基于系統動力學的京津冀交通一體化發展研究

楊柳　王潁超　侯漢坡

摘要：針對京津冀交通系統和區域經濟發展之間的關系建立系統動力學模型，結合歷史數據進行系統仿真，證明增加交通領域的投資，提高京津冀區域的交通供給能力，完善區域交通網絡對于京津冀區域的經濟社會發展有促進作用，進一步提出相關政策建議。

關鍵詞：京津冀交通一體化;交通運輸;系統動力學

中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.15.015

1引言

在全球一體化以及經濟全球化日益發展的今天，國家與國家之間的競爭在很大程度上表現為以具有國際競爭力的大都市為核心的城市群和都市圈之間的競爭，而京津冀城市群身處環渤海地區的核心位置，其發展在很大程度上可以帶動環渤海地區的振興。京津冀區域協調發展的戰略思想已經有不少年的歷史，早在2004年的11月，國家發改委就啟動了“京津冀都市圈區域規劃”的編制，目的就是促進京津冀一體化發展的進程。而從目前京津冀發展的現狀來看區域內部的發展并不協調，三地之間的經濟發展存在很大的差距。

事實上，交通運輸網絡發展的不平衡已經在很大程度上造成區域經濟的不平衡發展，而且隨著未來區域經濟聯系日趨緊密，這種瓶頸性的問題如果得不到根治，區域發展必將深受其害。我們在推進京津冀交通一體化的過程中，必須加強交通基礎設施的統一規劃與統一建設。

2京津冀交通運輸供需均衡的影響因素

從供需的角度來看，交通運輸的需求是柔性的，供給是剛性的。交通系統的內在需求隨著時間、區域、自然條件的變化而改變，比如高低峰時段交通需求的巨大區別。對交通系統的需求是社會經濟系統的派生需求，因此僅依靠交通系統內部的管理就想實現交通系統的供需平衡是不可能的，還需要社會經濟系統的管理手段予以輔助。交通系統的供給是剛性的，表現在交通系統的供給是不可儲存的資源，路網的通行能力、各種交通運輸方式和交通運輸工具的運力都具有這樣的特性。

交通系統需求的柔性和供給的剛性為供需平衡帶來困難，當交通需求由于超邊界柔性的特點而受到宏觀經濟管理政策的影響而變化時，交通供給的剛性特點使其往往不能適應這種變化，交通系統的管理者只能在當前供給情況下尋求滿足交通需求的辦法。

本文認為，影響交通運輸需求的因素有：（1）經濟發展水平。城市居民活動空間的擴大產生更多的生產性客運需求;城市群的不斷發展也會產生更多的貨運需求。（2）人口數量、結構及城市化的程度。交通系統的主體是人，因此人口的增加以及城市化程度提高導致的人口遷移和流動會使得客運和貨運需求提高。（3）居民消費水平。居民生活水平提高后，消費性旅行需求會增加，因此會產生更多的客運需求。（4）國民經濟產業結構。隨著產業結構的調整，國民經濟中第三產業所占比例不斷提高，貨運強度將逐漸下降。（5）運輸服務的質量和價格。安全、快速、方便、舒適和價格適宜的運輸服務是城市群交通運輸需求增長的重要誘導因素。（6）運輸供給水平。運輸供給水平的提高可以影響運輸需求的形成和變化。

影響交通運輸供給的因素有：（1）自然資源條件。交通系統的基礎設施建設依賴于自然條件，自然條件對交通運輸供給影響很大。（2）交通運輸投資。交通基礎設施的建設和設備的購置需要大量投資，因此交通運輸業的固定資產投資會影響交通系統的供給能力。（3）技術進步，新的運輸方式的誕生和原有運輸方式的改善，會影響運輸供給能力的質量水平。（4）交通系統戰略規劃。政府的政策與宏觀調控措施會對交通運輸供給產。

3京津冀交通一體化的系統動力學模型

模型建立的主要目標是從宏觀上研究京津冀城市群的經濟社會發展水平和區域交通系統之間的相互作用關系，繪制影響區域經濟、交通系統供給、交通運輸需求的要素之間的因果關系圖。在模型仿真過程中，通過改變參數模擬政策的改變，觀察政策實施效果對城市群經濟社會發展和交通供需的影響，為京津冀交通一體化布局的優化提出合理的可行的建議。

3.1基本因果關系圖

根據交通運輸系統與區域經濟之間的關系，建立區域經濟與交通運輸基本因果關系圖。

3.2系統模塊結構

本文建立的模型中，系統的模塊包括經濟增長模塊、交通運輸需求模塊以及交通運輸供給模塊。

3.2.1經濟增長模塊

對系統要素進行分析后，本文認為用區域生產總值作為模型的水平變量可以衡量區域經濟發展水平。影響區域經濟增長的因素主要有經濟自增長率和經濟短缺對生產總值的阻礙。經濟自增長率是指在區域地理區位、勞動力狀況、產業結構等綜合因素的影響下，經濟表現出的趨勢。確定經濟的自增長率的前提是分析綜合歷史數據以及遠近期區域經濟發展規劃。運輸短缺對生產總值的阻礙是指滯后的交通運輸對區域經濟發展的制約，這種影響是比較有限的。

