北京市交通拥堵的社会成本分析

中国人口 资源与环境 2011年 第21卷 第1期 C H I NA POPUL ATI O N , RES O URCES A ND ENVI R ON ME NT Vo. l 21 N o . 1 2011

北京市交通拥堵的社会成本分析

谢旭轩 张世秋 易 如 吴 丹 黄德生

(北京大学环境科学与工程学院, 北京100871)

*

摘要 本文旨在评估北京市交通拥堵导致的社会成本, 为交通资源使用定价和交通政策的制定提供依据。借鉴国际通用的交通成本核算方法, 利用北京大学环境科学与工程学院环境经济学小组2007-2008年对北京市二、三、四环路和典型拥堵路段交通状况实地监测获取的车流量和车速数据, 估算拥堵的社会成本, 并分析了北京奥运会交通限行政策拥堵缓解效果和社会成本节约。结果表明, 北京市2008年全年因拥堵导致的时间延误成本、燃油消耗成本和大气污染物排放损害总和至少约为50-250亿元, 大致是北京市GDP 的0. 5%-2. 5%。与2007年相比, 2008年北京市道路拥堵状况总体上有所缓解, 道路改造和以地铁为代表的公共交通建设发挥了重要作用。2007年 好运北京 和2008年奥运各阶段交通限行措施效果显著, 时间延误成本减少40%-50%, 燃油消耗和污染物排放也大幅降低。鉴于道路拥堵导致的大量社会损失, 北京市政府应进一步强化研究和制定有效的交通管理政策, 特别是着眼于长期有效的公共交通系统建设。

关键词 交通拥堵; 社会成本; 交通限行政策; 北京中图分类号 X196

文献标识码 A

文章编号 1002-2104(2011) 01-0028-05

do:i 10. 3969/j. iss n . 1002-2104. 2011. 01. 005

20世纪90年代以来, 北京市机动车数量迅速增加, 交通拥堵问题严重。据北京市交通部门统计, 2000年以来, 机动车保有量以年均11. 1%的速度增长, 从2000年151万辆增加到2008年350万辆, 至2009年底已超过400万辆, 并以每天1000辆左右的速度增长。2006年, 全市严重交通拥堵路段多达31个, 其中一半左右发生在二、三、四环路

[1]

总署(F HWA ) 和欧洲运输部长联合会(ECMT) 进行了大量相关研究, 包括对交通使用的社会全成本进行核算通过行为模型分析交通需求量及需求弹性通政策的执行和社会经济影响

[5, 8-10]

[7]

[3-6]

、

以及评价交

。目前国内对交通

外部成本的讨论尚少, 尤其缺乏定量评估结果。本文基于对北京市典型道路车流量和车速的实际监测, 借鉴机会成本和内涵价值等核算方法, 分析了拥堵导致的时间延误损失、燃油消耗损失、大气污染增排量, 为北京市制定合理的交通政策提供依据。

。在道路资源给定的情况下, 道路交通使用定价

的不合理是导致拥堵的最主要原因。拥堵、大气污染、噪声等社会外部成本难以定量衡量和内部化, 边际私人成本小于边际社会成本, 道路资源的 价格 往往过于低廉, 从而导致机动车的使用大大增加, 道路严重超载。因此, 对包括拥堵在内的交通外部成本核算对于了解交通使用的真实成本, 进行交通政策的费用效益分析具有重要的意义。

国外对交通成本的研究始于美国学者V i ckrey

[2]

1 研究方法

拥堵导致时间延误损失包括机会成本和内涵成本

[6]

。

机会成本即驾车/乘车者在拥堵发生的时间内从事其他活动所可能产生的最高价值。内涵价值(H edo n ic Val ue) 是指拥堵状态下驾车/乘车者感官和舒适度的效用损失。与此同时, 拥堵还会导致机动车在怠速或缓行时额外增加燃油消耗和污染物排放, 燃油消耗增加了油费支出, 污染物增排则增加了居民健康风险和由此产生的医疗支出等费用。

。与

中国现状相似, 20世纪60年代美国交通迅速发展, 交通资源使用的定价不合理导致严重的拥堵和污染, V ickrey 率先讨论了利用交通定价解决拥堵的问题。交通社会成本核算则兴起于20世纪80到90年代, 其中美国联邦公路

