发达城市交通拥堵水平测度及影响因素研究——以天津市为例

◎ 王丽艳 任珠慧 朱 丹

一、引言

交通拥堵不仅影响人们出行质量，更降低城市运行效率，已成为制约城市发展的瓶颈。随着多源大数据的出现以及信息技术的日益成熟，不同机构基于城市交通大数据集成与分析对全国各大城市交通拥堵进行评价，提出了“拥堵延时指数指标”（指数越高表示出行延时占出行时间比例越大，即越拥堵），并开展城市拥堵排名，但不同机构对城市拥堵排名存在很大差异。在实际交通运行评估中，对于一个路段的拥堵判别比较简单，即车速低于一定数值可以视为拥堵，但是当面对一个城市的庞大路网时，单纯计算拥堵延时指数则缺乏合理性。因此，基于城市经济学理论构建交通拥堵指标体系，测度我国城市交通拥堵水平，精准把脉交通拥堵病症所在，并剖析其成因，对缓解我国城市交通拥堵具有重要现实意义。

对于城市交通拥堵问题研究，学者主要从其影响因素及拥堵水平测度等方面展开。在交通拥堵影响因素方面，孙斌栋、潘鑫（2008）通过对国内40个交通出行样本数据多元回归分析，发现城市规模在一定程度上影响出行时耗[1]；郑思齐等（2015）利用人口普查及交通出行调查数据，从空间结构视角出发，就北京市各个街道计算其职住平衡指数，证明就业和居住的空间分离对交通拥堵产生影响[2]；王家庭、赵一帆（2016）对我国35个大中城市交通拥堵水平测度发现，机动车使用量是城市交通拥堵的关键性因素，城市空间结构也在一定程度上影响拥堵水平[3]；叶炯贤、廖素华、张启山等（2012）,宁士君、李玉龙（2012），陆化普（2014）等从公共服务视角出发，通过对医院、学校的踏勘分析，表明医院卫生设施及教育资源空间分布不均是引发交通拥堵的主要因素[4-6]；朱建安、戴帅（2014），马贺、陆化普（2015）从政策调控视角出发，通过对问卷调查数据分析，表明适当政策限制能够引导机动车合理化发展，缓解城市交通拥堵[7-8]。在交通拥堵水平测度方面，学者们从出行距离和出行时耗视角出发，针对不同交通方式、城市结构及功能布局模型，分析交通时空消耗[9-11]。

综上所述，学者就某个角度对城市交通拥堵成因进行了深入研究，但交通拥堵是一个综合性、系统性社会问题，多角度探讨其成因的研究还有待完善。因此，论文从公共管理视角出发，基于城市统计年鉴数据，利用熵值法测度2004—2015年天津市交通拥堵水平，旨在剖析城市交通拥堵背后深层次原因，探寻系统缓解交通拥堵之路径。

二、城市交通拥堵指标体系构建与测度方法

（一）指标选取与体系构建

1.城市交通拥堵成因分析

城市交通拥堵，是指一种车多拥挤且车速缓慢的现象，由交通需求和供给之间不平衡造成[12]。因此，缓解交通拥堵的着力点就是调整交通供给和交通需求使之实现动态平衡，即加大供给、减少需求和提高道路交通基础设施使用效率[13]。现有交通拥堵原因分析多停留在表层，如私人汽车拥有量太大、道路设施供给不足、城市公共交通运行效率低下等等，旨在短期内缓解城市交通压力。随着城镇化水平的不断提高，居民出行需求日益旺盛，机动化进程明显加快，路网交通量越来越大，并且“当斯定律”表明拓宽道路会诱发新的交通量，使城市陷入“交通拥堵—扩建道路—私人交通增多—公交需求减少—交通更加拥堵”的恶性循环。交通拥堵已经形成由人、车、路组成的交通堵塞链条，成为城市管理的综合症，缓解交通拥堵需要探究其背后深层次原因。

首先，城市规模扩张为交通拥堵埋下了隐患。城市的本质是交易场所，依据市场经济基础下的聚集经济效应，交易成本较低带来企业和居民的集聚，城市规模扩张是一种必然趋势，当城市发展到一定规模后，城市交通所带来的边际成本的增加会超过聚集效应所产生的边际效益，而这种外部负效应市场本身难以内部化，即城市规模的过快增长使得当前的城市交通发展速度跟不上城市发展需求，从而导致了城市交通拥堵。

