泽西州）的支付。因此（从第一列向下读）如果他们都收费，每个州的福利都会获得 1153 美元/小时，但如果新泽西州收费而特拉华州征税，新泽西州将获得 2322 美元，而特拉华州只获得 883 美元。

所以：如何解决这场博弈？如果两个州都想要最大化福利，“理性”的策略是什么？新泽西州可能会这样推理：“可能会发生两种情况：特拉华州可以收费，或者特拉华州可以继续征税。假设特拉华州收费。那么如果我不收费，我只获得 883 美元，如果我收费，我将获得 1153 美元，所以在这种情况下，收费是最好的。另一方面，如果特拉华州征税而我收费，我将获得 2322 美元，如果我们都征税，我们都将获得 1777 美元。无论哪种情况，收费对我来说都是最好的。因此，我将收费。”

但特拉华州也以类似的方式推理。因此他们都收费，损失了 624 美元/小时。然而，如果他们采取了“非理性”的行动，并征税，他们每个州都可以获得 1777 美元/小时。

协调游戏

在英国、日本、澳大利亚和其他一些岛国，人们在道路的左侧行驶；在美国和欧洲大陆，人们在道路的右侧行驶。但无论在哪里，每个人都和其他地方的人一样，在同一侧行驶，即使该侧在不同地方是不同的。

这种安排是如何实现的？

有两种策略：靠左侧行驶和靠右侧行驶。有两种可能的结果：两辆车顺利通过彼此或发生碰撞。我们任意将顺利通过的值设为 1，将碰撞的值设为 -10。以下是收益表

		梅赛德斯
		左侧	右侧
别克	左侧	[1,1]	[-10,-10]
	右侧	[-10,-10]	[1,1]

(目标：最大化收益)

验证 LL 和 RR 都是纳什均衡。

但是，如果我们不知道该选择哪一边，那么我们随机选择 LR 或 RL 并发生碰撞的可能性很大。我们如何知道该选择哪一边呢？答案当然是我们依靠社会习俗来解决这种协调博弈。相反，我们知道在这个博弈中，社会习俗非常强大和持久，在解决方案是 LL 的国家和解决方案是 RR 的国家中，社会习俗同样强大。

参见 左侧或右侧行驶的历史讨论

博弈论中的问题

• 什么是“理性”？
• 当理性策略取决于其他人的策略时会发生什么？
• 如果信息不完整会发生什么？
• 如果存在不确定性或风险会发生什么？
• 在什么情况下合作优于自私？在什么情况下合作是自私的？
• 持续互动与一次性事件有何不同？
• 道德可以从理性的自私中推导出吗？
• 现实如何与博弈论相比较？

思考题

无限次或无限次重复的囚徒困境博弈与有限次重复或一次性博弈有何不同？为什么？

问题

两家航空公司（美联航，美航）都提供从纽约到洛杉矶的 1 个航班。

价格 = $/pax，收益 = $/航班。

每架飞机载客 500 人。

固定成本为每个航班 50000 美元，当价格为 200 美元时，总需求为 500 人。

当价格为 400 美元时，总需求为 250 人。

乘客选择最便宜的航班。

收益 = 收入 - 成本

两人一组（4 分钟）

1. 制定博弈的收益矩阵。

2. 什么是均衡？

解决方案

解决方案

零和

零和博弈：如果我们将博弈中的输赢加起来，将损失视为负数，并且发现对于每组选择的策略，总和都为零，那么该博弈就是“零和博弈”。

问题扩展

3. 如果有第三个价格 300 美元，需求为 375 人会发生什么？

重新制定问题。

解决方案

解决方案

混合策略

混合策略：如果博弈中的玩家根据特定概率随机选择两种或多种策略，则这种选择称为“混合策略”。

进一步应用

• Levinson, David (2005) 交通拥堵和定价的微观基础：博弈论视角。交通研究 A 部分 39 卷，第 7-9 期，2005 年 8 月 - 11 月，第 691-704 页。
• Levinson, David (2000) 串联网络上的收益选择。交通经济与政策杂志 34,1: 69-98。

所有权

所有权

CosaNostra 比萨店 #3569 位于维斯塔路，就在国王公园购物中心附近。维斯塔路以前属于加州，现在被称为 Fairlanes，Inc. Rte. CSV-5。它主要的竞争对手曾经是一条美国高速公路，现在被称为 Cruiseways，Inc. Rte. Cal-12。在山谷的更远的地方，这两条竞争的高速公路实际上交叉。曾经发生过激烈的争端，十字路口因零星的狙击火力而关闭。最后，一位大型开发商购买了整个十字路口，并将其改造成一个免下车购物中心。现在道路通向一个停车系统——不是一个停车场，也不是一个坡道，而是一个系统——并失去了自己的身份。穿过十字路口需要通过停车系统追踪路径，许多像胡志明小道一样交织在一起的方向丝线。CSV-5 的吞吐量更好，但 Cal-12 的路面更好。这是典型的——Fairlanes 道路强调让你到达那里，适合 A 型司机，而 Cruiseways 强调享受，适合 B 型司机。（斯蒂芬森 1992）

交通网络的所有权：一个理由

为了解释美国和其他地方交通网络的公私所有权模式，需要对交通系统的发展进行更长远的观察。虽然这种解释超出了本文的范围，但可以在其他地方找到。 我们将重点关注一些导致观察结果的常见经济主题。

市场失灵

交通网络的公有制在历史上某些地点和某些时间更为普遍。在现代，支持交通设施公有制的一个常见理由是 市场失灵。虽然市场失灵的正式概念是近期的现象，可以追溯到 20 世纪初福利经济学的进展，但它更早的形式被用来为美国某些交通设施的公有制辩护。在殖民时期的美国，联邦政府维持着一个邮政道路系统（将在后面讨论），因为这些道路被认为对通信至关重要。大多数邮件和其他类型的通信都是通过道路运输的，因此，政府行政（也许还有司法）职能的正常运行被认为取决于这些道路的维护。第二个理由是这些道路将促进贸易和州际商务。这是一种积极外部性论证。虽然这些道路中的一些可能由私人资助和建造，但人们担心所需的网络发展速度不够快，连接农村腹地和已建成的城市中心的低优先级道路将大大滞后于其他路段的建成，从而导致农村地区通信线路状况不佳。

其他类型的市场失灵论证也可能适用于当前情况。一些道路和铁路网络可能表现出规模经济，导致少量高产出企业更有效地提供服务。在极端情况下，强烈的规模经济可能表明存在自然垄断，即一家供应商更有效地生产商品。除了垄断或市场力量的理由外，交通网络还具有一些公共产品的特征。下一节将讨论道路作为不同类型商品的性质，其中一些本地道路具有公共产品的特征（非竞争性和非排他性）。如果私人企业没有足够的动机（即利润）来提供公共产品，那么他们可能会供应不足。

政府失灵

尽管在某些情况下，市场失灵的存在可能为公共拥有交通网络提供理论依据，但也存在着反对将公共拥有作为应对市场失灵的措施的相反论点。公共部门对市场失灵的类比被称为政府失灵，指的是政府干预导致资源配置效率低于没有干预的情况下的情况。

政府失灵有很多类型，但在交通政策背景下最相关的往往是立法性质的。它们包括交换投票、利益输送和寻租等问题。

交换投票是指政治分配过程中，政治机构成员之间进行投票交换的行为。詹姆斯·布坎南和戈登·塔洛克在其关于政治经济学的开创性著作《同意计算》中描述了一个简单多数投票的正式模型，其中以一组农村农民维护当地道路为例。布坎南和塔洛克展示了参与者之间的讨价还价（投票交换）如何达成协议，确保所有道路的维护。然而，这种讨价还价的成本被证明是资源的总量过度投入，因为每个农民都必须支付所有其他当地道路的维护费用，以确保为其财产服务的道路的维护。这种过程与美国国会用来为交通分配资源的过程之间存在直接的类比。最近重新授权周期中联邦交通计划的快速增长，不仅在绝对支出方面，而且在计划的数量和范围方面，都为这一点提供了强有力的证据。

利益输送已成为美国交通政策中最普遍的政府失灵形式之一。该术语指的是民选官员为其家乡地区的成员获得项目或计划支出的过程。这种做法已成为拨款过程的代名词，在拨款过程中，法案或委员会报告中包含条款，将支出直接用于具体项目，通常没有任何形式的评估来确定项目的社会价值。2005 年授权的最新联邦交通法案包括 6000 多项拨款，总支出超过 240 亿美元。最能体现交通运输中利益输送最恶劣例子的项目是阿拉斯加提出的价值 3.98 亿美元的格拉维纳岛大桥，俗称“通往无处的大桥”。利益输送的其他突出例子包括波士顿的大挖工程、约翰斯敦机场和宾夕法尼亚州的99 号州际公路，以及佛罗里达州的椰子路立交桥。利益输送也影响了联邦公路和公共交通计划的设计，这两个计划的结构都是为了将利益尽可能广泛地分配到各个国会选区，以确保当地支持。

寻租是指私人个人或团体操纵经济环境以获取经济租金。政府是寻租者的主要目标，因为政府可以以预算分配或监管待遇的形式提供特殊特权，并且容易受到利益集团游说的影响。交通领域的一个典型例子是戴维斯-贝肯法案，该法案适用于美国所有联邦资助的公共工程项目。该法案要求对参与此类项目的工人支付“当地普遍”的工资。术语“普遍”通常被理解为指当地工会的工资水平，包括福利待遇。该法案最初于 1931 年通过，尽管经历了多次废除或削弱其条款的尝试，但由于工会化建筑工人的政治支持，该法案仍然存在。戴维斯-贝肯法案，以及其他条款（例如美国制造法案），被认为是许多联邦资助项目建设成本上升的原因。

在实践中，市场失灵和政府失灵都影响了交通运输供应中所有权安排的性质。除了这些因素外，不同交通资产所代表的商品类型不仅会影响公共所有制与私有所有制的区别，还会影响在公共所有制情况下，哪个级别的政府应该负责提供交通基础设施和服务。正如我们也将看到的那样，在交通运输的供应中，私人参与的程度存在多种可能的结果。

交通运输作为商品的性质及其所有权

车辆/公路系统的要素

现有的车辆/公路系统可以被描述为一种准私有所有制形式。虽然许多要素是公共拥有的

• 道路基础设施
• 交通管制
• 公共交通服务

该系统确实有一些由私人提供的要素，包括

• 私人车辆
• 时间
• 路边服务（汽油、食品、住宿）
• 起点
• 目的地
• 停车

按商品类型划分的公路功能分类

有四种类型的商品，它们由其关于排他性和竞争性的技术特征决定

		排他性
		是	否
竞争性	是	私人物品	“拥挤性”
	否	俱乐部物品	公共物品

公共物品是非排他性的，也是非竞争性的。

私人物品既是排他性的，又是竞争性的。

俱乐部物品（例如乡村俱乐部会员资格）是排他性的，但是非竞争性的（在没有拥挤的情况下）。

拥挤性商品是竞争性的，但不是排他性的，例如拥挤的街道。虽然个人无法被排除在城市街道之外，但该人的存在可能会让你额外花费时间，他占用空间确实阻止你在特定时间占用相同空间。（请注意，有限制通行权的高速公路可能会被排除在外，与城市街道不同）。

排他性

排他性意味着商品提供者可以阻止用户在没有支付费用的情况下获得商品

例如，国防是非排他性的，美国的核武器保护着任何在该国的人，无论他们是否愿意。另一方面，商店中任何东西的销售都是排他性的——店主可以阻止顾客获得商品，除非顾客支付（假设财产权等可执行）。

竞争性

竞争性意味着一个人消费特定商品会阻止另一个人消费该商品。

国防再次是非竞争性的——一个人的保护不会阻止另一个人的保护。鞋子是竞争性的，一次只能一个人穿一双。

道路

道路等级划分哪条道路服务于财产通行，哪条道路服务于移动

道路主要存在于两个目的：移动和通行（具体而言，是通行到财产）。不同类型的道路根据其功能分类具有不同类型商品的特征。换句话说，道路的功能分类与它所代表的商品类型之间存在对应关系。哪种类型的道路属于哪种类型的商品？

有限通行权的高速公路（高速公路）和一些带有信号灯交叉路口和很少的通行点的干线道路，可以被认为是私人物品，因为可以使用适当的收费技术识别和排除用户。这些道路也是竞争性的，因为在没有定价或其他措施限制需求的情况下，额外的用户会影响其他人对道路的使用。

从功能分类的角度来看，地方道路处于光谱的另一端，因为它们主要存在于提供房产通行。如果限制了对当地街道的通行，则当地街道可以是排他性的。通行限制可能采取多种形式，从简单的张贴指示通行仅限于居民的标志到实际的物理限制，例如大门。后一种类型的限制通常与封闭式社区或其他形式的私人住宅开发相关联。由于其低交通量水平通常可以避免拥堵问题，因此地方街道通常也是非竞争性的。这种特征组合（排他性和非竞争性）表明，一些地方街道可能被视为俱乐部商品。 美国最古老的例子是密苏里州圣路易斯的本顿广场，邻近的业主被要求加入一个私人协会，该协会负责道路维护，并对每个协会成员征收评估费用。

地方街道通常由地方政府提供，没有任何通行限制。在没有通行限制的情况下，地方街道可能既非竞争性又非排他性，导致它们更像公共产品。请注意，在这种情况下，“公共产品”一词是由商品的经济特征定义的，而不是仅仅因为它是由公共部门提供的。

在有限通行高速公路和地方街道之间，是连接地方街道和有限通行高速公路的中级道路，即集散道路。这些“连接集散道路”既服务于通行，也服务于流动功能，因为它们还可以为一些相邻的房产提供通行。这些道路可能被认为是“拥挤的”或共同商品。

根据功能分类对道路的特征描述还可以为关于哪个级别的政府应该负责提供特定道路的决策提供参考（假设决策是公开提供道路）。地方政府单位似乎最适合提供地方街道，因为它们最接近问题。提供更高水平移动的道路，例如有限通行高速公路，应该由更高级别的管辖区提供，例如州。当然，这些决策中都涉及权衡取舍。较小的管辖区可能无法完全实现规模经济，而较大的管辖区可能会遇到控制范围问题。在这两个极端之间，不同级别政府之间存在着某种最优支出组合，可以最大程度地减少资本和运营成本。

公共和私人参与领域

交通基础设施所有权谱

人们可以将公共和私人参与交通基础设施提供的程度视为介于完全公共所有权和完全私人所有权之间的一个连续体。回到道路提供的例子，图中概述了各种可能的公共和私人所有权结构，以及它们可能适用的功能类别道路。

在传统的政府所有权和提供形式下，道路提供的责任在联邦、州和地方政府之间分配。联邦和州政府对干线道路（包括美国洲际公路系统）负主要责任，州政府也运营一些使用更频繁的集散道路。地方政府提供集散道路和地方道路的某种组合。此外，一些地方道路也可能由非政府组织提供，例如业主协会和个人私人土地所有者（例如公寓大厦）。

人们还可以设想道路是在公共事业框架下提供的，其中道路维护和运营的责任转移到一个准公共机构。这可能是提供连接地方道路和更高级别干线（有限通行高速公路）并兼具通行和流动功能的连接集散道路网络的可接受方式。

或者，私营部门可以不同程度地参与道路的提供。大多数公共工程和交通部门至少在规划、设计、施工和维护等活动中都将私营部门纳入其中。

私营部门在道路提供方面的有限形式倾向于包括将道路设计、施工和维护活动外包给私人咨询和建筑公司。私人承包商可以与政府机构签订服务合同，以提供某些指定的运营和维护活动。这些合同可能适用于所有类别的公有道路。外包还可以应用于更全面的管理合同，其中承包商可能负责道路的设计和施工（通常是在所谓的设计建造项目交付系统下），有时还包括运营和主要维护活动的条款。这些类型的合同通常适用于新建干线道路的建设，在这种情况下，公共机构不愿意放弃对项目的完全控制。

通过公共当局和私人承包商之间关于道路项目特许经营的协议，可以实现私营部门在项目融资和风险承担方面的更大参与。 特许经营协议通常将道路的所有权保留在公共部门手中，同时将其出租给私人运营商，这些运营商同意在合同规定的特定期限内运营和维护道路。这种方法通常适用于新建干线道路项目，其中承包商负责设计、施工、融资、运营和维护活动的某种组合。许多合同的结构使得道路资产的管理和运营将在合同到期后返还给公共当局。高速公路的特许经营安排也通常涉及包含关于定价、运营和维护要求的相当详细条款的合同。

通过公共部门对现有道路的剥离，私营部门在道路提供方面的最大参与成为可能。剥离涉及将现有道路直接出售给一家私人公司，该公司然后可以自由地运营道路并从用户那里收取费用以资助其运营。尽管美国很少出现完全剥离道路的例子，但正如稍后将讨论的那样，近年来对现有高速公路的特许经营又重新引起了一些兴趣。

公共部门在私人基础设施提供中的作用

公共部门通常在与私营部门互动提供交通基础设施方面发挥了三种不同的作用。

• 公共部门可能是私人提供的基础设施的接收者。传统上，公共部门拥有、运营和维护街道和道路基础设施。但是，开发商可能会建造地方道路和街道，并将它们献给公共部门，作为其使土地适合居住的一部分。这些私人实物捐款是私人提供基础设施的最常见类型。
• 公共部门可能在基础设施的提供中扮演促进者的角色。政府机构可能会在预期基础设施项目的开发过程中提供规划和协调活动，可能包括为征用权组装土地（在某些情况下可能需要使用征用权）。一些公共实体还将提供经济诱因来促进基础设施的提供。除了对基础设施项目融资的私人投资者提供的一些税收优惠（将在下一节中讨论）之外，公共实体有时还会提供配套资助以鼓励私人投资。公共部门在促进私人投资方面的更传统角色是，国家充当基础设施项目的经纪人，将传统的协调活动与从多个竞争提案中选择私人开发商的自由裁量权结合起来。
• 公共部门可能扮演的第三种角色是作为基础设施项目的投资者。政府可以作为某些私人项目的股东，尽管这种做法在美国有限（参见前一节关于州参与美国道路提供的历史，以了解该政策的早期先例）。在某些情况下，公共部门可能会成立一个交通走廊开发公司来指导基础设施项目的开发。最后，公共部门可能会在基础设施项目中扮演更传统的开发商角色。

私营部门在公共部门的作用

在许多情况下，私营部门在公共部门提供交通方面也发挥着作用。以高速公路为例。私营部门通常深入参与高速公路开发的多个方面。私人顾问经常被聘用来为特定道路项目的规划和设计工作提供专业知识。私人建筑承包商被聘用来在设计工作完成后管理实际的交通项目建设。有时，这些功能更紧密地整合到所谓的“设计建造”合同中。

私营部门也可以被邀请参与公共设施的运营。在某些情况下，现有的资产，例如收费公路，将被公开招标，以获取在有限时间内运营它们的权利。最近的例子包括印第安纳州收费公路和芝加哥空中通道。有时，公共实体会将资产出售给私人投资者，然后从投资者那里租赁回来并继续运营，这种安排被称为回租计划。在这种计划下，公共实体可以通过出售资产筹集现金而受益，而投资者则可以从折旧中获得税收优惠。

私营部门也可以被鼓励在新的基础设施建设中发挥更大的作用。除了传统的规划、设计和施工功能之外，公共实体还可以颁发合同，要求私营企业承担道路的融资和持续运营责任。这些合同被称为设计-建造-运营-维护（DBOM）或建造-运营-移交（BOT）合同，后者包含在给定的特许期后将资产移交给公共所有权的条款。

各国交通运输所有权的差异

国际上在交通网络的所有权和发展方面存在着很大的差异。在这里，我们将简要介绍世界上一些较为发达的工业化国家在这方面的经验。

美国

美国宪法第一条第八款规定：

国会拥有权征税、征收关税、征收进口税和消费税，以偿还债务，并为美利坚合众国的共同防御和公共福利提供资金；但所有关税、进口税和消费税应在整个美利坚合众国实行统一；……建立邮局和邮路；……

第九条修正案补充道：

宪法中列举的某些权利，不得解释为否认或贬低人民保留的其他权利。

此外，第十条修正案规定：

宪法没有授予美利坚合众国，也没有禁止各州行使的权力，分别保留给各州或人民。

上述条款在交通基础设施的所有权和运营方面究竟规定了什么，尚不明确。一方面，第一条第八款规定建立邮路，最初是指连接城市的交通要道，基本上相当于现代的高速公路。然而，随着人口的增长和邮政服务的普及，邮路的界定变得越来越模糊。此外，1838年通过的一项法律将所有铁路都纳入了邮路范围。第十条修正案的增加表明，不属于联邦政府管辖范围内的交通活动（例如第一条中提到的活动），应留给各州或私人个人。各州反过来可以将某些权力下放给地方政府。

早期的联邦公路法案遭到詹姆斯·麦迪逊、詹姆斯·门罗和安德鲁·杰克逊总统的否决，主要理由是这些法案超出了宪法授予联邦政府的权力范围。

人们可以将上述条款解释为规定联邦政府在交通运输方面扮演一个相当有限的角色，尤其是考虑到联邦指定邮路的日益减少的重要性以及相当完善的道路网络的发展。相反，联邦政府在交通运输方面的地位不断提高，尤其是在20世纪后半叶。虽然各州在交通网络的建设和维护方面承担着越来越重要的角色，但联邦政府在监管政策和资金方面仍然发挥着重要作用。这两个活动是美国实施交通政策的主要工具。

目前，美国政府提供大部分公路和高速公路系统。反过来，政府通过征收燃油税、车辆牌照费、机动车销售税、卡车重量距离收费以及其他各种费用和罚款（罚款）来收回部分成本。联邦机动车燃料税部分，目前为每加仑18.4美分，被用于联邦公路信托基金。联邦信托基金的大部分收入被分配给各州，用作高速公路和桥梁建设的援助资金。剩余部分被分配给城市的大众交通补助金以及与地下漏油储罐相关的环境修复项目。各州另外征收自己的机动车燃料税，这使得美国全国平均机动车燃料税达到每加仑47美分。一些州和地方政府也运营收费设施，主要是公路和桥梁，这些设施占所有交通运输相关收入的5%多一点。美国的大多数收费设施都位于较老的东北部州，其中许多建于州际公路系统启动之前。近年来，加利福尼亚州、佛罗里达州和德克萨斯州等快速增长的阳光地带州，在美国收费公路里程的增长中占了很大比例。

州际公路系统（也称为德怀特·D·艾森豪威尔国家州际和国防公路系统）是美国交通运输系统的一个独特特征。它由一个覆盖全国的网络组成，包括46,000多英里的等级分离、有限通行的高速公路。该网络最初是在20世纪40年代美国参与二战期间规划的，并被公开宣传为国家国防的关键组成部分。其目标是快速将大量部队和装备运送到全国各地。第二个重要目标是促进州际贸易，这与商用卡车运输的增长相吻合，尽管这一目标并没有得到那么显著的宣传。州际公路系统的建设始于1956年，在艾森豪威尔政府时期。如今，各州仍然承担着维护州际公路系统的大部分责任，而联邦政府则提供由联邦燃油税资助的拨款。州际公路系统仍然是公共所有，主要是因为国防对于国家安全至关重要，不能置于私人手中。

美国大多数机场由市政府或地方当局拥有和运营。尽管最近试图将芝加哥的中途机场私有化，但这种情况仍然存在。私有化提案于2008年提出，将采取长期（99年）租赁的形式，芝加哥市将以25亿美元的预付款换取租赁权。当负责运营机场的财团无法筹集到完整的融资方案时，租赁安排就失败了。

联邦航空管理局（FAA）对航空燃料、乘客机票和其他一些航空相关物品征税，以资助机场和航空信托基金（AATF）。该信托基金于1970年根据机场和航空发展法案授权成立，为空中交通管制以及地方当局的机场改进提供资金。这些资金得到了地方机场当局从各种来源筹集的收入的补充，这些来源包括着陆费（基于飞机的最大着陆重量）、乘客设施费（PFC）、停车费以及主要机场零售活动的特许经营权。每个机场都有自己的用户收费表。机场扩建成本通常由签署承运人（主要承运人）担保的机场债券来支付。这使得签署航空公司拥有否决任何重大着陆费结构或机场航班分配系统变更的权力。这种否决权已被证明具有影响力，例如，当拉瓜迪亚机场的现有航空公司阻止了最近一项在交通高峰时段拍卖机场航班的提案时。

机场拥堵在美国许多地方已成为一个反复出现的问题，经常影响承运人的准点率。只有少数几个机场，例如纽约市地区的机场和波士顿的洛根机场，在高峰时段使用着陆费来缓解拥堵。这些费用通常旨在让小型飞机将航班转移到非高峰时段或其他附近、交通量较少的机场。机场登机口和着陆时段是分配高峰容量的类似机制。一些着陆时段可以在承运人之间转让。然而，大多数机场用于将时段分配给承运人的方法往往会给现有承运人带来意外收益。

近年来，由于政治和环境因素，扩大美国机场的容量已变得很困难。当进行物理扩建时，通常是在现有机场上增加一条跑道，而不是新建一个机场。在美国，丹佛国际机场是自1974年以来唯一新建的机场。

加拿大

政府提供公路和高速公路系统；

• 通过燃油税、车辆牌照费以及其他费用和罚款来收回部分成本；
• 收费公路和桥梁数量有限。

加拿大交通部拥有和运营加拿大的大多数机场，并提供航路空中交通管制和导航援助服务；

• 1992年，多伦多、蒙特利尔的多瓦尔、温哥华、埃德蒙顿和卡尔加里机场被移交给各自的地方当局。
• 机场设施私营化的一些例子；
  • 多伦多机场的3号航站楼（5亿美元）
  • 1号和2号航站楼的翻新和重建（7.5亿美元）
• 推动进一步将机场非联邦化和私有化。
• 通过航空运输税、着陆费、特许经营权和其他租赁、通用航站楼费、停车费等来收回部分成本。

加拿大的交通政策发展与美国存在一些重要的区别。与美国一样，加拿大在交通运输方面保持了国家政府和10个省份之间的某种程度的共同责任。然而，与美国不同的是，加拿大将责任下放给了更低级别的政府。除航空运输和海上航行外，大多数交通运输职能都下放给了省级和更低级别的政府。^[11] 加拿大还采取了更广泛的措施，将某些类型的基础设施和服务私有化，特别是在航空运输方面（例如机场和空中交通管制）。

加拿大的交通政策，特别是对交通基础设施所有权问题的政策，自 1980 年代中期以来发生了重大变化，当时经济自由化浪潮影响了加拿大经济的许多部门，包括交通运输。加拿大交通部门监管改革的根源可以追溯到 1961-1962 年的麦克弗森皇家交通委员会，该委员会的任务是研究铁路行业的问题，该行业在 1950 年代开始因商业流量流向长途卡车和水道等竞争模式而陷入财务困境。该委员会建议对交通运输部门进行更广泛的监管自由化，并减少政府补贴在指导交通政策方面的作用。该委员会关于加拿大铁路的许多建议都随着 1967 年的《国家运输法》的颁布而被采纳，但关于其他运输方式监管自由化的建议却未能得到采纳。在更保守的国家政府领导下，1980 年代期间，针对其他运输方式的自由化政策再次被提上日程。

铁路公司本身提供自己的基础设施；路基、轨道、货场和车站；加拿大港口公司是一家国有企业，拥有和运营着加拿大的主要港口；每个港口管理局（例如温哥华港）都享有相当大的自治权。

虽然加拿大政府的一个部门——加拿大交通部——对加拿大交通运输的监管和政策制定负有广泛责任，但道路建设的决定则由加拿大的各个省负责。横加公路是一条横贯大陆的高速公路，它是通过联邦-省级合作关系建设的，该合作关系强调连接和升级各省内主要区域间联系。除了这项工作外，联邦政府几乎没有参与道路建设。道路成本部分通过燃油税、车辆牌照费和其他费用和罚款回收。加拿大燃油税包括联邦和省级消费税和销售税，其中一部分被用于为“燃油税基金”提供资金，该基金用于为市政基础设施提供资金。

加拿大各省在道路部门对收费设施的使用有限。加拿大道路收费的主要用途是为道路建设发行的债券提供偿还资金。一些最初收费的高速公路后来取消了收费。最近，考基拉高速公路在 2008 年取消了收费。这条高速公路于 1987 年建成，耗资 8.48 亿美元，在运营了 20 年后，收费站被撤销，因为卑诗省政府已经收取了大致等量的收入。

私人参与道路基础设施建设仅限于少数几个主要设施。安大略省 407 号省道是在 1980 年代后期到 1990 年代后期之间建设的，由一个私人财团租赁 35 年。根据最初的协议，这条高速公路将在租赁期结束时移交给省政府。然而，1999 年安大略省政府通过了一项平衡预算的决议，其中包括将这条高速公路租赁 99 年给一个私人财团。407 号公路是世界上为数不多的采用全电子收费系统的高速公路之一。加拿大另一个主要的私人开发的道路基础设施项目是联邦大桥，这是一座长 8 英里的收费大桥，连接着加拿大东海岸的新不伦瑞克省和爱德华王子岛省。联邦大桥于 1997 年建成，加拿大政府与私人开发商海峡跨越发展公司签署了建设-运营-移交协议。开发商的子公司海峡跨越桥梁有限公司（SCBL）将运营这座大桥 35 年并收取通行费，在租赁期结束时，大桥的运营将移交给加拿大政府。SCBL 通过收费收入和加拿大政府对渡轮服务的补贴来偿还为建设大桥发行的债务，加拿大政府继续运营这些渡轮服务，尽管亏损，但仍然提供给行人、骑行者和其他类型的车辆使用，因为这些车辆被禁止使用大桥。需要指出的是，建设大桥的最初动机是为了在诺森伯兰海峡上提供一个固定连接，以更好地连接爱德华王子岛和加拿大大陆，并部分取代此前将大部分交通运往该岛的渡轮服务。

加拿大交通部在加拿大的航空系统中也发挥着重要作用。在 1996 年之前，它负责航空监管和空中交通服务的提供。虽然它保留了大部分监管职能，但加拿大交通部对提供空中交通服务的责任已大大减少。1990 年代初，随着国家机场政策的实施，许多较小的机场被剥离，而加拿大交通部保留了国家机场系统中较大机场的所有权。较大的机场被出租给当地的私人运营机构。国家机场政策也导致了航空系统其他方面的私有化。一家新的私人非营利公司——加拿大导航公司——拥有和运营着加拿大的空中交通管制和空中导航系统。

日本

日本的主要长途公路由地区性的公共企业拥有和运营。

地区性的公共企业拥有和运营着主要的长途公路；

• 其他道路由燃油税提供资金
• 许多收费公路在偿还建设和扩建成本后实现盈利。

地方政府拥有主要机场，例如成田机场和关西国际机场；

• 着陆费和乘客费很高；
• 政府补贴建设和扩建成本

欧洲

欧盟委员会提议成立一家铁路基础设施公司，负责拥有和维护铁路轨道和车站，并让铁路运营商以收费的方式使用这些设施，以提供竞争服务。

私有化

Gomez-Ibanez 和 Meyer^[12] 已经确定了三种可能适用于交通运输系统的私有化类型。私有化可以采取出售现有国有企业、私人基础设施开发或通过与私人供应商签订合同将传统公共部门职能外包的形式。

出售现有国有企业

第一种私有化类型是出售以前的国有企业（国有企业）。在 1980 年代，欧洲和发展中国家（尤其是南美洲）的许多政府开始出售国有企业。以法国和英国为首的西欧国家急于将二战后国有化的许多行业回归私营部门。这些行业包括公共事业、交通运输和一些重工业（例如英国钢铁公司）。类似的发展正在发展中国家发生，以智利和阿根廷等南美国家为首。其理由大体相同：认为私营部门可以更高效地运营这些企业。大约在同一时期，苏联解体和前社会主义阵营的解体迫使许多东欧国家向市场经济过渡。这种过渡影响了许多国家的交通运输部门，这些国家的政府都渴望促进私营部门参与提供城市和城际公交服务等职能。波兰^[13] 和匈牙利^[14] 等国家对早期改革经验的回顾已经开始出现。

私人基础设施开发

第二种私有化涉及私人参与基础设施建设。虽然近年来美国以外地区在私人交通基础设施建设方面积累了更多经验，但在国内也有一些有限的例子。其中包括加利福尼亚州的私人开发的SR 91 快车道，位于华盛顿特区北部弗吉尼亚州郊区的杜勒斯绿道，以及拉斯维加斯单轨铁路，这是美国为数不多的私营融资客运铁路系统之一。在大多数邀请私营部门参与交通基础设施建设的案例中，其主要动机是为交通筹集新的资金，而在依赖税收融资的体制下，实现这一目标可能会更加困难。

通过与私人供应商签订合同，将传统的公共部门职能外包

第三种私有化是通过与私人供应商签订合同将传统的公共部门职能外包。这种类型的私有化在美国获得了更广泛的认可，并且已经成为许多交通运输和公共工程部门的标准做法。道路维护和公路管理等职能通常会承包给私人公司。

美国许多城市公共交通机构也与私人供应商签订合同，提供维护服务、某些公交线路的直接运营，或两者兼而有之。例如，美国东北部的一些城市已与美铁或几家私人公司签订合同，运营通勤铁路服务。在某些情况下，选择美铁作为运营商是因为美铁拥有某些线路的铁路基础设施，它还在这些线路提供城际客运服务。

在这两种情况下，外包维护、管理或运营的主要动机都是政府的经济利益。许多政府通过竞争性服务承包，在交通基础设施的提供和维护方面实现了成本节约。 然后，这些节约可用于扩大或提高服务质量，偿还现有债务水平，或减轻公民承担的税收负担。

私有化的弊端

交通基础设施和服务的私有化也可能存在一些弊端。这些弊端可以根据它们是适用于私人公司还是更广泛的社会来进行分类。

对私人公司的弊端

• 私人公司必须缴税
• 私人公司必须以市场利率借款
• 私人公司没有征用权

对社会的弊端

• 第一类私有化（出售国有企业）可能会扰乱现有的财产/股权关系。会产生赢家和输家。
• 当公司削减无利可图的服务时，成本节约可能会导致失业。这些工人必须在经济的其他领域找到工作，在经济衰退时期，这可能并不容易做到。
• 环境敏感性可能不在私人公司的目标函数中。

成功经验

私有化在以下情况下更容易进行

• 投入和产出市场存在竞争
• 可能的效率提升很大
• 需要很少的重新分配或转移
• 环境争议很少，或者反对经济增长
• 一项活动或服务可以覆盖其成本，但利润不会太高

公交车私有化

在过去几十年中，交通运输行业中私有化势头强劲的一个行业是公交运输，特别是城市（市内）公交服务。与公交服务提供相关的固定成本相对较低，这为一个准入门槛相对较低、竞争激烈的市场提供了可能性。

监管周期

与许多交通方式一样，城市公交运输也经历了多个增长、成熟、衰退和一定程度的合理化阶段。Gomez-Ibanez 和 Meyer 确定了 10 个阶段的监管和私有化周期，它大体反映了世界许多国家公交运输的经验。这 10 个阶段如下所示。

1. 创业阶段
2. 整合阶段
3. 票价和特许经营权监管
4. 利润下降
5. 资本和服务撤出
6. 公共接管
7. 公共补贴
8. 效率下降
9. 补贴削减、票价上涨、服务削减、乘客减少的恶性循环
10. 私有化 [转到 1 或 3]

虽然大多数城市从周期的第一阶段（创业阶段）开始，但有些城市仍处于公共所有权和补贴阶段（第 6 和第 7 阶段），而另一些城市则已进入不同程度的私有化阶段（第 10 阶段）。在私有化已经发生的地方，周期表明，城市通常会回归到创业阶段，或者回归到服务由私人提供，但票价和特许经营权等某些提供方面受到监管的阶段。

私有化类型

根据所追求的政策目标，公交运输私有化可以消除或补充公共所有制。在政府希望剥离对公交服务的拥有权和经营权，并终止或限制补贴提供的情况下，他们可以允许私人提供者更大程度地进入，并限制监管参与。部分私有化形式也可以让政府继续追求某些社会目标（例如，为低收入用户提供服务），同时保持对公交服务的拥有权。一个例子是公交服务的竞争性招标，这是美国更常见的局部私有化形式，在这种形式下，公共部门保留对公交服务的拥有权，但与私人提供者签订合同，运营该服务。关于票价、时间安排和服务水平的决定通常掌握在公共组织手中。

私有化条件

票价

• 票价放松管制（斯里兰卡科伦坡，智利圣地亚哥）[科伦坡保留了票价低廉、拥挤严重的国有公司；圣地亚哥出现了多种交通方式，司机组成了路线协会，提高了票价，服务质量有所提升，但仍然拥挤]
• 票价监管（其他所有地方）

路线

• 路线放松管制... 对特定路线进行直接补贴
• 路线监管... 必须在无利可图的路线提供服务 -> 交叉补贴

英国的公交车

最近历史上最引人注目的公交运输私有化实验是英国地方公交服务的私有化和放松管制。私有化始于1985 年交通法的通过，该法案将英国的公交服务私有化并放松管制，但伦敦没有完全放松管制其服务，而是选择了特许经营路线制。交通法是在保守的撒切尔政权下通过的，作为一系列全面经济改革的一部分，这些改革将几个以前的国有企业私有化。

该法案只要求公司在至少提前 42 天注册公交服务的开始或变更。根据该法律，公交运营商只允许提供定期服务，禁止吉普尼式服务。地方政府只有在发生严重的安全问题或交通拥堵问题时才可拒绝允许提供服务。他们也可以通过为竞争性招标提供未被服务的路线来补充私人注册路线。

新进入者 - 低工资、低运营成本、灵活的工作规则，成本低廉，通常不会降低价格，乘客不太可能等待。

英国公共汽车服务的私有化和放松管制旨在为公共汽车服务供应注入竞争，从而对成本施加下行压力。这一目标在很大程度上实现了，因为新的进入者以更低的成本进入了许多市场，并对现有运营商施加了压力。新公司往往通过降低工资、更灵活的工作规则和更低的运营成本来实现更低的成本。 现有公司被迫通过削减自身成本做出回应。由于这些公司在解除管制之前保留了许多员工，同时还雇佣了新员工，因此开始出现双层工资结构，反映了这两个不同群体之间的薪酬差异。另一种节省成本的来源是用更小的车辆（小型公共汽车）代替更大的公共汽车，这些车辆行驶频率更高，速度也更快。Heseltine 和 Silcock 报告称，在解除管制实施几年后，前国家公共汽车公司运营商声称每英里公共汽车成本降低了 15% 到 20%，而前客运执行机构运营商的成本平均降低了 30%。

虽然解除管制的运营商实现了显著的成本节约，但随着广泛的政府补贴的撤回，乘客票价上涨了。Mackie 等人 检查了前十年解除管制情况，他们报告说，在整个英国，乘客票价平均上涨了约 19%，而实际补贴平均下降了 38%。以乘客出行量衡量的需求在全国范围内平均下降了 22%，尽管伦敦大都市地区的下降幅度要小得多。票价上涨是解释需求下降的一个重要因素，新解除管制的公共汽车市场的波动也是如此。然而，服务水平的下降并不能解释这种下降，因为在调查的每个地区，公共汽车行驶里程都增加了。

解除管制的公共汽车行业发展中一个比较有趣的现象是，新私营企业采用的竞争策略。最初，大多数大型市场上都有许多小型运营商，但该行业在几年内变得更加集中，要么是由于无利可图的公司退出，要么是由大型竞争对手收购小型运营商。提供当地公共汽车服务基本上没有规模经济，但大型公司能够通过参与价格战并利用盈利路线补贴更具竞争力的路线（交叉补贴）来成功地驱逐竞争对手。解除管制的运营商采用的调度实践使得路线上的竞争条件的维持更加困难。由于运营商可以设定他们喜欢的任何时间表，只需提前六周发布变更通知，因此许多竞争运营商都有动力进行“路线争夺”或“抢跑”，即运营商安排其服务在竞争对手之前运行（从而夺取竞争对手的客户）。这种做法之所以有效，是因为乘客通常对乘坐哪辆公共汽车到达特定目的地漠不关心，只要价格和质量大致相同，而且由于运营商必须发布他们的时间表，因此这种做法变得更容易。这种策略往往会引发现有运营商的报复行为，据观察，他们会以如此高的频率运行服务，以至于阻止竞争对手吸引足够的顾客生存，这种做法被称为“路线淹没”。