收稿日期:2010-09-23

作者简介:谢旭轩, 博士生, 主要研究方向为环境经济与政策。

通讯作者:张世秋, 教授, 博士生导师, 主要研究方向:环境经济学与政策。

*北京市重大科技项目 北京与周边地区大气污染物传输、转化及北京市空气质量目标研究 之课题7 北京区域大气污染联合防治策略和措施 (编号:D[1**********]905); 上海同济高廷耀环保科技发展基金青年博士杰出人才奖学金; 北京大学环境科学与工程学院 沃尔特 斯波福德环境经济学奖学金(Walter Spofford Env i ron m en talE cono m ics Fell ow s h i p ) 。

谢旭轩等:北京市交通拥堵的社会成本分析

本文借鉴美国德州交通局 个人 h 损失量(PHT d ) 的概念来衡量拥堵所导致的时间总损失, 在此基础上核算时间延误、燃油消耗量和污染物增排的社会成本。1. 1 调研方法和数据说明

北京大学环境科学与工程学院环境经济学小组于2007年和2008年夏季对北京市二、三、四环路、学院桥至西直门桥、中关村一桥至西直门桥等典型拥堵路段进行的实地监测, 共采集和统计了83d 早晚高峰车流量和车速数据, 其中工作日数据63d , 周末数据20d 。测量时间是:早高峰7-9点, 晚高峰17-19点。以主要桥梁为标志选取监测路段, 二、三、四环路分别获得32、40、57个路段的车流量和车速数据。采取录像法获得车流量和车型数据, 对监测路段在选定的监测时间内进行连续拍摄, 然后对录像进行回放计数统计不同车型车流量。采用道路实测法获取车速数据, 使用GPS 道路导航器, 通过乘坐出租车在预定时间行驶于选定道路, 记录设定点瞬时车速、最大车速和全路段平均车速等数据。1. 2 成本核算方法1. 2. 1 时间延误

交通拥堵导致时间延误的社会成本(TTCd ) 由某段道路内拥堵时间损失总量(PHTd , 个人 h) 和单位时间成本的乘积得到。单位时间成本是机会成本(Cad ) 和内涵成本(Chd ) 之和。

TTC d =P HT d *(Cod +C hd )

(1)

时间损失总量由实际车速v (q) 、理想车速v (0) 、实际车流量PF 、道路长度SL 、拥堵持续时间P H 和乘客系数 k 决定(如公式(2) 所示) 。其中车流量分小型客车、中型客车和大型客车三种车型(北京市交通政策规定货车白天不能进入市区五环以内, 因此监测路段90%以上是客车车型。); 理想车速取北京市快速路最高允许通行速度80k m /h; 道路长度根据实际路段长度而定; 拥堵持续时间取早高峰8-10时2h , 晚高峰17-19时2h ; 乘客系数是指不同车型平均乘客人数, 本文参考北京市公路局公路设计研究院和北京工业大学交通工程研究中心 北京市公路通行能力研究报告 的取值, 小、中、大型车乘客系数分别取1. 4、1. 8、70。

P H T d = (-) PF SL PH k k v (q)v(0)

[6]

家车、公务车和公共交通。对于以通勤和公务为目的出行行为的机会成本, 分别从私人角度和社会生产角度取小时平均收入和小时社会平均劳动生产率作为估计值。按照北京市统计年鉴的划分方式, 划分5个收入组群, 低、中低、中、中高、高5个收入水平(分别代表样本总数的20%以下、20-40%、40-60%、60-80%、80%以上收入组) 的小时平均收入分别为10. 7、14. 0、16. 8、20. 6、32. 6元/h; 同理, 按此收入组分类, 社会平均劳动生产率分别为27. 5、36. 1、43. 2、53. 2、84. 1元/h(根据2009年北京市统计年鉴

[11]

收入数据和社会劳动生产率数据折算) 。假设休闲

为目的的交通出行机会成本为0。对于内涵成本的衡量, 由于国内没有针对交通舒适度的支付意愿调查结果, 本文采用美国的相同研究方法的调查结果, 折合人民币8-12元/h, 由于中美人均收入水平等因素的差异, 采用美国的调查结果可能使本研究内涵成本核算部分存在一定高估。