其次，单中心空间结构加重了中心区交通压力。交通实际上是人跨越地域空间，实现沟通、交往需求的一种行为。城市空间结构布局和土地开发利用为交通发展提供基础条件，交通可达性提高及方式的变革又会引导城市空间结构演化。当城市功能布局、空间形态改变等城市系统空间内部改善，使高度集中的单中心变成相对独立、功能相对完整的组团结构时，交通量分散、出行距离减小、出行交通方式得以优化，出行空间分布均等化，才能达到城市交通高效运转目的。

再次，经济发展增加交通流强度。城市交通是经济发展的前提条件，经济增长是城市交通发展的重要原因。美国区域经济学科创始人艾萨德也指出：经济生活中的一切创造革新中，交通在促进经济活动中具有最普遍的影响力。发达的城市交通将不同地区连接起来，为居民从事经济活动提供便利，促进了经济活动的集聚与扩散[14]。集聚效应进一步吸引经济活动向城市集聚，然而，由于交通供给的周期较长，具有慢变性，远比不上经济的快变性，导致交通供给小于交通需求，产生交通拥堵[15]。

最后，政策调控影响交通运行效率。交通拥堵政策是一种面向社会群体的普适型公共政策，其核心目标是：通过规划手段改变建成环境（例如土地利用、出行环境、交通设施等），直接通过需求管理等来改变个人出行选择（例如改变出行时间、出行路线、出行交通模式选择等），或通过交通管理改变交通服务（公共交通服务等），进而减少城市总体交通拥堵水平[16]。良好的交通政策能对个体用户进行行为诱导，促使居民变更其出行路线、方式或出行时间，达到城市整体出行成本最小的状态，进而缓解交通拥堵。

2.指标选取与体系构建

城市交通系统是由流量系统、道路系统和管理系统组成的一个开放、复杂系统。基于公共管理视角，从公共空间资源配置、城市土地利用与产权形态、公共服务供给三方面构建发达城市交通拥堵水平测度分析框架（图1）。

（1）流量系统：公共空间资源配置。学校、市场、职场等能够提供人们生存和发展某种满足的场所，称为功能点，人们因前往某个功能点以满足自身的需求而形成交通流。异质功能点空间分布，直接影响人们为获得某种功能产生的交通流量。长期以来，功能分区一直在影响并主导城市空间规划和建设，增大了居民获取各种商品和服务难度，诱发和加大人们的出行频率，居民职住分离也引发大量通勤交通，单中心的城市建设促使优质公共服务设施集聚，居民为获得良好的公共服务进行空间移动。快速的经济发展使得越来越多的生产性和生活性物资需要快速及时地运输，也加重了城市公共交通负担。

（2）道路系统：土地利用与产权形态。城市规模用地的有限性限制了城市交通容量的空间性发展，一定面积的土地上需要更多交通建设用地。经济的快速发展虽然能在一定程度上增加公共服务供给，但城市机动车保有量增长速度远远超过了交通供给速度，道路作为准公共产品，正日益成为一种稀缺资源。从道路级配看，我国城市现有主城区重视主干道建设，忽视支路建设，多断头路瓶颈路，交通系统与土地利用、不同交通系统之间、相同交通系统的不同线路之间以及干线交通系统与末端交通系统之间尚未形成无缝衔接、零距离换乘。打通断头路，提高支路使用率，实现交通枢纽与周边用地一体化、与城市融为一体，形成“微循环”，有助于缓解交通拥堵。

（3）管理系统：公共服务供给。城市道路交通系统具有公共物品属性，存在非竞争性、非排他性的特点，由于外部性、信息不对称以及“搭便车”等现象的存在，民众依靠个人意愿或市场供给并不能有效提供公共物品，政府是公共产品的最佳供应商。政府主要通过政策引导、交通管制增加这一稀缺资源的供给，如改造重要交通交叉口、加快建设城市高快速路、引导居民选择高效集约的出行方式。交通管制即是政府对经济行为的主体施加限制，规范企业行为和市场运行，从而实现社会福利最大化。

