作者：戴特奇
出版社：社会科学文献出版社
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机动化对城市发展的影响及对策研究：基于阿朗索模型的分析试读：
前言
随着我国经济发展和人民收入的提高，汽车开始以极快的速度普及，而城市却很难以同样的速度进行适应，带来了严重的城市问题。虽然已有大量城市规划角度的城市交通问题研究，也有大量通过城市交通工程来试图缓解交通拥堵的努力，还有大量从经济学角度的城市交通政策研究，但这一问题根本上而言是经济问题和布局问题。交通工程虽然可以缓解问题的严重程度，但难触及经济规律和布局规律；经济学虽然长于模型分析，但较少结合空间因素。
基于这样的发展背景和认识，本书试图采用区位论来模拟城市发展，发挥经济理论在变量因果律方面的优势，弥补其在空间要素和技术要素方面考虑的不足，系统地揭示城市交通问题中各个因素的相互关系和规律性。本研究采用阿朗索模型模拟研究和实证研究相结合的方法，研究我国快速机动化背景下关键因素对城市空间结构和城市规模等方面的影响，探讨了模型应用及其对城市交通战略和政策制定的启示。
本书的研究和出版，得到了国家自然科学基金委（基金项目“竞争性交通方式对城市空间结构影响的模型分析及模拟研究”，批准号：41001071）和中央高校基本科研业务费专项资金的大力资助，得到了金凤君教授、梁进社教授等的指导。特此感谢！第一章引言
改革开放以来，随着中国经济的持续快速发展，城市居民的消费结构开始由以衣食为主向以住行为主过渡，汽车消费在家庭中迅速普及，中国开始进入机动化社会。机动化增速远快于经济总量增速，1985～2005年全国GDP增加了约6倍，而民用汽车保有量则从321万辆猛增到了3160万辆，增加了近9倍。
这一机动化进程以个人机动性（Mobility）的提高为特点，即私人汽车是快速机动化的主要部分，其增速之快达到了惊人的地步。1985～2005年，私人汽车保有量增长了约65倍，占汽车保有总量的比例从8.9%提高到了58.5%，其中私人载客汽车增长更达到了717倍。
汽车的快速普及扩大了城市居民生活和工作的时空尺度，但也带来了新的城市问题。由于城市建设和管理相对滞后于快速的机动化，交通拥堵问题日益严重，降低了城市整体的运行效率，且有继续恶化的趋势。同时，交通部门消耗的能源和土地也越来越多，污染越来越严重，城市交通可持续发展问题日益突出。城市交通问题是为数不多的随着经济发展和收入提高而逐步恶化的发展考核指标。
从城市的角度看，城市是国民经济增长主要的空间依托，中国的城市化能否健康持续地进行影响着中国和世界的经济发展，正是在这个意义上，诺贝尔经济学奖获得者斯蒂格利茨认为中国的城市化是影[1]响21世纪人类发展的两大主题之一。然而，虽然改革开放以来中国经济的快速增长受到了世界的关注和赞赏，但伴随着经济的增长，一些矛盾已经开始逐步浮现，有的问题已经开始威胁到增长本身的可持续性，比如能源、土地等资源硬约束，以及公平、制度改革等软约束。现代城市理论把交通运输和通信看做是城市最有用的部分，但中国城市交通部门却在快速机动化的冲击下开始遭遇交通拥堵，这一问题值得城市研究者给予高度重视。而且这种影响不仅限于城市居民在拥堵中的时间损失，它将进一步影响城市生活的区位选择和出行模式，进而改变城市的空间组织模式和城市空间结构，影响到城市真正的价值所在，因为“城市真正的财富和效率隐藏在城市空间结构布局之中”（仇保兴，2003）。
现代城市的空间结构很大程度上是交通和通信技术进步塑造的结果。以汽车逐步广泛使用为标志的机动化进程对人类社会已经产生了深刻的影响，这种影响是历史上其他城市交通工具所不能比拟的。汽车在几代人的时间内就改变了人们的生活方式，重塑了美国以及世界许多地区的城市空间，不但影响了城市物质空间可达性的重构，还促成了城市社会和文化的改变，比如众所周知的城市蔓延（Urban sprawl）和汽车文化。尽管汽车生产中出现的“福特式”工业生产方式革新是人类生产力的一次重大提高，但随之出现的城市小汽车依赖性及其对应的城市蔓延形态却是以土地和能源的高消费为代价的，反过来又威胁了城市的可持续发展。以能源为例，美国等发达国家汽车的能源消耗占到国民经济总消费的20%～40%（黄成，2005），这种以私人汽车为主的城市交通系统对自然资源的消耗及其产生的环境污染，直接影响着发展的效率和可持续性。