相比之下，美国的交通合同主要是指辅助交通服务，只有一部分固定路线。

路边权

Klein 等人借鉴了英国公共汽车放松管制以及美国和世界各地以往私营提供交通服务的经验，诊断出私人竞争在公共汽车交通中存在的缺陷，即缺乏产权。具体而言，他们认为，当运营商有权沿路线接送乘客的“集聚”时，固定路线（但不一定是固定时间表）的交通服务能够正常运作。

城市交通中的集聚功能被认为对于建立交通服务市场至关重要。Klein 等人指出，当路线上的某些点有大量乘客集聚时，通常会建立私人捷运服务（使用较小车辆在相对固定的路线运行，但没有固定时间表）。特别是在交通“密集”的市场中，固定时间表的服务充当了“锚”，私人捷运运营商围绕其目标服务。Klein 等人以 1910 年代美国出现的捷运运营为例，这些运营商沿有轨电车的路线接送乘客，通常在有轨电车预计到达时间之前运行。 然而，当没有分配给特定地点和特定时间段内接送乘客的权利时，可能会出现问题。在有轨电车的情况下，这个问题是通过有轨电车运营商向地方政府呼吁执行其独家特许经营权并驱逐捷运来解决的。虽然此举可能（暂时）维护了有轨电车的生存能力，但它也驱逐了潜在的市场进入者，这些进入者愿意为客户提供有价值的服务。

在像有轨电车这样的密集市场中，新的市场进入者（例如捷运运营商）的“插足”（或时间内乘客的盗猎）问题并不那么严重。如果需求水平足够高，一条路线可以支撑多个竞争运营商。但是，当市场“稀疏”（即需求水平较低）时，插足问题就会变得更加严重。当许多竞争运营商进入一个提供定期服务的稀疏市场时，定期服务的“锚”可能会被竞争运营商“溶解”。如果运营商无法获得从接送乘客集聚中获得回报，并且没有得到保护，免受插足竞争者的侵害，他们可能不愿投资提供定期服务。如果插足在这种市场中持续发生，结果可能是整个市场的破坏。在英国解除管制后，许多较小的城市都观察到了这种现象，激烈的竞争和频繁的插足造成了破坏，并导致少数运营商之间的高度集中。

过去使用的一种可能的解决方案是，地方政府提供独家权利，运营特定路线。但是，这种安排会带来许多与垄断相关的相同问题（价格上涨、服务提供缺乏创新）。Klein 等人设想的政府作用是创造和执行在特定地点和时间为乘客服务的产权（“路边权”）。 “路边权”一词用于表示运营商对街道上特定空间（“路边区域”）拥有权利，包括公交车站区域和相邻的人行道，这些地方将用作乘客集聚的地点。这些路边空间随后可以拍卖给希望利用它们接送乘客集聚的私人运营商。对这些乘客集聚的权利的提供将确保建立定期定期服务的最低市场，并保护该市场免受插足者的侵害。Klein 等人还建议，地方政府可以保护免受垄断滥用，方法是在一家公司试图收购某条路线上的所有路边区域时，将一些路边区域保留为“公共区域”，以便捷运服务使用，从而使其获得事实上的垄断地位。在市场足够密集的地方，建立路边权还可以通过确保定期服务和非定期捷运运营的市场来提高服务质量。

道路私有化

与公共汽车不同，道路并不容易竞争。公共汽车的固定成本往往较低，而可变成本较高，这意味着进入壁垒较低。在之前讨论的框架下，最有可能私有化的道路（有限通行道路）也往往提供成本更高，并涉及高固定成本。在这种情况下，市场力量是一个需要认真考虑的问题。许多有限通行高速公路实际上起着地方垄断的作用，这使得引入直接竞争变得困难。

竞争问题在城市环境中也可能很严重。在城市地区新建私人收费公路或道路容量时，收费公路往往需要与一条或多条免费的替代路线竞争，这使得吸引足够的交通变得困难。以加州奥兰治县的私人修建的91 号快速通道为例，当地地形使得提供平行路线变得困难。收费车道的主要竞争对手是 SR-91 公路上的平行免费车道，这些车道在高峰时段往往变得非常拥堵。运营几年后，免费车道上高峰时段的拥堵状况越来越严重，导致公众越来越强烈地要求增加容量。虽然高峰时段的严重拥堵为收费公路确保了市场，但也以延误的形式给免费车道的使用者带来了沉重的经济成本。由于与私人运营商的租赁协议禁止增加非收费容量，奥兰治县交通管理局别无选择，只能收购收费公路并接管其运营。

道路网络的其他方面也会使私有化变得困难。例如，在交通量较低的道路上，收费通常无法收回成本。这通常会导致其他形式的融资。一种可能性是通过一般收入来源为这些道路提供资金，基本上将它们视为地方公共产品。另一种方法是采用影子收费或其他形式的可用性支付。

道路也是一项长期投资，这意味着需要保证稳定性。长期交通预测很困难，通常涉及很大的误差范围。对未来交通需求的不确定性转化为对未来道路收费收入流的不确定性。在私人融资安排下，与收入不确定性相关的风险通常会资本化为利率，导致更高的借贷成本。当在增长地区修建私人道路时，交通需求不确定的问题可能特别严重，因为预计未来的发展将成为该道路需求基础的重要组成部分。弗吉尼亚州劳登县杜勒斯绿道的经历就是一个例证，由于需求和收入低于预期，绿道的最初所有者违反了贷款协议。

不愿

自美国建立公共拥有的国家高速公路系统以来，一直存在着对建设新的私人道路或私有化现有道路的持续犹豫。然而，也有一些例外。在 20 世纪 90 年代，有两个引人注目的项目涉及私人所有权和融资：加州 SR91 高速路 和 杜勒斯绿道）。最近，私人融资和开发的 南湾高速公路 于 2007 年在圣地亚哥地区东部郊区建成。此外，还有一些案例，即现有的收费公路在长期租赁协议下被租赁给私人实体（这是之前讨论的“特许经营”框架的一个例子）。这种类型的安排已同意用于运营 芝加哥空中高速公路 和 印第安纳州收费公路。

对于美国不愿更进一步私有化道路，有多种可能的解释。

• 这种犹豫可能反映了人们对私有化的普遍担忧，因为在其他行业（如加州电力私有化和英国的铁路私有化）中，一些高调的私有化和放松管制经历了问题。
• 私人道路必须比公共控制提供明显且显著的优势。
• 改变现状的责任在于那些希望改变现状的人。他们必须证明私有化对所有利益相关方都有利。
• 私有化的理由必须令人信服，对于大多数尝试私有化的地区来说，它必须已经在其他地方实施过。
• 不仅要考虑净收益，还要考虑分配效应。私有化可能会造成赢家和输家，输家很可能是最反对的声音，这会从政治上使问题复杂化。

思考题

2000 年的 自由意志党 平台断言，“政府对交通运输的干预，其特征是垄断限制、腐败和严重低效。因此，我们呼吁解散所有与交通运输相关的政府机构，……我们呼吁私有化……公共道路和国家高速公路系统……”

政府所有制是否具有以下特征？

• 垄断限制
• 腐败
• 严重低效

私人所有制是否会具有以下特征？

• 垄断
• 腐败
• 严重低效？

公共政策问题

货运铁路是否应该继续提供自己的基础设施？如果是，他们是否应该像卡车司机一样获得间接补贴？

创建共同铁路基础设施公司的优势和劣势是什么？

政府（即纳税人）是否应该补贴部分基础设施成本？

补贴的程度是否应该在所有交通方式之间均等化？

如果是这样，我们应该补贴每乘客公里相同的金额，还是补贴总模式成本的相同比例？

练习

谁应该拥有地铁交通？它应该如何组织？两人一组，确定替代所有制制度，讨论其优缺点。

监管

监管

政府干预的目标

政府通过干预私人市场可以追求许多不同的目标。这些目标属于一些广泛的类别，这些类别体现了许多政府监管的努力。以下是一些更常见的监管目标。

最大化社会福利

政府监管政策中最常见的目标之一是通过纠正各种类型的市场失灵来最大化社会福利。例如，代理人可以通过创建垄断、卡特尔或其他限制竞争市场和贸易收益的形式组织来获得市场力量。自然垄断是一种市场失灵，在运输网络的历史发展过程中一直很普遍，这通常是由于基础设施开发的高固定成本造成的。

外部性是另一种常见的市场失灵，可以证明监管干预是合理的。针对外部性的监管努力通常侧重于负外部性。例如，在交通运输的背景下，许多模式会遇到拥堵问题，而价格作为一种限制能力的手段却不存在。同样，能源消耗通常会导致污染物的排放，如果不对其定价，会导致不良后果。积极类型的外部性也是可能的，在某些情况下可以证明政府干预是合理的。例如，在存在网络效应的系统中，政府可以通过加快网络增长来增加社会福利，使其为大量用户服务。

其他类型的市场失灵证明干预合理的论据包括提供某些公共物品（一个典型的例子是国防）以及纠正某些类型的信息不对称。

宏观经济目标

由国家政府追求的第二组目标围绕宏观经济绩效。宏观经济目标包括控制通货膨胀的努力，例如通过采用货币政策。它们还包括抵消经济周期影响的努力，例如通过在经济衰退期间采取政策来维持就业。一些政府也可能寻求通过使用旨在促进或抑制出口或进口的政策（例如，通过关税和补贴）来积极控制其国家的国际收支。

社会经济目标

政府也可能干预以促进一系列社会经济目标。许多目标可能是出于对公平的考虑，例如努力实现期望的收入分配，或者希望为所有公民提供基本服务标准，例如为有精神或身体残疾的人提供流动性的计划。其他干预措施可能是为了促进安全，因为人们认为市场参与者无法应对某些类型的风险。美国的一个例子是 消费者产品安全委员会 (CPSC)，该机构有权监管数千种消费品的销售和制造。其他社会经济目标可能包括诸如 产业政策 等，政府干预以促进经济的某些部门，甚至促进个别行业或企业。

其他目标

除了上面列出的干预的三类目标外，政府可能出于与国家利益相关的其他原因进行干预。一些干预措施是为了促进国家统一，例如美国内战期间建造 横贯大陆铁路。国家防御的提供，如上所述，是重要的公共产品类型，几乎普遍被视为政府干预的理由。最后，一些干预措施是为了促进国家声望。许多世界城市及其所在国家为了吸引夏季或冬季 奥运会 的努力，往往会涉及开发昂贵的新的基础设施项目，可能属于此类。

政府干预手段

政府拥有许多不同的干预手段，以追求上一节概述的目标类型。这些手段的范围可以从简单的劝说和信息提供，到某些行业企业的实际所有权和运营。监管是这些手段之一，将在一些更常见的干预手段的背景下介绍。

道德劝说

在这里，政府试图通过宣传影响用户选择。

• 演讲、会议、信息、
• 咨询和顾问机构、
• 研究/研究
• 重组机构

政府和政客可能会以涉及很少或没有直接支出或监管行动的方式影响政策结果。仅提供信息有时就足以影响期望的结果。公开演讲和劝告有时可以用作影响对特定政策的支持的方法。例如，美国副总统乔·拜登，前特拉华州参议员，经常乘坐 美铁（国家客运铁路服务）往返华盛顿特区。他经常在公开演讲中宣扬美铁的益处，并鼓励支持，包括通过实际乘坐系统和支持额外公共支出。

使用劝告来影响政策结果是称为道德劝说的一套政策工具的一个例子。道德劝说策略可能依赖于各种机制来提高政策成功率，但它们往往具有使用说服力（例如，诉诸道德权威或社区精神）的共同要素，而不是直接胁迫，以实现期望的结果。

二战期间，美国出现了几个使用道德劝说的突出例子。美国政府使用了多种类型的宣传，以吸引公民的爱国主义精神，以便为战争努力动员资源。政府发布了海报并在全国各地分发，以宣传诸如种植胜利花园和投资战争债券等项目。右边的宣传海报宣传了二战期间通过自愿拼车（海报中称为“拼车”）节约能源，并用“独自一人骑车，你就和希特勒一起骑车！”这句话来吸引公民。

除了劝告之外，道德劝说的其他几种工具也经常被使用。这些包括促进研究、组织关于特定主题的学术或专业会议、建立咨询和顾问机构，以及重组现有机构。在涉及监管机构的地方，监管的威胁（如果不是实际使用的话）有时可以用来实现合规性。虽然道德劝说总体上不能很好地替代更直接的经济激励措施，但它可以补充其他类型的政策工具，以增加政策成功的可能性。罗马人指出了道德劝说政策成功的两个必要条件

1. 公众必须支持政府的立场
2. 要劝说的人口必须很小

最近促进回收和阻止吸烟的成功努力包括道德劝说的重要部分。

政府支出

政府干预的更常见方法之一是提供直接支出，以确保生产被认为对社会有益的商品。政府支出可以基于促进公共产品或准私人产品的提供而合理化，这些产品具有某些公共产品的方面，例如教育。赠款和补贴可用于鼓励公共或私营部门生产某种商品。通常，这些工具与直接公共设施提供相结合。例如，美国联邦政府向州和地方政府提供赠款，用于提供公路和公共交通网络，这些资金主要来自公路信托基金的收入。在大多数情况下，这些资金的接受者是建设和维护这些网络的公共实体。公共提供这些网络的一个常见理由是，它们显示出自然垄断的特征。

监管——经济监管和其他监管；

政府也可能保留为经济、社会或其他目的监管某些活动的权利。例如，在交通运输领域，许多行业的市场结构天生就限制了进入，并可能导致集中或垄断（例如铁路、航空公司）。许多政府选择保留私人提供，但要受到某种形式的监管，而不是直接提供这些服务。下一节将提供一些这方面的例子。在美国，监管交通的权力主要来自美国宪法的商业条款。

政府可以使用许多工具来实施和执行监管。大多数政府监管机构颁布规则或指南，以设定受监管行业中企业行为的标准。罚款和处罚可以用作合规工具，以惩罚违反既定规则的行为。在国际贸易的背景下，主权国家可能对贸易伙伴没有正式的法律权力，税收和关税可用于影响贸易活动。这些工具也可以由管理贸易活动的志愿协会使用，例如欧盟和世界贸易组织。

政府拥有和/或控制企业

如果认为其他形式的监管不适合处理潜在的市场失灵问题，政府可能会选择通过公共机构或国有企业（有时称为皇冠公司）直接提供商品或服务。在生产受到强烈的规模经济影响的情况下，或者通过传统手段监管某项活动特别困难的情况下，使用公有制可以使政府设定更有效的价格。政府提供商品可能依赖于直接所有权和运营，或者可能涉及某种形式的私人参与，也许是通过与公共所有者租赁安排。这种安排将在关于所有权的章节中进一步讨论。

经济监管的理由

经济监管是政府试图故意改变资源配置和收入分配，使其偏离在没有监管的情况下发生的分配。因此，政府可以通过经济监管试图用自己对“适当”资源配置和收入分配的判断来替代市场产生的结果。直到最近，交通运输在美国一直是一个受到严格监管的行业。

关于经济监管存在的原因，主要存在两种相互对立的理论：消费者保护和行业保护。这两种理论将在下文讨论。还将描述一些不完全符合这两种类别监管的其他理由。

消费者保护

传统和理想的观点认为，监管是一种保护公众免受垄断不利影响的工具。正如 Posner 所描述的，这种观点通常被称为监管的公共利益理论。名义上，主要目标是通过纠正市场失灵来最大化社会福利，而市场失灵可能以多种形式出现。

例如，政府可能会选择对垄断企业进行监管，以迫使它们生产最大化社会福利的产出水平。垄断可能出于多种原因出现。在某些情况下，由于规模经济、市场有限或对高额初始投资的要求（这可能会阻止进入者），某个行业可能天生就是“垄断”的。在其他情况下，行业可能表现出高固定成本（不可分割性）、共同和/或联合成本，这使得它们容易出现垄断。

提供监管的另一个消费者保护理由是需要纠正外部性。当负面外部性（如污染）存在且严重到足以进行干预时，政府可以通过监管污染排放量或设定更高的价格来减少外部性的生产/消费，从而干预以纠正这些外部性。

行业保护

与之相反的更近期的观点，即监管俘获，认为监管是由政治上有效的群体（假设由受监管行业本身的成员组成）为他们自己获得的。

这种观点背后的理由是，行业试图获得监管主要是为了帮助它们产生经济租金。此外，考虑到行业内生产者相对于单个消费者具有更大的经济利益，他们更有可能获得影响监管活动的动机。因此，生产者在向政府施加压力方面远比一般消费者利益群体有效。Stigler 认为，生产者实际上“俘获”了监管机构，并指出“通常情况下，监管是由行业获得的，并且是为行业而不是为‘公共利益’设计和运作的（第 3 页）。因此，监管委员会最终会“保护”行业免受消费者的侵害，赋予生产者在竞争性市场中无法获得的利益。Stigler 的思想在 Peltzman 后来的文章中得到了正式化。

政治学家也用类似的论点来描述国会、联邦机构和利益集团之间的关系，通常被称为铁三角。在这种情况下，这种关系是三方的，将政府的角色分解为民选官员追求的目标和负责管理和监督联邦计划的机构追求的目标。这种框架被用来分析某些联邦机构的行为，如田纳西河流域管理局，以及描述军工复合体中行业与政府关系的动态。

监管俘获框架的一个有趣的变体，通常被称为私酒贩和浸礼会教徒，被用来描述在位企业要求更多监管的情况，通常得到拥有传统上相反立场群体的游说支持。该理论的同名应用描述了在美国南部各州经常观察到的现象：酒精销售在星期日被禁止。这项禁令主要得到浸礼会教徒和其他寻求限制酒精消费的群体的支持，表面上是出于道德原因。这项禁令也得到了非法酒精供应商（“私酒贩”）的默许支持，因为禁令让他们在星期日提供酒精饮料方面获得了更大的市场力量。

除了这种传统的应用之外，该框架还被应用于监管政策的其他领域，例如环境监管的某些方面。该框架将监管者对某些特定技术的强制性规定（例如 1977 年《清洁空气法》中针对发电厂烟囱的“洗涤器”）描述为减少污染的一种方式。在这种情况下，要求更多监管以确保空气质量更好的环保人士充当浸礼会教徒的角色，而制造洗涤器的设备供应商充当私酒贩的角色，并游说要求使用洗涤器的具体条款。

这种框架下企业行为的一个共同特征是利用监管获得市场力量，通常是通过限制进入。在清洁空气的例子中，必须遵守该法规的工厂在该法规实施后通常有动力支持它。在这种情况下，合规涉及对污染控制设备采购的一次性支出。这些设备可能很昂贵，但在实施后会成为沉没成本。对这种昂贵的新设备的要求成为希望进入市场的潜在企业进入的障碍。在位企业也往往在更高水平的产出下运营，因此能够将污染控制设备的成本分摊到更多的消费者身上，从而降低平均成本。

幼稚产业

在某些情况下，政府也利用经济监管来促进幼稚产业的增长。通常在国家认为某个行业的增长可能会带来潜在的巨大外部效益，或者可能带来其他重要的非经济效益的情况下，会使用幼稚产业论点来支持监管。促进幼稚产业增长的一个典型例子是美国联邦政府对航空旅行增长的推动，理由是它将提供更快、更便宜、更有效的航空邮件传递方式。虽然航空邮件最初是由美国政府在 1911 年至 1918 年间提供的，但 1926 年的凯利法案包含规定，要求美国邮政部与商业航空公司签订合同，为城际航线提供航空邮件递送服务。这些合同是新兴航空业的重要收入来源。

邮件合同可以被视为对早期航空业的一种隐性补贴。除了补贴之外，政府还可以使用其他工具来促进幼稚产业的发展，包括对进入的监管（进入壁垒）或强制供应特定数量商品的监管。

恶性竞争

政府有时会干预市场，以防止所谓的破坏性或恶性竞争。恶性竞争是反竞争商业行为的一种，即减少或防止市场竞争的行为，其特点是竞争形势中价格在较长时期内无法覆盖生产成本。从这些竞争环境中可能会出现几种类型的结果，这些结果可以为某种形式的监管干预提供理论上的正当理由

• 供应价格的不稳定 -- 政府可能会进行监管以平滑输出价格
• 非经济性的费率水平；
• 掠夺性定价，即企业人为地降低价格以阻止潜在市场进入者的竞争，或将现有竞争对手赶出市场。
• 不成熟的定价行为 -- 寡头垄断企业可能会对竞争事件过度反应，例如航空公司参与价格战
• 高固定成本和缓慢的调整 -- 短期价格低于平均总成本，尤其是在经济衰退期间，因为存在大量过剩产能

在某些行业，例如电力行业，供应价格不稳定时，会使用监管措施来平抑产出价格。在其他情况下，例如公路网络，基础设施往往更多地归公共所有。在公路网络的情况下，尤其是在城市地区，拥堵会导致供应价格的不稳定，因为道路连接的“供应”函数是交通量的函数。为了在这种情况下实现效率，政府（甚至私人所有者）可以将价格设定为边际成本，以消除拥堵外部性和平抑产出价格。

非经济的费率水平可能会出现（至少在短期内），这是由于反竞争行为造成的，尽管在实践中，它更常见的是由于监管费率设定实践造成的，这些实践已经通过监管改革得到改善。例如，美国的许多有轨电车和地铁网络以前是私有的，但作为与地方政府的当地特许经营协议的参与者，他们受到几种形式的监管，包括价格监管。对铁路运营商通过票价上涨增加收入的能力的限制（在政治上不受欢迎）是造成许多城市铁路系统衰落的一个促成因素。无法通过票价增加收入经常导致这些系统资本存量的推迟维护，进而导致服务质量下降和客流量减少，这是一个恶性循环的例子。

掠夺性定价在以少数公司、激烈竞争和低利润率为特征的市场中最常见。许多英国城市的放松管制的本地巴士服务出现了掠夺性行为，例如达灵顿巴士战争，这场战争发生在英国达灵顿镇，当时是 20 世纪 80 年代中期放松管制本地巴士服务之后。尽管有一些来自新市场进入者的有限竞争，但许多英国城市的本地巴士服务仍然由一家单一的现有公司提供，这一事实导致一些观察家认为，城市巴士服务可能是自然垄断。

在一定程度上，在放松管制的美国航空业观察到不成熟的定价行为。新航空公司在航空航线上的进入，以及航空公司之间的多市场联系，经常会导致价格战。价格战可能会抑制航空公司的利润并增加其波动性，但它们也会给消费者带来重大好处。

在固定成本很高的某些行业，在存在大量过剩产能（可能是由于经济衰退）且调整产能的过程缓慢或困难的情况下，至少在短期内，可能会采用非经济的定价水平。在这种情况下，企业可能会将产量定价为足以覆盖可变成本，但不足以覆盖平均总成本。私人收费公路，尤其是那些建在城市发展边缘的收费公路，往往具有对经济增长率敏感的交通流量。经济衰退会导致需求下降，从而大幅降低收入。所有者可能会通过降低收费来鼓励交通流量，因为在这种情况下可能存在大量过剩产能。修订后的收费可能足以覆盖运营和维护道路的可变成本，但可能不足以收回其固定成本。航空公司可能容易受到类似条件的影响。众所周知，航空旅行的需求具有收入弹性，航空公司通常必须提前几年订购新飞机。这种需求波动和供应侧调整缓慢的结合，往往导致经济衰退期间出现过剩产能。航空公司往往通过降低票价来填补可用产能，即使票价低于平均总成本。

运输中的经济监管工具

监管机构被授予广泛的权力，可以监管该行业的以下方面

• 价格监管 - 最高费率、最低费率、费率结构
• 收益率监管
• 服务条件监管
• 进入和退出监管
• 反托拉斯（反合并）监管，包括并购
• 对财务安排和会计惯例的监管

监管机构还可以制定安全标准，此处不予讨论。

价格监管

价格监管涉及对企业对其产品收取的价格设定上限（最高或最低）。在对价格进行监管以限制垄断供应商潜在滥用行为的情况下，监管机构可能会实施价格上限监管，或者作为替代方案实施收入上限监管。价格上限监管通常将价格上涨限制在整个经济的价格指数（例如消费者价格指数）的变化范围内。这种方法的优点是控制不合理的涨价，同时保留生产者通过降低成本增加利润的激励。价格监管也可能被用来设定最低价格，以防过度竞争导致价格在较长时间内低于边际成本。例如，最低费率监管可以防止在竞争对手很少的行业中进行掠夺性定价。

在放松管制之前，承运人会向监管机构申请任何费率变化；监管机构可以批准、拒绝或修改这些变化。但是，一般来说，费率中没有纳入通货膨胀调整，并且承运人有责任证明更改的必要性。不公平和不合理的费率是不允许的；例如，青年票价可能被认为是合理的高，而垄断或掠夺性价格可能被认为是不合理的过高或过低。

自放松管制以来，承运人只需提交拟议的票价变化，并向客户提供票价供他们查看。监管机构可以根据投诉对“基本票价水平”的变化进行否决或修改，但这很少发生。

收益率监管

根据收益率监管，监管机构在审查票价变化提案时，会明确或隐含地对承运人使用基于费率的监管。如果承运人的收益超过公平收益，票价变化提案可能不会获得批准。

服务条件监管

放松管制前的加拿大航空公司监管包括服务条件监管，影响以下方面

• 提供的运力
• 使用的飞机类型
• 服务频率
• 中途停留条件；（例如，PWA 必须在卡尔加里和多伦多之间停靠）

进入和退出监管

进入和退出的监管在放松管制之前很常见。进入该行业和进入特定航线都受到监管（退出也是如此）。

在放松管制之前，新公司进入该行业需要获得公共便利和必要性证书（PCN），申请人需承担证明（需要新服务）的责任。放松管制后，新进入者需要证明他们“适合、愿意且有能力”，不再需要证明需要新服务。尽管如此，公共承运人义务仍然存在，新承运人必须满足公众的所有请求。

放松管制之前进入航线也非常繁琐。航空公司和卡车运输公司需要获得航线许可证。该许可证可能会限制承运人只能运输某些商品或服务类别。自放松管制以来，进入航线的门槛大大降低。

退出也受到监管。在放松管制之前，几乎不可能放弃不经济的航线或支线；因此，承运人必须在盈利路线和亏损路线之间进行交叉补贴。自放松管制以来，承运人可以向监管机构申请放弃支线或退出航线。在航空领域，这很简单，但在铁路领域往往比较繁琐。监管机构要么批准放弃，要么提供直接补贴来维持不经济的服务。通常，放弃或退出需要提前通知。

按运输方式分类的监管

铁路监管

美国铁路监管始于 1887 年，当时通过了州际贸易法。该法律旨在遏制铁路在许多市场上享有的垄断力量，其目标是保护托运人免受支付垄断租金的侵害。该法律创建了一个新的联邦监管机构，即州际贸易委员会 (ICC)，该委员会对州际进行的贸易拥有管辖权。重要的是，州内贸易问题在很大程度上留给了各州。

《州际商务法》的出台，源于铁路客户（主要是西部农民）对铁路公司垄断行为和多个大型铁路公司之间勾结行为的政治压力。铁路公司在路线上的竞争往往有限且竞争力不足，并且具有高固定成本的特征，这限制了多家铁路公司在同一条路线上的竞争。由于竞争有限，替代品供应不足，对铁路服务的需求价格弹性较低，铁路公司则通过价格歧视来应对，在他们独家服务的站点进行价格歧视。^[10]

该法案赋予 ICC 权力为铁路设定最高运费，而随后的《艾尔金斯法》要求铁路公司公布运费，该条款旨在防止他们对类似客户群体进行价格歧视。后来对该法案的修订允许对运费进行最低限度和最高限度的双重管制。该条款反映了某些 ICC 成员的怀疑，即短期边际成本相对于“全部成本”而言似乎过低。原始法案中包含了禁止对短途运输收取比长途运输更高的费用的条款。后来的微观经济学研究表明，ICC 的成本核算和运费设定程序存在根本性缺陷。它们反映了对成本与各种类型产出之间关系的误解，这种错误最终导致了不经济的运费设定，并危及了该行业直到 1970 年代后期放松管制前的财务健康。^[11]

该法案还包含条款要求铁路公司向不经济的地区提供服务，这一要求最终导致了服务的交叉补贴。

铁路在许多市场上的垄断：用户保护需要向不经济的地区提供服务：交叉补贴，一些破坏性的竞争；反托拉斯的需求

卡车运输管制

卡车运输管制始于 1930 年代。开始质疑竞争作为商业监管者的有效性；整个社会对“公平竞争准则”的强烈推动；开始监管卡车运输，尽管这是一个竞争性的行业。

1980 年的《汽车运输法》（MCA）在很大程度上取消了美国州际卡车运输行业的管制，减少或消除了联邦政府实施的大部分价格和准入控制。有趣的是，虽然大多数联邦监管工作都放弃了对州际卡车运输的监管，但各州保留了对州内卡车运输活动相当大的监管权。Teske 等人 ^[12] 认为，卡车运输公司在《汽车运输法》颁布后将注意力转向了州一级，并且能够有效地控制州监管机构，并在本来具有竞争性的行业中提取垄断利润。他们表明，在《汽车运输法》颁布后的十年里，只有 50 个州中的 8 个通过了立法放宽了 1980 年之前存在的管制。此外，他们认为，州一级的卡车运输管制与强调管制是为了保护行业利益的理论是一致的。

航空管制

航空管制始于 1930 年代后期。为了帮助建立国家网络，补贴婴儿行业，使其免受竞争性进入的保护，以实现交叉补贴（通过管制征税 - 管制引发的交叉补贴）。

美国航空公司的经济管制在 1930 年代随着 1938 年《民用航空法》（CAA）的通过而开始。CAA 是航空公司为了保护自己免受他们认为的“过度”竞争而游说的结果。^[13] CAA 创建了一个新的监管机构，即民用航空局，该机构随后在 1940 年由罗斯福总统将其拆分为两个独立的机构，即民用航空局和民用航空委员会（CAB）。前者负责空中交通管制、安全计划和空中航线开发，而后者负责安全规则制定、事故调查和各种类型的经济管制。CAB 执行了 CAA 的大多数监管活动，包括监管航空公司票价，以及进入和退出航空市场。

CAB 限制了进入航空市场。它要求运营商获得“公共便利和必要性证书”（由 CAB 发放）作为进入特定航线的条件。进入主要现有航线很困难，因为现有运营商经常提出异议并向 CAB 提出上诉。因此，CAB 从未在已有两家或更多运营商的航线上允许新的运营商进入。退出航线（退出）也需要 CAB 的批准。如果一家运营商破产，CAB 通常会安排合并，让破产运营商被一家规模更大、更健康的运营商收购（并在此过程中赋予后者更大的航线授权）。

虽然 CAB 没有直接设定票价，但它对运营商提交的票价有审批权。由于票价是根据行业范围而不是航线特定的成本设定的，因此结果往往是许多航线的票价远高于成本。航空公司不被允许在航线上进行价格竞争，因此它们转而进行激烈的基于服务质量的竞争。主要手段是增加航班频率，特别是在长途航线上。虽然这种类型的竞争可能改善了服务质量，但它也导致了较低的平均载客率，因为航空公司以远低于容量的载客率运营飞机。

经济管制的影响

经济管制有许多影响。

准入管制消除了竞争压力。准入管制导致行业内的 X 无效率 - 镀金，铺张浪费等等。研究发现，由于这种现象和运营商的国有制，成本增加了 16%。^[14] 准入管制将经济租金转移给有组织的投入供应商；例如，工会、飞机制造商，从而消散了该行业希望获得的经济租金。服务对客户需求没有反应，存在配置效率低下。

价格管制导致过度的质量竞争，例如，参见道格拉斯和米勒关于航空公司质量竞争的著作。^[15] 该系统缺乏灵活性，效率低下。

退出管制导致从盈利航线到亏损航线的交叉补贴。整个社会都会蒙受损失，因为交叉补贴下的总福利低于直接补贴，资金来源可以是政府的普遍资金，也可以是航空运输税。

收益率管制有时被用作约束，指导定价者在提高或降低价格方面的决策。也就是说，监管机构允许对生产服务所需的资产价值（“资产基数”）获得合理收益率。这激励公司通过增加资本投入相对于劳动力投入的投资来增加其“资产基数”；换句话说，在收益率约束下，公司拥有的资本相对于劳动力的比例要高于生产任何特定产出所需的比例。这是管制导致的配置效率低下的一个重要来源。过度资本化，即（阿弗奇-约翰逊效应）是指公司为了扩大其利润总量而过度进行资本积累的趋势。如果公司的资本利润率被监管在一定百分比，那么公司就有很强的动机过度投资以增加总利润。

监管行政本身并非免费，在对管制带来的福利得失进行任何分析时，都应考虑到这一高昂成本。此外，管制降低了行业活力，创新减少，这在静态经济分析中难以捕捉，但需要考虑。

提高一种交通方式的出行成本会导致交通方式之间的配置不当，因为其他交通方式承载的交通量超过了福利分析认为是最佳的水平。这些额外的成本也可能导致经济其他领域的扭曲。

请注意，如果市场失灵不存在，那么在经济上就不需要任何经济管制。许多研究调查了管制对航空公司、公路卡车运输、城际客运和出租车行业的影响。在这四种情况下，都有大量经验证据表明，在没有管制的情况下，市场机制会产生接近竞争均衡的产出。对于这些行业而言，经济管制已成为市场失灵的主要原因，而不是市场失灵的补救措施。因此，可以使用竞争性解决方案作为适当的基准来评估管制对这些行业中价格和交易量的影响。

经济放松管制的影响

对管制的早期经济批评出现在 1940 年代和 1950 年代；越来越多的学术研究人员在 1960 年代批评了管制。这些批评加上 1970 年代对管制经济成本的实证衡量，导致了政治支持，最终，放松管制成为默认政策。航空公司的放松管制始于 1978 年，铁路和卡车运输的放松管制始于 1980 年。1970 年代和 1980 年代，除了交通运输行业的大量监管改革之外，美国经济的许多其他部门也经历了一波放松管制。

关于 1970 年代和 1980 年代的监管改革，有几个重要要点需要注意。首先，大多数进行的监管改革都针对 **经济监管**，即在定价、进入和退出决策方面指导或约束企业行为的监管。它们没有涉及其他类型的监管，例如安全、环境和反垄断监管，这些监管继续以其以前的形式执行，并且在许多情况下有所加强。其次，大多数监管改革只代表了对行业的 **部分** 放管。例如，在运输部门，到 1980 年代初，航空和州际卡车运输行业的定价、进入和退出基本上都放开了，而 ICC 仍然对铁路费率监管保留一些控制权。州际贸易委员会后来于 1995 年正式废除，但其部分监管权力已转移到一个新的机构，即 **美国陆路运输委员会**。

可竞争市场理论

通常，人们认为一个行业中数量有限的生产者（垄断是极端情况）会导致偏离竞争市场理想的结果。然而，经济学家最近发现了一些条件，在这些条件下，即使没有大量的生产者，市场也能发挥竞争作用。Baumol、Panzar 和 Willig 形式化了自然垄断在没有监管的情况下预期能够达到有效均衡的条件，这一想法是由 Harold Demsetz 早些时候提出的。这种理论被称为 **可竞争市场理论**，它扩展了完全竞争结果适用的潜在领域。可竞争市场理论的一些原理表明：

• 潜在竞争可以取代实际竞争
• 一家公司（垄断）可能表现得像一家竞争公司
• 市场具有可竞争性的一个关键条件是 **自由进入和退出**

Levine （见第 404 页）指出了经济学家认为市场具有可竞争性所必需的一些条件。其中包括：

• 平等获得规模经济和技术，无论是体现在获得具有竞争力的单位成本水平，还是体现在获得同等的产品质量。
• 没有 **沉没成本** - 公司可以在没有进入和退出成本的情况下进入和退出，包括因掠夺而导致的营业亏损。
• 价格可持续性，即至少有一家公司进入后可以出现的一组价格，这些价格可以支持盈利运营。
• 自由进入：没有进入壁垒
• 无成本退出

可竞争市场概念为支持运输市场放管提供了比完全竞争假设更广泛的条件。不再隐含地假设，没有大量实际竞争者的市场在没有监管的情况下无法发挥竞争作用。

对监管的影响

可竞争市场理论对监管有几个影响。例如，如果一个行业的沉没成本很低，那么监管的必要性很小，因此监管应该设计为关注沉没成本较高的行业。在这种情况下，监管应该只监管沉没设施，并修改沉没资产的制度安排。监管机构只能部分依赖可竞争性理论，主要是因为航空市场存在进入壁垒，而在放管的航空市场中，监管机构只能部分依赖可竞争性理论。

几项针对航空业的研究指出，航空市场只是部分可竞争的，并且实际竞争的存在比潜在竞争更有效，这可以通过市场提供的总体福利水平来确定。研究还表明，有潜在竞争的市场的票价低于完全垄断的市场，但高于有实际竞争的市场。这些发现的意义是，监管机构应该更多地关注促进航空市场的竞争，例如通过降低进入壁垒，以便从竞争中获得更多好处。

生产力

生产力

什么是生产力？

关于交通运输生产力的定义有多种解释。一个研究方向，从 Aschauer（1988） 开始，并延续到 Boarnet（1998） 和 Nadiri（1996），考察了交通投资对整体经济的影响。这些论文倾向于将交通运输（或高速公路）视为一个黑盒子，没有区分不同类型的交通投资。

投入是州或国家在交通运输方面的投资，产出是国内生产总值。虽然这种研究，我们称之为 **宏观生产力**，为大型预算辩论提供了有用的修辞工具（交通投资提供了 X% 的回报，相比于其他投资的 Y%），但它无法帮助实际做出管理决策，因为这需要了解 **微观生产力**。

宏观生产力

理论

$GDP=f(K,L,T)$ 其中

• $GDP$ - 国内生产总值
• $K$ - 资本
• $L$ - 劳动力
• $T$ - 交通运输投资

证据

Nadiri 的研究表明，“1950 年至 1991 年期间，美国经济对总高速公路资本的平均成本弹性约为 -0.08。” 也就是说，高速公路投资增加 1% 将使成本降低 -0.08%。高速公路资本的平均净收益率从 1960 年代的 54% 下降到 1970 年代的 27% 和 1980 年代的 16%，最后一个数字接近私人收益率，表明高速公路投资已接近最佳水平。这是否表明生产力下降还是基础设施不足？Nadiri 认为新投资的生产力正在下降。Aschauer 则认为我们的投资严重不足。

思考问题

• 哪一个是对的？
• 我们对 S 曲线的了解对此有什么启示？

微观生产力

（基于 Levinson, D. (2003a) 交通运输效率的视角. 国际运输管理杂志. 1 pp.145-155)

企业试图最大化利润，社会试图最大化整体福利。在决定是否建设一个项目、选择一项政策、实施一个系统或提供一项服务时，可以通过成本效益分析来估计未来利润或福利流的净现值。然而，这些估计取决于对供求关系的假设，这些假设可能成立也可能不成立。例如，客户数量（例如乘客或出行次数）取决于服务的货币和时间成本、用户偏好、可用的竞争或替代方案、互补服务的可用性和质量以及其他质量属性。货币和时间成本本身部分取决于需求。用户偏好和态度可能会因服务质量和替代方案数量的不同而得到改善或恶化。竞争对手将会出现，提供替代先前需求的新服务，这取决于现有服务的市场实力。

想象一个世界，你的医生唯一拥有的仪器是一个温度计。他可以诊断发烧，但除此之外就无能为力。你会留在他那里还是换医生？这类似于只用一个有效性指标（消费者剩余、效益/成本比、容量/容量比等）来理解像交通运输这样的复杂系统。

超越效益/成本

因此，虽然成本效益分析对于做出良好决策可能必不可少，但它可能不足以管理像交通网络这样的复杂系统。因此，人们希望能够从多个维度监控交通网络，以了解其运行状况（以及之前的预测准确程度）并引导未来的决策。这些指标可以在路段或特定公交路线的层面上进行，也可以在本地公路或公交网络或系统范围内部署的技术层面上进行评估，甚至可以在全州或全国范围内进行评估。

这些指标可能会评估劳动力或资本在系统中的使用效率和变化（以衡量未来将使用劳动力或资本的位置）。他们可能会考虑与竞争对手的市场份额、补充服务的状况（例如，在公交系统的情况下，可以方便地乘坐公交或停车）或客户和供应商的满意度（以衡量未来的市场份额以及投入的价格和质量）。

指标

所有这些指标都很重要，需要进行监控，但公共部门的交通运输才刚刚开始实施如此完整的管理系统。最基本的效率标准并没有被例行收集或分析，更不用说用于决策或流程改进。虽然公共部门的最终目标是提高总体福利，但其衡量方法却十分困难。容易衡量的事物（孤立路段上的流量和速度）并不能提供总体福利的明确指标。更好的衡量方法需要更完整（且更昂贵）的数据，或使用模型来估计它们。这些更好的数据包括出行调查，通常每十年进行一次。

定义

生产率是产出与投入的比率。

这个比率越大，系统就越有效率。因此，增加产出或减少投入都可以提高生产率。这个绩效指标可以指示福利变化的方向。在其他条件相同的情况下，如果生产率提高，福利应该也会提高。

示例指标

研究其他行业的生产率可以提供一些指导。工业生产率是产出与投入的比率，例如劳动生产率可以用每小时生产的小部件数量来衡量。在其他条件相同的情况下，每小时生产更多小部件的公司比生产更少小部件的公司更有利可图。在研究一家货运公司时，我们可能会查看每司机小时行驶的英里数（公里数），这基本上是一种速度指标。或者，我们可能希望将行驶的英里数（公里数）乘以吨数（吨-英里（公里））或价值（美元）。或者，我们可能希望使用不同的分母来获得资本而非劳动生产率的指标（运营的车辆数量）。

定义投入和产出

因此，衡量生产率的关键问题是确定产出和投入。这取决于所考察的内容。例如，如果我们考虑的是私人公交系统，那么高速公路的成本是通过税收和费用支付的。但是，如果我们考虑高速公路，我们必须更仔细地研究基础设施。

投入

从投入开始，我们大体上有资本和劳动力。

• 劳动力包括为提供服务而直接由该机构支付薪酬的所有工作人员。因此，在考虑公交服务的生产率时，劳动力投入是公交机构的员工，包括公交司机、机械师、经理和会计等。
• 资本包括为运营服务所需的所有建筑物和设备（公交车、车库、办公室、计算机等）。

虽然劳动力可能参与到每一个资本组件中，但对于该机构来说，它被视为资本（制造公交车所需的劳动力被认为是公交车制造商的劳动生产率，而不是运营商）。

劳动生产率 ($P_{L}$) 可以使用劳动力投入小时数 (H) 和产出指标 (O) 来衡量

$P_{L}={\frac {O}{H}}$

一个相关的指标，单位人工成本 (ULC) 是使用每小时美元或每单位产出的劳动补偿 (C) 计算的，表示为

$U_{LC}={\frac {({\frac {C}{H}})}{({\frac {O}{H}})}}$

例如，年劳动生产率将衡量一年中的产出除以一年中的总工作时间。适当的时间跨度取决于所分析的案例和可用数据。

类似地，资本生产率 (PK) 可以定义为产出指标除以产生该产出所需的货币价值的资本 (K)。

$P_{K}={\frac {O}{K}}$

资本比劳动力更棘手，因为资本通常是存量，而产出和劳动力是流量。例如，如果建造一个使用寿命多年的路段需要花费一百万美元，我们不能简单地将年度产出除以一百万美元来衡量资本的生产率。相反，该存量需要转换为流量，就像公路部门正在出租该公路一样。这种转换取决于利率和设施的使用寿命。

仅关注劳动力或资本的生产率是不够的。一些投资可以提高劳动生产率，但却以资本生产率为代价。可以使用全要素生产率指标来结合劳动生产率和资本生产率。这需要为每个指标（以及组成指标的任何子指标）设置与该指标在总成本中的份额成比例的权重。当考察不同时期之间的生产率变化时，这个问题变得更加复杂，因为投入和产出（以及份额）都会发生变化。

产出

到目前为止，我们一直有意模糊地描述在我们的生产率指标中什么是产出。当在交通运输方面进行某项投资，实际上增加了总产出时，会发生什么？

在货运中，产出通常用货物运输的吨-英里数（公里数）来衡量。因此，一项能够使用相同资源运输更多吨-英里数（公里数）的改进措施可以提高生产率。

这些改进通常是节省时间（缩短距离或提高行驶速度），这使得同一辆卡车能够用于更多运输。但它们也可能是每趟或每司机能够运输更多重量的能力（例如，用一辆牵引车牵引两辆拖车，或由于加固桥梁而取消重量限制）。

悖论  ?