1. 2. 2 燃油消耗

燃油消耗的成本通过车流量、车速监测结果和他参数进行计算。根据不同行驶速度下单位里程车辆的耗油量, 计算拥堵比理想状况下单车单位行驶里程增加的耗油量, 由此计算总耗油量的增加和由此导致的燃料损耗成本(相关的研究方法见L i nd le y

[12]

[6]

) 。假设某路段的长度为L, 小

型车、中型车、大型车的车流量分别为U s , U m , U l 所用燃料价格为P 。令v 1和v 0分别为拥堵状况下和理想状况下的车辆行驶速度, 其中v 1通过监测获得数据, v 0按快速路最高允许通行速度80km /h计。令F s (v ), F m (v), F l (v ) 分别为速度v 下, 小、中、大型车的单位里程耗油量。油耗因子采用E M EP (Europea n M on itori ng a nd Eval uation P r ogr a mm e) 2007年的排放清单手册对大、中、小型客车进行的研究结果公式如下:

TFE =L {Us [Fs (v 1) -F s (v 0) ]+U m [Fm (v 1) -F m (v 0) ]

+U l [F l (v 1) -F l (v 0) ]}TC =P TFE 1. 2. 3 污染物增排

拥堵导致的车辆怠速、缓行情况下污染物的超额排放量计算方法类似油耗成本, 假设某路段的长度为L, 小型

(2)

车、中型车、大型车的车流量分别为U s , U m , U l 。令v 1和v 0为分别拥堵状况下和理想状况下的车辆行驶速度, 其中v 1通过监测获得数据, v 0按快速路最高允许通行速度80k m /h计。ef s (v), ef 中、大型车m (v), ef l (v) 分别为速度v 下, 小、的某种污染物排放因子。若某种污染物的单位损害价值为c , 则该污染物总排放量和总成本计算公式如下:TEE =L {Us [e f s (v 1) -e f s (v 0) +U m [ef m (v1) -e f m (v 0) ]

(4) (5)

[13]

。总耗油量(TF E ) 和燃油成本(TC ) 计算

对单位时间成本的选取, 本文借鉴Del ucch i 的分析方法, 按驾车/乘车者收入水平、出行目地、交通方式三个指标对交通出行进行分类, 对应不同的单位时间价值。出行目的分为通勤(从居住地到办公地点的上下班交通过程) 、公务(工作过程中外出事务的交通过程) 和休闲(如周末出游、购物等非工作目的交通过程), 乘车方式分为私

中国人口 资源与环境 2011年 第1期

+U l [e f l (v 1) -ef l (v0) }TC =TEE c 1. 3 政策情景比较

(6) (7)

的计量反应关系存在较大不确定性, 尚无较为准确的研究结果, 本文暂未进行污染物排放量到经济损失价值的直接转换估算。

表1 北京市二、三、四环路2008年交通拥堵

时间成本、燃油成本和污染物排放

借助2007、2008年北京奥运前期及奥运期间的交通控制政策不同, 调查设计获得了5个处于不同交通政策情景下的车流量和车速数据, 本文对政策情景的各项拥堵成本进行对比。政策情景分别为:2007年常规情景、2007年限行情景、2008年常规情景、2008年限行第一阶段和限行第二阶段情景。其中2007和2008年常规情景是指在没有特殊限行政策情况下的交通状况。2007限行情景指北京市于2007年8月17日至20日在 好运北京 体育赛事期间交通管制措施情况下的交通状况 。2008限行情景指为保障奥运会和残奥会期间空气质量, 保证交通顺畅, 北京市实行的一系列交通控制措施, 包括单双号限行、错峰上下班和启用奥运车道等 。本文将2008年6月23日至7月20日定为交通限行第一阶段, 主要措施为压缩公务车使用量和限制黄标车上路, 将7月20日到9月20日定为第二阶段, 增加了单双号限行、错峰上下班和开通奥运车道等措施。

工

作日

Tab . 1 The c ongestion cost for t he 3m aj or

ring roads in Be iji ng (2008)