3.2.2交通運輸需求模塊

運輸需求是社會活動的派生需求，因此在模型中運輸需求為輔助變量，建立運輸需求模塊的系統流圖。

3.2.3交通運輸供給模塊

交通運輸是基礎設施，也是一種公益設施，是經濟發展的必要條件。政府部門持續對交通基礎設施系統進行投資，增加運輸供給，才能提高其社會效益。交通運輸能力是水平變量，建立交通運輸供給模塊系統流圖。

3.3模型參數說明

模型中水平變量包括：區域生產總值，區域貨物運輸量，就業人數，全社會固定資產投資，稅收收入，居民交通消費水平，京津冀人口，客運以及貨運運輸供給能力，居民消費價格指數。

模型中的流率變量包括：區域生產總值增長率，運輸短缺對經濟增長的阻礙，就業人數增加量，區域貨運量增加量，人口增加量，居民交通消費水平增加量，居民消費價格指數增加量，客運運輸供給能力增加量，貨運運輸供給能力增加量。

模型中的輔助變量有：運輸短缺量、客運運輸需求量，貨運運輸需求量，運輸投資。

模型中的常量有：運輸短缺對經濟影響因子，固定資產投資中運輸投資比例，客運投資效果系數，貨運投資效果系數等。

3.4模型的系統流圖

根據上一小節得到的三個子模塊的系統流圖，本文建立以下系統動力學模型，用以描述京津冀城市群交通運輸系統與區域經濟之間的關系，該模型系統流如圖1所示。

3.5交通系統模型中的系統方程

通過分析確定下如區域生產總值、人口、區域就業人數、區域稅收收入等初始值;通過分析變化趨勢、函數擬合等確定如居民交通消費水平增長系數、人口增長系數、貨運和客運投資效果系數等常數值。在Vensim PLE軟件中，輸入確定下來的各個變量的方程，各個常數變量的值，部分重要方程具體如下所示：

（1）全社會固定資產投資=稅收收入*6.17-1413.5，Units： 億元。

（2）區域生產總值增長量=IF THEN ELSE（運輸短缺<0，區域生產總值*（區域生產總值增長系數-運輸對經濟促進因子），區域生產總值*區域生產總值增長系數）+區域貨物運輸量*貨物運輸量對生產總值的影響/10000，Units： 億元。

（3）區域貨運量增長量=貨運運輸供給能力*貨運供給能力對貨運增加量的影響+區域生產總值-區域生產總值，Units： 萬噸。

（4）客運需求=121.285*人口+0.156*居民交通消費水平-11549.9*居民交通消費價格指數+125509，Units： 萬人。

（5）居民交通消費價格指數= INTEG （居民交通價格指數增加量，99.1），Units： Dmnl。

（6）運輸短缺=（客運運輸供給能力-客運需求）+（貨運運輸供給能力-貨運需求），Units： 萬噸。

4京津冀交通系統模型仿真

4.1模型有效性檢驗

本文通過Vensim軟件model check 和units check，對模型進行了修正，最終證明該模型的直觀與運行檢驗基本符合要求。通過歷史數據進行模擬仿真運行，得出系統動力學模型中的主要變量在這一時間段內的模擬結果的誤差在可以接受范圍之內，因此可以說本文構建的模型與真實系統具有較高吻合度，具有有效性。

4.2模型基本變量的模擬結果輸出

在不改變任何參數的情況下進行仿真模擬，得出京津冀地區生產總值、人口數量、就業人數、貨運運輸供給能力、貨運需求等的模擬圖像。

4.3政策模擬

在利用Vensim PLE軟件進行的模擬中，假設自2014開始，京津冀三地各級政府加大對交通運輸體系的資金投入，在模型的常量中，改變固定資產投資中交通行業所占比例為0.2，來進行該項政策的模擬，得出基本模擬和增加投資后的貨運運輸交通供給能力對比圖（圖2）。通過多項數據的對比發現京津冀區域的政府加大對交通運輸系統的投資建設力度后，貨運運輸供給能力增長作用明顯。

4.4主要結論

（1）由模型的基本模擬結果可知，京津冀區域交通對區域經濟發展有影響作用，如果運輸短缺較大，會減緩區域生產總值的增長速度。

（2）由模型的基本模擬和政策模擬的對比結果可知，京津冀區域增加對交通基礎設施的投資之后，區域貨運運輸供給能力有明顯提高，這對于京津冀區域的經濟發展有促進作用。

4.5京津冀交通一體化發展建議

京津冀交通一體化今后應建立區域層面的政府協調機制，形成制度保證;在交通領域實現規劃、建設、管理和運營的全方位一體化發展;在運輸方式上，形成高效率的鐵路/軌道交通，公路，港口運輸以及公共航空網絡，運輸方式之間形成流暢快速的連接，建立綜合立體交通網絡，保障京津冀區域的協調發展。

參考文獻

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