图1 公共管理视角下发达城市交通拥堵水平测度分析框架

综合以上对发达城市交通拥堵成因分析，借鉴已有综合测度指标体系成果，在科学性、有效性、完整性、系统性、可操作性原则下，选取相关指标构建交通拥堵评价体系。本文从城市构成要素的交通参与者、交通工具及道路三方面分析城市规模对交通拥堵的影响，将其分为人口、车辆、道路三个子系统，分别选取常住人口（市辖区）、私人汽车拥有量、公共汽（电）车营运车辆数（市辖区）、城市道路密度、轨道交通密度来体现城市规模对交通拥堵的影响；从就业—居住和公共服务两个方面，选取各区就业—居住人数、医疗卫生设施、基础教育资源，参照Horner和Marion[17]的空间分异指数模型，计算其空间分异指数，定量反映城市空间结构对交通拥堵的影响。测度公式如下：

Id表示分异指数，X和Y分别代表两类不同的社会要素，i代表各区县编号。Id数值在0～1之间，当Id值为1时，两要素的空间分离程度最大；反之，当Id值为0时，表示两要素的空间分布完全一致。此外，文章选取人均地区生产总值（市辖区）代表经济水平，选取限行限购政策衡量政策调控对城市交通拥堵的影响。

综上，依据发达城市交通拥堵成因分析，构建城市交通拥堵测度指标体系（表1）。

表1 城市交通拥堵水平的测度指标体系

（二）测度方法与数据来源

1.测度方法

熵值法根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标权重，是一种依据客观环境原始信息大小进行赋权的方法，不需要人为指标赋权，因此并不受主观因素影响，分析结论较为客观。熵值法从输出结果的分析中得到不同因素对交通拥堵的影响程度，较大权重指标相对变化程度大，对系统影响程度也随之增加，反之，对系统影响程度弱。本文利用熵值法测度天津市历年交通拥堵综合指数，并分析天津市交通拥堵影响因素。

2.数据来源

本文所用数据来自2005—2016年的《中国城市统计年鉴》《天津统计年鉴》，选用天津市市辖区年度公报和统计局数据对缺失数据进行修补。由于城市道路密度、轨道交通密度指标无法直接获得，故使用城市道路面积与建成区面积之比表征城市道路密度，城市轨道交通长度与城市市辖区建成区面积之比表征轨道交通密度。

三、实证分析

（一）城市交通拥堵水平测度指标权重设计

通过熵值法计算，对2004—2015年天津市10项指标原始数据进行处理，计算出相应的指标权重，分析各指标对交通拥堵影响程度（表2）。

由表2可知，私人汽车拥有量、轨道交通密度以及人均地区生产总值对交通拥堵影响最为显著。表明城市居民出行需求、轨道交通供应不足和经济的发展是造成天津市交通拥堵的主要原因。随着城市经济发展、规模扩大，居民出行次数增加的同时出行距离明显增大，引发了对中心区交通的过度需求。

大规模城市公共交通方式中轨道交通应占据主要位置。《城市道路交通规划设计规范》对不同人口规模城市适宜出行方式做出规定（表3），至2015年，天津城区人口超850万，大、中运量快速轨道交通公共交通应为天津主要公共交通方式。此外，就发达国家城市发展轨迹来看，城市轨道交通在公共交通系统中的分担率非常高，日本城市轨道交通分担率多在80%以上，日本经济中心大阪城市轨道交通分担率更是常年维持在95%左右。然而我国城市轨道交通发展时间较短，轨道交通在整个交通体系中分担率仍不高，即使是在轨道交通发展较早的北京，其分担率也不到50%。

表2 天津市交通拥堵测度指标体系权重

城市公共交通服务无论是质量还是数量都在一定程度上落后于居民出行需求。近年来，在国家“轿车进入家庭”政策引导下，我国大部分城市进入到“私家车时代”。天津汽车保有量2013年就已超过200万辆，在国内汽车保有量最多的五大城市中排第3位，而且每年以15%的速度增长。快速增长的私人汽车拥有量与有限的城市资源之间的矛盾冲突越来越激烈，交通拥堵日益严重。