成本项目Costs

二环

三环

四环

2nd R i ng 3r d Ring 4th R i ng Road Road R oad

77. 1137. 8

215. 0104. 3203. 8308. 219. 7

88. 6158. 4

247. 0119. 8234. 2354. 120. 9

合计

T otal 227. 9407. 2635. 2308. 1602. 3910. 556. 4739 4503 -487. 8

58. 9

58. 987. 287. 24. 5

60. 3

60. 389. 289. 26

74. 074. 0109. 4109. 44. 593 82. 8-72. 2

193. 2193. 20 285. 7285. 715 367 1600. 2-422. 8

. 1时间延误机会成本62

成本内涵成本111. 0(低值) 合计173. 2

. 0时间延误机会成本84成本

(高值) 燃油HC CO NOX

时间延误机会成本成本内涵成本(低值) 合计时间延误机会成本周末

成本(高值) 燃油H C CO NOX

内涵成本合计内涵成本164. 2合计248. 2

15. 8

211. 6263. 6263. 81377. 41642. 41483 -119. 8-155 -212. 8

2 结果和讨论

2. 1 常规情景拥堵成本2. 1. 1 二、三、四环路拥堵成本

表1概括了2008年常规情景下二、三、四环路拥堵导致的时间延误成本、燃油成本和污染物增排量。根据单位时间成本参数选择的不同, 得到延误成本的低值和高值统计结果, 工作日日均延误成本约635. 2-910. 5万元, 周末日均延误成本约193. 2-285. 7万元。由于假设周末乘车类型不包括通勤和公务, 所以周末时间延误只造成内涵成本损失。按全年251d 工作日和114d 假期(包括周末和法定节假日) 推算2008年交通拥堵时间延误成本总和约18. 1-26. 1亿元。

二、三、四环路工作日拥堵导致日均燃油损失约56. 4万元, 周末日均约15万元, 按全年251d 工作日和114d 假期推算, 全年拥堵导致的油耗成本是1. 59亿元。H C 工作日日均增排739kg , 周末增排367kg ; CO 工作日日均增排4503kg , 周末增排1600kg ; 全年H C 、CO 排放增量分别约为225t 、1304。由于污染物排放量与人体健康风险t

81. 2193 344. 41173. 2-232 -118. 8

注:时间延误成本单位:万元/d, 燃油成本单位:万元/d,污染物

单位:kg /d。

2. 1. 2 全市拥堵成本推算

通过二、三、四环路实测车流量和车速数据, 已计算出北京市2008年常规情景二、三、四环路由于拥堵导致的社会成本。将此结果推广到北京市全部路段的情况, 需要二、三、四环路交通拥堵 量 占全市路段的比例。本文基于北京市交通管理局实时发布的道路交通状况图(该数据向市民公开发布, 每两分钟更新一次)

[14]

, 通过M atla b 软

件读取道路实测日期内工作日和周末相应时段交通状况图的信息, 推算二、三、四环路的拥堵状况约占全市所有主要道路的40%,其中缓行约占50%,拥堵约占30%。工作

具体交通管制措施为:2007年8月17日到20日, 市域内全部道路, 车辆按照以下规定停驶:1. 市属行政机关等政府部门、各企事业单

位机动车按单双号停驶(单日单号牌行驶; 双日双号牌行驶) 的基础上, 再增加停驶20%; 2. 市区政府部门黄标车一律停驶; 3. 中央党政机关机动车和个人小汽车按单双号停驶(单日单号牌行驶; 双日双号牌行驶); 4. 驻京部队机动车停驶50%。

具体交通管制措施为:1. 2008年6月23日到9月20日, 公务车压缩50%并限制黄标车; 2. 7月20日到9月20日, 公务车使用压缩

70%, 其他社会车辆实行单双号限行, 并采取错峰上下班政策; 3. 7月20日到8月27日, 开通奥运专用车道; 4. 8月30日到9月20日开通残奥专用车道。

