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基于系统动力学的京津冀交通一体化发展研究

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杨柳　王颍超　侯汉坡

摘要：针对京津冀交通系统和区域经济发展之间的关系建立系统动力学模型，结合历史数据进行系统仿真，证明增加交通领域的投资，提高京津冀区域的交通供给能力，完善区域交通网络对于京津冀区域的经济社会发展有促进作用，进一步提出相关政策建议。

关键词：京津冀交通一体化;交通运输;系统动力学

中图分类号：F2文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.15.015

1引言

在全球一体化以及经济全球化日益发展的今天，国家与国家之间的竞争在很大程度上表现为以具有国际竞争力的大都市为核心的城市群和都市圈之间的竞争，而京津冀城市群身处环渤海地区的核心位置，其发展在很大程度上可以带动环渤海地区的振兴。京津冀区域协调发展的战略思想已经有不少年的历史，早在2004年的11月，国家发改委就启动了“京津冀都市圈区域规划”的编制，目的就是促进京津冀一体化发展的进程。而从目前京津冀发展的现状来看区域内部的发展并不协调，三地之间的经济发展存在很大的差距。

事实上，交通运输网络发展的不平衡已经在很大程度上造成区域经济的不平衡发展，而且随着未来区域经济联系日趋紧密，这种瓶颈性的问题如果得不到根治，区域发展必将深受其害。我们在推进京津冀交通一体化的过程中，必须加强交通基础设施的统一规划与统一建设。

2京津冀交通运输供需均衡的影响因素

从供需的角度来看，交通运输的需求是柔性的，供给是刚性的。交通系统的内在需求随着时间、区域、自然条件的变化而改变，比如高低峰时段交通需求的巨大区别。对交通系统的需求是社会经济系统的派生需求，因此仅依靠交通系统内部的管理就想实现交通系统的供需平衡是不可能的，还需要社会经济系统的管理手段予以辅助。交通系统的供给是刚性的，表现在交通系统的供给是不可储存的资源，路网的通行能力、各种交通运输方式和交通运输工具的运力都具有这样的特性。

交通系统需求的柔性和供给的刚性为供需平衡带来困难，当交通需求由于超边界柔性的特点而受到宏观经济管理政策的影响而变化时，交通供给的刚性特点使其往往不能适应这种变化，交通系统的管理者只能在当前供给情况下寻求满足交通需求的办法。

本文认为，影响交通运输需求的因素有：（1）经济发展水平。城市居民活动空间的扩大产生更多的生产性客运需求;城市群的不断发展也会产生更多的货运需求。（2）人口数量、结构及城市化的程度。交通系统的主体是人，因此人口的增加以及城市化程度提高导致的人口迁移和流动会使得客运和货运需求提高。（3）居民消费水平。居民生活水平提高后，消费性旅行需求会增加，因此会产生更多的客运需求。（4）国民经济产业结构。随着产业结构的调整，国民经济中第三产业所占比例不断提高，货运强度将逐渐下降。（5）运输服务的质量和价格。安全、快速、方便、舒适和价格适宜的运输服务是城市群交通运输需求增长的重要诱导因素。（6）运输供给水平。运输供给水平的提高可以影响运输需求的形成和变化。

影响交通运输供给的因素有：（1）自然资源条件。交通系统的基础设施建设依赖于自然条件，自然条件对交通运输供给影响很大。（2）交通运输投资。交通基础设施的建设和设备的购置需要大量投资，因此交通运输业的固定资产投资会影响交通系统的供给能力。（3）技术进步，新的运输方式的诞生和原有运输方式的改善，会影响运输供给能力的质量水平。（4）交通系统战略规划。政府的政策与宏观调控措施会对交通运输供给产。

3京津冀交通一体化的系统动力学模型

模型建立的主要目标是从宏观上研究京津冀城市群的经济社会发展水平和区域交通系统之间的相互作用关系，绘制影响区域经济、交通系统供给、交通运输需求的要素之间的因果关系图。在模型仿真过程中，通过改变参数模拟政策的改变，观察政策实施效果对城市群经济社会发展和交通供需的影响，为京津冀交通一体化布局的优化提出合理的可行的建议。

3.1基本因果关系图

根据交通运输系统与区域经济之间的关系，建立区域经济与交通运输基本因果关系图。

3.2系统模块结构

本文建立的模型中，系统的模块包括经济增长模块、交通运输需求模块以及交通运输供给模块。

3.2.1经济增长模块

对系统要素进行分析后，本文认为用区域生产总值作为模型的水平变量可以衡量区域经济发展水平。影响区域经济增长的因素主要有经济自增长率和经济短缺对生产总值的阻碍。经济自增长率是指在区域地理区位、劳动力状況、产业结构等综合因素的影响下，经济表现出的趋势。确定经济的自增长率的前提是分析综合历史数据以及远近期区域经济发展规划。运输短缺对生产总值的阻碍是指滞后的交通运输对区域经济发展的制约，这种影响是比较有限的。