随着经济的发展，中国城市化进程与机动化进程先后进入快速发展阶段，经济发展增加了政府的财政实力、提高了个人的收入水平，也给城市发展带来了一些问题。一方面，政府大规模建设的财政实力和运营手段，导致了粗放城市化问题。这一问题涉及国民宏观经济的发展，已经引起了人们的高度重视，中国城市正在努力改变城市化发展的粗放倾向。而另一方面，个人收入提高推动了家庭进入小汽车化阶段，提高了个人机动能力并改变了人们的空间观念，个人行为对城市的集体影响正在逐步增强。近年来，中国机动化进程出现越来越快的趋势，其速度为历史上所少有，对城市的影响也急剧地增强，并开始威胁中国的可持续发展。但这方面的研究还不多。机动化进程是在特定的社会、经济和文化既有框架下对城市发生作用的，借鉴国外经验深入研究中国快速机动化对城市发展的影响是城市规划和对策制定的基础。机动化进程及其外部性对城市发展的影响，以及中国对快速机动化的应对策略是一个迫切需要研究的问题。不但具有学术价值，更具有现实意义。1.1研究背景与意义1.1.1 研究背景1.1.1.1 城市化加速与城市结构重构
机动化需要放在我国城市化进程进入高速发展期、城市化速度加速的背景下来考察。所谓城市化的高速发展期，是按美国学者诺瑟姆提出的城镇化S形曲线所揭示的城市化规律来界定的。他认为城市化进程在城市化比例达到30%即进入起飞期，30%～75%为高速发展期，75%以后速度则减慢。中国城市化水平的统计存在一定的争议（周一星，2002），这里根据建设部公布的资料（仇保兴，2003）：1998～2005年中国城市化水平从30%增加到了43%，说明中国已经进入了理论上的高速发展期。从实际的城市化速度看，高速发展是最近十几年中国城市化最主要的特征之一：城市化水平的增长速度从20世纪60、70年代年均增长0.2个百分点左右持续加速，而且速度越来越快，到20世纪90年代增长速度超过1个百分点，达到1.7个百分点。具体如表1-1所示。
随着城市化的加速，城市数量和城市规模不断扩大，二者又以城市规模的扩大为主。城市规模的扩大，带来了城市发展从量变（城市规模变化）到质变（城市结构变化）的压力。在这一过程中，城市出现了粗放增长的趋势，城市空间迅速扩展，居民出行距离加长，形成了对小汽车这种快速、便捷交通工具的基本需求。在居民收入逐步提高、汽车产业迅速发展、城市公共交通建设相对滞后，以及中国加入WTO后汽车降价等多种因素的引导下，这种需求的急剧释放，导致了爆炸性的机动化。表1-1 中国城镇化发展历程1.1.1.2 进入21世纪以来超出预计的爆炸性机动化
由于美国等发达国家在小汽车化中付出的代价惨重，中国可能的机动化过程较早地引起了学者们的注意（小轿车与城市发展学术研讨会纪要，1995；王辑宪，2002；杨荫凯，2005），也考虑到了人均道路面积（或长度）与小汽车的增长速度不成比例可能带来的交通拥堵问题，而且认识到了轿车的发展不仅影响交通，也影响城市形态，亦受制于城市形态。当时的研究就指出：中国的国情决定了中国不能走美国的城市化道路，应该注意学习新加坡和我国香港的经验。但那时对国外经验的研究还处于介绍性阶段。更重要的是，虽然机动化进程引起了人们的注意，但很少或者几乎没有人预料到2000年之后机动化的爆炸性速度。
以权威部门的研究报告为例，1993年国家计委（现国家发展改革委员会）在对全国14个省份近万名年收入2万元以上的高收入人群抽样调查的基础上，应用多种数学模型预测并与国外对比，认为2005年全国家庭小汽车需求量为120万～160万辆，而1999年的研究仍然认为这一预测值偏大了（卫明，1999）。再如世界银行根据城市机动车增长与经济增长关系，认为居民收入每增长1%，将导致1.02%～1.95%的机动车拥有量的增长。按照这一收入弹性系数法预测，到2010年中国城市机动车的拥有率在51～83辆/千人，2020年达到127～204辆/千人（Liu，2003）。然而，全国机动化水平在2003年已达到118辆/千人。早在1993年，有关部门曾经对北京小汽车的发展做过预测，到2010年发展到200万辆，但2003年北京汽车总量就超过[2]了200万辆，提前7年达到了这一目标。即使到了2002年，中国工程院、美国国家工程院与美国国家研究理事会在对中国机动化问题的联合研究中，预测2005年中国汽车总量最高为2640万辆，而第十个五年计划中的规划仅为2500万辆。但2005年中国汽车的总量高达3160万辆，比最高预测值高约20%（中国工程院等，2003）。