从系统层面来看，不同指标系统所占权重不同。由表4可知，第一，城市规模在交通拥堵指标体系中所占权重最高，是影响天津市交通拥堵的首要原因；第二，城市空间结构和经济水平是造成城市交通拥堵不可忽视的因素之一，其系统指标权重依次为23.49%、11.00%；第三，政策调控在交通拥堵指标权重中最低。由于天津市实施限行限购政策是在2013年颁布，在计算时会在某种程度上对权重产生影响，但从计算结果来看，限购政策在测度城市交通拥堵中所占权重达7.47%，表明其能在一定程度上缓解交通拥堵。

表3 不同规模城市最大出行时耗和主要公共交通方式

表4 不同指标系统所占权重

表5 天津市历年城市交通拥堵综合指数

（二）城市交通拥堵水平综合评价及影响因素分析

1.城市交通拥堵水平综合评价

根据以上权重，进一步计算得出历年天津市交通拥堵综合指数，如表5所示。

由表5可知，2004—2015年天津市交通拥堵水平整体呈波动上升趋势。随着机动化的快速发展，中心城区交通出行总量持续增长，机动车主通道与客运主通道在“三环十四射”路网骨架上重合，干道交通功能混杂，严重影响了道路通行能力，单一的平面常规道路系统疏解方式已无法满足日益增长的交通需求。2006年，有关部门借鉴国内外大城市快速路的建设经验，将一部分环形放射式路网改建为城市快速干道，有效缓解了城市中心区域交通压力。然而，中心城区河流众多，河道形成的“屏障”隔断了河流两岸的有机联系，道路主要沿海河两岸与河道平行及垂直，尚未形成完善的路网系统。受地理条件限制，各区之间依赖桥梁连接，交通量集中在跨河大桥中心的主干道和相关的联合连接通道，非交叉河路成为交通影响最大的断路，交通容易集中，疏散困难，提升道路系统整体通行的能力非常有限。

2.城市交通拥堵影响因素分析

由图2可知，城市规模、空间结构以及经济水平指数对天津市交通拥堵影响整体上呈增加趋势，政策调控能在一定程度缓解交通拥堵。随着国家经济与城市化的快速发展，我国城市规划显著滞后于城市建设，城市无序蔓延。经济快速发展与空间结构规划建设缺失又使交通供需失衡，加剧交通拥堵。

为分析城市规模、空间结构、经济水平、政策调控等指标下各子系统对天津市历年交通拥堵影响，分别计算各单项指标评价指数。

由图3可知，公共汽（电）车、城市道路密度以及轨道交通密度对天津市交通拥堵影响呈波动性减缓趋势，但非公共交通（常住人口、私人汽车拥有量指标）引起的交通拥堵日趋严重。随着近年来天津市经济发展，人口不断流入，居民收入增加，私人汽车拥有量迅猛增长和过度使用加剧了城市交通拥堵，许多大城市甚至中、小城市主要路段在高峰期都达到饱和状态，也影响了公共交通运力。

图2 天津市历年城市各系统交通拥堵指数

图3 城市规模系统下各子系统指标评价指数

在发达国家大城市中，居民日常出行以公共交通为主，私人交通从属于公共交通。东京、伦敦及纽约等国际性大城市公共交通分担率约为70%，与之相比，我国现阶段城市公共交通发展相对滞后，除香港达到55%之外，大部分城市都在40%以下，有的大城市甚至不到10%。与国外发达城市相比，我国公交分担率尚有较大的提升空间。

由图4可知，在城市空间结构系统下，天津市职住平衡指数对交通拥堵影响逐渐降低。一方面，天津市城市建设由单中心向多中心城市形态转换，以中心城区和滨海新区核心区为主副中心组成的多中心组团式城市空间形态，使得就业中心分布更加合理均匀；另一方面，天津市城市道路网、轨道交通的逐步完善提高了人们的出行效率，缩短了工作地与居住地出行时间，在一定程度上降低了职住分离对天津市交通拥堵的影响。

基础教育资源空间布局指数对天津市交通拥堵影响呈倒“U”型，反映出天津市基础教育资源空间布局在一定程度上对交通拥堵产生影响，但近几年影响程度有所缓和。天津市为缓解优质教育资源分布不均引发巨大的交通需求，积极推进教育资源均衡发展，分散单一性质功能引起的人流和交通集中。