需要注意的是，缩短网络行驶距离的路段，当产出定义为网络上运输的吨-英里数（公里数）时，可能不会提高生产率。会发生两种影响。首先，距离缩短，减少了吨-英里数（公里数）。但行驶时间也缩短了，这可能会诱发更多的出行（从而增加吨-英里数（公里数））。通过将点对点距离而不是网络距离作为基础，可以避免这种悖论。

一家公司搬迁到更靠近供应商的地方将减少点对点距离。一个结果是，虽然总旅行时间可能会减少，但它可能不会像距离一样快地减少（即速度可能会下降）。同样，生产力（在这种情况下为用户速度）可能会下降，尽管系统会更好。在这种情况下，检查无障碍性可能会有所帮助。

行为转变

在客运方面，当旅行时间缩短时，人们要么旅行更多（要么旅行次数更多，要么旅行时间更长，要么两者兼而有之），要么利用节省的时间做其他事情，要么两者兼而有之。此外，活动模式可能会发生变化，因此旅行可以在一天中更方便的时间或通过更合适的模式进行。从中期到长期，这些活动的位置也可能会发生变化，因为个人首先会改变他们在非工作、非家庭活动（如购物）中的活动场所，之后可能会换工作或搬家。旅行本身并不是商品，而是表示其终点的活动。因此，例如，一条新路线可能会增加或减少总行驶里程（公里），或者总行驶分钟数，但一定会导致更多或更不同、更好的活动被追求。总的来说，更多的活动可能与更多的旅行终点相关联，尽管旅行链可能会使这种情况变得复杂。

交通

从交通运营商的角度来看，产出可以通过乘客行程或乘客行驶里程（公里）来衡量。运营商想要哪种取决于其票价结构（固定票价或距离票价）。实行固定票价结构的运营商可能希望（至少在短期内最大化收入）进行许多短途旅行，而实行距离票价结构的运营商则因长途旅行而获得回报。在生产力的意义上，交通运营商在许多方面类似于货运承运商。

公路

另一方面，高速公路并不那么相似。特别是在没有基于路段的道路定价的情况下，高速公路运营商希望鼓励什么来最大化整体社会福利是不确定的。然而，从路段的角度来看，最大化吞吐量、使用路段的人次或经过某一点的流量，似乎是合理的产出衡量指标。在其他条件相同的情况下，如果路段可以服务更多的人次或以更低的成本服务，那么它就更有效率。如果服务质量（行驶速度）随着拥堵的出现而下降，则无法最大化吞吐量。由于路段的长度是固定的，对于给定的路段，流量和人行驶里程（公里）是等效的。

然而，重要的是输入和输出必须始终如一地衡量。很难确定给定路段所需的劳动力，因为许多服务是在整个网络中提供的。如果我们要考虑一个网络，那么需要一个以人行驶里程（公里）作为产出衡量指标，以便进行汇总。以人行驶小时数作为输入衡量指标对于个人时间生产力很有用。然而，经常不被考虑的劳动力要素之一是驾驶员和乘客的时间。当我们意识到驾驶员和乘客的时间成本远远超过高速公路机构的成本时，这一点尤其重要。

局部生产力

因此，可以考虑四种基本的局部生产力衡量指标来衡量交通运输（只有前三种对交通运输有意义）。

公共劳动力生产力 (PGL) $P_{GL}={\frac {T}{H}}$

私人劳动力生产力 (PPL) $P_{PL}={\frac {T}{D}}$

公共资本生产力 (PGK) $P_{GK}={\frac {T}{K}}$

私人资本生产力 (PPK) $P_{PK}={\frac {T}{V}}$

交通规划模型，例如大都市规划组织和其他组织使用的模型，提供了可用于衡量生产力的数据。特别是，在给定网络上，可以估计人行驶里程、人行驶小时数和车辆运营成本的支出。机构的劳动力和资本成本仍需单独收集。但网络数据可以汇总以提供局部的私人生产力衡量指标（$P_{PL}$ 和 $P_{PK}$），以及其他机构数据，可以得到局部的公共生产力衡量指标（$P_{GL}$ 和 $P_{GK}$）。

公共劳动力生产力（$P_{GL}$) $P_{GL}={\frac {\sum \limits _{l}{T_{l}}}{\sum \limits _{l}{H_{l}}}}$

私人劳动生产率 ($P_{PL}$) $P_{PL}={\frac {\sum \limits _{l}{T_{l}}}{\sum \limits _{l}{D_{l}}}}$

公共资本生产率 ($P_{GK}$)$P_{GK}={\frac {\sum \limits _{l}{T_{l}}}{\sum \limits _{l}{K_{l}}}}$

私人资本生产率 ($P_{PK}$)$P_{PK}={\frac {\sum \limits _{l}{T_{l}}}{\sum \limits _{l}{V_{l}}}}$

部分要素生产率

PFP 定义为总产出 / 要素 i。例如，劳动力的 PFP 衡量指标为 Q/L，其中 Q 为总产出，L 为劳动投入的某种衡量指标，如工时或工人数量[注意，前一种指标更好，因为后一种指标假设每个工人的工时数相同，以及工人的质量相同]。

PFP 的应用
PFP 指标在企业中非常常用，尤其是用来衡量劳动的生产率或贡献。浏览任何行业的年度报告都会发现很多证据，包括航空公司的年度报告。例如，机场会提供劳动生产率的衡量指标，如飞机起降次数 / 员工人数或乘客人数 / 员工人数。这也许很好地说明了 PFP 指标的缺陷，它没有考虑到生产过程中使用的其他投入，例如资本。

全要素生产率

全要素生产率 (TFP) 的发展是为了克服与 PFP 指标相关的弊端。TFP 在计算生产率时考虑了所有要素投入。TFP 定义为产出总量与投入总量的比率。它在两个重要方面与 PFP 不同：首先，它承认可能存在不止一种产出，其次，它承认生产过程中的所有投入。

TFP 被定义为

$\ln \left({\frac {TFP_{K}}{TFP_{L}}}\right)=\sum \limits _{i}{\left({\frac {R_{ik}+R_{il}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {Y_{ik}}{Y_{il}}}\right)-\sum \limits _{i}{\left({\frac {S_{ik}+S_{il}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {X_{ik}}{X_{il}}}\right)$

其中 $k$ 和 $l$ 是相邻的时间段，$Y$ 是产出指数，$X$ 是投入指数，$R$ 是产出收入份额，$S$ 是投入成本份额，$i$ 表示各个投入或产出。已经证明，该方程是同质跨对数生产函数或转换函数的精确指数。

面板数据

如果要进行时间序列-横截面比较，这种 TFP 定义缺乏一些理想的性质。由于许多运输数据集形成了面板（横截面和时间序列的组合），因此建议采用另一种程序。它的构建方式使得所有双边比较都既是公司不变的，又是时间不变的。这种形式的 TFP 被称为“多边 TFP 指数”，并且在运输和其他行业研究中被广泛用于比较公司随时间的表现以及与竞争对手的比较。罗伯特·温德尔处理 TFP 的国际比较时使用了以下内容

比较 TFP

$\ln \left({\frac {TFP_{K}}{TFP_{L}}}\right)=\sum \limits _{i}{\left({\frac {R_{ik}+{\overline {R_{i}}}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {Y_{ik}}{\overline {Y_{i}}}}\right)-\sum \limits _{i}{\left({\frac {R_{il}+{\overline {R_{i}}}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {Y_{il}}{\overline {Y_{i}}}}\right)-\sum \limits _{i}{\left({\frac {S_{ik}+{\overline {S_{i}}}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {X_{ik}}{\overline {X_{i}}}}\right)-\sum \limits _{i}{\left({\frac {S_{il}+{\overline {S_{i}}}}{2}}\right)}\ln \left({\frac {X_{il}}{\overline {X_{i}}}}\right)$

TFP 分析中的一个重要额外问题是 TFP 的归因。一种方法是将 TFP 分解为规模效应、价格效应和纯粹的技术变革。这些很重要，因为规模效应是由于市场机会或管理决策造成的。定价也是市场或管理决策，而纯粹的技术变革效应是公司外部的。另一种归因 TFP 的方法是采用计算出的 TFP 指数，并将其回归到描述公司特征的一组变量上。Gillen、Oum 和 Tretheway 中包含了此程序的示例。

收入

收入和融资

提供交通运输的政府、私人公司和其他类型的组织必须筹集大量收入，以便支付交通网络的建设、运营和维护费用。这些组织有哪些类型的收入来源？为什么一些来源比其他来源更常用？评估不同收入来源应使用哪些标准？本章将更详细地探讨这些问题。

在接下来的讨论中，区分交通运输的资金和融资将很有帮助。这两个术语在讨论中经常互换使用，尽管存在细微但重要的区别。资金通常指的是用于支付交通基础设施和服务的收入来源，而融资则倾向于处理与提供交通运输时收入和支出匹配相关的预算问题。大多数交通基础设施的使用寿命很长，这使得使用债务融资具有吸引力，因为它允许将一次性固定成本转换为一系列随时间推移的付款。

收入来源

纵观历史，在交通基础设施建设中，人们采用了多种不同的融资机制。以下列举了一些，但并非全部。

1. 直接用户收费
   1. 通行费
   2. 用户费（例如燃油税、机场设施费等）
2. 土地税
   1. 房产税
   2. 对邻近房产的评估
   3. 价值捕捉
3. 一般收入来源
   1. 所得税
   2. 义务劳动，或劳役，用以抵消道路税（一种人头税）
   3. 未履行义务劳动的罚款
   4. 销售税
4. 自愿收入来源
   1. 捐赠
   2. 私人认购（股票和债券销售）
   3. 公共彩票
5. 其他收入来源
   1. 公共土地出售
   2. 军费

政府拥有多种政策工具来资助和建设（或鼓励发展）交通基础设施。政府通常使用三种类型的工具来完成这项任务。第一种是直接征税或征收用户收费来为基础设施融资。第二和第三分别描述了政府在基础设施建设方面的金融或监管激励措施，以及可能促进私人提供基础设施的替代所有权安排。

直接用户收费

税收和通行费在交通网络发展史上发挥了重要作用。收费公路和桥梁在美国和欧洲都有悠久的历史。

通行费

在 1790 年代，兰开斯特大道是美国第一条重要的收费公路。1808 年，阿尔伯特·加拉廷认为，政府为道路融资是合理的，并制定了一项国家道路和运河路线网络计划，连接早期共和国的各州。只有收益合理的道路才应该修建，但有效的交通被视为对国家安全和国家贸易至关重要。基于这些原则，国会之前曾为沿海州的灯塔、港口和浮标提供资金以促进贸易，并授权了一些道路项目，例如国家（坎伯兰）公路。虽然坎伯兰公路法案于 1806 年由国会通过，并得到杰斐逊的批准，授权修建一条连接华盛顿特区和弗吉尼亚州惠灵（现属西弗吉尼亚州）的道路（从而连接俄亥俄河和波托马克河），但它在很大程度上得以通过，因为它没有引起州与联邦管辖权之间的任何冲突，因为与领土签订的最初契约是联邦无可争议的权力。 后来试图扩大联邦活动范围的公路法案遭到了更强烈的反对，因为它们被认为是取代了州权。这种反对意见体现在关于授权修建一条连接纽约州布法罗和路易斯安那州新奥尔良的 1,500 英里长的国家公路（最终被否决）的立法辩论中，并在随后授权联邦购买肯塔基州收费公路（“梅斯维尔公路”）股份的立法被当时的总统安德鲁·杰克逊不久后否决时再次得到确认。这些事件巩固了交通基础设施建设应留给各州和私营部门直到 20 世纪初的观念。

虽然联邦政府在早期道路网络发展中扮演的角色相对较小，但私人个人和协会是 19 世纪整个道路融资和建设的重要力量。直到 18 世纪末，美国早期各州的许多道路都是由城镇和县建设和维护的。 西部扩张和现有城市中心的增长带来了对改善贸易路线的压力，其中许多路线通过成立收费公路公司来融资，这些公司从道路使用者那里收取通行费。克莱因 指出，许多早期的收费公路公司要么利润微薄，要么毫无利润，但尽管如此，它们还是吸引了许多当地居民的私人投资。他推测，在许多情况下，购买收费公路公司股票被视为对提供公共物品的一种自愿捐赠，而不是一个理性的投资决定。许多小城镇和城市中的居民愿意通过道德说服的方式进行贡献，并鼓励他们的邻居也这样做，从而避免了搭便车问题。

虽然收费公路公司在 1800 年至 1830 年期间发展了由干线和支线服务组成的网络，但随后几十年运河和铁路的出现将收费公路从长途旅行市场中挤出，迫使它们重新定位到短途旅行，将小城镇和城市连接到主要水道和铁路枢纽。在 1840 年代和 1850 年代初期，木板路的建设也出现了繁荣。木板路由衰落的农村乡镇的居民融资，同样主要通过向收费公路公司私人认购来实现，并被视为通过运河和铁路网络将这些地方连接到更大市场的工具。虽然木板路似乎是铁路和传统碎石路的低成本替代品，但用于建造它们的木板只使用了几年就磨损了，迫使拥有它们的收费公路公司进行昂贵的重建项目。许多公司并没有重建木板路，而是选择放弃它们或在没有铺设木板的情况下重建它们。

收费公路的流行程度在 1880 年代开始下降，这与良好道路运动的兴起相吻合。该运动最初由自行车手倡导，旨在促进美国各地道路状况的改善。欧洲国家经常被支持者引用为例子，他们认为，由国家和地方政府建设和维护道路是一种值得在美国采用的做法。该运动在接下来的几十年中越来越受欢迎，最终导致 1916 年联邦公路援助法案的通过，该法案确立了联邦政府在道路改善融资中的重要作用。

当联邦政府在 1930 年代后期，公共道路局（联邦公路管理局的前身）制定了州际公路系统的初步计划时，收费公路在美国的衰落进一步得到促进。根据公共道路局信息部负责人赫伯特·费尔班克在 1939 年撰写的一份名为《收费公路和免费公路》的报告的发现，决定将该系统发展为一个无收费公路的网络。尽管做出了这一决定，但州际公路系统的一些部分最初是由各州作为收费公路建设的，并且继续作为收费设施运营，尤其是在美国东北部。

近年来，收费公路已成为交通网络的重要收入来源。由于电子收费系统的引入，收费成本下降，使收费成为比上一代人工收费系统更有效的收入征收方式。此外，加利福尼亚州、佛罗里达州和德克萨斯州等阳光地带州城市快速增长，导致收费公路发展增加，以帮助满足不断增长的城市交通需求。这些收费公路中的大多数由公共或准公共组织拥有和运营，尽管在美国有一些有限的私人收费公路的例子。

燃油税

《1916 年联邦公路援助法案》是第一项授权联邦政府持续为公路建设提供支持的立法。该法案回应了汽车拥有量增长和道路状况不佳的问题，这些问题阻碍了农产品运往市场，以及邮件在邮政道路上及时送达农村地区。由于改善农村道路状况是该项目的重点，因此最初是在农业部长的领导下进行的。联邦政府对州际道路建设的管辖权问题在 1907 年的《威尔逊诉肖案》中得到确认。1916 年法案的重要性在于它建立了当前联邦融资制度的几个重要组成部分，包括公式化资金、州公路组织和政府的相对作用。

最初，联邦公路援助资金来自一般税收。1932 年，联邦政府首次征收了燃油税，税率为每加仑一美分，税收收入存入一般基金。在此之前，各州就已经开始征收燃油消费税，其中俄勒冈州于 1919 年率先实施了州级燃油税，税率为每加仑一美分。其他州迅速效仿俄勒冈州的做法，在接下来的十年中，所有 48 个州以及哥伦比亚特区都实施了州级燃油税。州级和联邦燃油税构成了早期公路融资体系的基础，并且一直是美国交通融资体系的重要组成部分。为了为建设州际公路系统提供资金，国会通过了 1956 年《公路收入法》，设立了公路信托基金。自 1956 年以来，联邦燃油税收入直接进入信托基金，并以拨款的形式分配给各州，而不是通过一般基金进行分配。最初，这些资金专门用于公路建设和维护，不过最近对资金分配方式进行了一些修改。为了满足日益增长的出行需求，联邦燃油税已随着时间的推移而定期上调。

目前，联邦燃油税税率为每加仑 18.4 美分，税收收入分配到三个不同的账户。其中一个账户专门用于修复加油站泄漏的地下储罐，从燃油税中获得 0.1 美分/加仑。公共交通账户从燃油税中获得 2.86 美分/加仑，税收收入用于为州和地方公共交通提供者提供拨款。剩余的税收收入流入信托基金的公路账户，并作为联邦公路援助分配给各州。2008 年，联邦汽油税为公路信托基金筹集了超过 250 亿美元的收入。柴油和其他特殊燃料的税收又筹集了 100 亿美元。剩余的 30 亿美元收入来自各种其他消费税。各州也征收燃油税，从阿拉斯加的最低 8 美分/加仑到加州的最高 48 美分/加仑不等，平均为 29 美分/加仑。虽然所有州都对机动燃料征收消费税，但 50 个州中的 35 个州还对机动燃料销售征收州级销售税，不过在一些州，征收消费税的机动燃料（尤其是汽油）免于销售税。

范围：阿拉斯加 8 美分，宾夕法尼亚州 30.8 美分（在此插入州汽油税表或图表）

美国交通融资中一项相对独特的做法是将交通税收入用于提供交通服务，这被称为特定用途征税（或“专门拨款”）。在美国，联邦机动燃料税的收入专门用于公路信托基金，并通过公式以拨款的形式分配给各州，用于公路、公共交通和环境修复。美国许多州和地方政府也将其征收的交通服务费用用于支付交通服务。这种做法与许多欧洲国家形成了对比，在这些国家，大多数交通支出由一般收入和对机动燃料或车辆所有权的税收来支付，这些税收收入被用于国家各自的一般基金。

土地税

除了根据交通网络的使用情况征收费用外，还可以对土地价值征收费用，或者在批准开发土地时征收费用。特别是在城市地区，交通网络提供了可达性，这对产权人来说具有价值。可达性高的地区，如中央商务区，往往在土地价值方面具有溢价。因此，通过对城市土地价值征收费用，政府可以“捕捉”到部分来自公共提供的交通网络的土地价值。按照这种做法的一组融资机制通常统称为价值捕捉。

价值捕捉机制可能特别适合地方政府（城市、县和一些特殊用途区）使用，因为它们已经在很大程度上使用土地税来获取其收入。财产税可以被认为是一种价值捕捉机制，因为它们能够捕捉到与土地相关的房地产价值的一部分。但是，更纯粹的价值捕捉工具是采用土地价值税，其中税收基础完全取决于土地价值，而不是土地和建在上面的建筑物或其他改进。虽然纯粹的土地价值税很少见（一些例子列在这里），但美国和世界其他地区的一些司法管辖区采用了混合版本的税收，称为差额财产税。宾夕法尼亚州的一些大城市，如匹兹堡、哈里斯堡和斯克兰顿，已经尝试了差额税，其中对土地的税率高于对改善的税率。

其他类型的价值捕捉机制包括特别评估区，其中对基础设施改善附近指定地理区域内的土地所有者征收费用，以便按受益者比例分配改善成本。一个相关的概念是使用增量税融资 (TIF)，地方政府发行债券来为资本改善提供资金，然后随着时间的推移，从对改善后的财产价值征收的财产税增量中收回债务成本。在历史上，TIF 更常被用作促进经济困难地区的再开发工具，但很容易被改用于交通网络改善的背景。

价值捕捉机制可能特别适合公共交通运营商使用。由于公共交通网络（尤其是铁路网络）的结构使得节点出现在可达性高的地区，成为发展的中心点，因此网络在车站或车站附近产生的财产价值增量可以用来支付运营费用，也许还可以支付部分资本成本。围绕交通网络设计的价值捕捉机制可以采取联合开发的形式，通过这种形式，私人开发商将分享其运营的一些收入，或为资本改善支付费用，或出售或租赁车站上方的空中权利。一些联合开发协议要求开发商支付连接费，以便将其拟议的开发项目连接到交通站。价值捕捉还可以采取特别评估或“收益评估”区的形式，该区域涵盖靠近车站并获得一些特殊利益的财产。

美国历史上对价值捕捉的使用情况有据可查，可以帮助解释美国的历史发展模式，尤其是 19 世纪铁路网络发展推动的发展模式。美国西部的定居是由横贯大陆铁路的发展促进的，该铁路的发展得益于 19 世纪 60 年代通过的太平洋铁路法。这些法律除了其他规定外，还授权将土地赠予私人铁路公司，这些土地靠近未开发地区的车站。由于扩展的铁路网络提供的可达性提高，这些地块的开发潜力为铁路公司创造了巨额租金。在此期间，美国西部观察到的棋盘式开发模式在很大程度上是土地赠予政策的结果。

不同类型的联合开发

	土地供应	公共物品			联合			私人物品
	建筑物供应	公共物品	联合	私人物品	公共物品	联合	私人物品	公共物品	联合	私人物品
基础设施供应	公共物品
	联合
	私人物品

联合开发（土地使用和基础设施）可能是时间上的联合，并且假设是地点上的联合（或至少是相邻的）。但这可能涉及公共和私营部门的不同组合。

开发管制和税收

地方政府也可能利用土地开发过程来收集收入，以支付交通网络的费用。新的房地产开发通常需要对现有基础设施网络进行扩展或提高容量。出于效率和公平的考虑，将与这种新开发相关的成本按比例分配给从中受益的人是合理的。开发商经常被要求通过影响费或征收来为提供新的基础设施做出贡献。影响费通常被设计为收回场外基础设施的成本，并且通常由一个明确的公式设定，该公式旨在估计与新增居民相关的成本，而征收往往与提供场内基础设施（临街道路等）有关，并且更常通过开发商和负责开发批准的地方管辖区之间的非正式谈判来确定。征收可以采取开发商向地方政府支付款项或提供实物贡献的形式。

地方政府可能采用影响费或其他相关税收来收回开发相关的基础设施成本，原因有很多。首先，征收影响费来收回场外基础设施成本在技术上是直截了当的。地方政府通常通过将场外基础设施成本的一部分分配给新开发，并估计每个新开发单元的“平均成本”来设定影响费。其次，影响费的使用促进了基础设施的成本分担，使开发商能够在多个开发项目之间分摊成本，从而实现可能存在的规模经济。第三，影响费的使用有助于最大限度地降低开发商在开发过程中面临的成本。它允许他们为他们可能无法自行筹集资金的开发相关基础设施成本做出贡献，但此外，它通过提供一个具有适当价格的明确流程来帮助开发商完成审批流程，从而降低了开发相关的风险。开发商了解审批将进行的条件，因此可以相应地规划开发时间表，从而减少意外监管延误的风险。这种论点与城市土地利用规划活动的交易成本原理相呼应。影响费的使用往往局限于提供基本的基础设施和服务。在实践中，其范围受到其合宪性的法律基础的限制。对影响费使用的法律挑战导致建立了一条法律经验法则，即影响费的水平与新开发造成的基础设施成本负担之间需要存在“合理的联系”。

影响费概念的一个变体是形成开发区，开发商被允许在开发的条件下，向一个基金中缴款，该基金将预先支付所有所需基础设施的费用。马里兰州蒙哥马利县正在试验开发区概念，作为其分区代码修订的一部分。为了鼓励更高密度的重新开发，特别是在公共交通站附近，该县建议在白燧石地铁站附近设立一个开发区。该区将由县政府和开发商共同资助，并将支付道路、人行道和公园等城市服务的费用。在蒙哥马利县的案例中，开发区与密度奖励相结合，对于同意在交通站附近建设更高密度或自愿提供其他商品（如低成本住房）的开发商，该奖励将提供给开发商。开发区和密度奖励都为比现有的分区法规允许的密度更高的开发提供了激励措施。因此，它们可以被视为带有漏洞的监管的例子，以促进开发商提供基础设施。

开发商也可以选择通过提供来提供某些基础设施改进，提供本质上是开发商对与拟议开发相关的基础设施的自愿性贡献。如果开发商认为提供将有助于拟议开发更快地获得批准，他或她可能会提供支付此类改进的费用（或直接提供）。或者，如果为新开发服务所需的基础设施成本很高，并且超过了单个开发商的融资能力，多个开发商可以组织一个“道路俱乐部”，其中开发商合作同意提供基础设施。通常，这涉及道路俱乐部中的各方与相关管辖区签署协议，以换取集体开发许可，提供基础设施。

一般收入来源

所得税

一些管辖区使用所得税收入来提供交通服务。例如，纽约市的都会运输局 (MTA) 是该市主要的公共汽车和铁路交通提供者，在 2008 年使用了超过 10 亿美元的专项州销售税来为其运营提供资金。

法定劳役

其中一些机制，例如法定劳役，可以追溯到几个世纪前。在中世纪的欧洲，封建制度下普遍采用法定劳役/徭役制度。在特定封地工作的封建臣民（封臣）通常被强迫每年为道路网络的建设和维护贡献法定劳役。法定劳役可以被视为一种一般收入来源，其中支付方式是实物（人头税的原始形式），而不是货币形式。

未能履行法定劳役的罚款

那些没有履行法定劳役的人通常会被罚款。更富有的臣民可以而且通常会支付税款来代替自己的劳役。

销售税

销售税是交通运输的常用收入来源，特别是在地方一级。它们是美国当地公共交通系统特别重要的收入来源。加州是一个在县一级广泛使用销售税进行交通运输的州，这是将部分交通运输提供权下放给各县的协议的一部分。加州大多数已采用销售税进行交通运输的县都是通过地方选择程序进行的。

自愿收入来源

私人认购

铁路的资金来源包括私人认购、乘客票价和货物运费（相当于通行费）、公共彩票和土地销售。使用土地为基础的融资机制，如土地销售和对私人财产的评估，开创了一个重要的先例，因为在价值获取的概念下，人们对使用这些类型的收费的兴趣正在回归，这将在后续部分讨论。

彩票

在美国早期历史上，彩票是为公共和私人项目筹集资金的常见手段，例如道路、桥梁、运河、图书馆和大学。1768年，乔治·华盛顿试图利用山路彩票的收益在弗吉尼亚州的阿巴拉契亚山脉修建一条道路，并在弗吉尼亚州温泉附近修建一个度假村，但没有成功。

建设基础设施的激励措施

除了直接为基础设施提供资金和建设基础设施外，公共部门还可以为私人实体提供激励措施，以帮助提供基础设施。如前所述，政府广泛使用债务融资来支付基础设施费用。为了使他们的债务对私人投资者更具吸引力，政府可以发行许多类型的债券作为免税债券，债券的收入免征联邦税。这一规定提高了债券的税后收益率，使其对投资者更具吸引力。2009年，美国联邦政府在ARRA（刺激法案）中，允许州和地方政府使用建设美国债券。这些债券是一种可税的市政债券，为发行者和债券持有人提供税收抵免和联邦补贴的组合。它们的预期目的是降低州和地方政府的借贷成本，以便他们可以启动大量旨在提供财政刺激的新建设项目。

其他类型的融资激励措施包括政府担保债券，其中政府部门担保私人实体发行的债务，从而使该实体更容易以合理条件获得项目的融资。一些私人项目可能使用私人活动债券融资，尤其是在可能确定某种公共利益的项目中。符合条件的私人活动债券享有一些与免税市政债券相同的税收优惠。

基础设施的提供通常需要购买土地作为修建设施的通行权。在美国，在政府收购土地的过程中，当土地所有者不愿意出售土地时，政府可以行使他们的征用权。许多其他国家的政府拥有类似的权力，尽管它们通常使用不同的术语（例如，英国、新西兰和爱尔兰的“强制征用”）。征用权可以作为加速基础设施开发过程的有力激励措施。私人收费公路在美国很少见，至少部分原因是难以在开发区组装连续的土地。一个例外是弗吉尼亚州北部的杜勒斯绿道，当地土地所有者和政府与道路的私人开发商通力合作，以确保沿途通行权的保留。相比之下，大多数国有高速公路通常涉及在特定地点土地全面开发之前很久就购买土地作为通行权。政府为了加快新道路（无论是公共道路还是私人道路）的建设，可以使用征用权来减少土地收购的延误。

基础设施的私人所有制替代方案

在某些情况下，政府可能希望鼓励私人提供和拥有基础设施。一种方法是允许私人开发收费公路。另一种方法是允许在私人社区中私人拥有和维护当地道路。这两个例子将在关于所有权的章节中更详细地讨论。

其他收入来源

• 地方可选燃油税（库珀和德帕斯夸尔 1989）
• 收费公路（加州橙县正在建设网络）

一些其他财务工具值得关注，要么是因为它们目前在许多地方使用，要么是因为它们已经过广泛的研究，并且可能在未来对交通融资产生更大的影响。最近使用量显着增长的收入来源之一是采用地方可选税。在交通运输领域，戈德曼和瓦克斯将地方可选税定义为“在州内有所不同的税收，其收入由地方或区域控制，并专用于与交通相关的目的”。他们确定了几种应用于交通运输的地方可选税，包括燃油税、车辆许可和登记税、一般销售税以及所得税或工资税。戈德曼和瓦克斯还指出，地方可选税的使用经常与采用直接民主做法（例如，公民倡议和公投）相关，并对大都市交通规划实践屈服于集中在有限目标集上的流行政治压力表示担忧。

从长远来看，鉴于未来能源价格可能上涨以及对环境结果的担忧，可能需要采用不依赖燃油消耗作为税基的收入来源。一种已经引起越来越多的关注并预计将在未来交通运输中发挥更大作用的特定替代方案是对行驶里程税（VMT）征税。顾名思义，该税将按特定税率征收，并随行驶里程数而变化。VMT 税被设想为一种直接的道路定价形式，全球定位系统 (GPS) 技术可以跟踪行驶距离。VMT 税的长期提案将试图根据所用道路类型、管辖区域以及可能的时间来区分税率，从而实现对拥堵成本的内部化，并使 VMT 税更接近边际成本定价。

VMT 税的广泛采用受到一些政治和实际因素的限制。从政治角度来看，由于使用基于 GPS 的系统跟踪行驶距离，人们一直对 VMT 税持怀疑态度，认为它会引发隐私问题。支持者反驳说，位置信息不需要在计费过程中进行记录和传输。VMT 税开发中需要克服的另一个更大问题是可行性问题，这将在下一节讨论。具体来说，基于 VMT 的收费系统的收取成本相对于现有的收入来源（如机动车燃料税）较高。每辆车都需要配备一个 GPS 单位，以便记录行驶距离并征收相应的费用。在美国，车辆数量已经达到数亿辆，仅此一项的潜在成本就高达数百亿美元。

军费

在早期文明中，使用军费为道路网络提供资金也是一种普遍现象（在某些国家，这种现象在一定程度上仍然存在，特别是那些拥有更多威权政体的国家）。由于有效的道路网络通常被视为维护和扩张帝国的关键要素（例如，罗马帝国），因此在军事支出的名义下，通常会投入大量资源用于道路建设（例如，参见 Berechman）。

融资计划

融资和资金这两个词有时被同义使用；然而，在许多情况下，融资不同于资金收入来源，因为它指的是预先筹集资金，这些资金将在一段时间内偿还。当您为道路融资时，您可能会从某个来源借入资金，但这些资金必须从实际的收入来源中偿还（例如，用户费、收费、税收等）。传统上，在美国，市政债券一直被用来为基础设施融资。在美国，市政债券的优势在于免除联邦所得税。然而，这对于免税组织（如养老金和外国政府）来说没有优势。近年来，美国联邦政府除了市政债券之外，还开发了一系列其他“融资工具”。其中一些类似于市政债券，但提供补贴而不是税收豁免（这是税法中的隐性补贴）。下面列出了一些项目

• 交通基础设施融资和创新法案（TIFIA）以直接贷款、贷款担保和备用信贷额度的方式提供联邦信贷援助，用于为具有全国和区域重要性的地面交通项目提供资金。
• 拨款预期收入工具（GARVEEs）是一种预期工具，当预期从特定来源获得资金时，就会发行这种工具（债务工具），以预先为特定需求提供资金。在交通融资的情况下，预期工具的收入来源预计是联邦援助拨款。
• 私人活动债券（PAB）是由州和地方政府发行的免税债券，用于帮助为私人资助的交通项目提供资金。
• 建设美国债券（BAB）是作为 2009 年 2 月的《美国复苏与再投资法案》（ARRA）的一部分推出的税收抵免债券，由财政部管理。建设美国债券（BAB）是指 2011 年 1 月 1 日之前由州或地方实体为政府目的（非私人活动目的）发行的债券，发行人选择对该债券的利息征税以换取联邦利息补贴。
• 州基础设施银行（SIBs）州基础设施银行是为地面交通设立和管理的循环基础设施投资基金。

还提出过设立一个国家基础设施银行，该银行将向项目贷款（以补贴利率）。关于该提议的项目存在一些困惑，因为有些人还建议该银行提供补助金（不需要偿还），这使得该银行更像一个基金会，而不是一个期望其投资回报的银行。其他人则认为 TIFIA 项目已经为交通运输做到了这一点。

评估收入来源

• 评估收入来源

成本分配

• 成本分配

示例：明尼苏达州的交通运输融资

• 示例：明尼苏达州的交通运输融资

对数滚

对数滚和投票交易是多数派政治治理的社会中基础设施公共融资的普遍现象。它们也是理解此类决策如何做出的关键，因为简单多数决定不会说明偏好的强度。当少数群体的情感比多数群体的强烈时，对数滚变得很重要，否则多数群体就会获胜。在少数群体知道选举将在定期间隔内反复进行的情况下，他们可能会通过“购买”那些持有较弱偏好的多数群体成员的支持来影响特定问题的结果，也许是通过提供对多数群体成员支持的另一个问题的支持（一种等价交换）。这种交易被认为具有提高社会福利的潜力，因为它允许开发可能使双方（多数群体和少数群体）都变得更好的选择。但是，如果允许这种交易进行得太过分，就会产生其他效率低下——存在融资外部性。

根据 Buchanan 和 Tullock，想象一个简单对数滚模型，其中改进由公投决定。

想象一下，有N个农民，每个农民都住在一条类似于 A、B 和 C 这样的死胡同般的道路上，这些道路从一条主要道路上分叉出来。然后，考虑以下两个例子

1. 每个修复单条道路的公投都失败了，因为所有农民都为此买单。B 和 C 路上的农民不会投票给 A，反之亦然——结果说明了非合作博弈的结果。
2. 康德道路服务标准，即当需要维修时，任何低于某个阈值的道路都会得到维修。在这种情况下，参与者可能会表现出合作，但这可能需要一种“宪法安排”。

在狭窄的领域（如道路维修）中，公式是可能的，但在不同领域（道路与教育）之间进行比较时，难度要大得多。

对数滚通常发生在司法管辖区包含多个利益群体的情况下，每个利益群体对公共产品的偏好各不相同。考虑以下例子。

一篇 2010 年的《华尔街日报》文章强调了美国一些农村地区道路的铺设问题，描述了北达科他州斯图茨曼县的情况。这篇文章重点介绍了一段特定的农村公路（曾经是美国 10 号公路的一部分），这条公路正在被恢复成砾石路面。这篇文章指出，将道路恢复为砾石路面的决定是在一次地方公投失败之后做出的，如果该公投通过，将提高该县的房产税和销售税，以筹集道路改善资金。道路税措施的失败（以 54% 对 46% 的比例）标志着该县选民在 22 年内第四次否决提高房产税以改善道路。值得注意的是，投票结果存在明显的城乡分化，该县的所有农村选区都投票赞成该措施，而所有城市选区（该县三分之二的人口住在詹姆斯敦市）都投票反对。

