基于系统动力学模型的交通政策模拟与实证研究

【摘要】关于“如何通过政策合理引导交通可持续发展”的问题,一直以来都是政府部门和学术机构研究的热门问题,但是我们不能只停留在抽象层面分散化的政策研究上,这样会出现不同部门决策制定者“你说你的,我说我的”的无休止讨论,需要深入研究更加先进科学的决策支持理论方法和实践工具。本文通过事实型数据、专家智慧和专业工具相结合的方法,以私人汽车发展为落脚点,结合实证对象,通过模型进行了政策模拟研究。对相关政策和研究的梳理发现：对于“政策合理引导私人汽车发展”的问题,可以从两个角度入手：一是正确引导私人汽车购买行为,二是正确引导私人汽车使用行为。前者通过不同类型汽车的保有量表现出来,后者通过私人汽车的出行比例和出行距离表现出来。针对文献综述中提到的现有交通模型难以模拟交通系统及其相关联的其他系统要素之间的相互作用关系的问题,本研究采用了系统动力学的研究方法；针对文献综述中提到的现有系统动力学模型过于简单,难以反映交通系统与人口、经济、环境之间动态反馈关系的问题,本研究在细致研究相关学科理论的基础上,以事实型数据为基础,构建了超过两万个变量的大模型,将这些因素有机的结合起来。在政策应用端,本研究瞄准政策制定中的关键问题,以国家层面(中国)和城市层面(北京)为实证研究对象,选择人口、经济、能源、交通这四个方面驱动因素构建了私人汽车发展动态模拟的系统动力学框架。研究了系统各模块互相作用反馈回路。基于事实型数据和相关学科研究理论,研究了各个变量间的定量化方程。基于VENSIM软件构建了系统动力学模型,以1990年为起始年,通过模型对1990-2050年研究对象的人口、经济、能源和交通中数十个关键变量进行了模型内生的仿真模拟,特别是对私人汽车发展中关注的汽车保有总量、新车销售量、汽车报废量、汽车年龄结构、汽车分价格分排量的销售量和保有量、汽车能源消耗、汽车的C02排放等变量的内生计算。通过将模型中内生变量在1990-2013年的模拟结果与真实数据的对比,验证了模型结构的可靠性。在此基础上,从人口、经济、环境、交通四个方面设计政策,运用模型对不同政策措施的调控结果进行模拟和评价,最终提出具有针对性的政策建议。在国家层面上提出的政策包括：(1)2017年后10-23万的汽车在能源消耗上超过5-10万的汽车,因此大排量汽油车的发展必须得到控制；(2)目前消费者选择的汽车价格集中在5-10万,但在5年内,10-16万的汽车将成为主流,考虑到汽车的价格成本,短期内,应以发展普及节能和混合动力汽车为主,长期上,应以发展纯电动汽车为主；(3)新能源汽车的补贴投资巨大,因此需要更为合理的财政和金融支持,但从成本收益的角度,在长期来看非常值得。在北京市层面上提出的政策包括：(1)应当适时考虑增加除摇号外的其他辅助政策,如提高停车费、提高汽油税等；(2)北京市目前正在努力推行京五机动车排放标准,提高了新车排放的准入门槛,但是从更为经济,更为成效的角度看,对老旧汽车排放的控制应当是重点。老旧汽车淘汰数量“十二五”至“十三五”期间将会显著增加,需提前准备,统筹规划；(3)北京市要想实现公共交通出行比例45%-50%的既定目标,必须努力改变人们出行观念,将私人汽车的出行由2012年的2.70次／天降至2015年的1.8次／天。论文的最后提出：(1)政策的定量化模型研究是非常有意义的,交通政策的定量化研究应当建立“人口-经济-环境-交通”理论模型,通过反馈机制将四种要素动态结合起来；(2)系统动力学的优势在于展示变量之间的反馈关系和时滞分析,应当将人口-经济-环境-交通分别细化建模,并建立有机联系,这一切需要建立在大量事实型结构化数据的基础上；(3)在政策研究中,通过模型来定量化决策规则在系统中产生的变化是非常困难的,不仅需要建模知识,更需要不同学科知识的广泛学习、大量数据的收集分析、大量专家的访谈验证、以及日常生活的细心观察。不管采用何种建模方法,模型研究所用的变量必须是决策者能够在现实世界中实实在在获得的变量,并且模型结构和数据结构必须始终保持统一。
【作者】杨阳；
【导师】贺德方；
【作者基本信息】南京大学，信息资源管理，2014，博士
【关键词】政策模拟；系统动力学；情景分析；私人汽车；模型；

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