以博弈論和經(jīng)濟(jì)學(xué)視角分析交通擁堵問題

蔡龍飛，孫振宇，呂海利（武漢理工大學(xué) 物流工程學(xué)院，湖北 武漢 430080）

0 引言

隨著城市居民出行需求的日益增大，使得道路資源對車輛的供給也應(yīng)隨之增加。但由于受到資金、土地和空間的制約，城市道路的建設(shè)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城市交通需求，由此致使的供需不平衡造成了嚴(yán)重的交通擁堵問題。此外，城市交通引發(fā)了日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染、能源浪費(fèi)和交通事故頻繁，從而導(dǎo)致了整個城市交通運(yùn)輸效率下降，城市經(jīng)濟(jì)和居民生活受到嚴(yán)重的制約。

為了解決城市交通擁堵這一難題，人們采取了各種措施方法。本文是從博弈論及微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，分析了道路交通的一般特點(diǎn)及其擁堵原因，最后對改善交通擁堵提出幾點(diǎn)可行性的措施。

1 以博弈論視角分析擁堵問題

1.1 囚徒困境模型分析。囚徒困境是指兩個被捕的囚徒之間的一種博弈，解釋了為什么合作對雙方都有利時，保持合作也是困難的，具體內(nèi)容如下。

警方逮捕了甲、乙兩名嫌疑犯，但沒有足夠的證據(jù)證明二人有罪。于是警方分開囚禁兩名嫌疑犯，分別和二人見面，并向雙方提供以下相同的選擇：若一人認(rèn)罪并作證指證對方犯罪（即背叛對方），而對方保持沉默，此人將即時獲釋，沉默者將判監(jiān)10年。若二人都保持沉默（即雙方合作），則二人同樣判監(jiān)1年。若二人都互相檢舉（互相背叛），則二人分別判監(jiān)8年[1]。如圖1所示。

圖1 囚徒困境模型圖

從上圖的四種行動選擇組合中，我們可以看出（沉默、沉默）是帕累托最優(yōu)的，“背叛”是任一犯罪嫌疑人的占優(yōu)戰(zhàn)略，而（背叛、背叛）是一個占優(yōu)戰(zhàn)略均衡。

1.2 貿(mào)易戰(zhàn)模型分析。貿(mào)易戰(zhàn)博弈是指任何一個國家在國際貿(mào)易中都面臨著保持貿(mào)易自由與實(shí)行貿(mào)易保護(hù)主義的兩難選擇。例如，A國試圖對B國進(jìn)行進(jìn)口貿(mào)易限制（提高關(guān)稅等），則B國必然會進(jìn)行反擊，也提高關(guān)稅，結(jié)果造成兩敗俱傷的局面。反之，如果A國和B國能進(jìn)行合作，即從雙贏的原則出發(fā)，雙方都減少關(guān)稅限制，使得大家都能從貿(mào)易自由中獲得最大利益，并且也增加全球貿(mào)易的總收益。

囚徒困境模型與貿(mào)易戰(zhàn)博弈模型都屬于博弈論中的非零和博弈，表明個人最佳選擇并非團(tuán)體最佳選擇。在城市交通領(lǐng)域，由于私人小汽車無限制的發(fā)展，造成了整個城市，特別是中心城區(qū)的交通擁堵，甚至癱瘓。無可置疑的是大多數(shù)人在出行時都會選擇使用私家車，而不是公共交通，因?yàn)槿藗兌枷胧棺约旱睦孢_(dá)到最大化，即均想以最快的速度到達(dá)目的地，使得公共資源供不應(yīng)求。這就直接導(dǎo)致了道路資源供給有限的情況下需求的無限增長，結(jié)果造成交通擁堵現(xiàn)象。

2 以經(jīng)濟(jì)學(xué)視角分析擁堵問題

2.1 城市道路的公共性分析。公共產(chǎn)品是指既不具有非競爭性也不具有排他性的物品。其非競爭性是指某人對公共物品的消費(fèi)并不會影響別人同時消費(fèi)該產(chǎn)品及其從中獲得效用。所謂非排他性，是指某人在消費(fèi)一種公共物品時，不能排除其他人消費(fèi)這一物品或者排除的成本很高。根據(jù)滿足基本特征條件的不同，公共產(chǎn)品又分為純公共產(chǎn)品和準(zhǔn)公共產(chǎn)品[2]。