投票结果的接近程度和投票结果的地域差异表明，这种情况可能是对数滚可以提高社会福利的情况。46% 赞成道路税的选民可能强烈支持该税，而一些反对的 54% 的选民可能会被说服改变他们的投票，如果他们被提供更好的交易，例如，增加对公园、警察保护或其他城市服务的支出。然而，在这种情况下，决策过程的结构（即一次性的、单一议题的公投，没有保证该议题在近期内再次提出）阻止了这种投票交易的发生。如果决策是由县议会成员通过在正常预算制定过程中进行非正式谈判来做出的，结果可能会不同。

税收和收费之间的选择

• 税收和收费之间的选择

定价

定价

定价理由

道路拥堵、汽车尾气污染以及缺乏资源来为新的地面交通选择提供资金，这些都带来了挑战。道路定价，即除了出行时间外，还向用户收取货币通行费，被认为是解决这些问题的方案。虽然通行费在某些昂贵设施（如隧道和桥梁）很常见，但在街道和高速公路上就不那么常见了。美国和其他国家正在部署新一代私人收费公路。新加坡、伦敦和斯德哥尔摩等地已经进行了一些区域性定价方案的试验，还有许多其他方案被提议但尚未实施。

简而言之，定价可以实现几个目标

• 收入
• 拥堵管理 - 交通拥堵在大型城市和主要高速公路上非常普遍。这既浪费时间，又给乘客和货运带来巨大的不确定性和烦恼。大部分交通拥堵是由旅行者自私的行为造成的（参见关于路线选择的讨论），因为他们给其他人造成延误，却没有支付其行程的全部边际成本。用经济学上的术语来说，这造成了负外部性。为了解决这个问题，一些经济学家建议对拥堵征税。皮古（1920 年）在他的教科书《福利经济学》第一版中，主张对拥堵征税，从而开启了拥堵定价的文献研究。大多数经济学家支持拥堵定价作为缓解困境的一种好方法，但许多人对实施的细节感到担忧。拥堵收费在拥堵地区和高峰时段分配稀缺的道路容量。电子收费系统 (ETC) 和自动车辆识别 (AVI) 技术允许在不延误旅行者的情况下做到这一点。
• 路面管理 - 路面损坏取决于每轴的车辆重量，而不是车辆的总重量 - 损坏力随每轴负荷的三次方呈指数增长（例如，典型 13 吨货车的后轴造成的损坏是汽车的 1000 多倍）。为了更准确地反映路面损坏成本，Small 和 Winston（1989 年）提出了一种“基于轴重的分级每英里税”。这将激励卡车司机（卡车制造商）通过转向更多轴的卡车来减少轴重，延长路面使用寿命，减少公路维护。目前实施的燃油税给卡车司机带来了相反的激励：税收随车辆轴数的增加而增加，因为更多轴的卡车需要更大的发动机，燃油经济性更低。他们指出，美国州立公路和交通官员协会 (AASHTO) 的路面厚度指南未能将经济优化纳入设计程序。例如，将刚性水泥路面厚度仅增加 2.6 英寸，从目前的 11.2 英寸增加到 13.8 英寸，将使路面使用寿命增加一倍以上。
• 卸载成本或重新分配成本（改变谁承担负担） - 公路成本分配研究定期尝试更新汽车和各种类型的卡车承担的道路负担量，但他们只有两种政策工具（汽油和柴油税）来完成这项工作。更强大的定价策略可以使收费与来源更直接地成正比。
• 能源供应变化表明汽油税收入下降
• 鼓励驾驶替代方案

道路定价没有更广泛的原因。直到最近，技术问题才是主要问题，收费站的收取会造成相当大的延误，并且由于需要人工坐在收费站，导致净收入大幅减少。然而，自动车辆识别和收费技术的进步，使收费站能够在全速行驶的情况下，无需人工操作员即可进行收费。其他问题本质上是政治性的：对隐私、公平以及重复征税的看法。隐私问题虽然是政治性的，但可能可以通过使用电子货币来解决，电子货币不与所有者挂钩，而不是使用信用卡、借记卡或自动识别和车辆计费。公平问题，即认为新制度会出现赢家和输家，可能无法完全解决。虽然可以证明，在某些情况下，道路定价对整个社会都有净收益，但除非存在一种机制使大多数道路使用者和投票者获益或感到获益，否则这种担忧将成为实施的障碍。同样，人们可能认为他们已经通过汽油税和一般收入支付了道路费用，而对道路收费就像重复征税一样。除非用户能够相信所筹集的收入用于维护和扩建，或者其他令人信服的公共目的，否则政治上的推销将很困难。广泛的道路定价可能需要改变一般的交通融资结构，并将需要提供明确的收益核算。

拥堵定价理论

说明：拥堵定价带来有效均衡。

当诸如道路使用等稀缺且有价值的商品免费或定价过低时，需求将超过供给。道路使用的一个例子是，当同时试图使用某段道路的驾驶员数量超过道路容量时，就会出现排队和交通堵塞。除非对高峰期用户收取扩建的全部费用，否则，为满足高峰需求而扩建容量会导致非高峰时段出现浪费的闲置容量。如果我们看一下长途电话服务，分配是由市场机制决定的，即在高峰时段收取高额费用，而在非高峰时段提供折扣。消费者似乎接受了一种市场化的长途电话服务需求分配系统，该系统表明该政策有效。

在道路方面，需求由拥堵分配。高峰时段道路使用需求过剩会导致拥堵。经济学家认为，旅行行为受出行费用加上所需时间的价值所驱动。当拥堵变得足够严重时，一些驾驶员会改变出行时间，但不足以完全缓解拥堵。改变出行时间的驾驶员数量永远不足以减少拥堵，因为 - 在没有对道路使用进行某种定价或配额的情况下 - 高峰时段使用道路的驾驶员无需为他们相互造成的延误付费。

让驾驶员为他们因出行而给他人造成的延误付费，而不仅仅是他们的个人成本，将导致一些人做出其他选择。驾驶员可能会决定改变出行时间、拼车或使用公共交通。拥堵定价将允许驾驶员在交通拥堵较少的情况下进行高峰时段出行，但前提是他们愿意为他们对彼此造成的延误付费。价格将设定在将拥堵降至最有效水平的水平，这可以证明是高峰时段使用某段道路容量的全部货币和时间成本。

道路使用者关于何时何地使用车辆的决定是通过将他们使用道路将获得的收益与他们自己的成本进行比较来做出的。这些成本不包括他们给其他旅行者或整个社会造成的成本，例如拥堵和环境损害。这种行为的结果是，出行带来的收益小于对社会的成本。交通量大于合理的范围，并且在时间和容量上分配不合理。如果人们因其出行决定而给他人造成的成本收费，那么就会出现导致最佳效率的出行模式。

替代收入机制

道路使用者收费可能是更直接或更间接。一般来说，间接的道路收费方法与车辆所有权和使用相关。例如，拥有汽车的固定费用 - 购买新车的购置税和年度牌照更新 - 以及汽车使用的可变费用 - 轮胎油和燃料税。

燃料税等间接的道路收费方法是当今社会最常用的方法，因为其使用量大，易于征收。然而，像燃料税这样的收入方法很少将资金直接划拨到专门用于高速公路维护或开发的道路或交通基金。在存在多个道路使用者造成的拥堵的情况下，驾驶员在延误和更高的运营成本方面对其他用户造成了边际社会成本，而他们没有为此付费。

直接收费涉及监控车辆实际行驶的时间或距离，并进行适当收费。有许多方法可以进行直接收费。随着电子技术的进步，可以实施车外和车内收费机制。车外机制是诸如手动收费亭、投币式机器和路边自动扫描仪之类的设备。车内机制是磁卡、智能卡和应答器。

拥堵定价可以采取多种形式。最直接的例子是在现有收费基础上加收额外费用，或在未收费的路线或桥梁上加收高峰时段费用。收费可以是简单的峰值溢价或非峰值折扣，或者根据特定时间对设施的需求而变化。

在实践中，拥堵定价可以采取六种形式

• 点收费，在特定时间通过某点的公路使用者需要为通过该点付费，无论他们在指定路线上的行驶距离如何；
• 环形收费，希望进入拥堵区域的用户需要在每个入口处付费；
• 区域收费，在环形区域内行驶的用户也需要付费；
• 在拥堵区域停车的收费更高，尤其是在最拥堵时段停车；
• 拥堵特定收费，用户将根据他们花费的时间和行驶距离进行收费。

这些政策对需求有不同的影响。不能指望一般税收能减少对特定旅行的需求。交通特定税收应在一定程度上减少需求，但不会减少对目标道路连接的需求，例如拥堵设施。环形收费将减少穿越环形的需求，但其本质上不如“完美收费”更有针对性。虽然不同的融资机制对需求的影响不同，但它们的征收成本也不同。历史上一直是，机制越有针对性，成本就越高。然而，随着电子收费系统越来越广泛地使用，这些历史上的真理可能会改变。改变管理政策的管辖范围会改变福利的感知。地方政府对当地公民负责 - 他们的选民，并且往往不关心非本地居民的福利。因此，需要区分面对不同层级政府的激励机制。当道路由州政府拥有和运营时，实施带来的福利可能与由拥有和运营道路的区域大都市规划组织实施的相同融资机制带来的福利不同，该组织可以保留收费收入。同样，大都市规划组织不同于县。这些差异的主要原因在于谁支付收费，以及收费支付者是否（或在多大程度上）居住在地方政府机构的边界内。县对非县居民的经济福利的关心微乎其微，大都市区域对其他地区的居民的关心也是如此。因此，决策权的下放会影响选择的政策。

拥堵定价的影响

过去桥梁和收费公路收费变化的证据表明，驾驶员确实对价格变化做出了反应。在谈到个人交通需求的价格弹性时，分析表明弹性约为 -0.10 至 -0.15 作为下限，而 -0.3 至 -0.4 作为上限，具体取决于收费、目前的出行成本以及替代道路和交通系统的容量。价格上涨后需求会下降，但消费者对道路使用的需求足够强，因此需求下降的百分比不会像价格上涨的百分比那样大。

旅行选择中可能出现许多变化，包括

• 路线，从收费路线改为非收费路线，或改为更快的收费路线。
• 时间，改变出发时间以避免收费或收费时段。
• 方式，改为或放弃拼车、公交或其他方式。
• 目的地，改变为非工作活动更近的位置。
• 地点，搬家或工作场所以减少通勤时间。
• 顺序，将行程链接起来，将一次行程中完成多个差事。
• 频率，减少不那么重要的行程次数
• 存在，通过远程办公进行活动以减少工作相关出行。
• 所有权，驾驶员也可能放弃汽车所有权以避免收费。

高速公路上的拥堵定价将通过将交通服务需求从高峰时段公路使用转移到单人驾驶，对整个交通系统产生广泛的影响。减少高峰时段驾驶的动机将使一些交通转移到非高峰时段，这将提高道路系统的效率 - 因此，减少对额外容量的需求。一些驾驶员会继续在高峰时段驾驶，但会选择与他人拼车或改变出行目的地。与他人拼车也会通过在高峰时段增加每辆车的乘客数量，提高系统的使用效率。

一些驾驶员会转向公交。拥堵定价带来的交通流量改善将提高服务可靠性和速度，因此，使公交比汽车更有吸引力。公交使用量的增加将增加收入。这些收入可以用于提高服务频率或路线覆盖范围。拥堵定价还将减少对新建公路开发的需求。这将减少对道路开发的资本支出需求，以应对人口增长和出行需求的增长。

拆包

图 2 的上部示意性地显示了瓶颈或容量有限的路段上，驾驶员在不同进场流量水平下的行程时间（短期平均成本）。行程时间函数关联行程时间（或延误）和进场交通流量。进场流量越大，行程时间越长。在容量以下的流量（服务等级 A (SA) 或 B (SB)），交通流量平稳，而在高进场流量（超过容量）的情况下，交通流量是间歇式的，被归类为服务等级 E (SE) 或 F (SF)。

图 2 的下部示意性地显示了路段上的隐性旅行需求，作为行程时间的函数。在其他条件相同的情况下（例如，对用户的收费），服务等级 A (DA) 的路段旅行需求高于服务等级 F (DF) 的需求。然而，路段上的需求和行程时间并不独立，如图 2(A) 所示。

因此，隐含需求和显露需求并不相同，而是通过将给定流量下的旅行时间投影到隐含需求曲线上来形成显露需求。例如，当向用户收取的价格很高时，显露需求与服务水平 A（DA）处的隐含需求一致。随着价格降低，显露需求在服务水平 B（DB）处与隐含需求曲线相交，然后是 DC、DD、DE，最后在零货币价格处与 DF 相交。虽然产生特定需求水平的实际价格因地而异，会受当地情况、需求偏好和市场条件的影响，但总体趋势（价格越高，接近流量越低，服务水平越好）只是经济学中的需求定律与交通流理论的应用。

换句话说，拥堵定价对福利的影响不仅取决于价格和数量的变化，还取决于预留价格的变化。预留价格是指旅行者在给定服务水平下愿意支付的金额。在服务水平较好的情况下，旅行者（和潜在旅行者）的预留价格更高。

福利分析

沿着显露需求曲线移动遵循上面所示的曲线形状，因为交通流量（需求量）和旅行时间之间存在关系。例如，假设每个服务水平类别代表从立即更好的旅行时间开始的 1 分钟旅行时间增加。因此，在图表中，让 1 分钟行程的服务水平表示为 SA，而 6 分钟行程的服务水平表示为 SF。从 1 分钟移动到 2 分钟所需的交通量超过了从 2 分钟移动到 3 分钟所需的交通量。换句话说，时间方面的平均（因此是边际）成本正在上升。

图 2 中的概念可用于开发图 3 中所示的福利分析。图 3 中有几个感兴趣的区域。第一个由左下角三角形（蓝色 + 绿色）（三角形 VOZ）定义，它是在道路未定价时的消费者剩余。第二个是道路定价时道路管理机构的生产者剩余（利润），由左下角形成的矩形（黄色 + 绿色）（矩形 OVWY）表示。第三个是道路定价时的消费者剩余，以灰色表示（三角形 UVW）。这种消费者剩余代表了比其他更高的预留价格，因为当流量较低时，服务水平更好。

需要将第一个区域与第二个和第三个区域的总和进行比较。如果第二个和第三个区域的总和（OUWY）大于第一个区域（OVZ），那么定价的福利高于保持未定价的福利。类似地，可以比较两个价格水平。换句话说，定价带来的福利增益等于黄色 + 灰色区域（VUWX）减去蓝色区域（XYZ）。在这个特定的图中，当商品免费时，消费者剩余最大化，但总体福利（包括生产者剩余）却没有。在给定情况下消费者剩余是否更高，取决于各种需求曲线的斜率。

通过最大化生产者剩余矩形和消费者剩余“三角形”（它可能不是真正的三角形）的总和，可以实现最大的福利。这必须认识到，消费者剩余三角形的斜边必须遵循潜在的需求曲线，而不是显露需求曲线。区分服务水平（例如，以两种不同的价格提供两种不同的服务水平）可能会导致更高的总体福利（虽然不一定对每个人都具有更高的福利）。

收入的使用

福利的衡量方式和感知方式是两件不同的事情。如果生产者剩余没有以某种方式返还给系统用户，那么用户将感知总体福利增益为个人损失，因为它将充当额外税收。这笔钱可以通过返还其他税收或投资交通来返还。应该注意的是，整个论点可以反过来，其中消费者和生产者剩余以时间而不是金钱来衡量，而服务水平是旅行的货币成本。但是，这在实践中应用较少。

定价和成本回收

在低流量情况下，即未拥堵的情况下，边际成本拥堵定价的收入不太可能收回长期固定成本。这是因为当流量较低时，一辆额外汽车的边际影响几乎为零，因此可以通过边际成本定价筹集的额外收入也为零。想象一下只有一辆车的道路 - 这辆车的边际影响为零，边际成本价格也为零，因此其收入也为零，小于固定成本。

添加第二辆车，边际影响仍然几乎为零 - 这种现象一直持续到接近容量为止。

维克里拥堵类型

• 简单交互 - 交通流量轻，一辆车被另一辆车阻挡，延迟与 Q^2 成正比
• 多重交互 - 0.5 < V/C < 0.9

$Z=t-t_{o}=1/s-1/s_{o}=ax^{k}$

t 实际时间，to 自由流时间，K ~ 3-5

• 瓶颈见下文
• 触发颈 - 溢出影响其他交通
• 网络和控制 - 交通控制装置转移延迟
• 总体密度 - 总体交通流量较高

边际成本定价

交通是一个广泛的领域，吸引了来自工程、经济和规划等领域的个人，这些个人并不共享关于交通拥堵的共同模型或世界观。经济学家寻找可以分析的接收到的技术功能，但存在误解的风险。工程师寻求基本的经济概念来管理交通，他们认为这是他们自己的职责范围。这两个领域在拥堵定价领域相交。然而，许多工程师对定价持怀疑态度，认为许多经济学家夸大了其有效性，而经济学家则对工程的固执感到沮丧，并认为工程师缺乏对基本市场原则的理解。

本节将交通拥堵的微观模型应用于拥堵定价，并让我们批判文献中出现的几种拥堵经济模型的可信度。

本节使用排队和瓶颈的概念来解释拥堵。如果没有瓶颈（可能是物理的、永久性的，例如车道缩减或陡坡，或者可变的，例如交通控制装置，或者由于事故而造成的临时瓶颈），拥堵将非常少。车辆在未拥堵道路上交互会导致相对较小的延迟，并且不再考虑（Vickery 1969，Daganzo 1995）。我们将拥堵或拥堵期定义为存在排队的时间。这超过了到达量超过离开量的时长，因为每辆车都必须等待所有前面的车辆离开队列的前端才能离开。

一个前一节开发了拥堵的排队模型。

单个车辆的输入输出图

单个车辆的边际延迟

我们的排队模型对边际成本定价有什么影响？

首先，使用每小时平均时间与流量函数，例如公共道路局函数（我们在讨论路线选择时介绍过（近似于排队模型的每小时平均延迟））忽略了同一个小时内不同的车辆具有不同的旅行时间。它们最多适用于粗略的宏观分析，但绝不应应用于单个车辆。

其次，车辆通过瓶颈的行程时间取决于之前通过的车辆数量，但与之后通过的车辆数量无关。同样，车辆造成的边际延误只作用于之后通过的车辆。这意味着队列中的第一辆车造成的边际延误最大，而队列中的最后几辆车造成的边际延误最小。从右侧（顶部）显示的典型输入-输出图中，可以得到类似于右侧（底部）图的边际延误函数。如果边际成本等于边际延误，那么我们的定价函数就会不寻常，甚至可能不稳定。通过让需求对价格做出反应，而不是假设它固定（Rafferty 和 Levinson 2003），以及认识到到达和离开模式的随机性，这种不稳定性可能会得到缓解。这将使到达曲线变得平坦，更接近离开曲线，从而使边际延误曲线变得平坦。

然而，认为第一辆车“导致”延误是一个有争议的观点。经济学家有时会争辩科斯 (1992) 的立场——认为要产生负外部性需要两个主体，如果没有随后车辆的到来，就不会存在拥堵外部性。当然，科斯是正确的。此外，他们会指出，对随后车辆收取通行费将阻止该车辆到来，也可能消除拥堵外部性。这也可能是真的。然而，这将是对拥堵的受害者收取两次费用（一次是时间成本，一次是通行费成本），而行程更快的人（排队更前面的人）则完全不会支付任何费用。此外，已经将拥堵外部性纳入其决策过程中的是后续车辆，因此对它们征税是双重征税，与对先行者征税形成对比。鉴于对任何一方征税都可以消除外部性，对延误者而不是被延误者征税更为合理，这类似于环保主义者倡导的“污染者付费原则”。这样做也更公平，因为现在所有旅行者的总成本（拥堵延误 + 通行费）将趋于一致。这样做有一个缺点，即造成延误的程度在第一个旅行者通过时是未知的；最多只能进行估计。

隐含地，这将“无拥堵出行权”置于“无收费出行权”之上。这是一个哲学问题，但鉴于必须有一些机制来为高速公路筹集资金，我们可以完全消除无收费出行的概念，剩下的问题是如何实施融资：采用燃油税或固定通行费等不敏感的价格，还是采用时间依赖型（或流量依赖型）拥堵价格。

边际成本等于边际延误的公式确实忽略了行程延误的问题。在边际成本价格中不包含行程延误有实际原因。与延误不同，行程延误不容易衡量。虽然道路管理者可以从交通流量数据中得知旅行者造成的延误量，但管理者却无法知道造成的行程延误量。其次，如果迟到（早到）的处罚很大，那么它就会主导行程安排。旅行者可以决定他们是否愿意忍受提前到达（没有延误）或准时到达，但要忍受一定的延误（或两者兼而有之），从而最大限度地降低相关成本。如果他们选择延误，那么它是成本更低的替代方案。他们所遭受的这种较低成本是他们遭受的，因此它可以用作归因于其他旅行者的边际成本的下限。如果他们选择行程延误（这将成为他们面临的成本）并避免延误，那么他们也会受到其他旅行者的影响，但这种影响对定价机构来说是未知的。他们被“排挤出市场”，这种情况经常发生。简而言之，将行程延误内生化是好的，但需要比目前实际可获得的信息更多。

利润最大化定价

从经济学家的术语来说，现实的高速公路连接网络并非完全竞争的。由于连接网络独占空间，因此它具有一定的垄断力量。虽然在大多数情况下，用户可以切换到其他连接网络和路线，但这些替代方案对于用户来说在行程时间方面将更加昂贵。理论表明，超额利润会吸引新进入者进入市场，但建设新连接网络的成本很高，这表明进入壁垒难以克服。

虽然道路通常被视为公共产品，但在拥堵时它们是竞争性的，并且在许多情况下是可以排他的。这意味着将它们私有化是可行的。私有化通常带来的优势有很多：通过道路定价提高交通系统的效率，为设施运营商提供通过创新和创业精神改进服务的激励措施，以及减少建设和扩建基础设施的时间和成本。

很少被提及的一个问题是实施。大多数道路定价试验都假设单个设施收费或区域性控制。理论研究通常假设连接网络上的边际成本定价，并且不讨论所有权结构。然而，在经济的其他部门，无论是通过政府所有制还是监管，对定价的中央控制在为快速变化的环境中的客户需求提供服务方面，证明自己不如分散控制有效。全系统的单一价格系统无法提供与特定连接网络价格一样多的信息。仅按边际成本定价的连接网络（在一流的完全竞争环境中是最佳解决方案）会限制利润。虽然从短期来看，超额利润在社会上并非最优，但从长期来看，它会吸引资本和企业家进入该经济部门。新的资本既会投资现有技术以进一步部署它，也会作为竞争者进入该部门，试图从空间垄断或寡头垄断中获利。此外，新资本家也可能进行创新，从而改变该行业的供求曲线。

通过从分散的角度考察道路定价和私有化，可以更充分地探索与道路市场相关的议题，包括短期和长期分配后果以及总体社会福利。本研究的主要贡献将是，从理论和概念层面上解决问题，并通过进行模拟实验。该分析将确定决定系统性能的突出经验因素和关键参数。只要最近道路定价实验的可用数据变得可用，就可以将其用于与模型的结果进行比较。

案例 1. 简单垄断

最简单的例子是垄断连接网络 $I-J$

该连接网络具有弹性需求 $Q_{d}$

$Q_{d}=f(P)$

此处由线性方程给出

$Q_{d}=\beta _{0}-\beta _{1}P$ 对于所有 $\beta _{0}$ 和 $\beta _{1}>0$  

该链接的目标是最大化利润$\pi =PQ_{d}(P)$。 这里我们假设没有拥堵效应。 当一阶导数为零且二阶导数为负时，利润最大化。$\pi =PQ_{d}(P)=P(\beta _{0}-\beta _{1}P)=\beta _{0}P-\beta _{1}P^{2}$给出以下一阶条件 (f.o.c.)：$\delta \pi /dP=\beta _{0}-2\beta _{1}P=0$

$P=\beta _{0}/2\beta _{1}$

检查二阶条件 (s.o.c.)，我们发现它们小于零，如最大值所需。

$\delta ^{2}\pi /\delta P^{2}=-2\beta _{1}<0$

对于这个例子，如果$\beta _{0}=1000$并且$\beta _{1}=1$，$P=500$给出$Q_{d}(P)=500$，以及$profit=250,000$。 这种情况显然没有最大化社会福利，社会福利定义为利润和消费者剩余的总和。 该需求曲线在$P=500$时的消费者剩余为 125,000，这使得社会福利 (SW) 为 375,000。 在$P=0$（当链接无成本时）时最大化的潜在社会福利将为$500,000>375,000$，所有这些都来自消费者剩余。

情况二。垄断完全互补

在第二个简单的例子中，我们想象两个独立的链接，$I-J$和$J-K$，它们是纯粹的垄断且完全互补，一个不能在不消耗（驾驶）另一个的情况下被消耗。这些链接是串联的。

在这种情况下，需求取决于两个链接的价格，因此我们可以通过使用以下一般表达式和线性示例来进行说明：$Q_{d}=f(P_{ij},P_{kl})$

$Q_{d}=\beta _{0}-\beta _{1}(P_{ij}+P_{jk})$

我们再次假设没有拥塞成本。当我们进行利润最大化时，我们得到一个系统，该系统产生了一个纳什均衡，该均衡对于链路的拥有者（他们面临着更低的利润）和链路的使用者（他们面临着更高的集体利润）来说都是更糟糕的，比垄断情况要糟糕。简单地说，链路并没有像垄断情况下那样遭受其自身定价政策的全部负面影响，在垄断情况下，定价外部性被内化了。

$\pi _{ij}=P_{ij}Q_{d}(P)=P_{ij}(\beta _{0}-\beta _{1}P_{ij}-\beta _{1}P_{jk})=\beta _{0}P_{ij}-\beta _{1}P_{ij}^{2}-\beta _{1}P_{ij}P_{jk}$

$\pi _{jk}=P_{jk}Q_{d}(P)=P_{jk}(\beta _{0}-\beta _{1}P_{ij}-\beta _{1}P_{jk})=\beta _{0}P_{jk}-\beta _{1}P_{jk}^{2}-\beta _{1}P_{ij}P_{jk}$

一阶条件 $\delta \pi /dP_{ij}=\beta _{0}-2\beta _{1}P_{ij}-\beta _{1}P_{jk}=0$

$P_{ij}=(\beta _{0}-\beta _{1}P_{jk})/2\beta _{1}$

$\delta \pi /\delta P_{jk}=\beta _{0}-2\beta _{1}P_{jk}-\beta _{1}P_{ij}=0$

$P_{jk}=(\beta _{0}-\beta _{1}P_{ij})/2\beta _{1}$

同时求解一阶条件得到

$P_{ij}=P_{jk}=\beta _{0}(2\beta _{1}-1)/(4\beta _{1}^{2}-\beta _{1})$

检验二阶条件：$\delta ^{2}\pi /\delta P_{ij}^{2}=-2\beta _{1}<0$

$\delta ^{2}\pi /\delta P_{jk}^{2}=-2\beta _{1}<0$

当 $\beta _{0}=1000$ 且 $\beta _{1}=1$ 时，解为 $P_{ij}=P_{jk}=333.33$，这给出了 $Q_{d}(P)=333.33$，$\pi _{ij}=\pi _{jk}=111,111$，这比简单垄断的情况下的总利润少。这种情况导致两家公司的总利润为222,222，消费者剩余为55,555，或总社会福利为277,000，这低于简单垄断情况下的结果。类似的论点适用于三个（或更多）个完全互补品，如果它们是自主运营的，它们会变得越来越功能失调。 N 个自主完全互补链的通用公式，具有线性需求和 $\beta _{1}=1$，由下式给出

$P=Q_{d}(P)=\beta _{0}/(N+1).$

情况 3. 完全替代品的双寡头垄断

在第三个例子中，我们想象两条平行的自主线路，$I-J$ 和 $K-L$，它们服务于同一个同质市场。  它们是完全替代品（平行运行）。

这种情况下的最佳定价取决于关于用户如何在供应商之间分配以及线路之间关系的假设。 首先，假设没有拥堵成本，并且时间成本在其他方面相等且不是决策因素。 用户是否简单地确定性地选择最低成本的线路，或者是否有其他因素影响了这种选择，从而导致价格略微下降不会吸引来自另一条线路的所有用户？ 在本例中，我们假设确定性路线选择，因此需求选择最低成本的线路，或者如果它们发布相同的价格，则在线路之间分配。 在此，需求定义如下

$Q_{d}=f(P_{ij},P_{kl})$

$Q_{d}=\beta _{0}-\beta _{1}min(P_{ij},P_{kl}).$

和之前一样，令 $\beta _{0}=1000$，$\beta _{1}=1$。 另外，假设竞争线路可以立即做出反应。 假设每条线路都可以服务整个市场，因此没有容量限制。显然，存在一个（福利最大化）稳定均衡，即 $P=0$（假设线路的成本相等且为零），这是竞争系统的结果。 证明：假设每条线路都设定价格为 500，并且有 250 个用户。 如果线路 IJ 将价格降低一个单位至 499，它将获得所有 501 个用户，并且线路 IJ 上的利润从 125,000 增加到 249,999。 但是，线路 KL 上的利润降至 0。 KL 最有利可图的决定是将其价格降低到 498，获得 502 个用户，利润为 249,996。 这场价格战可以一直持续到利润消失。 在这个过程中的任何时候，一条线路单独提高价格都会失去所有需求。

然而，在只有两个链接的情况下，这似乎不太可能。因此，如果这些链接能够协调他们的行动，他们会想要这样做。即使在没有正式卡特尔的的情况下，战略性博弈和各种价格信号方法也是可能的。例如，一个有远见的链接 KL，看到价格战最终会伤害两家公司，可能只会匹配降价而不是以报复的方式削价。如果 IJ 没有跟进降价，价格就会维持。有人认为（Chamberlin 1933），双头垄断将像垄断一样运作，两个链接都会收取垄断价格并平均分配需求，因为这是对每个链接来说最好的结果，因为降低价格会导致价格战，一个链接要么匹配，要么削减另一个链接的价格，在这两种情况下都会导致利润减少。

情况 4. 垄断和拥堵

前三种情况没有利用交通系统的任何特殊特征。在本例中，在情况 1 中使用的网络上引入了旅行时间。这里需求是价格 ($P$) 和时间 ($T$) 的函数。

$Q_{d}=f(P,T)$

对于这个例子，它由线性形式给出

$Q_{d}=\beta _{0}-\beta _{1}P-\beta _{2}T$

其中旅行时间使用以下表达式评估，该表达式结合了距离影响和拥堵（在固定时期内，在稳定的需求下，在瓶颈处排队）

如果 $(Q_{d}/Q_{o})<1$

$T=T_{f}$

如果 $(Q_{d}/Q_{o})\geq 1$

$T=T_{f}+(C/2)((Q_{d}/Q_{o})-1)$

其中：$T_{f}$ = 自由流旅行时间，$C$ = 拥堵持续时间，$Q_{o}$ = 通过瓶颈的最大流量。

因为 $T_{f}$ 是一个常数，我们只处理单个链接，它可以与 $\beta _{0}$ 结合进行分析，并且不会进一步考虑。 通过观察，如果 $Q_{o}$ 很大，它也不会参与分析。 从案例 1 中可以看出，给定 $\beta$，$Q_{o}$ 只有在小于 $Q_{d}=500$ 时才重要。 因此，对于这个例子，我们将设置 $Q_{o}$ 为小于 500 的值，在本例中假设 $Q_{o}=250$.

和以前一样，链接的目标是最大化利润 $\pi =PQ_{d}(P)$。当一阶导数为零且二阶导数为负时，利润最大化。

$\pi =PQ_{d}(P)=P(\beta _{0}-\beta _{1}P-\beta _{2}T)=\beta _{0}P-\beta _{1}P^{2}-\beta _{2}P(C/2)((Q_{d}/Q_{o})-1)$

给出以下一阶条件 (f.o.c.)

$\delta \pi /dP=\beta _{0}-2\beta _{1}P-\beta _{2}(C/2)((Q_{d}/Q_{o})-1)=0$

$P=(\beta _{0}-\beta _{2}(C/2)((Q_{d}/Q_{o})-1))/(2\beta _{1})$

同时求解方程 (4.2) 和 (4.6)，在以下值时：$\beta _{0}=1000$，$\beta _{1}=\beta _{2}=1$，反映了在所选单位集中，所有同质旅行者的行程时间均为 1， $C=1800$，表示 1800 个时间单位（如秒）的拥堵，我们得到以下答案：$P=Q_{d}=339.3,T=320.4$。  因此，在短期内，随着容量固定，垄断企业允许拥堵（延迟）持续存在，而不是将价格提高到足以完全消除拥堵的水平，这对垄断企业有利。 从长远来看，容量扩张（减少延迟）将使垄断企业能够收取更高的价格。 在这种情况下，$\pi =115,600$，和 $consumersurplus=57,800$。 与案例 1 相比，拥堵造成的无谓损失很大。

模拟

更复杂的网络不容易以上述方式分析。 链接同时充当互补品和替代品。 模拟模型针对更复杂的网络解决了分析模型中提出的相同问题，即在不同的模型参数和场景下，性能指标和市场组织是什么？ 其次，我们可以考虑模型框架内的市场组织，因此问题变为：在不同的假设下会出现什么市场组织，以及组织的社会福利后果是什么？

竞争链接限制了自主链接能够收取的价格，并且仍然可以最大限度地提高利润。 此外，政府法规可能会最终限制价格，尽管法规水平可能会给所有者提供很大的自由度。 预计每个链接都将有一个利润最大化的目标函数。  然而，根据公司是否完全了解市场需求以及公司如何对待竞争对手的行为的假设，问题的纳什均衡解可能不是唯一的，甚至不存在。

由于链接上的需求取决于上游和下游链接的价格，即其互补品，互补链接之间的收益分配以及随之而来的价格协调，可能更有利于所有链接，增加其利润并增加社会福利。高度互补链接之间的垂直整合是帕累托有效的。

人们普遍认为，道路网络至少在一定程度上受到密度经济的影响。 这意味着，在所有其他条件相同的情况下，随着链接上交通流量的增加，运营链接的平均成本会下降。  目前尚不清楚链接是否会受到规模经济的影响，即建造和管理两条链接、一条较长的链接或一条较宽的链接的单位产量成本（例如每乘客公里行驶距离）是否比建造和管理一条链接、一条较短的链接或一条较窄的链接更低。  如果有此类规模经济，则链接成本函数应反映这一点。

不同类别的用户（富裕或贫穷；或汽车、公共汽车或卡车）对时间的价值不同。 在链接上花费的时间取决于该链接上的流量，而流量又取决于价格。 因此，对于某些链接来说，收取高价以服务更少的具有较高时间价值的客户，以及收取低价以服务更多具有较低时间价值的客户，可能是一种可行的策略。 假设在足够复杂的网络中，这种不同的定价策略应该从简单的利润最大化规则和有限的协调量中产生。

在这样的模拟模型中，有许多参数和规则需要考虑，下面列出了一些参数和规则。 

参数

网络规模和形状。 必须考虑的第一个问题是网络的规模，即链接和节点的数量以及这些链接的连接方式，由网络的形状决定（对称：网格、径向；非对称）。 虽然研究将从小型网络开始，但有限网络上发现的均衡条件可能不会出现在更复杂的网络上，这给了我们考虑更现实系统的理由。

需求规模和形状。 第二个问题是网络服务的起点-终点市场数量、需求水平以及用户类别数量（每个类别具有不同的时间价值）。 同样，虽然研究将从非常简单的假设开始，但在简单条件下的结果可能与在稍微复杂的情况下下的结果大不相同。

规则

利润追求。 自主链接如何在动态情况下确定利润最大化的价格？  每个自主链接决策的基础是一个目标函数，即在一定信息量下利润最大化，以及一个行为规则，该规则规定价格变化的量和方向取决于某些因素。 一旦链接找到了一个既不能提高也不能降低而不影响利润的通行费，它就会倾向于坚持下去。但是，一个更智能的链接可能会意识到，虽然它可能找到了局部最大值，但由于构成复杂网络的非线性，它可能没有找到全局最大值。 此外，其他链接可能没有那么坚定地坚持他们的决定，因此定期探测市场环境以测试替代价格是必要的。 这也需要规则。

收益分配。 对于互补链接来说，形成联盟以协调他们的行动以最大限度地提高其利润可能是有利的。 这些联盟是如何形成的？ 通过将其他链接利润的一部分包含在一个链接的目标函数中，该链接可以更恰当地定价。0% 到 100% 之间哪个级别的收益分配最佳？ 这些问题需要用模型进行测试。 需要开发一个链接间谈判过程。

成本分担。与收益分配类似的是，分担每个链接面临的某些支出。 链接会定期面临大额支出，例如重新铺设路面或冬季的除雪，这些支出具有规模经济。 这些规模经济可以通过对大量链接的单一所有权或通过形成经济网络来实现。 正如链接之间的收益分配是一个可以协商的变量一样，成本分担也是如此。

规则评估与传播。 最后需要考虑的一点是规则之间可能存在的竞争。 如果我们将规则与拥有链接或链接份额并制定定价策略的公司联系起来，则这些规则之间会存在竞争。 累积的利润可以被更成功的规则用来从不太成功的规则手中购买份额。 出售的决定将比较当前管理下的未来预期利润与竞争公司的一次性付款。 需要对链接份额的公开市场进行建模，以测试这些问题。 类似地，可以对学习规则进行建模，并在每次迭代中获得更高的智能水平。

讨论

正如航空网络似乎已经演化出枢纽和辐射式网络的层次结构，私人高速公路网络中可能存在特定的最佳几何形状。 初步分析表明，高度互补链接的垂直整合对私人和社会福利都有优势。 但是，整合对公共和私人利益都有利的互补程度还有待确定。 要研究的其他问题包括替代品的影響和竞争程度对定价策略的影响（通过需求交叉弹性、基础设施供应的规模经济、具有不同时间价值的多类用户、“免费”公路与收费公路的竞争以及监管约束的影响）。 使用在分析方法下提出的原理，将开发一个由自主链接进行的道路定价重复博弈，通过自适应预期来学习系统的行为。

其他问题

• 作业

参考资料

• Chamberlin, E (1933) "垄断竞争"。哈佛大学出版社
• Coase，罗纳德 (1992)，"社会成本问题，以及关于社会成本问题的说明"，转载于《企业、市场与法律》，芝加哥：芝加哥大学出版社。
• Daganzo，卡洛斯。(1995)。《交通流理论非正式介绍》。加州大学伯克利分校，交通研究学院。伯克利，加利福尼亚州。
• Levinson，大卫和彼得·拉弗蒂 (2004) 延迟者付费原则：考察带有补偿的拥堵定价。《国际交通经济学杂志》31:3 295-311
• Vickrey，威廉 (1969) 拥堵理论与交通投资。《美国经济评论》59，第 251–260页。

供应链

供应链可以更好地被认为是一个网络——一个相互连接的“节点”链，在本例中是供应商。简而言之，供应链是分销商（材料或成品）和运输商（同样是材料或成品）的网络。供应链可能简单或复杂，具体取决于情况和行业。

现在关于网络的普遍问题：网络经济分析和经济网络分析有什么区别？需要进行网络经济分析来理解和预测先进技术的部署，例如道路定价，以及这些技术如何相互作用和相互依赖。网络的核心思想是相互增强的链接。这些链接可以是物理的（线、线、梁、公路、轨道、管道）或社会经济的（亲属关系、社会或交换关系）。另一方面，市场是商品交换的地方。经济网络可能由多个市场组成。市场可以出售使用权或拥有权，即物理网络。