谢旭轩等:北京市交通拥堵的社会成本分析

日的状况比周末严重, 工作日缓行和拥堵所占比例分别是50%和34%,周末分别占44%和28%。由此得到2008年北京市全部道路因拥堵导致的延误时间成本约45. 4-65. 3亿元, 燃油消耗成本约4亿元, H C 、CO 排放增量分别约为563t 、3260t 。

同时本研究利用北京市交管局提供的2008年10月8日(周三, 代表工作日) 和10月11日(周六, 代表周末) 北京市全部主要道路车流量和车速数据进行了相同方法的核算, 结果显示2008年全年北京市全部道路因拥堵导致的延误时间成本约171. 5-239. 2亿元, 燃油消耗成本约16亿元, HC 、CO 排放增量分别约为2250、t 13040t 。2. 2 政策情景比较

表2总结了不同交通政策情景下拥堵所导致的各项成本核算结果, 1-5行为成本绝对值, 6-9行分别是情景间绝对值变化量和百分比。结果表明:第一, 在机动车保有量从2007年315万辆增长到2008年350万辆的背景下, 2008年北京市道路拥堵总体上有所缓解, 日均时间延误成本减少37%,燃油成本减少更为显著, 工作日减少近90%, 周末减少近7倍, 污染物排放减少30%-50%。拥堵缓解的主要原因可能是2008年北京市道路重建、扩建及地铁线路的开通(如2007年10月7日地铁5号线开通, 2008年7月19日地铁10号线开通。) 。第二, 仅从政策效果角度看, 交通限行政策大大缓解了交通拥堵程度, 2007年和2008年第一、二阶段限行政策实施期间, 拥堵导致的时间延误成本减少40%-50%,燃油消耗和污染物排放也大幅降低。第三, 奥运会第二阶段限行措施在第一

阶段的基础上改善不明显。尽管奥运会第二阶段限行措施在第一阶段基础上进一步增加了全部民用车辆 单双号 限行, 公务车停驶增加20%, 错峰上下班 等政策, 但时间延误成本、燃油消耗和污染物排放量比第一阶段都没有显著降低, 同时, 周末的拥堵成本损失不降反增。原因一方面是奥运和残奥专用车道、赛事临时交通管制等措施部分抵消了限行措施的效果, 另一方面是部分私家车出行从工作日转移到周末, 增加了周末的交通负荷。

3 结 论

北京市2008年交通拥堵导致不可忽视的社会外部性损失, 其中时间延误损失约45. 4-239. 2亿元, 油耗增加损失约为4-16亿元, 两项总和约占北京市2008年GDP 的0. 5-2. 5%(计算结果的高值和低值来源于单位时间成本所选择的参数不同); 并导致HC 、CO 等大气污染物排放的大量增加。二、三、四环路是拥堵的主要发生路段, 占拥堵总损失的40%以上。

与2007年相比, 2008年北京市道路拥堵状况总体上有所缓解, 道路改造和以地铁为代表的公共交通建设发挥了重要作用。2007年 好运北京 和2008年各阶段奥运交通限行措施效果显著, 时间延误成本减少40-50%,燃油消耗和污染物排放也大幅降低。但由于长期内不同交通措施的交互影响以及居民购车和出行行为的转变, 限行措施的效果可能会被抵消。

鉴于道路拥堵导致的大量社会损失, 北京市政府应进一步强化研究和制定有效的交通管理政策, 特别是着眼于

表2 不同政策情景下的时间延误成本、燃油消耗成本和污染物排放

Ta b . 2 C ongesti on costs under d iffere n t policy sce narios

政策情景Policy scenarios 2007常规12007限行22008常规

1

工作日1234. 1537. 7772. 8456. 3412. 9-461. 3-37. 4%-696. 4-56. 4%-316. 5-41. 0%-359. 9-46. 6%

时间延误

T i m e delay

周末

378. 7227. 3239. 5134. 8631. 8-139. 2-36. 8%-151. 4-40. 0%-104. 7-43. 7%392. 3163. 8%

燃油消耗

Extra oil co mbu stion 工作日周末26. 57. 62. 9NA -11. 4-23. 5-88. 9%-18. 9-71. 3%NA NA -14. 4-488. 4%