城市道路是具有非競爭性和不充分的非排他性的準(zhǔn)公共產(chǎn)品。由于受路面寬度的限制，車輛在道路上行駛時，就阻止和排斥了其他車輛同時占有這一路段，因而公路的非排他性是不充分的。同時，公共道路又具有非競爭性，因?yàn)楣驳缆飞宪囕v行駛的速度并不決定某人的出價，出價的高低無法阻止擁堵問題。

從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)視角來看，城市道路作為一種準(zhǔn)公共物品，通常由國家政府投資建設(shè)。一般情況下，每個人可以選擇任何時間在任何一條道路上行車，其所支付的只是時間成本而已[3]。由此可見，城市道路擁擠一方面是因?yàn)槿藗兌枷脒M(jìn)行公共產(chǎn)品的消費(fèi)，但卻沒有支付公共產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，更沒有維護(hù)公共物品這一意識的行為所導(dǎo)致的。這也符合經(jīng)濟(jì)學(xué)中人都是“合乎理性的人”這一假設(shè)，即每一個從事經(jīng)濟(jì)活動的人所采取的經(jīng)濟(jì)行為都是力圖以自己最小的經(jīng)濟(jì)代價去獲得自己最大的經(jīng)濟(jì)利益。

另一方面，城市交通需求的特性致使非高峰時段與高峰時段的車流量相差巨大，后果則是非高峰時段道路資源閑置，高峰時段供給不足而導(dǎo)致過度擁擠。資源的閑置導(dǎo)致效率的下降，過度擁擠產(chǎn)生了巨大的時間成本從而影響了利益的增長，這使得城市交通更加不可能達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 交通擁堵的外部性分析。被譽(yù)為“經(jīng)濟(jì)學(xué)界的最后一個通才”的薩繆爾森將外部性定義為：企業(yè)或個人向市場之外的其他人所強(qiáng)加的成本或效益[4]。這里主要是指城市道路的擁擠狀況，道路交通擁堵產(chǎn)生了以下兩種外部成本：一是擁擠費(fèi)用，每個車輛行駛者對其它車輛行駛者所產(chǎn)生的費(fèi)用，包括因相互間的干擾而造成的時間延誤費(fèi)用的增加。二是損壞路面費(fèi)用，排放廢氣、鳴笛、損壞路面等方面的環(huán)境污染費(fèi)用。例如，零點(diǎn)研究咨詢集團(tuán)、北汽福田汽車股份有限公司、新浪網(wǎng)在2010年1月聯(lián)合發(fā)布的《2009福田指數(shù)——中國居民生活機(jī)動性指數(shù)研究報(bào)告》[5]中指出：在各調(diào)查城市中，北京的擁堵經(jīng)濟(jì)成本為335.6元/月，依然居各城市之首，每月造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)57億元，這還不包括交通擁堵造成的環(huán)境代價。由此可見城市道路的外部性也是交通擁堵的一方面原因。

車輛行駛造成的尾氣排放、鳴笛聲、交通事故等，都會影響其他車輛的行駛以及增加了環(huán)境污染程度，這些成本需要全社會共同承擔(dān)，其外部性的產(chǎn)生必然影響到資源的優(yōu)化配置。城市道路的公共性和稀缺性必然會導(dǎo)致城市道路使用外部性問題的產(chǎn)生，要實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)就要使邊際個人成本等于邊際社會成本或者邊際個人收益等于邊際社會受益，但外部性的存在意味著兩者不會相等，使得道路資源的配置效率不能達(dá)到最優(yōu)，從而促進(jìn)了城市交通擁堵。

3 目前解決措施弊端

目前多種措施已被實(shí)施或倡導(dǎo)，以嘗試緩解或解決交通擁堵及由此而衍生的社會負(fù)面效應(yīng)如環(huán)境污染、交通事故、城市噪音等問題。有些方法非常見效，而有一些的作用則很有限或者非常短暫。以下是對社會已經(jīng)實(shí)施或倡導(dǎo)試行的解決措施進(jìn)行了分析評價。

3.1 尾號限行措施。尾號限行，在短期內(nèi)似乎確實(shí)緩解了交通擁堵，改善了空氣質(zhì)量，但其效果卻無可持續(xù)性。以北京市為例，據(jù)北京市交管局信息證實(shí)，同2008年尾號限行實(shí)施以及2009年4月尾號限行新政開始實(shí)施時相比[6]，至2009年5月27日為止，尾號限行方案治堵效果正逐月下降，但與此同時還有其不足之處。