经济网络模型

Levinson，大卫和凯文·克里泽克 (2008) 规划地点和网络：都市土地利用与交通。Routledge

术语

图例

• 代理：阶段 s，市场 m，公司编号 n
• 开环或阴影圆表示生产/消费代理节点
• 实心圆表示市场或交换节点
• 线条表示连接市场和代理的链接

主要有三个元素

• 生产/消费地点（物质转化），
• 交换地点（所有权转化），
• 以及两者之间的连接（时空转化）。

虽然这些元素中的每一个都被建模为链接或节点，但应记住，如果需要提高分析的细节或分辨率，每个元素都可以扩展为形成自身的子网络。经济网络中的生产/消费代理既有供应商也有客户，可以建模为网络上的“代理节点”。由于生产和消费是同一枚硬币的两面，因此它们被一起提及，任何过程都消耗投入来生产产出。“交换节点”由“连接链接”的汇聚定义，类似于市场。

将经济与交通联系起来

显然，这种情况是理想化的。一些公司可能拥有不同程度的垂直整合，也就是说，他们可能将这里表示为投入市场或产出市场的内部化。然而，该图确实反映了一个生产过程可能具有范围经济，因此一家公司可以为多个产出市场生产，如图 1 中第 2 阶段和第 3 阶段之间所示。在该图中，有三个阶段（从左到右分别为 1、2、3），每个阶段都有多个市场（例如，资本市场和劳动力市场），以及每个市场都有多家公司。将链条向左和向右扩展足够远，并整合足够多的经济，这些市场将再次相互连接，因为最终的最终消费代理是消费商品的个人，而最终的投入代理是生产劳力的个人。

为了与传统的交通网络进行比较，一条道路链接是“代理节点”和“连接链接”的组合。对于高速公路上每条链接，只有一个投入市场和一个产出市场，每个都与一个节点（交叉路口）标识，这使得图形表示和分析更简单，因为代理节点不需要，因为转换仅是空间性的，而不是物质性的。虽然网络中存在“流量守恒”，但流量可能是一个方向，链接在一个方向上移动交通，而没有回报。作为更大系统的一部分，链接（更准确地说，是代理：交通部、收费公路管理局、代表链接行事的私人公司）从政府或用户那里获得收入，用于维护链接。

付款

从某种意义上说，链接正在出售行驶权，并通过用户或政府为该权利付费。如果未支付，它会随着时间的推移而恶化（付款来自链接自身的资本存量，该存量会消散）。图形化的经济的更广义版本将交通网络作为一种特殊情况包含在内。使用此框架有助于在概念上将融资纳入标准高速公路网络分析中，从而使我们能够识别一些相关问题。

特别是，如果我们将链接与公司联系起来，付款问题就变得很清楚。为了运营，链接必须由政府补贴，由用户直接支付，或者允许其资本存量贬值。用户直接支付的金额等于边际成本显然效率更高，它不涉及第 2 节中描述的由于过度使用和补贴造成的社会损失，并且不会造成某些税收结构固有的无谓损失。征收道路定价是解决这些问题的自然结论。

快照

图 1 是一个快照，它描述了在给定点或时间窗口的流程和关系。在很长一段时间内，随着经济的增长和收缩，市场变化以及企业家精神和发明带来的创新，链接和节点会不断添加和删除。这种分析的目的是提供一个工具来检验网络和关系在一般情况下是如何发生的。我们可以将标准网络流思想中的最低成本路径扩展到该过程。然后，右侧的“最终”客户购买一组商品，这些商品可以提供最高的效用或最低的成本，中间寻求利润的生产/消费代理将成为左侧初始生产商的有效客户，以及他们自己权利的有效生产商/转化者。在微观经济学的通常强假设下，网络将在下述情况下产生福利最大化的流量：权利界定明确，不存在外部性（或存在外部性内部化），整个网络中存在竞争性链接，成本函数凸，等等。有趣的情况是，其中一个或多个条件缺失。此外，网络本身效率如何是另一个更复杂（且重要）的问题。

供应链

Ram Ganeshan, Terry P. Harrison, 供应链管理入门

"供应链是设施和配送选项的网络，负责采购原材料、将这些原材料转化为中间产品和成品，以及将这些成品配送给客户。"

"供应链存在于服务和制造组织中，尽管链的复杂程度可能因行业和公司而异。"

单一产品链

基于 Ram Ganeshan 和 Terry P. Harrison 的单一产品供应链

"右侧是针对单一产品的非常简单的供应链示例，其中从供应商采购原材料，一步将其转化为成品，然后将其运输到配送中心，最终到达客户。真实的供应链具有多个具有共享组件、设施和产能的最终产品。 物料流动并不总是沿着树状网络进行，可以考虑多种运输方式，并且最终产品的物料清单可能既深且大。"

供应链决策

"我们将供应链管理决策分为两大类——战略性和运营性。"

• 选址决策
• 生产决策
• 库存决策
• 运输决策

建模方法

网络设计方法在很大程度上为更战略性的决策提供了规范模型。 系统优化。另一方面，库存控制方法为运营决策提供指导政策。这些模型通常假设“单一站点”（即忽略网络）并在其上添加供应链特征，例如明确考虑站点与网络中其他站点的关系。这些来自库存控制优化模拟方法用于评估预先指定策略的有效性，而不是开发新策略。这是传统的“如果怎么办？”与“什么是最佳？”的问题。

牛鞭效应

由于客户需求很少完全稳定，企业必须预测需求以适当地定位库存和其他资源。预测基于统计，而且很少完全准确。由于预测误差是必然的，公司通常会携带额外的商品（库存缓冲）称为“安全库存”以应对和利用可能的不可预测的需求增加。从最终消费者向上游移动到原材料供应商，每个供应链参与者观察到的需求变化更大，因此对安全库存的需求更大。在需求增长时期，下游参与者会增加订单。在需求下降时期，订单会减少或停止以减少库存。其结果是，当人们在供应链中“向上游”（远离客户）移动时，波动会被放大。

由麻省理工学院斯隆管理学院在 1960 年代开发的啤酒配送游戏是对事件顺序的绝佳模拟。在游戏中，至少有四名玩家的几支队伍正在竞争以满足对啤酒箱的需求，但是，只有一名玩家知道实际的客户需求。团队成员之间禁止口头交流，导致大量的积压和大量的库存积压——牛鞭效应，以及疯狂的玩家。

货运物流

货运物流是计划、实施和控制从原产地到消费地点的原材料、在制品库存、成品、服务和相关信息的有效、高效流动和存储的过程，以满足客户需求。

随着生产商从基于库存的系统（推动）转向准时制系统（拉动），这种管理变得越来越重要。这是通过可靠的运输和信息技术实现的（并要求）。该过程是多式联运或多式联运，即它使用多种运输方式。大多数产品在物流循环中各个阶段多次装卸。

	价值 (%)	体积 (%)	$/lb	平均长度 (mi)
卡车运输	72.6	52.6	$0.35	416
铁路运输，	4.0	12.7	$0.08	794
海运，	3.9	17.2	$0.06	2300
多式联运	10.4	1.7	$1.61
飞机，	2.4	0.02	$26.77	1325
管道，	2.8	10.8	$0.09	825 原油，375 其他
其他	3.9	5.0	$0.20

人均货运吨位一直在缓慢增长（每年约 0.1%），但货运吨英里一直在以每年超过 1% 的速度增长。换句话说，货运正在被运送越来越远。

铁路运输

铁路运输以缓慢的速度运输低价值商品长距离（例如煤炭、化学品、农产品），以及尺寸过大无法通过卡车轻松或高效运输的大件物品（例如汽车和大型机械）。

一级铁路——主要铁路

• 西部（东西）伯灵顿北方/圣菲，联合太平洋，
• 东部（东西）CSX，诺福克南方，
• 中部（南北）芝加哥和西北，伊利诺伊州中部，堪萨斯城南部，大干线西部（加拿大国家铁路），和苏线（加拿大太平洋铁路）。

二级铁路——区域性和短途铁路

卡车

卡车以快速的速度运输高价值产品短距离。

整车运输——一次运输，一辆卡车

零担运输 (LTL)——多名托运人使用同一辆卡车。

一些由制造商拥有，一些由私人卡车运输公司拥有，一些由公开持有（股票市场）的卡车运输公司拥有。

小型卡车通常用作私人车辆，因此卡车统计数据需要谨慎考虑。美国有近 6000 万辆卡车。

低成本包络

选择哪种运输方式取决于哪种运输方式成本最低，通常可以通过低成本包络来说明这一点

生产

生产

简介

运输投入和产出

运输使用各种车辆跨越不同的基础设施系统，将人员和货物从一个地方移动到另一个地方。它不仅使用技术（即车辆、能源和基础设施），而且还使用人们的时间和精力；不仅产生客运和货运运输的预期产出，还产生负面结果，如空气污染、噪音、拥堵、碰撞、伤害和死亡。

图 1 说明了运输的投入、产出和结果。在左上角是传统投入（基础设施（包括路面、桥梁等）、生产运输所需的劳动力、基础设施消耗的土地、能源投入和车辆）。基础设施是土木工程的传统领域，而车辆则植根于机械工程。能量，在为现有车辆提供动力方面，是机械工程问题，但设计减少或最小化能耗的系统需要超越传统学科界限的思考。

在图的顶部是信息、运营和管理，以及旅行者的的时间和精力。运输系统为人们服务，由人们创建，包括系统所有者和运营商，他们运营、管理和维护系统，以及使用它的旅行者。旅行者的行程时间取决于自由流动时间，这是基础设施设计的产物，以及由于拥堵造成的延迟，这是系统容量及其使用情况的交互结果。在图的右上角是运输的负面结果，特别是其负外部性

• 通过污染，系统消耗健康并增加发病率和死亡率；
• 通过危险，他们消耗安全并造成伤害和死亡；
• 通过响亮，他们消耗安静并产生噪音（降低生活质量和财产价值）；以及
• 通过排放碳和其他污染物，它们危害环境。

所有这些因素越来越被认为是运输成本，但最值得注意的是环境影响，特别是对全球气候变化的担忧。图的底部显示了运输的产出。运输是经济活动和人们生活的核心，它使他们能够从事工作、上学、购物、购买食物和其他商品，以及参与构成人类存在的所有活动。更多的运输，通过增加更多目的地的可达性，使人们能够更好地满足其个人目标，但也带来了更高的个人和社会成本。虽然“运输问题”通常被表述为拥堵，但这种延迟只是拥有许多成本甚至更多益处的系统的成本之一。此外，通过改变可达性，运输塑造了土地的开发。

运输与生产

运输既是生产过程，也是企业、城市、州和国家生产函数中的投入要素。运输由各种服务生产，并与其他投入结合，用于在经济中生产商品和服务。运输是一种中间商品，因此具有“派生需求”。生产理论可以指导我们思考如何有效地生产运输以及如何有效地利用运输生产其他商品。

更广泛地说，人们将运输作为投入纳入生产过程。例如，国民生产总值（GNP）是经济产出的衡量标准，它是在资本、劳动力、能源、材料和运输作为投入的情况下生产的。GNP = f(K, L, E, M, T)

或者，我们可以将运输视为产出：例如，航空服务的客运里程、货运服务的吨位里程或公交服务的公交里程。这些产出是使用包括运输在内的投入生产的。

T = g(K, L, E, M,)

本章将重点关注后一种观点。

生产过程涉及大量的投入和产出。为了使分析易于管理，通常需要对它们进行汇总；例如，包括劳动力类型和运输类型。

测量投入和产出

• 物质投入——体积/质量
• 人力投入——劳动力和使用者（时间）
• 服务投入——导航、码头作业
• 资本投入——实物单位、货币单位（存货和流量）
• 设计投入——尺寸、重量、功率
• 运输——货物运输、车辆运输、车辆里程、容量里程、里程

运输生产特征

运输中的设计参数

在运输中，产出是“服务”而不是产品。它不可储存（现在未使用的容量以后无法出售，这会导致峰值/非峰值经济学），并且使用者参与生产（乘客是生产产出的关键要素）。

投入由承运人、使用者和公众提供

• 承运人：码头活动、干线运输活动等。
• 使用者：时间价值等。
• 公众：基础设施

生产的特点是多维（异质）产出。

• 数量：最常见的产出衡量指标；
  • 吨公里
  • 客运公里
• 空间维度——起终点和方向
• 时间维度——运输时间、高峰和季节性
• 服务质量——速度、可靠性等。

以下表格说明了在系统设计中考虑投入和产出时使用生产方法的示例

投入	产出
维度	表面积/体积承载能力
尺寸、速度	运输能力（例如，每小时车辆数）
系统能力、基础设施质量	交通流量
能力、车辆移动	O-D 运输
跑道、码头	乘客和飞机移动

大规模投资是指投资的不可分割性，这会导致复杂的成本核算和定价。例如，你不能修建半条车道或半条跑道，然后让它发挥作用。

沉没投资可能构成进入壁垒。

联合生产是指不可避免地以固定比例生产多种产出，例如，回程-正程问题；存在联合成本分配问题。联合成本是指多种产品以固定的不变比例生产。

在共同生产中，使用相同的设备或设施生产比例不同的多种产出——成本节约效益，例如，货运和客运服务使用同一架飞机，或使用同一列火车。共同成本是指以相同的成本支出，以可变比例生产多种服务。

承运人具有可以分解为两个主要活动（码头和干线运输）的结构

码头活动包括货物装卸和分拣（以及可能还有装卸）。速度的概念对于码头可能很重要，而要行驶的距离只与之关系不大。码头活动可能因货物类型而异，例如，我们看到散装装卸设施的规模报酬递增，而对于处理多种产品类型的设施来说，规模报酬递增是否成立尚不清楚。

干线运输活动由于以下原因表现出供应方产出单位的不可分割性

• 容量成块和产出不可储存（需求和生产量不匹配）
• 回程容量的联合生产
• 共同生产；例如，短途市场与长途市场结合服务。

生产理论

生产函数

等产量曲线

生产理论分析了企业如何在给定技术的情况下，以经济高效的方式将其投入($x$)转化为产出($y$)。生产函数，$y=f(x)$，用于描述产出和投入之间的关系。

效率

X-效率是指使用给定的一组投入生产产出的效率。如果企业在给定的资源使用情况下，生产出最大的产出，那么它就是X-效率的。

配置效率是指资源分配方式最大化其使用带来的净收益的市场状况。在这种市场状况下，一个人不可能在不使另一个人变得更糟的情况下变得更好。

技术效率是指用最少的投入生产给定产出的能力，或者等效地，是指在生产边界上运行而不是在生产边界内部运行的能力。

生产可能性集合

生产可能性集合

生产可能性集合是指投入和产出可行组合的集合。例如，为了生产给定数量的客运量，飞机可以经常加油，从而携带较少的燃料，或者可以不经常加油，从而携带更多的燃料。产出是车辆运输，投入是燃料和劳动力。

如果生产可能性集合（PPS）是凸的，则可以根据一个条件识别出最优投入组合。但是，如果PPS不是凸的，那么标准就会变得模棱两可。我们需要看到整个等产量曲线才能找到最佳值，但是如果没有凸性，我们可能会“近视”，如右图所示。

投入价格的线性齐次

$C\left(Q,2P_{1},2P_{2}\right)=2C\left(Q,P_{1},P_{2}\right)$

边际成本对于所有产出都是正的

${\frac {\partial C}{\partial Q_{j}}}>0\forall j$.

成本函数对投入价格的导数得出投入需求函数。

${\frac {\partial C}{\partial P_{j}}}=X\left(\bullet \right)$

随着投入价格上涨，我们总是会用相对更便宜的投入来代替。

${\frac {\partial ^{2}C}{\partial P_{i}^{2}}}\leq 0\forall i$

函数形式

生产函数是投入和产出之间在某种技术条件下的关系。技术的改变可以通过两种方式影响生产函数。首先，它可以改变产出水平，因为它会影响所有投入；其次，它可以通过改变投入组合来增加产出。大多数生产函数的估计都假设技术保持不变。这类似于在估计需求关系时假设消费者偏好保持不变或不改变。

函数形式代表投入的结合方式。这些形式可以从简单的线性或对数线性（科布-道格拉斯）关系到二阶近似，用“跨对数”函数表示。

线性

线性生产函数是最简单的

$Y=A+\alpha L+\beta K$

二次

二次生产函数增加了平方项和交互项。

$Y=A+\alpha L+\beta K+\gamma L^{2}+\phi K^{2}+\rho KL$

科布-道格拉斯

(摘自维基百科关于科布-道格拉斯函数的文章)

对于生产而言，科布-道格拉斯函数为

$Y=AL^{\alpha }K^{\beta },$

其中

• Y = 总产量（一年内生产的所有商品的货币价值）
• L = 劳动力 投入
• K = 资本 投入
• A = 全要素生产率
• $\alpha$ 和 $\beta$ 分别是劳动和资本的产出弹性。这些值是可用技术决定的常数。

产出弹性衡量的是产出对劳动力或资本投入水平变化的敏感程度，在其他条件不变的情况下。例如，如果$\alpha =0.15$，劳动力增加 1% 将导致产出增加约 0.15%。

此外，如果

$\alpha +\beta =1$

生产函数具有规模报酬不变。也就是说，如果 L 和 K 都增加 20%，Y 也会增加 20%。如果

$\alpha +\beta <1$

规模报酬递减，如果

$\alpha +\beta >1$

规模报酬递增。假设完全竞争 和$\alpha +\beta =1$ ，$\alpha$ 和 $\beta$ 可以证明是劳动力和资本在产出中的份额。

Translog

Translog 生产函数是对 柯布-道格拉斯 生产函数的推广。Translog 代表“超越对数”。

双要素 Translog 生产函数为

${\begin{aligned}\ln(Y)&=\ln(A)+a_{L}\ln(L)+a_{K}\ln(K)+b_{LL}\ln(L)\ln(L)\\&{}\qquad {}+b_{KK}\ln(K)\ln(K)+b_{LK}\ln(L)\ln(K)\\&=f(L,K).\end{aligned}}$

其中 L = 劳动力，K = 资本，Y = 产品。

CES（替代弹性不变）

替代弹性不变 (CES) 函数：$Y=A[\alpha K^{\gamma }+(1-\alpha )L^{\gamma }]^{\frac {1}{\gamma }}$

$\gamma =0$ 对应柯布-道格拉斯函数，$Y=AK^{\alpha }L^{1-\alpha }$

列昂惕夫

列昂惕夫生产函数 适用于投入必须以固定比例使用的情况；从这些比例开始，如果一种投入的使用量增加而另一种投入的使用量没有增加，则产出将不会发生变化。此生产函数由下式给出

$Y=\min(aK,\ \ bL,\ \ ...).$

生产函数的特征

生产函数

对生产关系的考察需要了解生产函数的性质。考虑将产出与两种投入联系起来的一般生产函数（仅使用两种投入是为了便于说明，如果考虑更多投入或产出，结论不会改变，只是更复杂）

$Q=f(K,L)$

假设将资本投入固定在某个水平，观察在增加劳动力（可变要素）数量时产出的变化。我们感兴趣的是 $\Delta Q/\Delta L$，它被定义为劳动的边际产量，以及 $Q/L$，即劳动的平均产量。我们可以对任何投入进行类似定义，此处仅以劳动力为例。

这是对“普通”生产函数的表示。它描述的是短期关系。之所以是短期，是因为至少有一个投入保持固定。研究在改变一个投入时产出的行为是有启发意义的。

注意，平均产量（AP）上升并达到最大值，此时射线（$Q/L$）的斜率达到最大值，然后渐近地减少。

边际产量（MP）上升（边际生产率上升区域），高于 AP，并达到最大值。它减少（边际生产率下降区域）并在 AP 的最大值处与 AP 相交。当总产量（TP）达到最大值时，MP 达到零。应该清楚为什么将 AP 用作生产率的衡量标准（政府、行业、工程师等经常使用的衡量标准）是高度可疑的。例如，在 $MP=0$ 之后，$AP>0$，但 TP 正在下降。

这里很好地说明了“边际生产率递减”的原理。这一原理指出，当将可变要素的单位添加到固定要素时，最初产量将上升，很可能以递增的速度（但并非一定），但在某个点后，添加更多可变投入将对总产出的贡献越来越少，最终可能导致总产量下降（同样并非一定）。

固定要素（或技术）的任何变化都将导致 TP、AP 和 MP 函数向上移动。这提出了一个有趣且重要的议题，即是什么产生了产出的变化；可变要素的变化、技术的变化，或者技术的变化。

等产量曲线

等产量曲线

两个等产量曲线（角点解和内部解）

等产量曲线揭示了关于技术和替代性的很多信息。与无差异曲线类似，等产量曲线的曲率表明了两种要素之间替代程度。它们越接近“直角”，替代程度就越低。此外，边际生产率递减在等产量曲线的斜率中发挥作用，因为当要素比例变化时，边际产量的相对变化也随之改变。因此，替代性不仅取决于生产技术，还取决于投入的相对比例。

不要将一个要素视为可变要素，而是将两个（或所有）要素都视为可变要素。

$Q=f(K,L)$.

取全微分并令其等于零

$dQ={\frac {\partial f}{\partial K}}dK+{\frac {\partial f}{\partial L}}dL=0$

重新排列后可以看出，边际生产率的比率（${\frac {MP_{K}}{MP_{L}}}$）等于 ${\frac {dk}{dL}}$

等效地，等产量曲线是 K 和 L 组合的轨迹，这些组合将产生相同水平的产量，并且等产量曲线的斜率（${\frac {dk}{dL}}$）等于边际生产率的比率。

MP 的比率也称为“技术替代边际率”MRTS。

当从原点向外移动时，产出水平会上升，但与无差异曲线不同，等产量曲线是基数可测量的。它们之间的距离将反映生产技术的特征。

等产量曲线模型可以用来说明寻找生产给定产出的最低成本方法，或者等效地，从给定预算中获得最大产出的方法。最内层的预算线对应于与预算线相交的投入价格，最优数量是与预算线相交的最优成本点的坐标。正如以下图表所示，解可以是内部解或角点解。

约束优化

刚刚说明的这种约束优化问题的示例是

${\begin{aligned}&{\text{Min cost }}={\text{ }}p_{1}x_{1}+p_{2}x_{2}\\&{\text{s}}{\text{.t}}{\text{. }}F(x_{1},x_{2})=Q\\\end{aligned}}$

其中

• f() 是生产函数
• 目标函数（最小成本）：愿望
• 约束（受制于）：必要性
• $x_{1},x_{2}$：决策变量

拉格朗日乘数法是一种通过引入额外的决策变量将约束问题转化为无约束问题的方法。这些“新的”决策变量具有有趣的经济解释。

${\begin{aligned}&{\text{Max }}g\left({\bar {x}}\right)\\&{\text{s}}{\text{.t}}{\text{. }}h_{j}\left({\bar {x}}\right)=b_{j}\\\end{aligned}}$

拉格朗日函数

${\text{Max}}\Lambda \left({\bar {x}},{\bar {\lambda }}\right)=g\left({\bar {x}}\right)-\sum {{\bar {\lambda }}_{j}\left(h_{j}\left({\bar {x}}\right)-b_{j}\right)}$

为了找到最大值，求一阶导数并令其等于零

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{i}}}={\frac {\partial g}{\partial x_{i}}}-\sum \limits _{j}{\lambda _{j}}{\frac {\partial h_{j}}{\partial x_{i}}}=0$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial \lambda _{j}}}=-h_{j}\left(x\right)+b_{j}=0$

1. 拉格朗日函数被最大化（最小化）
2. 拉格朗日函数等于原始目标函数
3. 约束条件得到满足

拉格朗日乘数代表如果约束条件发生变化，目标函数将发生变化的量。因此，例如，当与生产函数一起使用时，拉格朗日乘数将具有预算约束的“影子价格”的解释，或者如果预算增加一个单位，产量将增加的量，或者等效地，增加一个单位产出的边际成本。

示例

${\begin{aligned}&{\text{Min cost }}={\text{ }}p_{1}x_{1}+p_{2}x_{2}\\&{\text{s}}{\text{.t}}{\text{. }}F(x_{1},x_{2})=Q\\\end{aligned}}$

$\Lambda =p_{1}x_{1}+p_{2}x_{2}-\lambda (F(x_{1},x_{2})-Q)$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{1}}}=-p_{\text{1}}-\lambda {\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{\text{1}}}}=0$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{2}}}=-p_{\text{2}}-\lambda {\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{\text{2}}}}=0$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial \lambda _{j}}}=Q-F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)=0$

${\frac {p_{\text{1}}}{\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{\text{1}}}}}=\lambda$

${\frac {p_{2}}{\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{2}}}}=\lambda$

${\frac {p_{\text{1}}}{p_{2}}}={\frac {\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{\text{1}}}}{\frac {\partial F\left(x_{\text{1}},x_{\text{2}}\right)}{\partial x_{2}}}}$

所以

$\lambda ={\frac {\partial \Lambda }{\partial Q}}$

等于产出的边际成本。

条件

一阶条件（FOC）不足以定义最小值或最大值。

还需要二阶条件。然而，如果生产集是凸的并且投入成本函数是线性的，则 FOC 足以定义最大产出或最小成本。

优化

生产扩张路径

利润最大化的公司将雇用要素，直到它们对收入的贡献等于它们对成本的贡献为止。等产量曲线有助于说明这一点。

考虑一家利润最大化的公司及其选择最佳要素组合的决策。

$\Pi =Pf\left(K,L\right)-\left(wL+rK\right)$

${\frac {\partial \Pi }{\partial K}}=P{\frac {\partial f}{\partial K}}-r=0$

${\frac {\partial \Pi }{\partial L}}=P{\frac {\partial f}{\partial L}}-w=0$

这说明利润最大化的公司将雇用要素，直到它们对收入的增加（边际收益产品）或产品价格乘以要素的 MP 等于它们对公司的成本增加为止。此解决方案可以使用等产量曲线图来说明。

均衡点，即最佳投入组合，是公司可以以一种投入换取另一种投入的比率（由技术决定）正好等于市场允许你以一种要素换取另一种要素的比率（由相对工资率决定）的点。此均衡点应被预期为等效于成本函数上的一个点。请注意，原则上，这与需求中的效用空间和产出空间相同。它还阐明了一个可能影响成本的重要因素；即，你是否处于扩张路径上。

为了从生产函数转移到成本函数，我们需要找到投入成本最小化的投入组合，以生产给定的产出。我们已经看到，这就是扩张路径。因此，从生产函数转移到成本函数需要三种关系

1. 生产函数
2. 预算约束
3. 扩张路径

“生产成本函数”是生产给定产出所需的最低成本。

对偶性

生产函数和成本函数之间存在对偶性。这意味着生产函数中包含的所有信息也包含在成本函数中，反之亦然。因此，正如从消费者支出的信息中恢复偏好映射一样，也可以从成本函数中恢复生产函数。

假设我们知道成本函数 C(Q,P')，其中 P" 是投入价格向量。如果我们让产出和投入价格取值 C˚、P˚1 和 P˚2，我们可以推导出生产函数。

1. 了解产出水平和投入价格的具体值意味着我们知道最佳投入组合，因为等产量曲线的斜率等于相对价格的比率。

2. 了解等产量曲线的斜率，我们就知道预算线的斜率。

3. 我们知道产出水平。

因此，我们可以根据我们想要的任何 Q 和 P 值生成类似的语句，因此可以绘制完整的等产量曲线图，除了非最优投入组合之外。

要素需求函数

要素需求函数

从生产分析中得出的一个重要概念是要素需求是一种派生需求；也就是说，它本身并不想要，而是为了它将要生产的东西。要素需求函数是从其边际产量曲线推导出来的，实际上，要素需求曲线是边际产量曲线位于 AP 曲线以下的那一部分。随着更多要素的使用，MP 将下降，因此沿着要素需求函数下降。如果使用要素生产的产品的价格，要素需求函数将发生移动。类似地，技术进步将导致 MP 曲线发生移动。

投入成本函数

投入成本函数

回想一下，我们的生产函数 Q = f(x1, x2) 可以转换为成本函数，因此我们从投入空间转移到美元空间。生产函数是一种技术关系，而成本函数不仅包括技术，还包括优化行为。

转换需要预算约束或投入价格。将存在可行的非最优投入组合，这些组合产生给定的输出，以及可行的最优投入组合，这些组合产生最优解。

技术变革

技术变革

技术变革基本上可以以三种形式进入生产函数；长期、创新和设施或基础设施。

技术变革会影响生产函数中的所有要素，从而成为“要素中性”，或者它可能会对要素产生差异影响，在这种情况下，它将是“要素偏向”。

技术变革的结果是使生产函数向上移动（或者等效地，正如我们即将看到的，使成本函数向下移动），它还会改变生产函数的形状，因为它可能会改变要素组合。

这可以在等产量曲线图中表示，如右侧所示。

如果相对要素价格没有变化，那么技术变革可能不会导致新的扩张路径，如果技术变革是要素中性的，因此它只是使生产函数向上平行移动。如果技术变革不是要素中性的，那么等产量曲线将改变形状，因为要素的边际产量将发生变化，因此将出现新的扩张路径。

技术变革类型

• 长期 - 在生产函数中包括时间
• 创新 - 在生产函数中包括创新的存在
• 设施 - 在生产函数中包括设施的可用性

条件

一阶条件（FOC）不足以定义最小值或最大值。

还需要二阶条件。然而，如果生产集是凸的并且投入成本函数是线性的，则 FOC 足以定义最大产出或最小成本。

成本

成本

简介

运输中的价格、成本和投资问题引起了极大的兴趣。这当然可以从一个自 19 世纪以来一直受到持续公共干预的部门中得到预期。虽然市场失灵的论据（私人部门不会提供社会最优的运输服务数量）以前被用来为航空、公共汽车、卡车和铁路行业的经济管制提供理由，但现在普遍认为，并得到经验证据的支持，转向非管制系统（其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）将导致更高的效率和服务。

许多因素导致人们重新审视运输投资应该在何处以及以何种方式进行。首先，也许是最重要的是，政府将传统政府活动置于市场环境中。公路和航空系统部分的私有化和公司化就是这种现象的典型例子。其次，随着国家减少由政府征用的经济资源比例，现在对经济所有部门都施加了持续不断的不断增长的财政压力。第三，越来越大的压力要求在运输系统用户支付的价格中充分反映环境、噪音、拥堵和安全成本。最后，人们热衷于高速铁路 (HSR) 等新模式的前景，以缓解机场拥堵并提高环境质量。在不了解与替代方案相比，一项技术或投资的全部成本影响的情况下，不应该做出这样一项重大投资决策。

本章介绍了成本概念，并提供了内部成本的证据。关于负外部性的章节回顾了外部成本。

供应

在不完全竞争的市场中，P 和 Q 供应之间没有一对一的关系，即没有供应曲线。每家公司都做出最大化利润的供应量决策，同时考虑竞争的性质（更多内容将在定价部分介绍）。

供应函数（曲线）。指定市场中价格和供应产出之间的关系。在完全竞争的市场中，供应曲线定义明确。运输供应中的许多工作没有估计供应曲线。相反，重点是研究总成本（相对于产出）的行为，并制定估计特定服务（或交通量）成本的程序。运输经济学家通常将前者称为总成本核算，后者称为分解成本核算。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。将成本归类为可变成本还是固定成本是时间范围长度和所考虑产出范围内不可分割程度的函数。
• 总成本 ($C_{T}$): 为了达到一定产出水平 ($Q$) 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。
  • 单一产品公司的平均成本: $C_{A}=C_{T}/Q$,
    • 平均固定成本 = $a/Q$
    • 平均可变成本 = $b$
  • 多产品公司的平均成本 不明显 (例如，哪种产出)，有两种方法
    • 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。就像沿着产出空间中的射线移动一样 - 因此称为“射线”平均成本；如果存在 DRAC (下降射线平均成本)，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，并且与生产的不可分割性 (成本) 密切相关。）
    • 增量平均成本: 固定除一个之外的所有产出，然后考察生产更多第 i 种产出的增量成本 - 因此，增量平均成本；如果存在 DAIC (下降平均增量成本)，则存在特定于产品的规模经济。
• 边际 (或 增量) 成本: 总成本相对于产出变化的导数 (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造成的实际机会损失。机会成本代表了真正的经济成本，因此，必须在所有情况下使用它。
• 社会成本: 社会在使用其资源生产特定商品时所产生的成本，考虑到外部成本和效益。
• 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。

共享成本

大多数模式的运输服务生产涉及联合成本和共同成本。当一种商品的生产不可避免地导致另一种商品以某种固定比例生产时，就会发生联合成本。例如，考虑一条只从 A 点到 B 点的铁路线。火车从 A 点到 B 点的移动将导致从 B 点到 A 点的返回移动。由于 A 到 B 的行程不可避免地会导致返程成本，因此产生了联合成本。某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，也无法识别每种联合产品的单独边际成本。例如，无法识别从 i 到 j 的行程的边际成本和从 j 到 i 的行程的单独边际成本。只有来回行程的边际成本，即生产的成本，是可识别的。

共同成本是指用于生产一种运输服务的设施也被用来生产其他运输服务时发生的成本（例如，当用于生产货运服务的轨道或码头也被用于客运服务时）。然而，货运运输单位的生产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其他运输服务的生产，因为产出比例可以变化。由此产生的问题是，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。运输经济学中的大量文献 (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上有效的定价。

• 可追溯成本 (不可追溯成本): 可以 (不能) 以因果关系为基础直接分配给特定产出 (服务) 的成本。可追溯 (不可追溯) 成本可能是固定或可变 (或不可分割可变)。可追溯性与生产多种产出相关，而不可追溯成本则包含共同成本和联合成本中的一个或两个。能够使用提供的总产出量识别成本 (例如，来回行程的成本) 并不意味着成本可以追溯到所提供的特定服务。
• 联合成本: 在为两种或多种产品进行生产时同时产生的成本，其中无法区分受益者之间的贡献。这些成本可能是固定或可变 (例如，牛皮和牛排)。
• 共同成本: 为整个组织同时产生的成本，其中无法直接分配给任何特定产品。这些成本可能是固定或可变 (例如，农场车道)。

外部成本和内部成本

外部成本在 负面外部性 中有更详细的讨论。

经济学有长期传统，区分经济主体完全内部化的成本 (内部成本或私人成本) 和没有完全内部化的成本 (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作为生产的投入和产出来进行互动。一家企业向个人支付其所执行的劳动服务的报酬，而该个人则向杂货店支付其购买的食物的报酬，杂货店则向公用事业公司支付其在商店中使用的电力和热量的报酬。通过这些市场交易，每种情况下提供商品或服务的成本反映在一个人向另一个人支付的价格中。只要这些价格反映所有成本，市场就会提供所需、合意和经济上有效的商品或服务数量。

经济主体之间的互动，他们相互传递或强加的成本和效益都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*，这里不再进一步分析；我们关注的是非货币外部性。更正式地说，“外部性是指在经济主体之间没有任何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谈判。所作出的本质区别是陌生人之间造成的损害，这是一种外部成本；以及经济交易双方之间造成的损害，这是一种内部成本。一家工厂排放烟雾，迫使附近的居民更频繁地清洁衣服、汽车和窗户，并为此使用实际资源，从而产生了外部性；或者，如果一家杂货店在周围地区产生了大量垃圾，迫使附近的居民花费时间和金钱清理他们的院子街道，那么它就产生了外部性。

人们提出了几种减轻这些外部性的替代方案。一种是利用价格将外部性内部化；也就是说，将外部性强加的成本纳入产生它们的商品/服务的价格中。如果事实上商店向顾客收取了一笔费用，并且这笔费用用于支付清理费用，那么我们可以说“难看垃圾”的外部性已经内部化。更接近我们研究的重点是，汽车使用者在汽车从排气管排放烟雾和有害气体时，会对其他人造成污染外部性；或者，喷气式飞机在机场附近社区上空进行着陆进近时，会产生噪音外部性。但是，如果没有清洁空气或宁静的商品产权，很难想象市场的形成。除非商品是私有的并具有可转让的产权，否则对商品的个人需求没有明确的定义。人们普遍认为，当受外部性影响的人将外部性内部化在经济上可行时，就会产生产权。这两个问题对于这项研究来说是重要的组成部分，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、安全和宁静的产权属于社区，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。这些问题将在第 3 章中更详细地讨论，该章将考虑对外部性成本进行广泛的估计。

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：不会随不同产出水平或支出水平的改变而连续变化，而是必须以离散的“块”进行。对于较大的产出变化，不可分割成本通常是可变的，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。既有可逃避固定成本，也有可逃避可变成本。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

建立成本函数后，必须以一种使其易于决策的方式进行开发。首先，重要的是要考虑计划范围的长度以及我们有多少自由度。例如，一家面临新铁路补贴政策的卡车公司，在*短期内*（即它无法调整所有决策变量的时期）的运营变量将不同于*长期内*（即它可以调整所有变量的时期）的运营变量。

使用标准经济学定义，长期成本都是可变的；不存在固定成本。然而，在短期内，各种运输方式对响应产出水平和组合变化的成本进行变化的能力不同。由于某些投入是固定的，因此短期平均成本可能会随着产出的增加而继续下降，直到达到完全产能利用率。交通运输中另一个潜在的成本节约来源是交通密度节约；随着交通流量在固定网络上的增加，每乘客公里成本下降。密度节约是更有效地利用网络的结果。密度节约的潜力将取决于网络的配置。一些运输方式（如航空）的承运人已经对其网络进行了重组，部分原因是为了实现这些节约。

从长期来看，需要额外的投资来提高产能和/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。对于一些行业来说，随着企业规模（产出和产能）的扩大，长期平均成本往往在很宽的产出范围内下降。这被称为规模经济。在相关企业规模范围内存在规模经济意味着，企业规模越大，每单位产出的成本越低。这些规模经济可能在交通运输服务中以多种形式出现，并且可能会因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。

要使用的实际时间范围长度取决于

• 决策类型：成本和效益何时发生？
• 所涉及资产的预期使用寿命
• 大型交通运输项目的计划范围往往比其他行业要长

*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，短期成本函数代表了当至少一个要素投入是固定时的成本行为。如果要为固定要素的每个水平开发成本函数，那么这些成本的包络线或下限将形成长期成本函数。因此，长期成本是根据短期成本曲线的信息构建的。企业在决策时，首先希望在给定的产出和工厂规模下最小化成本，然后在工厂规模上最小化成本。

在下图中，说明了四种不同企业规模的平均成本和边际成本之间的关系。请注意，这组成本曲线是由非齐次生产函数生成的。你会注意到，长期平均成本函数（LAC）呈 U 形，因此体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：${\frac {\partial C_{s}\left(Q,K\left(Q\right)\right)}{\partial K}}=0$ 提供了最佳的工厂规模。

总成本行为指标

规模经济是指当产出数量增加时成本的行为，而范围经济是指当产出数量增加时成本的变化。

规模经济

规模经济是指随着运输公司规模的扩大，长期平均成本曲线呈下降趋势。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规模报酬变化的成本特征，特定公司是否享有规模报酬递增、不变或递减，取决于整体市场规模和行业组织。

规模经济的存在与否对该模式的产业结构非常重要。如果存在显著的规模经济，则意味着较少的大型运输商将更有效率，在竞争市场环境下，这将随着时间的推移而自然演变。规模经济对于定价非常重要，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将是不可能的。

另一个值得一提的术语是，规模经济是一个成本概念，规模报酬是一个相关的概念，但指的是生产和所需的投入数量。如果我们把所有投入都增加一倍，产出增加一倍以上，我们就有了规模报酬递增。如果产出数量不到两倍，我们就有了规模报酬递减。如果产出恰好是两倍，那么就存在规模报酬不变。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报酬的存在。

规模衡量的是长期（完全调整后的）平均成本与产出之间的关系。由于企业可以在长期内改变其规模（网络和产能），因此规模经济 (EoS) 衡量的是平均成本与企业规模之间的关系。EoS 可以通过估计的总成本函数来衡量，方法是计算总成本对产出和企业规模（对于运输公司而言，是网络规模）的弹性。

规模报酬（产出衡量）

规模报酬递增 (RtS)

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

规模报酬递减

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

规模经济（成本衡量）

规模经济 (EoS) 代表了当所有因素都允许变化时，随着产出变化而发生的成本变化行为。规模经济显然是一个长期概念。生产函数的等效概念是规模报酬。如果成本的增加比例低于产出比例，则成本函数被认为表现出规模经济，如果成本和产出的增加比例相同，则被认为是“规模报酬不变”，如果成本的增加比例高于产出比例，则存在规模不经济。