-1. 0-7. 1-8. 0NA -11. 1-7. 0

-704. 2%-6. 1-605. 1%NA NA -3. 037. 5%

HC

工作日3. 01. 91. 3NA 0. 7-1. 7

-56. 7%-1. 1-37. 0%NA NA -0. 6-43. 3%

周末1. 31. 00. 9NA 0. 5-0. 4

-32. 9%-0. 2-18. 2%NA NA -0. 4-44. 3%

工作日18. 69. 58. 2NA 3. 4-10. 4

-55. 9%-9. 2-49. 1%NA NA -4. 8-58. 1%

CO 周末4. 82. 72. 93. 31. 4-1. 9

-39. 8%-2. 1-43. 9%

0. 412. 5%-1. 5-50. 8%

2008第一阶段32008第二阶段2008-2007常规

2007限行效果62008第一阶段效果72008第二阶段效果7

5

4

注:时间延误和燃油消耗单位:万元/d,污染物排放单位:t/d,所有成本均贴现为2007年价。

1. 2007、2008常规:非限行政策期间; 2. 2007限行:2007年8月17日至20日; 3. 2008第一阶段:2008年6月23日至7月20日; 4. 2008第二阶段:7月20日到9月20日; 5. 2008-2007:2007、2008常规情景各项成本之差及百分比; 6. 2007限行效果:2007限行与2007常规各项成本之差及百分比; 7. 2008第一阶段效果:2008年第一阶段与2007常规各项成本之差及百分比; 8. 2008第二阶段效果:2008年第二阶段与2007常规各项成本之差及百分比。

中国人口 资源与环境 2011年 第1期

长期有效的公共交通系统建设。

致谢:感谢北京大学环境科学与工程学院环境经济学小组余嘉玲、万薇、邹文博、马训舟、穆泉等同学对调研工作做出的贡献。同时感谢北京大学城市与环境学院张彦旭、中国人民大学研究生纪绪对研究的帮助和建议。

(编辑:刘呈庆)

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The Social Cost of Transportation Congestion in Beijing

X I E X u xuan Z HANG Shi qiu YI Ru WU Dan H UANG D e s heng

(Co ll ege of Env iron m ental Sciences and Eng i neeri ng , P ek i ng U n i versity , Be iji ng 100871, Ch i na)

Abstrac t T his paper a i m s t o assess the soc ial costs of transportation congestion i n Be iji ng , and contri bute to transportation pricing and policiesm ak i ng . Applying un i versa l congesti on cost assess m ent methodolog ies , three m a i n kinds o f congesti on costs are ca lculated and severa l policy scenar i os duri ng the Be iji ng O l ymp i c G a m es are co m pared . T he database o f vehic l e flo w s and s peeds were co ll ected fro m a fi e l d st udy o f transpo rtati on m on itori ng from 2007t o 2008by the Env iron mental Econo m ics and Po li cy G roup i n Coll ege of Env iron m enta l Sciences and Eng i nee ri ng of P ek i ng U ni versity . T his paper fi nds t hat trans portation congesti on costs at l east 5-25b illion yuan R M B (0 5%-2. 5%of GDP ) i n Beiji ng i n t he who le yea r o f 2008,

i nc l ud i ng ti m e delay cost , ex tra o il co mbusti on and air po llutants

e m ission . Comparing to the situation i n 2007, traffic congestion w as all ev i a ted by measures of road re constructions and accompli sh m ent of ne w underg round rail w ay lines i n 2008. T he G ood Luck Be iji ng veh icle driv i ng ban po li cy and the driv i ng bans duri ng the O ly m pics i n 2008are found to be e ffecti ve i n t he s hort ter m which reduced 40%-50%cost o f ti m e de lay ; extra o il co mbusti on and a ir po ll utant e m issions a re a l so si gnificantl y reduced . In order to ach i eve the large potenti a l o f social cost sav i ng of veh i c l e congesti on , th i s paper s uggests tha t government should f urther consider and desi gn mo re effecti ve transportati on m anagement po licies , especiall y po li c i es ai m i ng at i m prov i ng pub lic transpo rtati on system i n Beiji ng i n a l ong ter m .

K ey word s transporta ti on cong estion ; soc i a l co st ; veh icle dri v ing ban po li c ies ; Be iji ng