例如，在短期內(nèi)，尾號限行的確能使交通變得順暢，于是越來越多的人去買車，然而那些必須用車的有錢人則會買幾輛車，幾個號換著開。這樣使得很大一部分資源的使用就會被停置，形成了一種潛在的浪費(fèi)。

3.2 征收擁堵費(fèi)。在1920年，英國劍橋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)家A.C.Pigou教授認(rèn)為交通擁堵產(chǎn)生了外部成本[7]，并提出了“擁堵定價理論”，想利用價格機(jī)制來使駕車人充分意識到他們的一些行為所造成的影響，并且在新加坡和倫敦等地的實(shí)踐頗有成效，但尚存一些問題需要分析與解決。

第一，交通擁堵是個非常復(fù)雜的社會現(xiàn)象，要把理論收取交通費(fèi)用的方案付諸實(shí)踐并不容易。首先，擁堵定價理論并沒有考慮收費(fèi)的成本。其次，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)也很難確定，不同時間或路段的社會邊際成本都不一樣。因此，此舉措很難實(shí)現(xiàn)，即使實(shí)現(xiàn)也不可能達(dá)到理論上的帕累托最優(yōu)。

第二，征收擁堵費(fèi)會造成更多社會不公。對道路擁堵定價時，道路的使用則取決于使用者的能力，從福利經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，這會影響社會福利的產(chǎn)生[8]。比如，政府官員坐的是公車，其一切費(fèi)用都能報(bào)銷，并且有錢人也不會在乎交一些擁堵費(fèi)，而真正減少的可能只是普通百姓的出行頻率。以宏觀的角度來看，百姓納稅修建的道路，完全變成了官員和有錢人的專用車道，擁堵問題沒有解決，反而造成了更多的社會不公。

3.3 增加交通供給設(shè)施。許多城市為解決擁堵問題采用大力建設(shè)高架橋、地下通道等基礎(chǔ)設(shè)施的措施。然而，對于交通而言，它的供給和需求關(guān)系不再向微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)里的那樣簡單明了。

亞當(dāng)斯在深入研究西方國家城市交通現(xiàn)象的基礎(chǔ)上提出了著名的亞當(dāng)斯交通定律：交通需求總趨向于大于交通供給[9]。其原因是因?yàn)樾碌牡缆坊A(chǔ)設(shè)施可以縮短人們的出行時間，能在一定程度上暫時緩解了交通擁堵問題，但這種寬闊、便捷的道路條件將很快會吸引新的交通量，使得道路交通經(jīng)過一段時間后又恢復(fù)到原來的擁擠水平，甚至達(dá)到更為嚴(yán)重的擁擠程度，即所謂的城市交通“魔鬼循環(huán)”。因此，單純通過增加道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以擴(kuò)大交通供給是無法從根本上解決城市中心交通擁堵問題的。

4 解決方案

基于以上以博弈論與微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的視角對交通擁堵問題的分析，以及對當(dāng)今解決措施弊端的說明，以下則是解決交通擁堵問題的幾種可行性方案。

4.1 限制小轎車在市區(qū)的使用量。政府投入巨額資金修建的道路設(shè)施，卻被占總?cè)丝诓坏?0%的小汽車和出租車使用者占用，無論從路權(quán)分配來看，還是從社會公平的角度來講，都極不公平。目前，發(fā)達(dá)國家的不少城市都意識到，解決交通堵塞，最重要的是限制小轎車的使用量而非擁有量。我國可以向紐約那樣，私車一律停放在市郊，開車人換乘地鐵或火車進(jìn)入市區(qū)，再乘公交或出租車去上班，這樣便大大疏解了交通壓力。

4.2 降低出租車的空載率。出租車的全天候行駛，導(dǎo)致一輛出租車的動態(tài)幾乎相當(dāng)于十輛其他車。目前長沙出租車的空載率已經(jīng)超過50%，北京出租車的平均空載率達(dá)到40%[10]。這種資源閑置的現(xiàn)象，導(dǎo)致了運(yùn)輸效率的降低。