• 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

文献中关于规模经济和密度经济之间存在一些混淆。这两个不同的概念在一些研究中被错误地互换使用，这些研究的目的是确定特定交通方式（铁路运输方式一直受到相当大的关注）是否具有规模经济递增或规模不经济。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，公司的成本增加不到 1%，则称存在密度经济。相比之下，当产出增加 1% 且网络规模增加 1% 时，成本增加不到 1%，而生产技术和投入价格保持不变，则存在规模经济。

密度经济虽然与规模经济有不同的基础，但也可以影响模式行业结构的形成。它可以影响运输公司在空间上组织服务交付的方式。密度经济的存在会影响短期内高效定价的引入，但通常不会影响长期，因为在某个时刻密度经济会被消耗殆尽。然而，这将取决于市场规模。例如，在航空市场，放松管制使运输公司能够对市场力量做出反应，并获得不同程度的可用密度经济。

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（对于运输公司而言，是网络规模）在短期内基本上是固定的，因此 RTD 衡量的是在工厂规模（网络规模）给定的情况下，随着交通量水平（产出）的增加，成本的行为。它通过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 $SRMC>SRAC$ -> EoD 递减

由于存在大量固定成本和运营终端（机场、车站、仓库等）的成本，大多数运输公司都具有递增的 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非空间的，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，导致平均成本下降，从而实现规模经济。然而，随着产能接近极限，由于延迟的发生，成本可能会上升。这会导致成本曲线呈现 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；而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；产能利用经济是指随着产能利用率的提高，成本下降，产能可以是空间的也可以是非空间的。

密度是指占用了多少空间，而产能是指有容量的服务器（例如瓶颈、飞机上的座位数量）被占用了多少，如果链接是有容量的，比如拥挤的道路，那么它可能会包含密度经济。但是，如果链接具有无限（或实际上是无限）的容量，比如在低交通流量情况下，使用专用路权的城际客运列车，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，密度经济是指线形英里，而利用经济是指车道英里。

范围经济

范围经济

通常，运输公司从一个共同的生产设施中生产出大量概念上不同的产品。此外，大多数运输公司的产品在时间、空间和质量上都存在差异。由于从一个共同的生产设施中生产出许多不同的非同质产品，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，关于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，它指的是一个成本函数，该函数表现出这样一个特点，即在一家工厂或公司生产不同数量的任意数量的商品的成本低于将产品或服务以任何比例细分为两个或多个工厂的成本。跨射线凸性是一个略窄的概念。它指的是一个成本函数，该函数表现出这样一个特点，即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。范围经济是指单一公司多产品技术比单一产品多公司技术成本更低的成本特征。因此，它是在解决向产品线添加另一产品的成本问题。产品间互补性是对范围经济的弱检验。它指的是当其他产品产出发生变化时，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，而不是产品数量。范围经济是否存在以及存在程度取决于产品数量和每种产出的水平。目前还没有基于可靠数据并以理论上一致的方式进行的，关于运输方式范围经济的明确的实证估计。

思考题：大多数公司生产多种产品。为什么存在多产品公司？

一家公司生产多种产品的成本一定比分别由不同的公司生产每种类型的产品的成本低。

范围经济源于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（使用同一架飞机提供货运和客运服务、使用卡车或铁路车厢进行正向和反向运输等）。

这可以用图形表示，如右图所示。在生产空间中，等产量曲线将连接两种产出，并具有等投入线的解释，即它是在给定投入量下可能出现的产出组合。如果存在范围经济，则该线将凹向原点；如果存在专业化经济，则该线将凸出；如果不存在范围经济，则该线将是一条 45 度的直线。

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

如果存在范围经济，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的成本低于 n 家不同的公司分别生产每种产出 $q_{i}$ 的成本，其中 $c(q)$ 是一家公司生产产出 $q$ 的成本。

范围经济是“跨射线凸性”的一种弱形式，如果在同一公司生产两种产品的成本低于由两家不同的公司生产它们的成本，则被称为存在范围经济。范围经济通常通过检查两种产出之间的交叉偏导数来评估，即当向生产过程中添加产出二时，产出一的边际成本如何变化。

成本变化

成本会因各种原因而发生变化。重要的是，能够识别随着时间的推移以及产量数量和构成变化而产生的任何成本增加或减少的来源。成本波动的来源包括

• 密度和产能利用率；沿短期成本曲线移动
• 规模经济；沿长期成本曲线移动
• 范围经济；随着产品组合的变化，一种商品的边际成本曲线发生转移
• 技术变革，可能会改变成本曲线的水平和形状

运输成本的特征

所有运输方式都经历

• 车辆尺寸经济，直到一定程度
• 道路和轨道容量提供的报酬递增
• 行驶距离越长，经济效益越高
• 随着速度的增加，平均成本迅速上升；
• 能量消耗随速度呈指数增长
• 由于生产中的不可分割性和产出的异质性，难以识别与特定交通流量相关的成本
• 由于不可分割性，在一系列产量范围内单位成本下降，
  • 例如，回程问题，回程交通量的增加将降低往返行程操作的平均成本
  • 生产中的不可分割性导致平均成本曲线“折弯”和边际成本不连续

成本核算

成本核算是确定成本与产出之间关系的方法或过程，这种关系对于做出决策（管理决策、战略决策、监管政策等）有用。在许多情况下，运营商的管理决策和政府的监管决策都需要详细的成本信息。此外，许多运营商和政府决策需要关于公司总成本行为的信息。

运营商管理决策

需要非汇总成本信息

• 运价和运价结构决策；
  • 运价制定
  • 托运人与运营商之间的谈判
• 特定服务的财务可行性；例如，
  • 铁路客运业务，
  • 铁路支线
• 决定推出特定服务
• 补贴的应用
• 运营权的补偿；
  • 客运列车
  • 租赁的路权

需要汇总成本信息

• 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

需要非汇总成本信息

• 执行定价监管
• 关于公共补贴的决定
• 支线放弃决定 - “短线”销售
• 政府拥有基础设施的用户收费

需要汇总成本信息

• 关于价格和准入监管的决定；
  • 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

计量经济学成本函数被估计用于研究总成本相对于总产出水平（规模经济）和产出组合（范围经济）的行为。总成本函数还可以让人们估计生产效率随时间的变化。这可以推断出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？

资本成本可能在一年内发生，但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。公司的资本存量会逐年变化。

会计师倾向于使用历史成本，而历史成本不考虑通货膨胀。关键是，在现实世界中，会出现各种复杂情况。

价格和产出

对于价格和产出，公司可以使用许多投入并提供许多不同的产出。运输产出是在空间网络上产生的。产出的适当定义是将商品/乘客从起点移动到目的地 - 商品/乘客行程。从 A 到 B 的行程与从 C 到 D（或从 B 到 A）的行程不同，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 - 需要一些汇总。通常，数据缺乏需要汇总为单个产出指标，如吨公里或人公里。

属性变量

为了考虑产出的多维异质性，可以使用属性变量，例如平均运输距离或平均阶段长度。它们会因公司而异。平均货物重量、平均载货率等运营特征也会影响成本。例如，如果飞机或卡车未满载，就会存在未使用的运力；添加商品行程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 AC。

估计

成本函数估计需要决定

• 短期成本函数与长期成本函数
  • 从时间序列数据中获得短期成本函数；
  • 从横截面数据中获得长期成本函数；
• 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；
  • 单一产出指标与多重产出指标
  • 收入产出与可用产出
• 成本帐户汇总级别的选择
• 属性变量的选择，以考虑在样本数据中随着时间推移或跨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
• 成本可能不会与生产的产出同时发生。例如，资本成本可能在一年内发生，但可能在几年内使用，某些支出可能在产出增加后发生一段时间（支出比（火车）行程的变化频率低），等等
• 成本标准的模糊性
• 难以将过去与未来联系起来
  • 投入价格变化
  • 生产技术的变革
  • 运营条件的变化

非汇总成本核算

非汇总成本核算可用于估计特定交通量的可变成本，或特定线路上的交通量等。它对公司本身或政府设置运价、投资决策、补贴决定等很有用。

在运输建模和分析中，使用了演绎（经济学）和归纳（工程学）方法。演绎方法使用建模和先验关系来指定一个函数关系，然后对该函数关系进行统计检验。归纳方法基于对物理过程的详细了解。

归纳方法

• 使用工程关系

经济方法

• 使用会计信息的平均成本计算
• 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的数量，或生产的技术系数。将这些系数与投入成本相结合，即可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。
• 通过受控实验经验性地建立技术关系。

• 优点
  • 准确性？精度？
• 缺点
  • 数据密集型、时间密集型和成本高昂
  • 非随机的
  • 必须拥有定义明确的生产流程

会计成本法

• 汇编与特定产出或服务相关的成本科目类别，并使用该信息来估算与特定运输相关的成本。
• 优点
  • 相对便宜
  • 方便
• 缺点
  • 必须存在数据/信息
  • 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。
  • 成本科目可能无法区分固定成本与可变成本，从而导致边际成本高估。
  • 科目是按费用类型分类的，而不是按产出类型分类的，因此难以揭示成本与产出之间的真实关系。
  • 科目中的汇总可能会阻止识别与特定产出生产相关的成本。

统计成本核算

统计成本法使用统计技术（通常是多元回归分析）从实际运营经验样本中推断出成本产出关系。它利用会计信息。

统计成本法的基本步骤是

（1）分解和识别与特定运输相关的中间工作单元。例如，对从 a 点到 b 点运输 500 吨煤炭进行成本核算，中间工作单元可能包括干线运输、调车、码头作业、管理等。这些活动的解释变量将包括吨公里、车公里、调车里程、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，可以通过直接分配费用类别到工作单元来完成。通常，费用是几种运输类型的共同费用，因此可以使用回归分析来估计统计关系。

例如，对线路和路基维护（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，计算出一批运输的总可避免成本。

关于运营商成本的证据

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率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。

航空公司

大量研究，例如 Douglas 和 Miller（1974）、Keeler（1974）、Caves、Christensen 和 Tretheway（1984）、Caves、Christensen、Tretheway 和 Windle（1985）、McShan 和 Windle（1989） 以及 Gillen、Oum 和 Tretheway（1985、1990），都致力于确定每单位运营总成本与航空公司规模之间的函数关系。所有研究表明，规模经济大致恒定；因此，规模不会产生更低的每单位成本。然而，总体而言，密度经济的衡量标准表明，如果航空公司在其给定网络中承载更多流量，单位成本将下降。换句话说，该行业经历了密度增加的收益。结果还表明，低密度航空公司的未开发密度经济更大。Caves、Christensen 和 Tretheway（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非常重要，这将使规模经济和密度经济之间的区别成为可能。McShan 和 Windle（1989）使用与 Caves 等人相同的数据集，并明确考虑了自 1978 年美国放松管制以来在美国形成的枢纽和辐条配置。他们估计了一个长期成本函数，该函数采用了 Caves 等人包含的所有变量，并发现密度经济约为 1.35。枢纽变量表明，在其他条件不变的情况下，一家拥有 1% 以上的流量在枢纽机场处理的航空公司预计比其他类似航空公司享受 0.11% 的更低成本。

城际巴士

Gillen 和 Oum（1984） 发现，关于加拿大城际巴士行业不存在规模经济的假设被拒绝；在样本平均值（0.91）处存在规模不经济。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。三种产出之间不存在成本互补性，这三种产出分别是：计划乘客数量、包机、旅游和合同服务的营运车辆里程以及货运的实际收入。然而，这些结果可能是存在偏差的，因为估计方程中没有包含网络指标。因此，规模经济指标将包含部分可用密度经济的影响。

自美国和英国城际巴士行业放松管制以来，公司数量大幅减少。在不存在规模经济的情况下，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近似于枢纽和辐条系统，以及在某些农村路线使用更小的支线巴士。行业重组与航空业发生的情况类似。公司的合并是由密度经济驱动的，而不是规模经济。然而，这两个行业之间的一个显著区别是，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低每单位产出的可变成本为特征。铁路行业的必要生产设施表现出高度的不可分割性。与其他运输方式一样，铁路服务的生产在某些产出范围内会导致范围经济。例如，用于生产货运服务的线路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，他们的样本不包括相对较小的铁路，即拥有不到 500 英里轨道的企业。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) 建议可能存在非常小的规模经济，与企业规模有关。Keeler (1974)、Harris (1977)、Friedlaender 和 Spady (1981) 以及 Levin (1981) 都证明了美国铁路行业存在大量的交通密度经济。他们表明，允许除路线里程之外的所有生产要素变化，例如，每英里道路生产 1000 万吨英里收入的铁路将具有比每英里道路仅生产 500 万吨英里收入的铁路低得多的平均成本。Harris (1977) 估计，大约三分之一的密度经济是由平均资本成本下降造成的，三分之二是由固定运营成本下降造成的，例如维修和管理。Friedlaender 和 Spady (1981) 估计了一个短期成本函数，其中包含五个可变投入、一个准固定要素（结构）和两个输出，这些输出采用享乐函数的形式，解释了诸如低密度路线里程和交通组合等因素。该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，美国铁路运营存在大量的密度经济。

基础设施成本的证据

早在 1962 年，Mohring 和 Harwitz 就证明了在最佳定价和投资下，基础设施设施的财务可行性将很大程度上取决于其成本函数的特征。引用 Winston (1991) 的话：“如果容量成本和耐用性成本共同具有规模报酬不变的特征，那么该设施从边际成本定价中获得的收入将完全覆盖其资本成本和运营成本。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；反之，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。”

本节的目的是概述有关模式基础设施成本特征的理论和经验文献。讨论将涉及以下类型的基础设施：机场、公路和铁路。

在制定一组对城市间运输方式的社会有效价格时，不仅运营商的成本结构很重要。机场、道路和港口都代表着公共资本，不同的运输方式的运营商使用这些公共资本来生产和交付他们的模式服务。为了实现从经济有效定价中获得的经济福利收益，这些资本也必须以有效的方式定价。与运营商一样，将最佳定价原则应用于基础设施并仍然满足成本回收约束的能力将取决于建设和维护基础设施的成本特征。

与运营商一样，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。规模经济是指设施的大小；例如，建造三条跑道比建造两条跑道便宜吗？如果是这样，那么在跑道建设中就存在规模经济。范围经济包含与运营商类似的概念。Small、Winston 和 Evans (1989) 提到了公路的范围经济，即供应容量和耐用性。容量指的是车道数量，而耐用性指的是承载较重车辆的能力。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。尽管铁路基础设施目前由运营火车的同一家企业提供，但也有一些措施旨在将基础设施和运营服务分开。这种分离意味着将不得不对轨道和码头进行单独定价，与运营服务分开。

原则上，密度经济也应该在基础设施建设中显而易见。例如，可以在保持网络规模不变的情况下扩大公路的产出和所有投入。

利用经济指的是短期成本函数。它们描述了当产能利用率接近产能时，平均成本和边际成本下降的速度。虽然与直接利益无关，但在任何成本估计中都应考虑这一点，因为未能考虑产能利用率可能会向上偏差长期平均成本和边际成本的测量值。

机场

经济学家通常假设产能扩张是可分的。Morrison (1983) 在他关于机场跑道最佳定价和投资的分析中，表明机场产能建设的特征是不存在规模经济的，因此，在产能扩张完全可分的条件下，通行费收入将正好等于产能投资的资本成本（Mohring 和 Harwitz，1962）。然而，Morrison 的结果是基于对美国 22 个最繁忙的机场的样本，不包括任何小型机场。在文献中，没有关于新建小型机场的产能建设成本特征或现有小型机场（例如一条跑道）的产能扩张成本特征的经验证据。

公路

一般而言，公路产生两种产出：交通量，需要车道数量方面的容量，以及标准轴重，需要路面厚度方面的耐用性。在确定这种多产品情况下的规模经济之前，必须检查每种产出的规模经济指标，或产品特定规模经济。Small、Winston 和 Evans (1989) 报道了与道路的耐用性产出（即承载轴重的能力）相关的显著规模经济。这是因为路面承受交通的能力与其厚度成比例地增加得更多。他们还发现有证据表明，在提供道路容量方面存在轻微的规模经济；即处理交通量的能力。但是，他们报告了在联合生产耐用性和容量方面存在范围经济，因为随着道路加宽以容纳更多交通量，任何额外厚度的成本都会上升，因为所有车道都必须按相同的厚度标准建造。他们得出结论，这三个因素加在一起导致公路生产具有大约规模报酬不变的特征。换句话说，产品特定的规模经济被联合生产它们时的范围经济抵消了。

铁路

铁路与其他运输方式之间的一个重要区别是，大多数铁路本身提供基础设施，并且对运营服务和基础设施进行联合定价。但是，在极少数情况下，轨道所有权和/或管理权已与运营商分离。瑞典就是一个很好的例子，即使在美国，轨道也存在联合运营权。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营服务。因此，有必要问一下在提供铁路基础设施方面是否存在任何规模经济。没有经验估计，但可以使用 Small、Winston 和 Evans (1988) 在道路方面的一些工作来阐明这个问题。

Small 等人认为，道路基础设施产生两种产出，耐用性和容量。前者指的是道路的厚度，后者指的是道路的宽度。他们发现耐用性方面存在经济，但这不太可能发生在铁路线路上，因为对于给定的轨道、道碴和枕木耐用性水平，将存在一个相对广泛的铁路车辆轴重范围。因此，可能存在一些微不足道的经济。作者发现，在公路的耐用性和容量的联合生产中存在范围经济。由于上述广泛的耐用性范围以及将使用限制在特定轨道的能力，这些范围经济不太可能在铁路中显而易见。总的来说，在提供铁路线基础设施方面可能普遍存在规模报酬不变或微不足道的经济。产品特定的规模经济似乎很小，联合生产它们时的范围经济也很小。

影响运输成本的因素

运输成本似乎正在上升。有许多因素可能解释了这一点。这些因素列在下面。毫无疑问，这份清单并不完整，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、残疾人无障碍和提高成本的质量。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转 360 度吗，还是可以倒车出来？
   2. 斯密的制度人 - 制度人……往往十分自负，并且经常沉醉于自己理想的政府计划的美好，以至于不能容忍任何偏离。他不顾一切利益或强烈的偏见，坚持要全面彻底地建立自己的计划。他似乎认为，他可以像手摆弄棋盘上的棋子一样轻松地安排一个庞大社会中不同的成员。他没有意识到，棋盘上的棋子除了手赋予它们的运动原则之外，没有其他运动原则；但在人类社会这个巨大的棋盘上，每一枚棋子都有自己的运动原则，完全不同于立法机构可能选择的运动原则。如果这两种原则一致并朝同一个方向运作，人类社会的博弈就会轻松和谐地进行，很可能幸福成功。如果它们是相反或不同的，博弈就会悲惨地进行，社会必须始终处于高度混乱的状态。 -- 亚当·斯密，《道德情操论》，1759
   3. 镀金 - 在项目中添加不必要或无用的功能。镀金的成本有很多。花在项目 X 上的钱就不能花在项目 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。这是一种空间机会成本。镀金（只关注利益而不考虑成本）和偷工减料（只关注成本而不考虑利益）之间存在着矛盾。但我们有办法找到平衡，建造一个将利益与成本之间的差异最大化的东西，而不仅仅是关注利益或成本。一方或另一方的拥护者对权衡取舍的关注不够，对目标的关注太多。
   4. 为预测而设计。
   5. 国家援助体系和相关标准 - 州和联邦政府都会征收用于交通运输的资金，然后将其中一部分资金转回地方政府用于交通运输。随之而来的是一些要求，规定了这些资金的使用方式。这些要求包括工程要求，例如车道宽度、道路弯曲度和设计速度，以及规划要求，例如维护分层道路网络。
   6. 在仍在运营的设施上进行施工。 - 除了罕见的桥梁之外，在进行施工时，没有必要让设施保持开放和运行。这会减少施工空间，缩短施工时间，增加搭建/拆除成本，并增加总成本。如果可以在封闭的设施上进行重建，施工速度会快得多（因此成本更低）。看看 w: Tube Lines ，这是夜间和周末施工的经典例子，但线路仍在运营，成本很高。整个系统必须可靠，这意味着我能够从这里到那里，但这并不意味着每个部分必须全天候开放。I-35W 桥重建速度如此之快的其中一个原因是，承包商无需担心现有交通（而且它是设计/建造的）。
   7. 环境影响声明（报告）导致“锁定”。
   8. 开放政府/民主的成本 - 规划过程要求法律将尽可能多的利益相关者纳入进来。这（可能）导致了运输投资被寻求和证明其合理性，以用于非运输目的。运输投资现在被用于与出行无关的社会、道德和经济目标。
   9. 气候变化适应正在增加项目的成本。
2. 规模经济
   1. 规模经济不足 - 当一切都是定制时，就没有机会进行标准化和规模经济。虽然许多人反对千篇一律的设计，但只有使用千篇一律的设计，我们才能获得大量的饼干。
   2. 薄弱市场 - 公共工程领域没有在线百货商店。我无法在线购买公共汽车或立交桥。互联网没有像在许多其他领域那样降低该领域的成本。因此，少数供应商可以串通或操纵价格，使其高于在更具竞争力的市场中所面临的价格。
   3. 峰值 - 交通运输机构试图提供高水平的峰值容量，以满足由未定价的道路和高速公路产生的需求。这种能力的提供成本很高。如果收费反映了真实成本，人们的驾驶频率会降低，特别是在高峰时段。因此，提供经济上最优的峰值系统容量的成本要低得多。
3. 范围变更
   1. 项目的范围错误 - 我们的投资与实际需求不匹配。而这不仅仅是大型项目。我们有大型公共汽车，但服务乘客很少。我们有过度扩张的高速公路。我们害怕建造太小而造成拥堵，所以我们建造得太大。
   2. 项目蔓延 - 项目开发中的附带支出：这里那里建造隔音墙，等等。附带支出是获得项目建设的政治运作中必不可少的一部分。
   3. “明星建筑”，
   4. 分散的治理导致大型且曲折的项目，而不是集中式项目。政治家们必须“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. 他人的钱 - 公共工程机构正在花他人的钱，因此与个人消费者相比，他们对价值的追求动力要弱。这种委托代理问题在许多组织中普遍存在，但在公共工程领域尤为突出，因为这种偏见是不希望出现失败。商业界有一句老话，没有人因为购买 IBM 而被解雇。公共工程领域也是如此，在那里，用新技术或创新技术来打破常规并不会得到足够的奖励。
   2. 利益集中，成本分散 - 因此，已知的受益者会为项目进行强烈的游说，但不仅仅是为了建造，而是为了以昂贵的方式建造。成本是分散的，纳税人很少愿意为了项目的成本而反对项目，因为这些成本分散在数百万其他纳税人中。参见：w:集体行动逻辑。
   3. 决策者很遥远 - 遥远的行动者无法获得关于当地情况的准确信息，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），价格也不清楚。因此，这些遥远的行动者由于信息错误而造成资源错配。这个概念源于 w:经济计算问题，参见 w:致命自负。
   4. 成本效益分析的有效性取决于数据的完整性和分析师的能力。
   5. 成本效益分析不被用于影响项目结果。
   6. 规划师和工程师的薪酬占项目总成本的百分比。
   7. 公式支出减少了对成本的关注或必要性。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有效，部分原因是接收这些收费的机构或私人公司知道收费是有限的，部分原因是他们希望将资金用于会产生更多收费的方式（这意味着以对用户有益的方式，用户愿意为此付费）。
   9. 联邦资金有利于资金密集型技术和投资。 - 联邦资助计划造成了扭曲的激励机制，导致了成本非常高的资本项目。如果有人为大部分项目付费，那么几乎任何项目看起来都很好。例如，每年花费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。看看高速铁路计划或联邦交通管理局的“新起点”计划。在公路方面也有例子，比如通往无处可去的桥梁和交通流量很少的农村地区的公路。无论这些联邦计划的初衷如何好，它们都会将地方决策过程引导到支持昂贵的资本项目，并阻碍对更低成本选择和政策改革的考虑。
   10. 公共所有权 - 大部分交通运输系统都由公共机构拥有、规划和管理。这些实体有许多目标，但效率和成本效益很少成为优先事项。公共部门在某些方面做得很好，但它通常做不到非常有效率。因此，交通运输收入并不总是能够有效地转换为交通运输用户的利益。
   11. 多管辖区 - 由于交通运输涉及许多具有重叠或相互交织责任的公共机构，因此规划变得复杂且效率低下。项目最终会包含所有满足可能阻止提案的机构和选民群体的“花里胡哨”。地方民选官员经常在区域计划中加入一些项目，这些项目对提高交通运输系统性能几乎没有作用。关于公共机构如何相互协商和互动，有一门完整的科学，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，但只是一部分原因。在美国几乎每一个都市区，制度结构都会导致交通运输计划和政策远远低于可以实现的成本效益。
   12. 贪污。
   13. 糟糕的调试 - 确定项目中谁做什么的合同写得不好，并影响外包项目。
   14. 设计和建造分离 - 不同的公司负责工程和施工，造成很高的沟通成本。
   15. 工会工作规则（而不是工资）阻碍了通过新技术实现的生产力提高。
   16. 公私合作伙伴关系用额外的前期成本换取更快的建设。
5. 项目期限
   1. 分析瘫痪 - 由于需要进行分析的官僚要求，项目被推迟，成本增加
   2. 缺乏前期资金 - 项目延误，增加了最终成本。
   3. 缺乏共识 - 对共识的政治要求增加了延误。
   4. 管理不善和贪污增加了延误。
6. 其他
   1. 维护和新设备需求最高的地方是成本高的地方。
   2. 嫉妒 - 在公共工程中比在个人生活中是一个更大的问题。 - 我为这些东西纳税，为什么 X 管辖区能得到轻轨而我的社区/地区却没有？在预算制定的时候，这会导致政治人质，因为很少有政治领导人有理由说“你知道，在我地区的一个项目的效益成本分析表明这个项目毫无意义。”这会导致两个问题：为了满足某种地缘政治公平的概念而实施的毫无意义的项目，以及项目范围不断扩大，因为如果 X 管辖区的轻轨站有公共艺术品、金色把手和喷泉，那么我地区的轻轨也应该有这些，而且还要更多。再加上“别人的钱”问题，这种类型的嫉妒导致项目范围不断扩大。
   3. 材料越来越稀缺（因此也越来越贵）。
   4. 投资启动和停止。
   5. w:棘轮效应 - 利益集团被某个特定的公共议题所吸引，并向立法机构施加压力，要求增加对该议题的支出，但却无法减少对该议题的支出。
   6. w:鲍莫尔的成本病 - 那些没有生产力增长的工作中工资的上升是由与那些经历了生产力增长并因此能够自然地支付更高工资的工作竞争的必要性造成的。
   7. 交通投资没有从劳动力中实现任何生产力增长。 - 在公共交通上每花一美元就能创造比在高速公路上每花一美元多 70% 的工作岗位。这被用来支持我们应该在交通上投入更多资金的论点，但实际上它表明我们更擅长修建公路，而不是修建交通。由于劳动力占总成本的很大一部分，交通投资没有实现公路建设中所出现的生产力增长。这可以部分解释为缺乏竞争，总投资水平过低没有吸引新的生产者进入市场，或者其他一些原因。我认为每美元投资创造的就业岗位数量相对较高并不一定意味着交通投资更有道德。它可能只是效率低下。这是将交通投资视为产业政策的一个问题。
   8. 公用事业工程没有收费。
   9. 经验和能力 - 美国在高速铁路方面没有经验，因此没有国内专业知识。
   10. 道德、培训和声望 - 交通工程在其他国家更具声望。
   11. 政府权力 - 政府在其他国家拥有更大的实施权力。
   12. 法律体系 - 法律体系更容易进行基础设施建设，包括责任、债券和保险。

负外部性

外部性是指一方的决定或购买行为给另一方带来的成本或收益，而另一方既没有同意，也没有被纳入该决定。我们将考虑的负外部性的一个例子是污染

简介

人们长期以来一直关注交通的社会成本或外部成本问题（例如：Keeler 等人 1975 ，Fuller 等人 1983 ，Mackenzie 等人 1992，INRETS 1993 ，Miller 和 Moffet 1993 ，IWW/INFRAS 1995 ，IBI 1995 ）。围绕社会成本和交通的热情，特别是那些与环境有关的热情，已经引发了更多的阴影而不是光明。这场辩论的中心问题是各种交通方式是否因为产生外部性而被隐性补贴，以及这种补贴在多大程度上扭曲了投资和使用决策。一方面，对环境损害的夸大和在没有考虑成本和效益的情况下制定的环境标准被用来阻止新的基础设施建设。另一方面，在为项目融资或收取使用费时，通常会忽略真正的社会成本。

与人们对社会成本和外部成本的兴趣密切相关的是，对运输系统中外部性的不断定义和重新定义。Verhoef（1994）指出：“当一个行为者（接收者）的效用（或利润）函数包含一个实际值取决于另一个行为者（提供者）行为的真实变量时，就会产生外部效应，而该提供者在决策过程中没有考虑其行为的影响。” 该定义排除了货币外部性（例如，消费者剩余的增加），也不包括犯罪活动或利他主义作为外部利益或成本的产生者。Rothengatter（1994）提出了一个类似的定义：“外部性是个人在做出理性决策时没有考虑的相关成本或收益。” Verhoef（1994）将外部成本分为社会、生态和部门内类别，这些类别是由车辆（行驶或非行驶）和基础设施造成的。除了我们考虑的外部性（噪音、拥堵、碰撞、污染）外，他还增加了空间使用（例如停车）以及物质和能量的使用（例如车辆和设施的生产和处置）。Button（1994）从空间上对外部性进行分类，认为它们是局部的（噪音、铅、污染）、跨界的（酸雨、漏油）和全球性的（温室气体、臭氧层破坏）。Gwilliam 和 Geerlings（1994）结合了 Verhoef 和 Button 的方案，对全球、局部、生活质量（社会）和资源利用（空气、土地、水、空间、材料）分类进行了分析。

Rothengatter（1994）认为外部性发生在三个层次：个人、部分市场、整体市场，并认为只有整体市场层次对检查公共干预的必要性是相关的。这排除了货币效应（消费者和生产者剩余）、涉及风险管理的活动以及涉及交易成本的活动。因此，外部性是公共物品，无法通过私人安排内部化。

Rietveld（1994）识别了发生在需求方和供给方的暂时效应和非暂时效应。Maggi（1994）按模式（公路和铁路）和媒介（空气、水、陆地）划分世界，并考虑了噪音、碰撞以及社区和生态系统隔离。尽管上述影响中没有提及，但所有这些都可能包括运输的热量输出。这会导致“城市热岛”效应——它具有自身无法估量的损害率和难以预防的特性。

Coase（1992）认为，问题在于企业（和个人）的行为对他人造成有害影响。他的定理从 Stigler（1966）中重新阐述为“……在完全竞争条件下，私人成本和社会成本将相等。” 该分析扩展并反驳了 Pigou（1920）的论点，他认为外部性的制造者应该缴税或承担责任。Coase 认为问题在于产权不明确，并指出外部性是由污染者和污染接收者双方造成的。在这种互惠关系中，如果没有人在附近听到噪音，就不会有噪音污染的外部性。这个理论呼应了禅宗的疑问：“如果树林里有一棵树倒了，而周围没有人听到，它会发出声音吗？” 此外，将产权分配给污染者或被污染者都会导致社会最优的生产水平，因为理论上个人或企业可以合并，外部成本将成为内部成本。然而，这种分析假设交易成本为零。如果交易成本超过了重新安排活动以最大限度地提高生产价值所带来的收益，那么行为的转变将不会发生。

内部化这些外部成本的方法有很多。Pigou 确定了征税和转移，Coase 建议分配产权，而我们政府最常使用的是监管。在不同的地方和时间，所有这些方法都在一定程度上得到了尝试。在处理空气污染方面，已经为某些污染物创建了可转让的污染权。一些国家使用燃油税来阻止出行量，另一个理由是弥补汽车造成的空气污染。美国政府制定了车辆的污染和噪音标准，并在某些地区要求在高速公路沿线安装隔音墙。因此，一个共识的定义可能是，“外部性是由一个系统（在本例中为运输，包括基础设施和车辆/运营商运营）产生的成本或收益，并由系统外部的各方部分或全部承担。”

定义

一个外部性是指一个主体的行动给另一个与交易无关的经济主体带来利益或成本的情况。

外部性是交易各方支付的费用与社会支付的费用之间的差额

• 一个货币外部性会提高资源的价格，因此只涉及转移。
• 技术外部性表现出真实的资源效应。技术外部性可以是外部利益（正向）或外部不利因素（负向）。

例子

负面外部性（外部不利因素）包括空气污染、水污染、噪音、拥堵。

正面外部性（外部利益）包括一些例子，比如养蜂场里的蜜蜂给果树和果园授粉，果园给蜜蜂提供花蜜用于酿蜜。

原因

外部性的根源是资产产权界定不清，而该资产是稀缺的。例如，没有人拥有环境，但每个人都拥有环境。由于没有人拥有环境的产权，没有人会有效地使用它并对它定价。在没有价格的情况下，人们将环境视为免费商品，并且在他们的决策过程中不会将其考虑在内。过度捕捞可以用同样的方式解释。

我们希望外部性的数量只值其成本。效率要求我们将任何资产的价格设定为 >0，以便内部化外部性。如果将价格设定为等于边际社会损害，我们将获得社会最优数量的商品或坏处。如果价格不为零，经济主体将自愿减排。

科斯定理指出，在没有交易成本的情况下，所有产权分配的效率都相同，因为相关各方将私下协商以纠正任何外部性。作为推论，该定理还意味着，在存在交易成本的情况下，政府可以通过最初将产权分配给对该产权分配效用最大的方来最大限度地减少效率低下。

帕累托最优

一种可以使至少一个个人变得更好，而不会使任何其他人变得更糟的变化被称为帕累托改进：当无法进行进一步的帕累托改进时，资源的分配被称为帕累托效率。

思考题

外部性的最佳数量是多少？

（是零吗？为什么？为什么不？）

损害与保护

社会成本：损害与保护

社会成本：供求关系

收益与成本之间的权衡是大多数经济分析的核心。成本和收益都是可衡量和不可衡量的，完整的分析必须考虑交易和信息成本以及市场成本。个人努力最大限度地提高净收益（考虑成本后的收益），社会也可能将此应用于社会成本。减少损害需要增加保护（防御、减排或缓解）来减轻损害。在某一点上，保护成本会超过减少残余损害的收益。图中对此进行了说明。这一点是在零损害（任何损害都是不可接受的）、零保护（损害微不足道，可以忽略不计）还是介于两者之间，这是一个经验问题。社会总成本在边际损害成本等于边际保护成本的地方最小。边际损害成本和边际保护成本是固定不变的，还是随着产出而上升或下降，以及上升或下降的幅度，这将是另一个重要的经验问题。

损害和保护的概念与供求关系的概念相一致，如图所示。这里，损害量随产量变化的函数 ($dD/dQ$) 是需求曲线（避免损害的边际支付意愿），保护量（衰减）随产量变化的函数是供应曲线（边际成本），表示为 ($dA/dQ$)。同样，曲线的斜率是推测性的。

在下图中，区域 A 代表消费者剩余，即社会从生产中获得的收益，通过在 qo (保护或衰减的边际成本等于防御的边际成本) 处生产来实现最大化。阴影区域 B 代表生产成本，是在最佳生产水平下的社会成本。区域 C 是未满足的需求，只要生产保持在 $q_{o}$，它不会产生任何社会成本。

系统

社会成本：原因和影响。来源：

外部性的定义和估值的核心是所讨论系统的定义。城际交通系统是开放的、动态的，并且不断变化。一些较为永久的要素包括机场、城际公路和州内的铁路轨道。该系统还包括在任何特定时间使用这些轨道（道路、铁路或航空）的车辆。其他组成部分则不太明确 - 通往机场、高速公路或火车站的道路是否属于该系统的一部分？推动车辆的能量是该系统的一部分，但从地下开采资源（例如油井）是否属于该系统的一部分？DeLuchi (1991) 将它们分析为生命周期分析的一部分，但我们应该这样做吗？在能源生产周期的哪个阶段它进入交通系统？

任何开放系统都会以多种方式影响世界。一些影响是直接的，一些影响是间接的。交通系统也不例外。以下三个例子可以说明这一点。

1. 道路上的汽车会产生噪音 - 我们认为这是一种直接影响。
2. 道路减少了两个地方之间的旅行时间，这会增加沿走廊的土地开发量 - 这是一个不太直接的影响，不像第一个那样直接或明显。其他因素可能会介入导致或阻止这种后果。
3. 走廊沿线的新的土地开发导致对公立学校和图书馆的需求增加 - 这显然是交通的间接影响。

几乎可以立即看到，间接影响的数量和范围没有限制。虽然认识到经济是动态的，并且以无数种方式相互关联，但我们也认识到，除了近似的、一阶的、直接的交通系统影响以外，几乎不可能量化任何其他东西。如果“原因”（交通）和“影响”（负面外部性）之间的相关程度足够高，那么我们认为这种影响是直接的；影响从原因产生的概率越低，这种影响就越间接。相关程度问题本质上是经验性的。

另一方面，这也引发了一些问题。汽车燃烧燃料，直接导致污染。电力高速铁路使用来自远程发电厂燃烧燃料产生的能量。如果电力是完全定价的，包括社会成本，那么将发电厂排除在外就没有问题。但是，如果发电厂燃烧燃料的社会成本没有得到适当的定价，那么忽略这些成本将是有偏差的。这就是 *最佳方案* 和 *次优方案* 的问题。最佳方案的概念建议我们优化所讨论的系统，就好像所有其他部门都是最佳的一样。次优方案认识到其他系统也是次优的。显然，其他系统在某种程度上都是次优的。但是，如果我们为了应对而使我们的系统变得次优，那么我们就会减轻改变其他系统的压力。这样做，我们实际上是在谴责所有其他解决方案都是次优的。

Button (1994) 开发了一个模型，将最终的经济原因与负面外部性和其后果联系起来，如下面的图形所示。用户和供应商没有充分考虑环境影响，导致交通使用过度。Button 认为，政策工具最好针对经济原因，但在现实中，措施针对的是四个阶段中的任何一个。这里我们考虑的是中间阶段，即物理原因和症状，并且忽略了反馈效应。

另一种观点认为，“外部性”是交通生产的投入，与典型的投入（如交通建设以及系统的运行和维护）一样。有多种输出，简化为人员出行和货物出行，尽管当然，每个人员出行在某些方面都是不同的商品。这种观点与 Becker (1965) 的观点一致，即家庭在商品的生产中使用时间 - 其中出行可能是其中之一。

理论

为了确定污染、拥堵或任何其他外部性的最佳排放水平，请考虑以下框架。所有排放、损害和成本都来自一个或多个来源 $i$，为了清晰起见，省略下标。

$C(a)=C(z-e)\,\!$

其中

• $C(a)\,\!$ 是减排成本函数，其中
• $C(a)'>0\,\!$ 且 $C(a)''\geq 0\,\!$

且

$D=D(e)\,\!$

其中

• $D(e)\,\!$ 是由于排放造成的损害成本函数。
• $e\,\!$是源头的实际排放量。
• $z\,\!$是源头在不受控制状态下的排放量。
• $a=z-e\,\!$是源头的减排量。

注意，如果$a=0\,\!$，因此$z=e\,\!$，实际排放量等于最大可能排放量。

解决这个问题的方法是最小化损害成本和减排成本之和，即

$\min D(e)+C(z-e)\,\!$

${\frac {\delta D}{\delta e}}={\frac {\delta C}{\delta a}}\,\!$

这表明边际需求函数是恒定的。

以下是正确的

${\frac {\delta D}{\delta e}}={\frac {\delta C}{\delta a}}\bullet {\frac {\partial a}{\partial e}}\,\!$

$\therefore {\frac {\delta D}{\delta e}}={\frac {\delta C}{\delta a}}\,\!$

这意味着任何外部性的最佳量是通过最小化损害成本和减排成本之和来确定的，最终我们会得到 E* 量的总污染。

如果一家利润最大化的公司面临减排收费，他们会将外部性内化，或者减排，直到减排的边际成本等于污染价格或变化。

政府标准

如果政府想要制定“标准”，它需要了解

• 边际损害水平
• 污染者的边际成本函数

因此，定价似乎具有信息优势。

上面说明的解决方案也适用于

• 空间差异化的损害
• 非线性损害函数
• 非竞争性市场环境

标准比收费更具优势，因为

• 关于边际损害函数的不确定性。
• 关于边际减排成本的不确定性。

关于边际损害函数的不确定性

现在考虑减排的边际成本被低估的情况，因此真实的边际减排成本位于估计的边际减排成本函数之上。考虑一个标准方案。使用估计的边际减排成本，排放水平设定为 e 而不是 e*。因此，排放水平低于最佳水平。由于减排水平过高，由于排放水平较低而减少的损害为 eAce*，但减排成本却高得多，为 eBCe*。净社会损失将为 ABC。

另一方面，假设当局设定了 e 的次优排放标准，因为它使用了错误的 MD 函数。排放量为 e 而不是 e*，我们再次得到 ABC 的净社会损失。因此，关于边际损害函数的不确定性对两种方案（定价或标准）都没有优势。

关于边际减排成本的不确定性

现在考虑减排的边际成本被低估的情况，因此真实的边际减排成本位于估计的边际减排成本函数之上。考虑一个标准方案。使用估计的边际减排成本，排放水平设定为 e 而不是 e*。因此，排放水平低于最佳水平。由于减排水平过高，由于排放水平较低而减少的损害为 eAce*，但减排成本却高得多，为 eBCe*。净社会损失将为 ABC。

现在考虑定价方案。当局将通过将 MD 函数设置为等于边际减排成本函数来设定排放收费 EC。这将导致 e 的排放水平；认为这是正确的数量。但真实的边际减排成本为 MCT，收费 EC 将产生的排放水平将为 e'。

如果 e' 大于 e*，则说明排放水平过高。污染造成的损失将增加 e*CDe' 的量，但由于允许排放量的增加，减排成本将减少 e*CEe'。因此，社会净损失将是 CDE。一般而言，没有理由期待 CDE 等于 ABC，但已证明

$WL_{T}=WL_{q}=0.5\left({\frac {EC}{E}}\right)\bullet \left(\Delta e\right)^{2}\left({\frac {1}{\varepsilon _{D}}}+{\frac {1}{\varepsilon _{C}}}\right)$

其中

• $WL_{T}$ 是定价带来的福利损失
• $WL_{q}$ 是标准带来的福利损失
• $\Delta e$ 是 $e'-e$
• $\varepsilon _{D}$ 是边际损害函数的弹性
• $\varepsilon _{C}$ 是边际减排成本函数的弹性

如果 1. 在绝对值上相等，或者 2. $\Delta e=0$ 或 $MC_{A}=MC_{T}$，则定价和标准带来的福利损失将相等。

当 $WL_{T}-WL_{q}>0$ 时，标准将优于收费，这种情况发生在

$\left|\varepsilon _{D}\right|<\left|\varepsilon _{C}\right|$.