医疗卫生设施空间布局指数对天津市交通拥堵影响逐年增加。指标权重指数由2004年的0.0024逐步增加到2015年的0.0050。一方面，居民生活水平提高，对医疗卫生设施服务需求增加；另一方面，天津市医疗卫生设施空间分布不均衡，优质医疗资源短缺，造成医疗卫生设施资源对天津市交通拥堵影响严重。

图4 城市空间结构系统下各子系统指标拥堵指数

图5 城市经济水平系统下各子系统指标拥堵指数

由图5可知，在城市经济水平系统下，天津市经济发展对交通拥堵影响整体呈上升趋势。表明在其他条件一定的情况下，城市交通拥堵随经济发展水平的增加而增加。一方面，经济发展促使人们生活水平提高，对交通出行的要求也随之提高，出行时更加偏爱舒适感较强的私家车，使得参与交通的车辆数量不断增加；另一方面，由于城市土地固定供给及各种客观条件的限制，城市交通基础设施建设速度相对缓慢。

由表6可知，2013年天津市限行限购政策的实施，在一定程度上降低了城市交通拥堵，然而，由于我国城市正处在交通需求快速增长阶段，限行限购会对居民原有出行习惯造成限制性影响，因而在实际操作过程中很容易受到质疑与反对。朱建安、戴帅等学者通过对我国其他城市限行管理措施实践效果分析也表明随着居民收入增加，被限行的机动车数量一般在数年内被新增的机动车所填补，政策实施效果会随着机动车保有量的增加而逐渐削弱，因此需要进一步提高公共交通的替代能力。

表6 政策调控系统下各子系统指标评价指数

四、主要结论与对策建议

从城市规模、空间结构、经济发展、政策调整四个方面分析城市交通拥堵水平时序演变特征及其拥堵成因，根据实证结果，得出如下结论：

第一，粗放的城市发展模式导致城市低密度蔓延发展，人们对快速交通方式需求强烈，私家车使用量激增，加剧交通拥堵；第二，从城市空间结构角度来看，就业居住空间分布对天津市历年交通拥堵影响逐渐减弱，医疗卫生设施空间布局对其影响逐渐增加，基础教育资源空间布局对其影响呈倒“U”型；第三，经济发展对城市交通拥堵影响逐年增大；第四，政策调控能在一定程度上缓解交通拥堵，但长期而言，限行限购政策的边际效用递减。

根据上述分析和研究结论，得出如下对策建议：

（一）坚持公交优先，倡导TOD土地开发模式

第一，按照公交优先原则，以TOD模式引导城市开发，优化公交线网和站点布局，解决“最后一公里”问题；第二，树立“窄马路、密路网”城市道路布局理念，建立主次干路和支路级配合理的道路网系统，提高道路通达性；第三，加快完善轨道交通网络体系，将中心城区轨道交通与地面公交衔接，构建立体交通体系，提高居民出行效率。此外，发展新的城市组团，打造“反磁力中心”，缓解因城市规模过大、交通需求过度增长带来的交通拥堵问题，实现城市交通可持续发展。

（二）引导城市向多中心空间结构转型，着力提升城市运行效率

根据居民需求程度，设计城市功能点的空间布局，促进异质功能点紧凑接近，减少出行需求。首先，根据人口分布变动趋势，结合区域学生总数量、常住人口数量等指标，合理配置公共资源，减少因区域基础教育、医疗卫生设施资源分配不均引发的交通流；其次，构建“产业+生活”融合发展的组团结构，用足城市存量空间，实现不同尺度下职居有机匹配，充分考虑城市主干道网布局、居住区布局尽可能靠近轨道交通和城市主干道，缩短居民通勤时间和距离。

（三）创新城市交通拥堵治理政策，引导居民出行方式选择

首先，对汽车限行、限购等政策进行创新，通过拥堵收费、征收停车费等方式进一步提高私人交通工具使用成本，以经济杠杆和必要的管理措施降低私家车出行流量；其次，大力发展公共交通，增加政府对公共交通的财政补贴，采取公交车票价优惠与减免票价等政策，引导居民选择公共交通，实现集约化出行，建立以经济手段为主、行政手段为辅的交通拥堵治理政策。

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