3.2.2交通运输需求模块

运输需求是社会活动的派生需求，因此在模型中运输需求为辅助变量，建立运输需求模块的系统流图。

3.2.3交通运输供给模块

交通运输是基础设施，也是一种公益设施，是经济发展的必要条件。政府部门持续对交通基础设施系统进行投资，增加运输供给，才能提高其社会效益。交通运输能力是水平变量，建立交通运输供给模块系统流图。

3.3模型参数说明

模型中水平变量包括：区域生产总值，区域货物运输量，就业人数，全社会固定资产投资，税收收入，居民交通消费水平，京津冀人口，客运以及货运运输供给能力，居民消费价格指数。

模型中的流率变量包括：区域生产总值增长率，运输短缺对经济增长的阻碍，就业人数增加量，区域货运量增加量，人口增加量，居民交通消费水平增加量，居民消费价格指数增加量，客运运输供给能力增加量，货运运输供给能力增加量。

模型中的辅助变量有：运输短缺量、客运运输需求量，货运运输需求量，运输投资。

模型中的常量有：运输短缺对经济影响因子，固定资产投资中运输投资比例，客运投资效果系数，货运投资效果系数等。

3.4模型的系统流图

根据上一小节得到的三个子模块的系统流图，本文建立以下系统动力学模型，用以描述京津冀城市群交通运输系统与区域经济之间的关系，该模型系统流如图1所示。

3.5交通系统模型中的系统方程

通过分析确定下如区域生产总值、人口、区域就业人数、区域税收收入等初始值;通过分析变化趋势、函数拟合等确定如居民交通消费水平增长系数、人口增长系数、货运和客运投资效果系数等常数值。在Vensim PLE软件中，输入确定下来的各个变量的方程，各个常数变量的值，部分重要方程具体如下所示：

（1）全社会固定资产投资=税收收入*6.17-1413.5，Units：亿元。

（2）区域生产总值增长量=IF THEN ELSE（运输短缺<0，区域生产总值*（区域生产总值增长系数-运输对经济促进因子），区域生产总值*区域生产总值增长系数）+区域货物运输量*货物运输量对生产总值的影响/10000，Units：亿元。

（3）区域货运量增长量=货运运输供给能力*货运供给能力对货运增加量的影响+区域生产总值-区域生产总值，Units：万吨。

（4）客运需求=121.285*人口+0.156*居民交通消费水平-11549.9*居民交通消费价格指数+125509，Units：万人。

（5）居民交通消费价格指数= INTEG （居民交通价格指数增加量，99.1），Units： Dmnl。

（6）运输短缺=（客运运输供给能力-客运需求）+（货运运输供给能力-货运需求），Units：万吨。

4京津冀交通系统模型仿真

4.1模型有效性檢验

本文通过Vensim软件model check 和units check，对模型进行了修正，最终证明该模型的直观与运行检验基本符合要求。通过历史数据进行模拟仿真运行，得出系统动力学模型中的主要变量在这一时间段内的模拟结果的误差在可以接受范围之内，因此可以说本文构建的模型与真实系统具有较高吻合度，具有有效性。

4.2模型基本变量的模拟结果输出

在不改变任何参数的情况下进行仿真模拟，得出京津冀地区生产总值、人口数量、就业人数、货运运输供给能力、货运需求等的模拟图像。

4.3政策模拟

在利用Vensim PLE软件进行的模拟中，假设自2014开始，京津冀三地各级政府加大对交通运输体系的资金投入，在模型的常量中，改变固定资产投资中交通行业所占比例为0.2，来进行该项政策的模拟，得出基本模拟和增加投资后的货运运输交通供给能力对比图（图2）。通过多项数据的对比发现京津冀区域的政府加大对交通运输系统的投资建设力度后，货运运输供给能力增长作用明显。

4.4主要结论

（1）由模型的基本模拟结果可知，京津冀区域交通对区域经济发展有影响作用，如果运输短缺较大，会减缓区域生产总值的增长速度。

（2）由模型的基本模拟和政策模拟的对比结果可知，京津冀区域增加对交通基础设施的投资之后，区域货运运输供给能力有明显提高，这对于京津冀区域的经济发展有促进作用。

4.5京津冀交通一体化发展建议

京津冀交通一体化今后应建立区域层面的政府协调机制，形成制度保证;在交通领域实现规划、建设、管理和运营的全方位一体化发展;在运输方式上，形成高效率的铁路/轨道交通，公路，港口运输以及公共航空网络，运输方式之间形成流畅快速的连接，建立综合立体交通网络，保障京津冀区域的协调发展。

参考文献

[1]郑林昌，赵丹阳，郭世鹏，赵娇娇.京津冀协同发展背景下交通一体化对区域经济发展的影响[J].物流技术，2017，36（05）：12-17+36.

[2]贾姝敏.京津冀交通一体化发展的现状与存在问题及对策[J].山西建筑，2018，44（01）：40-41.

[3]Heijman W.Space and economics： An introduction to regional economics[J].Wageningen ： Wageningen Academic，2010（Mansholt publication series Vol）.

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