如果 $\varepsilon _{C}>0$，则收费更可取，而如果 $\varepsilon _{D}>0$，则标准更可取。

基本原理

其基本原理是

• 如果 MD 函数很陡峭（例如，污染非常有毒），那么即使 e $e$ 存在轻微误差，也会造成巨大的损失。在成本存在不确定性的情况下，收费机制更容易出现这种误差。

• 如果 MD 函数很平坦，则收费将更好地逼近边际损失。如果损失函数是线性的，则最佳结果与对成本的任何了解无关。

• 如果 MC 很陡峭，则过于严格的标准会导致减排者付出过高的成本。收费机制可以对成本设定上限。

因此，关键是收费机制对成本设定上限，而标准则对排放量设定上限。

价格

外部性价格可以采取三种形式

1. 用于优化社会剩余

2. 用于以最低成本实现预定标准]

3. 用于促使遵守特定标准

也许最著名的解决大多数主要城市面临的拥堵外部性问题的“方法”是经济学家所倡导的：道路定价。在这种情况下，通过继续修建道路来实现标准。

测量

外部性的成本是两个方程的函数。第一个方程将外部性的物理产量与运输产量的数量联系起来。第二个方程计算每单位外部性的经济成本。运输产生的外部性数量是运输技术以及采取的防御和减排措施的结果。在外部性的物理生产中，存在一些普遍关注的问题。它们被归类为：可替代性、地理位置、生命周期、技术和观点。每个问题都将依次进行讨论。

可替代性

“外部性是否可替代？” 换句话说，所讨论的系统在物理上产生的外部性是否必须消除或支付，或者是否有替代品？例如，一辆汽车可能会产生 X 量的二氧化碳。如果二氧化碳不可替代，那么 X 需要被消除，或者根据 X 造成的损害征收税款。然而，如果它可以被替代，那么可以通过其他一些方式消除等量的 X（例如，通过在工厂安装污染控制设备或种植树木）。第二种选择可能更便宜，这可能会影响污染产生的经济影响。

地理位置

“外部性在什么区域内被考虑？”“加州项目产生的成本是否会由加州以外的人承担？”这一点在估算环境成本方面尤为重要，因为许多环境成本本质上是全球性的。如果我们试图估算损害（而不是防御、减排和减缓的保护成本），这将变得特别棘手。但是，如果我们假设可替代性，并使用缓解技术的成本，测量问题就会变得简单得多。理想情况下，我们会获得保护和损害的估计值，以便确定权衡取舍。

生命周期

在某些方面，我们希望查看运输系统的生命周期。但是，考虑运输系统中每种投入的生命周期变得更加困难。可能考虑的阶段包括：生产前、建造、使用、翻新、销毁和处置。忽略所有投入的生命周期可能会造成一些困难。电力将在发电厂的生产过程中产生污染外部性，然后进入运输系统。因此，使用电力的交通方式（铁路、电动汽车）将根据此决策规则比在运输过程中燃烧燃料的交通方式（飞机、汽油动力汽车、柴油火车）更有优势。对于其他投入来说，情况也是如此，尽管程度较轻。

技术

运输中涉及的技术不断变化。2000 年地面上的汽车车队在所产生的外部性数量方面与 1900 年的汽车车队将有很大的不同。希望汽车更安全、更清洁、更安静。飞机和火车无疑也将取得类似的进步。虽然分析将最初假设当前技术，但敏感性测试应考虑改进后的车队将对最小化外部性产生带来的影响。

宏观与微观分析尺度

外部性的估算通常以宏观和微观分析两种形式出现。宏观分析使用全国（或全球）成本估算作为国内生产总值（GDP）的一部分，例如 Kanafani (1983)、Quinet (1990) 和 Button (1994)。微观分析的数据更为分散。它依赖于大量工程和经验成本效益以及微观经济研究。总的来说，本研究是微观分析，不过有时会使用宏观数字作为比较基准以及在没有其他可用数据的情况下估算数据的参考。对于外部性的物理生产及其通过承担的损害或保护/减缓措施所产生的经济成本，情况都将如此。一旦产生成本估算，就可以扩展这些估算，以估算运输的州级社会成本作为州产品（加州 GDP）的一部分，这可以与其他国家估算进行比较。

问题

在衡量外部性的经济成本时，有两个重要的问题：产出测量的基础和测量的连贯性。在估算外部性的全部成本时，外部性的数量不仅是道路上交通量乘以某种外部性费率的结果。相反，它必须被衡量为在有设施和没有设施的情况下系统范围内产生的外部性的差值。例如，一条新的高速公路车道将产生以下几种影响：将现有交通从现有设施转移，在新的设施上诱发新的交通，并在旧的设施上诱发新的/不同的交通。必须使用一般均衡方法来估算需求，才能准确地确定这种变化的数量。在一般均衡方法中，用于估算需求量的旅行时间/成本等于该需求产生的旅行时间/成本。将交通从旧设施转移到新设施实际上可能会减少产生的负面外部性数量。例如，如果新的设施比旧的设施更安全，那么事故数量或事故严重程度可能会下降。另一方面，诱发的交通量虽然无疑是增加了商业的益处，但也带来了新的额外成本，即更多的事故、污染和噪音。必须考虑的净变化。

在处理外部性的成本时，所有外部性中使用的估算值应保持一致。成本估算包含隐含的假设，特别是关于时间、生命和安全的价值。可以对任何研究提出关键问题

• 在估算事故成本时使用的人身和健康价值是否与用于估算污染的人类影响相同？

• 在拥堵成本和事故之间使用的时间价值是否一致？对于拥堵而言，许多人被延迟一小段时间，而对于碰撞（忽略拥堵的影响）而言，少数人被延迟很长时间。

成本函数估算方法

已经采取了许多方法来估算外部性的成本。我们将第一类方法称为“损害”方法，第二类方法称为“保护”方法。基于损害的方法从外部性存在并通过降低财产价值、生活质量和健康水平造成 X 数量的损害这一假设开始。

保护方法估算通过减排、防御或缓解来防止一定数量的外部性所产生的成本。防御措施的一个例子是房屋中更厚的窗户，以减少道路噪音。减排措施将要求公路当局建造隔音墙来减少噪音，或者要求车辆配备更好的消声器。缓解措施可能只适用于某些类型的外部性；例如，减少某一设施事故的增加安全措施也会抵消另一设施事故数量的增加。

预计保护措施的边际成本会上升。消减/防御/缓解的第一批外部性数量比第二批外部性数量便宜，依此类推，因为最具成本效益的措施首先会被采取。这并不是说在给定缓解技术内，缓解外部性不存在规模经济。它只是表明在技术之间，成本可能会上升。如果我们认为外部性是可替代的，则可以应用缓解方法。道路产生的空气污染可能与附近工厂产生的等量污染造成同样的损害。消除道路产生的污染数量的最具成本效益的方法可能是工厂增加洗涤器。虽然仅从道路本身消除 100% 的道路污染可能非常昂贵，但消除系统中的相同数量的污染可能相当合理。确定缓解每个系统范围内外部性的最有效方法需要了解其可替代性的性质。

这两种方法（损害或保护）都不一定会产生单个的设施成本值。更有可能的是，每种方法都会根据其执行方式和所做的假设产生多个不同的成本估计。这强化了对敏感性分析和定义明确的“系统”方法的需求。我们将成本估算技术分为三大类：显性偏好、陈述偏好和隐性偏好。显性偏好基于观察到的情况以及受外部性影响的个人行为，陈述偏好来自对处于假设情况下的个人的调查，而隐性偏好则基于立法、行政或司法决策中所隐含的成本。

显性偏好

显性偏好方法试图通过确定损害在多大程度上降低了商品的价格来确定外部性的成本。

显性偏好也可用于估计人们为各种保护（防御/减排）措施支付的价格以及这些措施的有效性。例如，隔热需要一定的花费，并且在降低噪音方面具有特定的有效性。因此，个人购买隔热或双层玻璃窗户的程度可能表明他们对安静的重视程度。然而，如果个人可以通过他们无法控制但可能在技术上可行的方式来确保安静，他们可能愿意花一些钱（但少于隔热成本）。

特征模型：关于噪音成本的最广泛使用的估计值来自特征模型。这些模型假设商品（例如房屋）的价格由许多因素组成：建筑面积、可达性、地块面积、房屋年龄、污染、噪音等。使用回归分析，估计每个因素的参数。由此，可以估计出随着噪音量的增加，住房价值的下降。这已广泛用于估计道路噪音和机场噪音对个人住宅的社会成本。理论上，商业地产的价值也可能受到噪音的类似影响。在我们目前为止的文献综述中，没有发现此类研究。此外，尽管噪音会影响公共建筑，但由于公共建筑不进行出售，因此这种方法不能作为衡量指标。同样，在确定噪音的一些成本时，可以调查个人可能愿意为更安静的车辆支付多少费用。与房屋一样，可以估计车辆属性的特征模型。车辆是一捆属性（空间、加速性能、燃油经济性、平稳驾驶、安静、做工质量、配件）的影响价格，也是一个属性。

单位/成本法：一种简单的方法，“单位成本（比率）法”通常用于在交通中分配成本。这种方法根据成本与产出的最高统计相关性，将每个成本要素（多少有点任意地）分配给单个产出指标或成本中心（例如，车辆行驶里程、车辆行驶小时数、车辆数量、乘客数量）。

工资/风险研究：确定生命或健康风险或一般不适的经济成本的一种方法是通过分析基于工作特征的工资/薪金差异，包括风险作为一个因素。

时间使用研究：这种方法衡量了通过一定数量减少某些风险而使用的时间。例如，安全带降低了受伤的风险，或者使用人行天桥可能降低了被汽车撞到的风险。节省的时间是有价值的，这可能为风险厌恶的估计提供信息。

损失年限加上直接成本：这种方法估计了因死亡造成的事故损失年限以及非致命伤造成的损失年限。它还包括非生命损害的货币成本。然而，它用货币来定义生命。虽然它可能具有一些人道主义优势，因为它没有对生命进行货币估值，但通过金钱和意义来定义生命可能具有一些实际价值。通过金钱和意义来定义生命可能有助于我们评估一项具有特定建设成本和生命拯救潜力的改进是否在经济上是值得的。

综合：这种事故成本计算方法扩展了损失年限加上直接成本方法，通过对人的生命进行估值。该价值是通过观察人们在选择进行一定风险水平的活动与另一种风险不同但成本/时间不同的活动时所做的权衡来评估的。研究基于人们实际支付的价格和他们愿意支付的价格，并使用各种显性偏好技术。这是美国联邦公路管理局的首选方法。

人力资本：人力资本方法是一种会计方法，它侧重于事故受害人的生产能力或潜在产出，使用未来收入的折现现值。在此基础上，还要加上财产损失和医疗费用等成本。痛苦和折磨也可以算在内。人力资本方法可用于事故、环境健康以及可能的拥堵成本。它被用于澳大利亚 1990 年的“道路事故社会成本”研究 。然而，Miller（1992） 等人对该方法持怀疑态度，因为受伤的唯一影响是自掏腰包的费用加上损失的工作和家务劳动。从扩展意义上讲，它对儿童的估值很低，甚至对老年人来说可能具有负面价值。虽然衡量人力资本是事故成本的必要投入，但它不能是唯一的投入。

陈述偏好

陈述偏好涉及使用假设性问题来确定个人对设施经济成本的偏好。陈述偏好研究主要分为两类：条件估值和联合分析。

条件估值：也许确定外部性成本的最直接方法是提出假设性问题：“一个人愿意为减少一定量的外部性支付多少？”或“一个人愿意为避免施加一定增量的外部性支付多少？”Jones-Lee（1990）一直是使用这种方法来确定噪音成本的首要研究人员。理论上，这种方法可以应用于任何接受噪音的人，尽管它通常针对交通设施的邻居（或潜在邻居）提出。这种方法存在一些困难。任何陈述偏好方法的第一个困难是，人们对假设性问题给出假设性答案。因此，在将该方法作为唯一的信息来源进行依赖之前，应该将其与显性偏好方法（针对类似情况的实际结果）进行校准。第二个困难是“权利”问题。例如，认为自己有权保持安静的人不会以与没有这种权利的人相同的方式回答这个问题。第三个困难是，个人可能会声称对某种商品拥有无限的价值，这给经济分析带来了困难。

联合分析：为了克服条件估值的问题，人们使用了联合分析。联合分析要求个人在一种商品（例如安静）与另一种商品（例如可达性）之间进行权衡，已被用于更好地衡量噪音的成本，例如 Gillen（1990）在多伦多所做的研究 。

隐性偏好

存在一些方法可以衡量外部性的成本，这些成本既不是从个人决策中显现出来的，也不是由个人在调查中陈述的。这些方法被称为隐性偏好，因为它们源于监管或法院确定的成本。

监管成本：通过政府监管，对社会施加成本，其目的是减少噪声、污染或危险的产生。这些规定包括车辆标准（例如消声器）、道路减排措施（例如隔音墙）以及许多环境法规。通过确定这些法规的成本和收益，可以估计每个外部性的隐含成本。这种措施假设政府在实施各种标准或进行不同项目时行为一致且理性。

司法意见和协商补偿：与隐含成本措施类似，可以观察法院（法官和陪审团）在提交给他们的案件中如何权衡成本和收益。可以从这些判决中确定每单位噪音或生命的成本。这种方法在事故案件中可能更可行。

影响、成本分配和补偿

这组最后的主题涉及影响（谁造成了外部性）、成本分配（谁遭受了外部性）以及补偿（如何公平地征用成本和支付补偿）。

影响

一般模式是，成本可以由多个方产生，并由多个方承担。在这种情况下，相关方包括：车辆运营商和承运商；道路、轨道和机场运营商；以及社会其他成员。

• 车辆运营商和承运商：公交公司、卡车公司、汽车驾驶员、铁路、航空公司
• 道路/轨道/机场运营商：交通部、铁路、机场管理局
• 社会：公民、政府、其他国家/地区的公民、环境

该概念模型不关注低于车辆级别的任何事物。车辆上的成本如何归因于车辆中的乘客，或货运成本如何归因于托运人，不在我们的考虑范围之内。同样，所有权也不是问题，车辆的运营商可能不是所有者，例如，租用汽车的情况。显然，这里在车辆运营商与道路和轨道运营商之间存在一些重叠。在美国铁路的情况下，运营火车的公司通常拥有轨道，尽管火车经常行驶在其他铁路拥有的轨道上。此外，对于某些交通方式，但并非本文所考虑的那些方式，可能没有车辆（例如管道和输送带）。

任何一方都可以对任何一方征收成本。为了说明这一点，我们以噪音为例。交通噪声是由运动中的车辆产生的，并可能影响以下任何类别：自身、其他车辆使用者和当地社会。道路或铁路在施工期间会产生噪音，但这种情况被忽略，而且噪音实际上不会损害道路和轨道运营商（除非他们被认为对车辆产生的噪音负责，并且必须建造隔音墙或其他减缓措施）。机场也存在类似情况。从技术上讲，飞机造成了几乎所有的噪音，但机场被认为对此负责。由车轮在路面上产生的噪音也未被考虑，而这在一定程度上取决于道路运营商。

• 车辆运营商对自身的影响，对其他车辆的影响。例如，车辆（比如汽车）的属性之一是其安静性，这一点反映在车辆的价格上。安静性有两个方面：隔音，这可以保护驾驶室免受汽车和其他车辆产生的噪音；以及噪音产生，即汽车对自身和他人而言有多吵。车辆产生的噪音并在驾驶室内听到的噪音是内部成本，而车辆产生的噪音并被其他人听到的噪音则是对车辆运营商而言是外部的，但对交通系统而言是内部的。
• 车辆运营商对社会的影响。车辆产生的噪音会对附近土地用途的可用性和灵活性产生负面影响，这种影响会随着距离的增加而减弱。效用下降反映在土地价值上。这些成本显然是运营商和交通系统外部的。

成本分配

显然存在外部成本，但并不总是清楚谁应该承担这些成本。这个问题引出了成本分配的问题。这些问题包括：目标 - 我们为什么分配成本，方法 - 我们如何分配成本，结构 - 我们如何细分成本，以及问题 - 我们如何处理共同成本、联合成本和交叉补贴等棘手问题。

首先要问的问题是成本分配的目标是什么。有几个竞争者，不幸的是，它们并不完全兼容。这些包括公平、效率、效益和可接受性。

第一个考虑因素是公平或公正。这个概念提出了一系列问题，总结为“对谁而言的公平”。根据不同的切割方式，不同的“公平”解决方案是可能的。经典的划分是纵向公平与横向公平。横向公平是在同一部门的使用者之间进行的公平成本分配，纵向公平是在部门之间进行的公平性。成本是否在使用者之间、设施之间、模式之间、经济部门之间进行“公平”分配？项目负担是否在经济和环境之间进行公平分担？第二个考虑因素是效率。与公平相比，效率更为清晰，但它仍然提出了相同的问题“对谁而言”。分配对于使用者、运营商、州、国家而言是否有效率？它是否考虑了经济其他部门的效率低下、补贴和税收，或交通系统的其他组成部分？效率也可以分为两类：理论效率和实践效率。前者忽略了实施（信息和交易）成本，而这些成本会随着征收费用数量的增加而上升。此外，经济学家确定了三种效率：配置效率，其目标是实现商品的最佳组合；生产效率，其试图实现最低平均成本；动态效率，其寻求长期最佳投资或资本配额。配置效率可以理解为拥堵定价，以确保交通设施的最佳利用。生产效率将试图筹集足够的资金，以最低的成本运营和维护实体设施。动态效率将试图筹集资金来为设施提供资金，无论是主动的还是被动的。这些目标在多大程度上一致尚不清楚。

与效率形成对比的是效益。效率测试询问系统是否以最小的努力实现了其目标，而效益测试则询问系统的目标或产出指标是否与更广泛的社会目标一致。例如，一条高效的道路可以以高速率将交通运输到社区，但这在满足社区更高生活质量的更广泛社会目标方面可能无效，因为交通会扰乱社区。成本可以分配以实现资源的有效利用，但会导致无效或适得其反的系统。

此外，我们将考虑利润动机。如果该设施是由一个追求利润的公司建造的，则价格将反映在竞争、垄断或寡头垄断环境中实现利润最大化的尝试。

最后一个考虑因素是可接受性。一个可能具有理想属性的系统，如果未实施，则对任何人都没有用处。在政治领域，必须进行权衡和妥协才能取得进展。

成本可以根据谁导致了成本或谁从成本中获益来分配。存在反映两者的定价方案。经济学家提出的成本分配方法与工程师采取的方法（以及美国政府通过模式成本分配研究制定的官方政策）之间存在二元性。

至少有三种经济方法可以用来分配成本。自上而下的经济方法采用成本方程，并将结果分配给使用者，这些方法是：每个使用者的平均总成本、每个使用者的平均可变成本以及边际成本（短期和长期），其中最后一种方法是经济学家所青睐的。

另一方面，从下而上工作的工程师将系统分解成各个组成部分，并将这些组成部分分配给使用者。每种模式或承运商都有略微不同的成本分配方法。这些方法总结如下

• 固定分配 - 根据以前的研究收取固定费用
• 行业达成一致（例如总经理协会规则 - 关于分配外国铁路货车的成本的规则，这是一项预先达成的协议）
• 零分配 - 使用者在共同成本中免费乘坐，仅支付可归属的成本
• 比例分配（新投资/长期定价） - 按使用比例将可变成本和固定成本分配给使用者
• 最低服务成本：可避免成本分配（层次成本/可避免成本/可分离成本/剩余收益） - 只将可以避免的成本分配给受益者，如果受益者不使用该服务，这些成本就可以避免。
• 最低服务成本：可归属成本分配 - 分配为成本分配 + 根据使用情况分担共同成本。
• 最低服务成本：使用优先级成本分配 - 分配可归属成本分配，但如果使用者优先使用则收取额外费用，如果使用者放弃优先使用则给予折扣（例如，插队）。

除了上述集中式成本分配方法外，还有其他分配给使用者的方法。

• 协商合同 - 各方根据个别情况协商费用。这在铁路行业中经常使用，因为一家承运商的火车使用另一家承运商的轨道。
• 仲裁 - 类似于协商合同，但由第三方对费用做出最终决定。
• 监管裁决 - 监管机构，如前国家间贸易委员会，收集信息并就适当的费率做出决定。这现在在垄断寡头垄断行为中使用最为广泛。
• 立法裁决 - 立法机构承担监管机构的角色，并设定成本分配的价格和/或条件。一个例子是采用支持高速公路系统的税收，其中汽油税、车辆牌照和卡车收费以及收费必须得到州立法机构的批准。
• 司法裁决 - 在各方之间发生争议后（承运商与承运商之间、承运商与政府之间或政府与政府之间），法院可能会被要求做出最终决定。
• 拉姆齐定价规则 - 该规则将根据客户的需求弹性来收费。客户的需求弹性越大（客户的选择越多，价格越低。只要短期边际成本得到覆盖，一家公司使用这种定价规则以让客户继续使用他们的服务而不是竞争对手的服务是值得的。
• 歧视性垄断者/寡头垄断者 未受监管的垄断企业会在客户之间进行歧视，以获得更高的收入（获取消费者剩余）。垄断歧视分为三类：（一级、二级、三级）。

上述工程和经济成本分配将成本分配给使用者。但还有其他方法。

• 一般收入：如果交通要进行补贴，那么公众（包括使用者和非使用者）可以被收取一定比例的费用。当使用一般税收收入用于交通时，就会出现这种情况。
• 价值获取：类似地，另一种偶尔使用的转移是“价值获取”方法，即对附近的土地所有者征税，税收基于由于新的交通设施而导致的房产价值增加，这种方法已在洛杉矶的新交通站附近使用过。在实践中，可能会使用每种方法的一部分。

补偿

如果造成外部性的个人和组织要被收费，那么那些受到不想要的声音、污染等的个人和组织应该得到补偿。在接收者是无形的，比如“环境”的情况下，所收取的资金应该在该部门用于修复损害或提前减轻损害。同样，环境损害造成的健康损害通常是弥散的。另一方面，谁受噪音影响是相当清楚的。但外部性在设施开放（或宣布）后立即被埋葬在土地价格中。因此，只有当时的地主才应该获得补偿。撞车会导致几类当事方受到损害：那些参与撞车的人（及其家人和保险公司）、因撞车而延误的通勤者（尽管这可能在拥堵部分中得到更好的处理）以及整个社会。参与者在很大程度上通过保险部门得到私人的保障，必须注意避免重复计算。

拥堵通常分为两类：经常性拥堵和非经常性拥堵。非经常性拥堵最常见的原因是事故（交通事故、恶劣天气）。这些事件的时间价值可能不同，因为经常性拥堵可能意味着更少的计划延迟，因为它已经被大多数通勤者考虑在内。从拥堵定价中筹集的资金，除了减少交通流量外，还可以用于进一步扩大容量以缓解拥堵。但这并不能补偿那些在道路定价生效后采用速度更慢（但更便宜的交通方式）的人。一个问题出现了，即这些个人是否享有一些免费旅行的权利，而这些权利正在通过定价被取消，或者是否需要对旅行进行一些普遍的补贴。拥堵在定价方面存在进一步的问题，例如高峰时段与非高峰时段。当交通量更大时，每增加一辆车的冲击越来越大，这表明高峰时段的收费更高。然而，收费会减少需求，因此，对问题的均衡解决方案至关重要。

社会隔离和视觉影响也是无形的。它们很难定价。在某种程度上，对于视觉影响，可以识别项目的邻居，并将损害定义为财产价值下降。就旅行的美学质量而言，在概念上可以将之与平行路线进行比较（公园路 vs. 高速公路），一条比另一条更“漂亮”，看看除了路线选择模型解释的之外，交通量是否有差异。流量的差异给出了对路线价值的隐含选择，以额外的時間（因此是金钱）来衡量，这在旅游区可能很重要。旅行也存在风险方面，司机可能会选择某些“好地区”的道路，因为他们不想在孤立的地区或被认为是糟糕的社区发生故障。

社区中断的社会方面（在考虑了基础设施前后财产价值的净变化后，考虑了所有可达性（增加或减少）、噪音和视觉影响）极其难以确定。可能需要找到一个政治解决方案来解决定价和安排补偿的问题。

污染证据

北美交通来源约占

• 47% 的氮氧化物排放 (NOx)
• 71% 的一氧化碳排放 (CO)
• 39% 的碳氢化合物排放 (HC)

标准 vs. 价格

为了控制大多数污染物，我们选择了标准而不是定价。这反映在我们车辆上的催化转化器“允许排放水平”。

噪音是美国选择技术修复以实现标准的另一个例子。然而，欧洲人在一些机场对超过特定噪音级别的飞机征收噪音费。

私人成本 vs. 社会成本

区分私人和社会成本的目的是纠正经济主体行为造成的实际资源错误配置，这些行为对市场中的其他人造成了成本（或收益）。市场没有为主体提供考虑其行为的激励。

私人成本和社会成本之间的区别在于，在做出决定时，个人会考虑他们面临的成本，但不会考虑他们的决定对其他人的影响，而其他人的影响实际上可能会给他们带来成本。如果发生这种情况，外部性将导致资源错误配置，因为经济主体不会被迫支付他们强加的成本，也不会因他们带来的收益而获得任何补偿。

全成本模型

基于：

检查交通问题和就交通系统做出明智决定的第一步是了解当今交通的全部成本，包括事故、空气污染、噪音和拥堵的社会成本，以及提供和运营基础设施的内部成本。此外，如果要避免交通方式、用户群体或国家或州地区之间的交叉补贴，如果用户要支付提供和维护交通系统的全部成本，那么了解用户目前支付的总成本比例以及其他方承担的比例非常重要。这种对不同交通方式的城际旅行的全部成本的完整评估一直缺乏。开发本研究中提出的类型成本模型和估算对于衡量不同交通方式的真实成本至关重要，并且是进行明智投资决策的先决条件。

全成本计算包括基础设施建设、运营和维护成本，以及运营商、用户和社会成本。社会成本包括噪音、空气污染和事故成本，以及拥堵成本。用户成本包括购买、维护和运营车辆（如汽车）的成本，以及旅行时间的成本。我们首先开发一个分类法来表示交通的全部成本，与交通方式无关

• 基础设施成本 $C_{I}$- 包括建设的资本成本和债务偿还，以及维护和运营成本，以及对政府或私营部门的服务成本；
• 运营商成本 ${\displaystyle }$- 运营商在购买车队、维护和运营车队的资本成本方面的所有支付的总和 (COC)，减去那些转移到基础设施的成本（例如使用费），我们将其标记为运营商转移。
• 用户货币成本 $C_{U}$ - 用户在资本成本中购买车辆支付的所有费用、票价和关税的总和，以及用于维护和运营车辆或乘坐运营商（UOC）的资金；减去那些成本（例如票价），这些成本是运营商或基础设施的转让，以及事故保险，这些被认为是社会成本，我们将其标记为用户转让 $T_{U}$.
• 用户旅行时间成本 $C_{T}$ - 在非拥堵条件下行驶所花费的时间乘以时间的货币价值。
• 用户延误成本 $C_{D}$ - 在拥堵条件下行驶所花费的时间减去在非拥堵条件下行驶所花费的时间乘以时间的货币价值。
• 社会成本 - 由于排放 $C_{E}$、碰撞 $C_{A}$ 和噪音 $C_{N}$ 造成的社会额外的净外部成本，是制造和使用运输服务中使用的真正资源成本；

用于估计全部成本 $C_{Full}$ 的方法将结合来自多个来源的元素。通过添加和减去上述因素，从而避免重复计算，我们得到以下公式，其组成部分将在本文中依次进行说明

$C_{Full}=(C_{U}-T_{U})+C_{I}+C_{E}+C_{N}+C_{A}+C_{T}$

关键问题

“外部性”是生产系统的投入。清洁空气、安静、安全、自由流动时间被用于生产旅行。该系统有边界：直接效应与间接效应，必须避免重复计算

外部性选择

标准：直接效应

未在资本或运营成本中内部化

对用户外部（不一定对系统外部）

结果：噪音、空气污染、拥堵、碰撞

非：水污染、停车、国防...

方法

噪音

测量

噪音：不需要的声音

dB(A) = 10 log (P²/P_ref)

P：压力，P_ref：最安静的可听见声音

NEF：噪音暴露预测是事件数量（频率）及其响度的函数。

生成

产生的噪音量是交通流量、速度、交通类型的函数。

额外的车辆具有非线性影响：例如 1 辆卡车 = 80 分贝，2 辆卡车 = 83 分贝，但对响度的敏感度也随之增加

噪音随距离衰减

估值

享乐模型：随着噪音的增加，财产价值下降 --> 噪音折旧指数 (NDI)。许多高速公路和机场研究的平均 NDI 为 0.62。每增加一个 dB(A) 单位，房价就会下降 0.62%

整合

噪音成本函数（$/pkt）: f(噪音量、房屋价值、住房密度、利率)

使用“合理”假设，高速公路的范围在 0.0001 美元/vkt - 0.0060 美元/vkt 之间。最佳猜测 = 0.0045 美元/pkt。对于航空，大约相同，0.0043 美元/pkt。

空气污染

测量

空气污染问题：烟雾、酸雨、臭氧层损耗、全球气候变化。

EPA“标准”污染物：HC（又称 VOC、ROG）、NOx、CO、SOx、PM10

其他污染物：CO2

生成

模式	客公里	HC kg，M	CO kg，M	NOx kg，M	C，吨
		（克/pkt）	（克/pkt）	（克/pkt）	M
					（克/pkt）
公路	5.4 x 1012	5,118	32,690	5,945	263.2
		-0.95	-6.053	-1.11	-46
喷气机	5.8 x 1011	54	163	72.7	59.2
		-0.093	-0.28	-0.13	-100
总数		6,409	39,972	7,918
运输
所有总数		18,536	60,863	19,890
来源

估值

当地健康影响、材料和植被影响、全球影响全球影响的最大不确定性，拟议的“碳税”存在两个数量级的差异

整合

污染物	航空运输成本	公路运输成本
	（$/pkt）	（$/vkt）
PM10	---	$0.000066
SOx	---	$0.00024
HC	$0.00012	$0.0030
CO	$0.0000018	$0.000049
NOx	$0.00017	$0.0010
碳	$0.00058	$0.00026
总计	$0.00087	$0.0046

拥堵

测量

时间：拥挤、不拥挤

随着流量接近和超过“容量”，拥挤时间增加

不拥挤时间：自由流动时间 + 预期延迟

生成

航空运输：延迟与使用

估值

时间的价值取决于许多因素（Hensher 1995）。其中包括出行方式、一天中的时间、出行的目的（商务、非商务）、出行的服务质量或水平（包括速度）以及出行者的具体特征，包括收入。此外，节省时间的价值可能取决于节省的时间量——60 人节省 1 分钟可能不等于 1 人节省 60 分钟。移动中的时间比等待时间价值更高。同样，计划延迟（一个人想要离开的时间和下一个计划服务（巴士、火车、飞机）之间的间隔时间）也与之相关的价值。意外延迟比预期延迟成本更高，因为这些延迟被纳入决策中。所有这些因素都需要在对出行时间和拥堵成本的详细运营分析中加以考虑。

时间的价值是出行方式、一天中的时间、出行目的、服务质量、出行者的函数。

范围很广，通常为航空 50 美元/小时，汽车 30 美元/小时。（商务旅行比私人旅行更有价值）。

另一方面，平均每小时个人电脑指数（40 小时工作制）为 10 美元/小时

整合

时间成本函数

TC = VoT Qh ( Lf/ Vf + a (Qh / Qho)b)

高速公路：a=0.32，b=10

航空：a=2.33，b=6

碰撞

测量

碰撞数量按严重程度划分多个数据库（NASS、FARS）多个机构（NHTSA、NTSB）+ 州和保险机构分类不一致 未报告

生成

碰撞率，函数高速公路：碰撞率 = f（城市/农村、入口匝道、辅助车道、流量、排队）航空：碰撞率 = f（飞机类型）

估值

估计碰撞成本的主要方法是估计其损失成本。这里介绍的方法采用了一种综合方法，包括对因事故而损失的年份进行估值，以及直接成本。必须采取以下几个步骤：将伤害转换为生命损失年，确定生命的价值，以及估计其他成本。对伤害进行估值需要衡量其严重程度。Miller（1993）将一年功能能力（365 天/年，24 小时/天）描述为包含以下几个方面：活动能力、认知能力、自我照顾能力、感觉能力、美容能力、疼痛、执行家务的能力以及执行有酬工作的能力。以下表格显示了不同程度伤害造成的损失时间百分比以及不同程度伤害造成的损失功能年。

不同程度伤害造成的损失时间百分比

活动类型	轻微	严重	致命	总数
功能	18.0	40.7	41.3	100.0
家庭生产	25.2	22.1	52.7	100.0
工作	21.7	19.1	59.2	100.0

资料来源 Miller（1991）第 26 页

不同程度伤害造成的损失功能年

伤害程度	每次伤害	寿命百分比	每年	年度总计的百分比
1. 轻微	0.07	0.15	316,600	10.7
2. 中度	1.1	2.3	587,700	20.0
3. 严重	6.5	13.8	1,176,700	40.0
4. 极度严重	16.5	35.0	446,700	15.2
5. 危急	33.1	70.0	413,800	14.1
非致命伤害平均值	0.7	1.5	2,941,500	100.0
致命	42.7	100.0	2.007,000

资料来源 Miller（1991）第 29 页 注意：非致命伤害的预期寿命平均为 47.2 年

联邦公路管理局使用以下内容

MAIS 等级	严重程度	VSL 的分数
MAIS 1	轻微	0.0020
MAIS 2	中度	0.0155
MAIS 3	严重	0.0575
MAIS 4	极度严重	0.1875
MAIS 5	危急	0.7625
MAIS 6	致命	1.0000

资料来源：

成本估算的核心是生命的价值（或统计生命的价值）的估计。许多研究从不同的角度探讨了这个问题。Jones-Lee（1988）提供了一个总结，重点介绍了从揭示偏好和陈述偏好研究中得出的英国价值观。联邦航空管理局（1989）提供了另一个总结。他发现，生命的价值范围存在高达两个数量级的差异（100 倍的因素）。Miller（1991）的总结如下所示，数字已更新为 1995 年美元。

不同类型研究对生命的价值的估计

研究类型	生命的价值（$）
（1988 年美元）	生命的价值（$）
（1995 年美元）
49 项研究的平均值	220 万	290 万
11 项汽车安全研究的平均值	210 万	270 万
研究类型
对危险工作的额外工资（30 项研究）	190 万-340 万	250 万 - 440 万
市场需求与价格
更安全的汽车	260 万	340 万
烟雾探测器	120 万	160 万
污染程度较低的地区的房屋	260 万	340 万
人寿保险	300 万	390 万
工资	210 万	270 万
安全行为
行人隧道使用情况	210 万	270 万
安全带使用情况（2 项研究）	200 万 - 310 万	260 万 - 400 万
速度选择（2 项研究）	130 万 - 220 万	170 万 - 290 万
吸烟	100 万	130 万
调查
汽车安全（5 项研究）	120 万-280 万	160 万 - 360 万
癌症	260 万	340 万
更安全的工作	220 万	290 万
消防安全	360 万	470 万

资料来源：Miller（1990），注意：以百万（M）计的税后美元（1995 年 = 1988 年 * 1.3）。

目前（截至 2008 年）FHWA 使用 580 万美元，这是最近几项研究的平均值。

整合

高速公路事故成本估计范围为 0.002 美元 - 0.09 美元/pkt。我们的估计为 0.02 美元/pkt。城市/农村权衡。城市地区的事故更多，但严重程度较低。航空事故成本为 0.0005 美元/pkt。

总结

成本以每乘客公里行驶计算。

成本类别	航空系统	公路系统
噪音	$0.0043	$0.0045
空气污染	$0.0009	$0.0031
碰撞	$0.0004	$0.0200
拥堵	$0.0017	$0.0046
总计	$0.01	$0.03

估值存在高度不确定性

成本随使用情况而变化

会计工作很困难，但必须进行以避免重复计算。

思考问题：生命的价值

假设有一项道路改善措施，每年可以挽救一条生命，将年死亡人数从 2 人减少到 1 人（在使用该道路的 1000 人中）。假设所有旅行者都相同。分析中应该使用生命的价值是多少？

通常，我们会做相当于尝试计算每个旅行者对 50% 的驾驶死亡风险降低（从千分之二降至千分之一）的支付意愿，并将该数值乘以死亡风险降低的 1000 人。

另一种方法是确定被救助者的支付意愿。那么，你愿意支付多少钱来避免死亡（一定程度的）(即你的支付意愿)？第一个问题的答案通常被认为是你的所有资源（你愿意付出一切，这样我就不会杀了你）。

或者，我可以付多少钱才能让你让我杀了你（接受意愿）？ 这个问题的答案是：我必须付给你无限的钱才能让你让我杀了你。

这两个金额（所有或无穷）可能都超过了人们愿意支付以降低死亡概率的意愿乘以体验它的人数。

从经济学角度来说，我们将单个个体的生命需求曲线下的面积（消费者剩余）（当生命量接近 0（死亡的可能性接近确定性）时，其价值渐近地接近无穷大）与生存可能性变化的边际变化相比较 乘以所有个人（即价格的 y 轴和相同需求曲线之间的四边形，在 Pb 和 Pa 之间），这描述了生存变化的价格变化。

一方面，使用所有人的边际变化而不是被救者生命总变化，我们会给安全改进一个较低的值。 另一方面，个人对自己的生命价值远远高于社会对该个体的生命价值。

效用

效用是经济学家对消费者试图最大化的东西的表示。 消费者可能想要更多的一种东西，而更少地想要另一种东西。 ...