预计之所以偏低，是因为2000年之后中国机动化进程明显加速，且加速具有突然的爆炸性。以私人载客汽车为例，全国千人载客汽车拥有量的增速明显提高，2000年之后每年千人私人载客汽车拥有量增加基本都在1辆以上，且呈爆炸性的增加，到2005年达到2.4辆。而2000年前最高增速为每年不到0.6辆。由此可见，中国的私家车普及速度增加的爆炸性（见图1-1）。图1-1 中国每千人私人载客汽车拥有年增长量的爆炸性
资料来源：根据国家统计局《中国统计年鉴2006》计算得到，http：//www.stats.gov.cn/。
大城市这种加速增长更为明显。以北京为例，城市机动车总量每增加100万辆所需的时间从40年到6年到3年，呈显著递减趋势：1950年左右，北京市机动车仅2300辆；到1997年2月，北京市机动车总量达到第一个100万辆，只用了40多年；2003年8月突破200万辆，用了6年多；2007年5月突破300万辆，仅用了3年多。机动车总量的迅速增长已经引起了广泛的关注，社会报道越来越多，对日益严峻的城市[3]交通拥堵的忧虑也随之增加。
随着我国私家车数量的增加，个人移动能力增强，生活的空间范围扩大，个人区位选择改变，进而影响城市结构的选择。这种影响是由个人行为推动的，其影响也就更为深刻和广泛。直接的有对土地、能源等方面更大的压力，而更深远的影响是机动化对城市结构的冲击，可能威胁到可持续城市化的发展战略。1.1.2 研究意义1.1.2.1 机动化可能带来的问题（1）交通拥堵
研究表明，交通拥堵给城市带来的损失是相当严重的。一般对交通拥堵损失的量化是将机动车拥堵的时间损失成本换算为价格成本[4]（Lindley，1987），虽然这种方法并不完善，但也反映出拥堵造成的时间损失是巨大的。据英国工业协会估计，英国每年因交通堵塞而[5]造成的经济损失达180亿英镑。美国主要大都市市区每年为交通拥堵承担了数以10亿美元的损失，2003年主要城市区域的交通堵塞总计造成了37亿小时的出行延误和23亿加仑的燃油耗费，折算的经济损失总额超过630亿美元（Schrank，2005）。发展中国家城市因为交通拥堵的损失也是巨大的。以泰国为例，1993年对曼谷的研究表明，曼谷拥有约占泰国10%的人口、占银行保险业与房地产业86%的GNP（国民生产总值）、占制造业74%的GNP，曼谷交通拥堵的损失占GCP（城市国民生产总值）的35%（Kasarda，1993）。实际上，道路拥堵的损失还应该包括环境成本。但这更难以量化，损失的严重是显然的（胥晓瑜，2001）。以尾气污染为例，交通拥堵造成了汽车行驶缓慢和污染加剧，因为汽车尾气排放与其速度/加速度密切相[6]关，待发时的尾气排放量是开车时的5倍以上。
随着中国城市机动化的加速进行，交通需求的增加远远快于交通供给，许多城市开始出现了严重的交通拥堵。20世纪80年代以来，全国百万人口以上的特大城市，大部分交通流量负荷接近饱和，有的城市中心地区交通已接近半瘫痪状况（周江评，2001）。特大城市市区机动车平均时速已由过去的20公里左右下降到现在的12公里左右，一些大城市中心地区，机动车平均时速已下降到每小时8～10公里。以北京为例，1996年一般城市干道的车速为15～20公里/小时，市中心区时速为10～15公里，至2003年秋，北京市区部分主要干道高峰期的车速已降至每小时不到7公里，到2006年，北京市干道平均[7]车速比10年前降低约50%。其他城市也在90年代开始陆续出现较为严重的交通拥堵。比如1995年上海市中心区平均车速仅15.5公里/小时，平均延误80秒/公里；1996年天津市内机动车行驶速度为26.96公里/小时，比1989年下降了35%（李兰冰，2005）。
国内也有一些对中国城市交通拥堵损失估计的研究。对北京的估算表明，交通拥堵造成了每年上百亿元人民币的损失，全国一年因交通拥堵造成的损失则是上千亿元（陆化普，1997），交通拥堵给中国带来的损失是巨大的这一点是无疑的（张国初，2006；罗清玉，2007）。城市交通问题的严重性已经引起了高度的重视，城市交通规划已经进入国家战略层面，正在考虑以城市交通规划来带动城市总体规划修编（汪光焘，2006）。图1-2 北京市平均车速与机动车总量（1993～2003年）