為解決此問題首先應(yīng)減少運(yùn)營時間。可以通過地方法規(guī)根據(jù)地方現(xiàn)狀強(qiáng)制規(guī)定出租車進(jìn)行輪休來改善，這樣既有利于出租車司機(jī)的身體健康，又可以提高交通運(yùn)輸效率，同時也有利于交通擁堵問題的緩解。比如對北京而言，如果按每周輪休一天計(jì)，整個城市的出租車就可減少六分之一，即減少一萬多輛上路的出租車。其次，應(yīng)降低起步費(fèi)。2013年6月6日上午，北京市發(fā)改委、市交通委網(wǎng)站發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整本市出租汽車價格有關(guān)事項(xiàng)的通知》[11]，按照通知，新的出租汽車價格為3公里以內(nèi)13元，基本單價每公里2.3元。燃油附加費(fèi)每運(yùn)次1元。這樣的價格無疑比公交地鐵等公共交通高了幾倍，為了提高出租車的空載率，就應(yīng)該減少其起步價。從微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，合理地降低產(chǎn)品的價格，可以使增加供給者的利益和需求者的效用，除此之外，這樣既可與公交展開競爭，促使公交系統(tǒng)的整合提速，又可吸引開私家車的居民在短途出行時改乘出租車，從而減少交通總量，緩解交通擁堵。

4.3 建立軌道交通接運(yùn)公交最優(yōu)線路模型。除了公交車外，城市軌道交通是也緩解交通擁堵的有效手段，因?yàn)榈孛嫔系馁Y源有限，所以要開發(fā)地下資源來滿足需求，比如地鐵的建設(shè)。但是，國內(nèi)許多城市的地鐵線路極少，對城市客流吸引不夠。為解決此問題，需要通過公交接運(yùn)來輔助實(shí)現(xiàn)軌道線路的客流聚集效應(yīng)[12]。

建立二者結(jié)合模型時，應(yīng)以站點(diǎn)的覆蓋率，非直線系數(shù)，運(yùn)營成本和線網(wǎng)的密度、線路最佳長度、重復(fù)率為決策變量，整體客運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)輸效率為最大目標(biāo)，使用相應(yīng)的算法設(shè)立公交地鐵站，修改原有線路或增加新的線路，是其運(yùn)輸效率達(dá)到最佳。

4.4 錯開上下班時間。由以上對城市道路的公共性分析可知城市交通需求的特性使得非高峰時段與高峰時段的最優(yōu)交通量相差很大，造成非高峰時段道路資源閑置，高峰時段供給不足而導(dǎo)致過度擁擠。所以應(yīng)在時間上分散交通需求，這樣既能緩解交通壓力 ,也提高交通效率。因此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制定政策，對于人群數(shù)量較大的企業(yè)或其他公共機(jī)構(gòu)，錯開上下班時間。比如教育機(jī)構(gòu)中的小學(xué)或初高中可以提早上課與放學(xué)時間，從而緩解學(xué)生與其他人爭奪公共資源而導(dǎo)致的交通堵塞問題。

4.5 以系統(tǒng)的視角進(jìn)行合理的城市規(guī)劃、道路規(guī)劃。在解決許多問題時，我們不能只看其內(nèi)在的元素，很多時候應(yīng)該以系統(tǒng)的視角看問題，就像解決物流里面運(yùn)輸與存儲之間的效益背反問題一樣，應(yīng)該力求使整個系統(tǒng)的效益達(dá)到最優(yōu)而不是單個子系統(tǒng)的最優(yōu)[13]。所以，對于交通運(yùn)輸系統(tǒng)，只有科學(xué)組織道路交通，充分發(fā)揮現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)的通行效能才能解決當(dāng)前的交通擁堵問題。

一個城市在未來一定時間的發(fā)展規(guī)劃應(yīng)該規(guī)范且詳細(xì)，而不是經(jīng)常進(jìn)行大的調(diào)整與修改，并且在道路規(guī)劃方面應(yīng)該給城市的道路留出一定的擴(kuò)展空間來滿足未來的潛在交通需求。眾所周知，城市經(jīng)常出現(xiàn)新路修了不久屢屢“開膛破肚”、施工挖斷管線使數(shù)千居民斷水停氣等問題，也造成了交通擁堵現(xiàn)象。造成的原因就是最開始就沒有以系統(tǒng)的眼光、以長遠(yuǎn)的眼光看待這一問題。對此，2012年武漢市政府頒布了《武漢市城市管線管理辦法》[14]規(guī)定，新修道路必須與地下管線同步施工，新（改、擴(kuò)）建設(shè)道路，5年內(nèi)不得開挖，大修道路3年內(nèi)不得開挖。這一措施大大降低了公路被挖掘率，也使得的交通擁堵問題有所改善，很值得其他城市效仿。