无差异曲线

无差异曲线

需求取决于效用。 效用函数表示一种为不同组合分配排名的方式，使得更优选的组合的排名高于不太优选的组合。 效用函数可以用一般的方式表示为

$U=U(x_{1},x_{2})=x_{1}x_{2}\,\!$

其中 $x_{1}$ 和 $x_{2}$ 是商品（例如，出行带来的净收益）

无差异曲线是指消费者对所有商品组合都感到无差异的轨迹。如果偏好满足通常的规律性条件（下面会讨论），那么存在一个效用函数$U(x_{1},x_{2})$来代表这些偏好。无差异曲线上的点代表等效用。负斜率表示边际替代率 (MRS)。

$MRS=-{\frac {\Delta x_{2}}{\Delta x_{1}}}\,\!$

替代品和互补品

替代品

互补曲线

替代品用以下方式表示：

$U(x_{1},x_{2})=ax_{1}+bx_{2}\,\!$

其中无差异曲线的斜率 = -a/b。

从图形上看，替代性越大，无差异曲线越接近直线。完全替代性是指直线无差异曲线（例如，使用 A 或 B 方式上下班）。

互补品用以下方式表示：

$U(x_{1},x_{2})=min(x_{1},x_{2})\,\!$

互补性越高，无差异曲线越接近直角曲线；完全互补性将具有直角无差异曲线（例如，左鞋和右鞋，从家到工作和从工作到家的行程）。

贸易游戏

贸易游戏是一种检查资源的经济交易如何影响个人效用的方法。假设经济体包含以下资源（用彩色纸片表示）

• 白色
• 紫色
• 棕色
• 橙色
• 蓝色
• 灰色
• 绿色
• 黄色
• 金色

游戏的目的是最大化你的效用收益。

为自己定义一个效用函数

$U=f({\text{White, Purple, Brown, Orange, Blue, Gray, Green, Yellow, Gold}})$

你会收到一些资源

衡量你的效用

与班上的其他人进行交易（15 分钟）记录你的交易。

在交易期结束时再次衡量你的效用。计算你的绝对增长率和百分比增长率。

在黑板上记录分数

讨论

是否有更好的资源分配方式？

偏好最大化

图形

预算约束

预算曲线向外移动

预算曲线的斜率发生变化

效用优化

效用最大化涉及在资源约束下选择商品组合。例如，个人通过比较消费增加带来的效用增加与放弃资源（或等效地放弃这些资源所能支配的消费）带来的效用损失，来选择商品、服务和交通工具的数量。

通常将一个价格视为 1，并将一种商品视为货币。收入增加可以用预算线向外移动来表示。

商品$X_{1}$价格上涨可以用预算线斜率的变化来表示（仍然固定在一个端点）。

从图形上看，优化过程是通过将个人愿意用一种商品换取另一种商品的比率与市场允许他/她进行交易的比率相等来实现的。这可以用以下图形来表示

个人通过沿着预算约束向下移动到预算线斜率 ($-P_{1}/P_{2}$)（即市场决定的交换比率）正好等于个人愿意用两种商品进行交换的比率来实现效用最大化。这是无差异曲线的斜率，即边际转换率 (MRT)。诸如“e”之类的点是效用最大化的均衡点。

均衡是无差异曲线/效用与预算约束的切点。

优化

作为一个优化问题，这可以写成

${\text{Maximize}}U(X)\,\!$

受以下约束：

$px\leq m\,\!$

$x$ 在 $X$ 中。

其中

• $p$ = 价格向量。
• $x$ = 商品向量。
• $m$ = 收入。

(由于非饱和，约束可以写成 px=m。)这类问题可以使用拉格朗日方法解决。

$\Lambda =U(X)-\lambda (px-m)\,\!$ 其中

• $\lambda$ 是拉格朗日乘子。

对 $x$ 求导数，并将一阶条件设置为 0。

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{i}}}={\frac {\partial U(X)}{\partial x_{i}}}-\lambda p_{i}=0\,\!$

相除得到边际替代率和经济替代率。

$MRS={\frac {\frac {\partial U(X)}{\partial x_{i}}}{\frac {\partial U(X)}{\partial x_{j}}}}={\frac {p_{i}}{p_{j}}}=ERS\,\!$

示例：优化效用

${\text{Max}}U=x_{1}x_{2}\,\!$

${\text{s.t.}}m=p_{1}x_{1}+p_{2}x_{2}\,\!$

$\Lambda =x_{1}x_{2}-\lambda (p_{1}x_{1}+p_{2}x_{2}-m)\,\!$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{1}}}=x_{2}-\lambda p_{1}=0\,\!$

${\frac {\partial \Lambda }{\partial x_{2}}}=x_{1}-\lambda p_{2}=0\,\!$

求解

${\frac {x_{2}}{p_{1}}}={\frac {x_{1}}{p_{2}}}\,\!$

或

$p_{1}x_{1}{\text{ }}={\text{ }}p_{2}x_{2}\,\!$

代入预算约束

$m=2p_{1}x_{1}\,\!$

$x_{_{1}}^{*}={\frac {m}{2p_{1}}}\,\!$

$x_{_{2}}^{*}={\frac {m}{2p_{2}}}\,\!$

需求、支出和效用

间接效用

马歇尔需求将价格和收入与需求的组合相关联。 这表示为 $x(p,m)$。 该函数是 0 阶齐次，因此如果我们将 $p$ 和 $m$ 都加倍，$x$ 保持不变。 我们可以开发一个间接效用函数

$v(p,m)=maxU(X)\,\!$

约束条件： $px=m\,\!$

其中解决此问题的 X 是需求的组合

示例：间接效用

$\left({\frac {m}{{\text{2}}p_{1}}}\right)\left({\frac {m}{{\text{2}}p_{2}}}\right)={\frac {m^{2}}{4p_{1}p_{2}}}\,\!$

进行单调变换

$=\left({\frac {1}{4}}\right)\left(2\ln \left(m\right)-\ln \left(p_{1}\right)-\ln \left(p_{2}\right)\right)\,\!$

随着收入的增加和价格的下降而增加

其中解决这个问题的$X$是需求组合

属性

间接效用函数$v(p,m)$的属性

• 在$p$中非递增，在$m$中非递减
• 0 次齐次
• 在$p$中拟凸
• 在所有$p>>0,m>0$处连续

支出函数

间接效用的逆函数是支出函数$e(p,u)={\text{min}}px\,\!$

约束条件：$u(x)\geq u\,\!$

支出函数$e(p,u)$的属性

• 在$p$中非递减
• 在$p$中1 次齐次
• 在$p$中凹
• 在$p$中连续，对于$p>>0$

罗伊恒等式

希克斯需求或补偿需求表示为 h(p,u)。

$h_{i}(p,u)={\frac {\partial e(p,u)}{\partial p_{i}}}\,\!$

改变价格和收入以使消费者保持固定效用水平，而不是马歇尔需求。罗伊恒等式允许在观察到的需求和效用之间来回转换

$x_{i}(p,m)=-{\frac {\frac {\partial v(p,m)}{\partial p_{i}}}{\frac {\partial v(p,m)}{\partial m}}}\,\!$

示例（续）

$x_{1}(p,m)=-{\frac {{}^{\partial V}\!\!\diagup \!\!{}_{\partial p}\;}{{}^{\partial V}\!\!\diagup \!\!{}_{\partial m}\;}}=-{\frac {-{}^{m^{2}}\!\!\diagup \!\!{}_{4p_{1}^{2}p_{2}^{}}\;}{{}^{2m}\!\!\diagup \!\!{}_{4p_{1}^{}p_{2}^{}}\;}}={\frac {2m}{p_{1}}}\,\!$

$x_{2}(p,m)={\frac {2m}{p_{2}}}\,\!$

等价关系

$e(p,v(p,m))=m\,\!$ 达到 $v(p,m)$ 的最低支出为 $m$

$v(p,e(p,u))=u\,\!$ 从收入 $e(p,u)$ 获得的最高效用为 $u$

$x_{i}(p,m)=h_{i}(p,v(p,m))\,\!$ 当收入为 $m$ 时的马歇尔需求等于当效用水平为 $v(p,m)$ 时的希克斯需求。

$h_{i}(p,u)=x_{i}(p,e(p,u))\,\!$ 当效用水平为 $u$ 时的希克斯需求等于当收入为 $e(p,u)$ 时的马歇尔需求。

福利衡量

货币度量间接效用函数

货币度量间接效用函数表明，在价格水平为 p 时，需要多少收入才能获得与在价格水平为 q 和收入为 m 时相同的效用水平。定义为

$\mu (p;q,m)=e(p,v(q,m))\,\!$

等价变动

$EV=\mu (p^{0};p^{1},m^{1})-\mu (p^{0};p^{0},m^{0})\,\!$

注意 1 表示之后，0 表示之前

当前价格为基准，收入变化多少才能获得相同的效用水平

补偿变动

$CV=\mu (p^{1};p^{1},m^{1})-\mu (p^{1};p^{0},m^{0})\,\!$ 新价格为基准，收入变化多少才能补偿价格变化带来的影响

消费者剩余

效用和消费者剩余

$\Delta CS=\int \limits _{p^{0}}^{p^{1}}{x(t)dt}\,\!$

一般来说

$EV\geq CS\geq CV\,\!$

当效用是准线性时 ($U=U(X1)+X0)\,\!$，那么

$EV=CS=CV\,\!$

阿罗不可能定理

阿罗不可能定理 社会福利函数聚合问题的说明

三个个人都有良好的偏好。然而，将这三者聚合起来并不能产生一个良好的偏好函数

• 甲喜欢红色胜过蓝色，蓝色胜过绿色
• 乙喜欢绿色胜过红色，红色胜过蓝色
• 丙喜欢蓝色胜过绿色，绿色胜过红色。

聚合后，传递性被破坏。

• 两个人喜欢红色胜过蓝色
• 两个人喜欢蓝色胜过绿色，并且
• 两个人喜欢绿色胜过红色。

社会想要什么？

偏好

消费组合

定义一个消费集X，例如 {房屋、汽车、电脑}，

'x', 'y', 'z' 是商品组合，例如 x{房屋、汽车}，y{汽车、电脑}，z{房屋、电脑}。

商品不是为了自身而消费，而是为了它们相对于其他商品的属性

我们想找到排序商品组合的偏好。效用是序数的，所以我们只关心哪个更大，而不是大多少。

条件

为了产生一个连续的（良好的）效用函数，偏好有几个条件。

• 完全性：要么 $x{\underline {\succ }}y$（读作 x 比 y 更可取）或者 $y{\underline {\succ }}x$或者两者都有
• 自反性：$x{\underline {\succ }}x$
• 传递性：如果 $x{\underline {\succ }}y$并且 $y{\underline {\succ }}z$那么 $x{\underline {\succ }}z$（这对社会福利函数来说是一个问题）
• 单调性：如果 $x\geq y$那么 $x{\underline {\succ }}y$
• 局部非饱和：多总比少好
• 凸性：如果 $x{\underline {\succ }}y$ 且 $y{\underline {\succ }}z$，则 $tx+(1-t)y{\underline {\succ }}z$
• 连续性：输入的微小变化导致输出的微小变化。偏好关系 ${\underline {\succ }}$ 在 X 中是连续的，如果它在极限运算下保持不变

如果函数 f 在其定义域中的点 a 处连续，则

• ${\underset {x\to a}{\mathop {\lim } }}\,f\left(x\right)\,\!$ 存在

• ${\underset {x\to a}{\mathop {\lim } }}\,f\left(x\right)=f\left(a\right)\,\!$

如果 'f' 在 'a' 处不连续，我们说 'f' 在 'a' 处不连续。

进一步阅读

• 效用在出行方式选择中的应用 （交通运输基础知识维基教科书）

需求

需求

个人需求函数

个人需求曲线

恩格尔曲线

预算线枢轴：为了获得需求曲线，改变相对价格（比如 P1）。预算线枢轴，均衡解发生变化。因此，消费者需求取决于价格和收入。绘制 $P_{1}$ vs. $X_{1}*$，这就是我们之前提到的传统需求曲线。

需求函数是个人在不同价格下消费的商品/服务数量之间的关系，保持其他价格和收入不变。需求函数上的每个点都是效用最大化点。实际上，需求曲线是效用度量空间到美元度量空间的转换。因此，上图中的点 'e' 是需求曲线上的一个点。

为了构建需求曲线，只需改变一种商品的价格，保持其他商品的价格和收入不变。在图形上，这表示在下图中。请注意，上图中的均衡点在下方图中的“数量空间”中也有其对应点。因此，这表明价格或支出信息提供了一个衡量人们偏好的指标，并且可以用于进行估值方面的评估。

恩格尔曲线也与从效用最大化框架中发展出的需求曲线有关。恩格尔曲线是在所有价格保持不变的情况下，个人在面临收入变化时将消费的商品组合的轨迹。从图示上看，这意味着如果收入上升或下降，预算约束线将向上或向下平行移动。这条恩格尔曲线也称为收入-消费曲线。

• 正常商品：恩格尔曲线向上倾斜
• 劣质商品：恩格尔曲线向下倾斜
• 完全替代品：恩格尔曲线呈正斜率，斜率值为 $P_{1}$
• 完全互补品：恩格尔曲线呈正斜率，斜率等于 $P_{1}+P_{2}$

同质偏好仅取决于消费组合中商品的比率。这意味着同质偏好将产生通过原点的直线恩格尔曲线。这可以解释为，如果收入增加了 $t$ 倍，需求组合将增加 $t$ 倍。对数线性偏好是同质偏好的一种例子，但并非所有同质偏好都是对数线性的。

需求曲线定义为价格与数量之间的关系，其中需求量是未知数，价格是外生给定的变量。这种关系表示为：$Q=Q(P)$

逆需求曲线只是“普通”需求曲线的单调变换。逆需求曲线表明，对于每种商品 1 的需求水平，消费者需要支付的价格才能消费一定数量的商品。逆需求曲线表示为：$P=P(Q)$

总需求

私人商品需求的聚合

公共商品需求的聚合

从个体需求到总需求的转变，需要我们以某种方式对个体需求进行汇总。汇总的水平取决于手头问题的性质。需求函数可以定义在社会经济群体、城市、州和整个经济范围内。存在许多“汇总”问题，其中最重要的是如何处理汇总时消费者的多样化偏好。

一个有趣的问题是如何在给定商品性质的情况下进行汇总。这是一个交通运输中的问题，因为一些人认为交通基础设施是“准公共”商品。

私人商品：如果我增加了我的消费量，我就减少了其他人可获得的数量，从个体到总体的聚合是水平求和。（左）这反映了商品的稀缺性。

公共商品：如果我增加了我的消费量，可获得的数量仍然存在，从个体到总体的聚合应该是垂直的。（右）P=社会支付意愿

投入需求理论

等产量曲线和等成本曲线

为了得到成本曲线，改变产量水平，等产量曲线就会移动，最小成本在不同的 K-L 组合下实现。

到目前为止，我们已经研究了消费者的需求。企业的需求也适用类似的理念。例如，一家公司可能需要选择一家卡车公司来运输其货物。它可以将问题视为成本最小化或利润最大化，这被称为彼此的“对偶”，当求解时会产生相同的答案。

成本最小化：在给定产量水平 Q' 的情况下，最小化成本。

刚刚说明的这种约束优化问题的示例是

${\begin{aligned}&{\text{Min C }}={\text{ }}wL+rK\\&{\text{s}}{\text{.t}}{\text{. }}F(K,L)=Q'\\\end{aligned}}$

其中

• K = 资本
• L = 劳动力
• w = 工资率
• r = 利率

技术替代边际率 (MRTS) = w/r。

绘制 Q 与 C(Q) 图

在竞争市场和一整套相关假设下，企业通过在以下情况生产来实现利润最大化

边际成本 = 边际收益。

利润 $\Pi =PQ-C(Q)$.

弹性

效用函数是消费者偏好的表示，而需求函数是效用（以及因此的偏好）到数量空间的映射。弹性是需求曲线的总结度量，因此在很大程度上受到潜在偏好结构的影响。弹性定义为一个变量的比例变化量与另一个变量的比例变化量之比。因此，它提供了一个变量对另一个变量变化的敏感程度的衡量指标。

例如

• 如果票价上涨 5%、10% 或 50%，人们对购买交通票的敏感程度如何？
• 如果抵押贷款利率下降 30%，住房需求会如何变化？
• 如果机票价格上涨 15%，国际航空旅行的需求会如何变化？

所有这些问题实际上都在问，“需求相对于某个变量的弹性是多少”？

需求价格弹性 (PED) 可以定义为

$E_{d}={\frac {\%\ {\mbox{change in quantity demanded}}}{\%\ {\mbox{change in price}}}}={\frac {\Delta Q_{d}/Q_{d}}{\Delta P/P}}$

自身价格弹性

需求价格弹性（自身价格弹性）定义为

$\varepsilon _{ii}={\frac {p_{i}\Delta q_{i}}{q_{i}\Delta p_{i}}}={\frac {p_{i}\partial q_{i}}{q_{i}\partial p_{i}}}$

请注意，dq/dp 是需求函数的斜率，因此除非存在一种非常特殊的需求函数类型，否则斜率与弹性不同。

一般来说，自身价格弹性为负。当$P_{i}$ 上升时，$Q_{i}$ 的消费量应该会减少（其他条件不变）。然而，它通常被称为正数，这只是令人困惑的。所有商品都有价格弹性，但是，如果弹性小于 -1，则该商品被称为弹性商品，如果弹性在 0 到 -1 之间，则该商品被称为非弹性商品。

在研究燃油价格对出行需求的影响时，这一点很重要。

交叉价格弹性

交叉价格弹性研究的是商品 i 的消费量随着商品 j 的价格变化而发生的变化。

$\varepsilon _{ij}={\frac {p_{j}\Delta q_{i}}{q_{i}\Delta p_{j}}}={\frac {p_{j}\partial q_{i}}{q_{i}\partial p_{j}}}$

如果 $P_{j}$ 上升，$Q_{i}$ 也上升，那么 $Q_{i}$ 和 $Q_{j}$ 是替代品。如果 $P_{j}$ 下降，$Q_{i}$ 也上升，那么 $Q_{i}$ 和 $Q_{j}$ 是互补品。

在研究模式竞争时，这一点很重要。

收入弹性

$\varepsilon _{iY}={\frac {Y\partial q_{i}}{q_{i}\partial Y}}$

如果 Y 上升，Qi 也上升，那么 Qi 就是正常商品。如果 Y 上升，Qi 下降，那么 Qi 就是劣等商品。

例如汽车拥有量，以及新车和二手车的区别。

参考资料

• Gillespie, Andrew (1 March 2007). Foundations of Economics. Oxford University Press. ISBN 9780199296378. Retrieved 28 February 2010.

• Gwartney, James D.; Stroup, Richard L.; Sobel, Russell S. (14 January 2008). Economics: Private and Public Choice. Cengage Learning. ISBN 9780324580181. Retrieved 28 February 2010. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

• Parkin, Michael; Powell, Melanie; Matthews, Kent (2002). 经济学. Harlow: Addison-Wesley. ISBN 0-273-65813-1.

正外部性

请记住，外部性是指由于另一方做出的决定或购买而导致的成本或收益，而该方既没有获得该方的同意，也没有有效地考虑该方的决定中的成本和/或收益。

正反馈和负反馈：系统方法

负反馈系统中的平衡

负反馈回路

供求平衡的说明

供求关系构成了经济学家对交通系统的看法。它们是均衡系统。这是什么意思？

交通成本包括时间和金钱。这些成本由供应曲线表示，随着出行需求的增加而上升。如上所述，需求（例如，希望使用该设施的车辆数量）取决于价格，价格越低，需求越高。这两条曲线在均衡点相交。在示例图中，它们在每公里 0.50 美元的通行费和每小时 3000 辆车的流量处相交。为了简化分析，时间通常转换为金钱（使用时间价值）。

成本可能是可变的，包括用户的旅行时间、每次出行或每次行程产生的自付费用（例如通行费、汽油和票价），或者固定的，例如保险或购买汽车，这些费用只是偶尔承担一次，并且在很大程度上独立于每次出行的成本。

这意味着该系统会受到负反馈过程的影响

A 的增加会导致B 的减少。B 的增加会导致A 的增加。

失衡

正反馈循环（良性循环）

正反馈循环（恶性循环）

然而，交通系统的许多要素不一定产生平衡。以A 增加会导致B 增加的情况为例。B 的增加会导致A 的增加。一个例子是，A 交通需求增加会导致更多的汽油税收入（B），更多的汽油税收入会导致更多的道路建设，而这反过来又会增加交通需求。（此示例假设汽油税产生的需求（从道路建设产生的需求）大于对价格敏感性的成本，即投资是值得的。）这被称为正反馈系统，在某些情况下被称为“良性循环”，其中“良性”是一个价值判断，取决于你的视角。

类似地，你可能会遇到“恶性循环”，其中A 减少会导致B 减少，而B 减少会导致A 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”是一个价值判断。服务减少会导致公交乘客减少，公交乘客减少就不能对交通资源提出太多要求，从而导致更多服务削减。

当然，这些系统会相互作用：更多的道路建设可能会吸引公交乘客转向汽车，而这些额外的驾驶者则会缴纳汽油税并产生更多的道路。

有人可能会问，正反馈系统是收敛还是发散。答案是“这取决于系统”，特别是你在系统中的哪个位置或哪个时间点观察。可能存在这样的点，无论你建造了多少条额外的道路，都不会再有交通需求，因为每个人已经消费了他们想要的尽可能多的出行。我们还没有达到道路的这个点，但另一方面，我们已经达到了很多商品的这个点。如果你住在美国的大部分地区，你家的水价可能不会影响你喝多少水，而自来水价格降低也不会增加你的摄入量。如果你使用其他替代品的价格更低（或自来水价格更高），例如瓶装水，你可能会使用替代品。但价格可能会影响其他行为，例如草坪浇水和汽车清洗。

反馈系统的例子

我们探讨一些与城市增长、可达性、电动汽车采用和城市交通相关的例子。

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交通需求。更多的拥堵限制了需求，但更多的需求会导致更多的拥堵。

公交车扎堆（+）正反馈系统的一个例子是公交车扎堆。高频率运营的公交车往往会扎堆。一辆领先的公交车载客，每位乘客都会让公交车行驶速度变慢。当公交车驶近下一站时，会有更多乘客在等待。相比之下，后续的公交车行驶速度会更快，因为每站等待的乘客越来越少，因为前面的公交车较晚，并且接载的乘客更多。最终，公交车会扎堆在一起。此模拟演示并解释了这种现象。

集聚经济和城市增长（+）经济学家试图理解城市为什么增长，以及为什么大城市似乎比其他城市更有优势。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的作用。企业和工人在城市的聚集产生了正外部性，允许劳动力市场集中、投入共享和知识溢出。（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，在给定时间内可达到的活动和目的地更多。活动越多，可达性越高。可达性越高，土地价格越昂贵。

汽油税和电动汽车的使用量

汽油税和电动汽车使用量（+）想象一下，所有汽油车用户都支付了所有交通成本。想象一下，总支出为 1 亿美元，总用户数为 100 万，每年行驶 1 万英里（总行驶里程为每年 100 亿英里，成本为每英里 0.01 美元），所有汽油动力汽车的油耗为 30 英里/加仑。在这种情况下，如果所有车辆都是汽油动力，那么汽油税将为每加仑 0.30 美元（或每英里 0.01 美元），与目前的成本一致。现在想象一下，只有半数汽车缴纳汽油税，税收跃升至 0.60 美元以支付成本，仍然相当可以接受，但随着汽油税的上升，人们应该预计汽油动力汽车的数量会下降。下图显示了基于上述假设，在道路上不同数量的汽油动力汽车的情况下预期的汽油税。请特别注意，这是一个对数对数刻度。当汽油发动机汽车只有 5 万辆（95% 非汽油动力）时，税收跃升至每加仑 6.00 美元（高于欧洲水平），但最后一辆车必须支付每加仑 30 万美元。远离汽油税是一个会加速的正反馈系统。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。由于公共交通用户面临的成本包括用户的旅行时间，而旅行时间包含等待公交车或火车的固定部分，因此可以证明，在更高的需求水平下，由于更频繁的服务，等待时间会减少。这反过来又会让公共交通更有吸引力。因此，边际成本票价的设定应考虑相关的用户时间成本，以便实现最优。莫林效应可能为补贴部分城市交通服务提供效率理由。

莫林效应可能是由于提供更频繁的服务，如上所述，在一个单一的路线中产生，也可能在网络环境中产生。例如，如果网络中的路线密度增加，用户访问最近车站所花费的时间成本会减少，从而再次降低一次出行的总成本。

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，Downs/Thomson 悖论和交通规划过程，国际交通经济学杂志，14(3): 283-311。）

汽车为什么起飞了？因为在所有汽车出行比例的价值下，汽车的出行速度都比公交更快，即使整个城市可能会更好（整体速度更快），如果避免了汽车造成的拥堵，每个人都乘坐公交车。Mogridge 和其他人假设，在没有道路通行费的情况下，拥堵的交通系统确实是这样运作的。

左图正确吗？还是右图（右）更准确地反映了经验证据？迄今为止，最好的证据集合是在 Mogridge 的一篇评论中汇集的。

网络外部性

网络外部性背后的理念是，网络越多人（目的地）使用（服务于），网络的价值就越高。

网络的例子

来自通信的网络示例包括

• 电报，
• 电话，
• 传真，
• 电子邮件，
• 万维网，
• 自动取款机，以及
• 英语。

在交通运输中，网络示例包括

• 铁路，
• 公路，
• 机场，
• 集装箱。

网络外部性的例子

非交通运输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 确定四种（在某种程度上与交通运输相关的）存在网络外部性的技术（具有组织间标准）。[…]

术语

描述网络外部性时经常使用的术语

• 锁定
• 路径依赖
• 临界质量
• 规模报酬递增
• 集聚经济
• 从众效应
• "梅特卡夫定律": 网络的价值随着成员数量的平方而增加。

集聚经济

集聚经济的概念在城市经济学中已被长期考虑。交通运输以某种形式推动了这些集聚经济。

空间经济学文献观察到：专业化和多元化的城市共存。更大的城市往往更具多元化。城市规模和专业化的分布往往随着时间的推移而保持稳定。城市增长与专业化和多元化相关。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，（内生的）自组织，路径依赖，城市系统（多中心）。

以下是一些关于集聚的引言

• “我的目的是表明城市是主要的经济器官”（Jacobs 1969，第 6 页）。
• “发展是在使注入即兴创作成为可能的背景下不断改进的过程。城市创造了这种背景。其他任何东西都没有”（Jacobs 1984，第 155 页）。
• “城市不仅是增长发生的地方，而且本身就是增长的引擎”（Duranton 2000，第 291-292 页）。
• “大城市一直并将继续是经济增长的一个重要来源”（Quigly 1998，第 137 页）。
• “集聚可以被认为是经济增长的地域对应物”（Fujita and Thisse 2002，第 389 页）。

知识驱动经济中的集聚、生产力和（城市）规模

• "城市区域是它们所处国家经济的火车头，因为它们是密集关联的经济活动的场所，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" Scott 和 Storper，2003

• "大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]通信成本的降低本身并不会导致财富和权力的传播和扩散；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. 货币的	能够以批量折扣的价格购买中间投入
	技术性的		2. 静态技术	由于运营工厂的固定成本导致平均成本下降
			3. 动态技术	随着时间的推移，学习更有效地运营工厂
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点
			5. 亚当·斯密专业化	外包使上游投入供应商和下游公司都能够从专业化带来的生产力增长中获益
			6. 马歇尔劳动力池	具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产生的成本降低，这些成本会在同一地点的企业之间溢出
	城市化	静态	8. 简·雅各布斯创新	本地完成的事情越多，观察和借鉴他人想法的机会就越多
			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 号，但益处来自于一个地点的行业多元化。
			10. 亚当·斯密劳动分工	类似于上面的第 5 号，主要区别在于劳动分工是由同一地点存在许多不同的购买行业而实现的
		动态	11. 罗默内生增长。	市场越大，利润就越高；企业对地点的吸引力越大，工作岗位就越多；劳动力池越多，市场就越大——等等
			12. 纯粹集聚	将基础设施的固定成本摊到更多纳税人身上；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，改编自 Kilkenny 1998

标准化和协调外部性

计算器键盘图像：从下到上依次递增 0、1、2、3。

电话键盘图像：从上到下依次递增 1、2、3，0 在底部。

21 世纪初典型的有线电视遥控器有上下箭头来调整频道。按下向上（加）按钮将使您远离频道 0，而向下按钮将使您靠近频道 0（虽然如果您到达最后一个频道，您将返回到首页）。但遥控器也有用于屏幕指南的导航——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您，但在这里向上移动您靠近频道 0，而向下移动您远离 0。向左和向右箭头使您在时间上向前或向后移动。

这些遥控器还有一套用于操作辅助设备（如 DVD 或内置设备，如个人录像机）的控件。向左箭头，遵循录音机的惯例，播放（向前），而双向左箭头（在最右边）是快进，双向右箭头（在左边）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 。每个遥控器都是为特定盒子定制的，因此随着人们累积连接到电视的盒子，遥控器的数量也相应增加。通用遥控器的乌托邦仍然没有实现；希望这种情况不会持续几十年，然后标准化才会出现，或者其他一些界面会普及。

与遥控器一样，键盘也是另一种可能造成混乱的约定领域。

电话和计算器上的键盘代表相同的十位数字，但它们有不同的布局。电话键盘，在贝尔系统 1960 年代推出按键式拨号时引入，将0（或O 表示操作员，在电话上并不总是清楚）放在底部，然后将数字 1 到 9 排成三行三列，从顶部开始。另一方面，计算器键盘（也用于计算机键盘）虽然将 0 放在底部，但将 1 到 9 也排成三行三列，但在这种情况下，从底部开始，如图所示。这些约定已经延续到计算机，计算机可以以任何随机方式排列数字，但使用不同的约定来表示不同的设备。更新的设备，如电视遥控器，可以使用任何一种，但通常遵循电话布局（尽管有些有自己的原始布局，例如，在第一行从 1 到 4，在第二行从 5 到 8，在第三行从 9 和 0）。

操作电视机，很少是一项紧急活动，因此糟糕的设计或非标准界面带来的额外认知负担虽然令人厌烦，但不危险。但在选举投票方面，这种混乱和由此产生的错误可能会改变结果（例如，2000 年美国总统大选在佛罗里达州西棕榈滩使用的奇特的蝴蝶选票，导致帕特·布坎南获得了不成比例的（与其他司法管辖区相比）选票，很可能让佛罗里达州，从而美国选举团和总统职位落到小布什手中）。

美国游客在一些欧洲国家试图写电子邮件时可能会注意到，英语世界中常用的QWERTY 键盘（以字母顶行上的键命名）被另一种键盘取代，这种键盘主要交换了 Y 和 Z，但也有一些细微的改变，被称为QWERTZ 键盘。这足以让触屏打字者（呃，打字员）摸不着头脑。我相信这种混乱是双向的。

在美国驾驶汽车，很多功能幸运地已经标准化了。刹车踏板在左边，油门踏板在右边。方向盘本身通常按预期工作。不太关键的功能仍然令人困惑，尤其是在更换汽车或驾驶不熟悉的车辆（如租车）时，这种困难会加剧，因为这种情况通常发生在不熟悉的地方。挡风玻璃雨刷在哪里？灯光开关在哪里？远光灯在哪里？变速箱控制在哪里？收音机在哪里？环境控制在哪里？车门锁在哪里？车窗控制在哪里？后视窗控制在哪里？后备箱解锁在哪里？油箱解锁在哪里？油箱在驾驶员侧还是乘客侧？所有这些都因车辆的制造商、型号和年份而异。

靠右行驶 在本地是标准化的，但在全球范围内并非如此。正如来自欧洲大陆、北美洲或南美洲的任何旅行者都知道的那样，在英国、新西兰、日本、加勒比海群岛，甚至澳大利亚和印度次大陆的岛屿大陆，情况都不同。

交通信号灯通常是上面红色，下面绿色。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？所有这些模式都是地方性的，但不是全球标准。

具有正网络外部性的显露需求（实现的预期）曲线构建

具有正网络外部性的显露需求（实现的预期）曲线构建

（根据 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。然而，网络商品的需求随着网络成员数量的增加而增加（Economides 1996）。网络的每个用户都为其他用户创造了正的外部性。因此，网络呈现出看似向上的需求曲线，在饱和状态下自我限制，需求完全缺乏弹性。

基本原理

图 1 构建了正网络外部性的显露需求曲线。令 $P(n;n_{e})$ 表示当预期销售 n_e 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商品）。网络的价值随着销售的单位数的增加而增加。当只有一个消费者时，($n=1$)，网络的价值并不高，因此在 $n=1$ ($D_{1}$) 的隐含需求较低，低于 $D_{2}$，低于 $D_{3}$，等等。在消费者数量 ($n$) 和该数量下的隐含需求曲线 ($D_{n}$) 之间画一条线，会描绘出一个近似抛物线的形状，$P(n,n)$.

条件

$P(n,n)$ 是规模为 $n$ ($D_{e}$) 网络的需求曲线与网络规模的垂直投影相交时的均衡价格，此时消费者数量（网络规模）为 $e$。因此，$P(n,n)$ 是实现的预期（或显露的需求）曲线，即第 n 个消费者实际愿意为加入维持 n 个消费者规模的网络而支付的价格集合。对于较小的 $n$，实现的预期需求在以下三种情况之一成立时呈上升趋势：

1. “规模为零的网络中每个消费者的效用都为零，或者
2. 对于非常小的网络，网络扩张会带来直接且巨大的外部收益，或者
3. 存在大量高支付意愿的消费者，他们对加入规模接近于零的网络持无差异态度。”

饱和

虽然需求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规模，但存在饱和点，超过该点，增加成员数量不会增加价值。这种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，网络规模可能会供不应求，因为正的外部经济无法内化为生产企业的内部收益。

与 U 形成本曲线相交

A - 供给曲线与需求曲线相交两次：成本下降且需求上升时，以及成本上升且需求下降时。

B - 供给曲线与需求曲线相交两次：成本下降且需求下降时，以及成本上升且需求下降时。

C - 供给曲线与需求曲线相交两次：成本下降且需求上升时，以及成本上升且需求上升时。

D - 供给曲线与需求曲线不相交。

我们接着可以考虑将抛物线需求曲线与 U 形供给曲线相交。忽略切线，可能出现四种关键结果，如下面的图所示。在三種曲线相交的情况下（A、B、C），右侧的交点，用 Q* 表示，将是一个稳定的均衡。然而，要到达右侧的交点，可能需要经过左侧的交点。

规模经济与范围经济在成本方面的类比

在关于成本的章节中，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，如果生产更多单位，生产给定数量的商品会更便宜（因为固定成本可以分摊到更多单位上），而范围经济表明，共同生产多种商品比分别生产更便宜。

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，或者因为偏好多样性而不是单调性，商品的价值也会更高。这些多样性或跨技术外部性类似于范围经济。

与正反馈系统相关的其他概念

伴随创新

(基于 Garrison W, Souleyrette R, (1996), "Transportation, Innovation and Development: The Companion Innovation Hypothesis", Logistics and Transportation Review, vol. 32, pp. 5-38).

经济是一系列关联市场。 “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。

需求曲线是否包括这些正的外部性？

市场有多聪明？

支付意愿是否以高于贴现率的速率随时间变化？

重组和创新会导致生产力增长，这应该从宏观经济的角度来把握（参见运输与生产力讲座）。如果正的外部性没有被捕捉到（而负的外部性被捕捉到），那么显然存在投资不足。

学习曲线

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。

消费经济

平均固定成本随着市场规模的扩大而下降。

在以成本回收为目标的大型固定成本市场（例如公共基础设施），这一点非常重要。随着市场规模的扩大，每位用户的成本下降。这本身应该会增加需求——并且可以被视为正的消费规模外部性。

S 曲线和关联的 S 曲线

递增和递减收益以及均衡

(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。)

网络如何增长

首先，网络必须对一些网络成员在最小规模上（超过加入成本）具有价值，或者必须得到补贴。新网络的成功条件表明

1. 它必须与现有网络兼容（即不是真正的新网络），或者
2. 价值显著更高，才能让人们采用它。

例如，州际公路与现有的车辆公路系统兼容，交叉路口已建成，同样的汽车可以使用两者。另一方面，与铁路最初竞争的运河和牲畜拉车相比，铁路非常有价值，尽管技术不兼容，但这使得它们获得了成功。简而言之，如果兼容性有成本，它可能会因为额外的处理成本、额外的等待时间或解码事物所需的额外处理层（如软件）而限制市场。

托马斯·休斯说：“成熟的系统扼杀了新生系统”。 这意味着占据特定利基的成熟技术使得新技术很难进入该利基，因为它没有所有兼容的基础设施和相关的兼容技术。

智能在哪里

• 智能网络，愚蠢的数据包/车辆（铁路、电话）
• 智能数据包/车辆，愚蠢的网络（道路、互联网）

在网络设计中解决这个问题很重要

网络设计与网络增长

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，在一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预测实际网络。- 实证性

问题

• 为什么网络会扩展和收缩？
• 网络会自组织成层次结构吗？
• 道路是一种涌现特性吗？
• 投资规则可以预测网络扩展和收缩的位置吗？
• 这些改进的知识如何帮助规划交通网络？
• 出行需求、人口、收入和人口统计的变化在多大程度上推动了供给的变化？
• 我们能否模拟和预测基础设施改进的空间特定决策？

网络增长

• 取决于现有和预测的交通需求
• 取决于现有的交通供给
• 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 曲线的方式增长。

网络如何随时间变化

• 节点：添加、删除、扩展、收缩
• 链接：添加、删除、扩展、收缩
• 流量：增加、减少

节点形成问题

• 克里斯塔勒的中心地理论 (CPT) 试图回答：城市聚落是如何分布的，更具体地说，是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出了许多理想化的假设，特别是在交通服务的普遍性方面，本质上是假设了网络问题。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），中心地 (市场城镇) 满足当地需求。平原被一系列六边形 (近似于没有间隙或重叠的圆形) 所界定，其中心将是中心地。然而，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) 将位于更靠近消费者的位置，并具有较小的市场区域 (例如便利店)，而另一些活动将具有较大的市场区域以实现规模经济 (例如仓库)。

中心地与网络层次结构

网络层次结构与中心地非常相似（明尼阿波利斯市中心、郊区活动中心（例如布鲁明顿、埃迪娜、伊甸草原）、地方活动中心（例如丁基镇、体育场村、中途）、社区中心（第四大道和第八街东南））。

中心地出现在城市内部和城市之间。层次结构：明尼阿波利斯-圣保罗；杜鲁斯、圣克劳德、罗切斯特；莫里斯、布雷纳德、马歇尔等；国际瀑布等。

练习

• 使用 SONG 模型来理解网络增长。转到：SONG 作业

进一步阅读

• Levinson，David 和 Ramachandra Karamalaputi (2003) 预测新建公路连接线的建设。交通与统计杂志。第 6 卷 (2/3) 81-89。
• Levinson，David 和 Ramachandra Karamalaputi (2003) 诱发供给：微观层面上公路网络扩张模型。交通经济与政策杂志，第 37 卷，第 3 部分，2003 年 9 月，第 297-318 页。

思考问题：正外部性的应用

• 正外部性是否存在（或是否已内部化）？讨论...
• 这对智能交通系统的未来前景意味着什么？
• 与智能车辆（和相对愚蠢的道路）相比，自动公路系统的未来前景如何？