4.6 加強(qiáng)交通信息化智能化建設(shè)。恩格斯曾指出：“在馬克思看來，科學(xué)是一種在歷史上起推動作用的、革命的力量?！边@句話在任何時候都不失其內(nèi)涵，在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，我們應(yīng)提高交通管理的科技含量，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，來管理城市交通。例如，采用快速公交系統(tǒng)（BRT），BRT是利用現(xiàn)代化公交技術(shù)配合智能交通和運(yùn)營管理，開辟公交專用道路和建造新式公交車站，實(shí)現(xiàn)軌道交通運(yùn)營服務(wù)，達(dá)到輕軌服務(wù)水準(zhǔn)的一種獨(dú)特的城市客運(yùn)系統(tǒng)?？焖俟幌到y(tǒng)采用先進(jìn)的公共交通車輛和高品質(zhì)的服務(wù)設(shè)施，通過專用道路空間來實(shí)現(xiàn)快捷、準(zhǔn)時、舒適和安全的服務(wù)。

5 結(jié)論

文章通過博弈論中囚徒困境和貿(mào)易戰(zhàn)博弈這兩種非零和博弈模型分析了交通擁堵的原因是人們過分的追求個人利益最大化，再用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識分析了造成交通擁堵的另一方面原因是城市道路自身的特性（公共性和外部性）。然而，不可否認(rèn)的是每個人都有出行自由，所以不能強(qiáng)制性的要求每個人都使用公共交通，對于這一點(diǎn)只能進(jìn)行倡導(dǎo)。最后分析了一些措施的弊端，并在小轎車、出租車、公共交通等六個方面提出了一些解決方案，而這些方案均具有可用性和有效性。

[1] 朱·弗登伯格，讓·梯若爾.博弈論[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2010.

[2] 高鴻業(yè).西方經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].5版.北京：中國人民大學(xué)出版社，2012:331-332.

[3] 韓光宇，劉長濱.城市交通經(jīng)濟(jì)分析及建議[J].佳木斯大學(xué)社會科學(xué)學(xué)報(bào)，2006,24(4):28-30.

[4] Paul A.Samuelson,William D.Nordhaus[M].18版.北京：中國人民大學(xué)出版社，2008:36-37.

[5] 海霞.“首堵”：北京交通擁堵經(jīng)濟(jì)成本最高[N].中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)，2010-01-14(B07).

[6] 尹蔚.尾號限行效果逐漸消失 專家：3年后北京逼近原擁堵水平[N].廣東建設(shè)報(bào)，2009-06-02(A05).

[7] A.C.Pigou.福利經(jīng)濟(jì)學(xué)[M].北京：商務(wù)出版社，2011.

[8] 賈順平，周洋帆，張思佳.交通擁堵收費(fèi)的經(jīng)濟(jì)意義與社會條件分析[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2014,14(1):14-19.

[9] Lewchee.智能化公交系統(tǒng)[EB/OL].(2011-08-31)[2014-03-02].http://baike.baidu.com/view/5451024.html.

[10] 向楠.北京的士平均空載率達(dá)40%靠漲價難解“打車難”[EB/OL].(2013-05-14)[2014-03-02].http://district.ce.cn/newarea/roll/201305/14/t2.

[11] 蔣彥鑫.北京出租車10日起漲價：起步價13元2.3元/公里[EB/OL].(2013-06-06)[2014-03-02].http://www.bjnews.com.cn/news/2013/06/06/267299.html.

[12] 張杰林，郭本峰，李鐵柱.城市軌道交通接運(yùn)公交最優(yōu)線路模型[J].公路交通科技，2013,30(1):102-109.

[13] 王長瓊.物流系統(tǒng)工程[M].北京：高等教育出版社，2011:55-56.

[14] 梅軍.武漢出新規(guī)管理管線 新建道路五年內(nèi)不得開挖[N].楚天都市報(bào)，2012-05-18(12).