资料来源：国家统计局：《新中国成立五十年统计资料汇编》；北京大学BELL示范课程可持续交通研究小组（邓冰等）：《快速公交系统（BRT）调研报告》（http：//www.chinaeol.net/bell-green/xsyj/040529pdf/kcxjt_C.pdf）。（2）机动化与城市发展：中美对比
交通基础设施容量和城市结构不能跟上机动化的步伐，结果就是交通拥堵。反过来，城市交通拥堵问题也推动着城市或者交通发生变化。西方国家由于工业化较早，最先受到了汽车的冲击。而美国不但是福特制的发源地，而且也是当时的经济新秀，更由于机动化迎合了美国的个人主义和“移动”的文化背景（Lewis，1997），因此美国受小汽车的影响也最大，许多城市采取了适应机动化的城市发展战略，结果付出了昂贵的代价。
中国的机动化进程与美国20世纪20年代的机动化进程有许多相似之处，进一步将北京地区的机动化历程与美国对应阶段做对比可以发现，其1978～2003年的机动化路径变化曲线与美国20世纪10～20年代是高度相似的。进一步比较可以发现二者有相似的经济起飞和机动化普及背景，机动化普及均与汽车价格大幅度下降有关：美国是由于20年代福特规模生产，而中国则是因为加入WTO后汽车关税的逐步降低和本地生产。同样，此时的中国正如20年代的美国，正在处于城市化的高潮阶段。换言之，中国正面临类似的机动化与城市化的共振。图1-3 机动化历程对比
资料来源：中国国家统计局历年《中国统计年鉴》；U.S.Federal Highway Administration，Highway Statistics，annual；and Highway Statistics，Summary to 1995.http：//www.fhwa.dot.gov/policy/ohpi/hss/hsspubs.htm。说明：中国以北京市地区为典型地区，北京1978～2003年对应美国1907～1932年。图中两条线几乎重合，说明路径几乎一样。
中国城市问题一直是众多学科研究的热点，这一领域在近年又迎来了特别的机会：中国城市化开始面临发展模式转型和社会进入机动化阶段等新问题。过去由于政治体制、经济发展阶段和文化等因素的制约，中国的城市结构变化较小。但这一情况正在发生改变，一方面是因为各级政府逐步获得了大规模建设的财政实力和运营手段，快速粗放的城市化对城市用地产生了较大的冲击，在国际产业转移的竞争和内部资源环境的限制下，城市化正在寻求更精明的增长；另外，收入水平的提高使得居民获得了更大的机动性，居民的购买能力、居住区位选择强烈地引导着市场进行城市建设。以上两种力量一起改变着城市的整体结构，这种改变比较强烈，但政府本身制度的不足和市场本身的逐利性等缺陷却使得城市结构的改变可能不利于城市的可持续发展。近年来，中国家庭出行逐步进入小汽车化阶段，机动能力剧烈提高，对城市结构和空间效率的影响异常强烈，使得政府主导城市规划和城市建设的局面有所变化。实际上，国家对地方政府大规模建设中的问题已经有了相当的重视，但对机动化的预计却不足。
尽管机动化进程早已受到我国学者的关注，但由于当时的机动化问题尚不严重，更难以预料到机动化进程突然的爆炸性增长，导致了一些严重的问题，最明显的是没有预计到因私家车大量涌入道路而带来的严重拥堵，对机动化的研究和政策力度都显得滞后。这既有对机动化的速度估计偏低的因素，也因为确实存在体制、道路建设资金等实际约束。除了交通拥堵外，城市的发展也受到了影响，尤其2000年以来机动化进程使得郊区城镇配套建设不足问题彰显，形成大量的长距离交通需求，城市的汽车依赖性加强，造成了一定的城市空间分异，汽车造成的环境污染问题也日益严重（马清裕，2004）。但关于机动化进程对城市形态、城市交通所产生的影响、形成机制的研究还较少。
而对我国机动化的分析和对策研究不能简单借鉴国外的经验，因为城市本身的自然环境等不同，而且其发展模式和过程也有异。举例而言，美国洛杉矶的机动化极大地促进了郊区化，是因为洛杉矶移民较多，而移民中有车的人较多，这与我国本地居民往往先购房、再买车有所不同。因此，居住郊区化与小汽车化的相互作用也应有所区别。另外，这方面的研究具有迫切性，因为城市形态与交通系统的发展具有不可逆性（或更准确的，是难可逆性）。国际经验表明，城市交通发展模式的选择与其发展速度的关系比与其现有的经济水平关系更密切，城市人口进入稳定成长阶段后也就失去了大规模调整城市结构的机会。我国许多沿海城市现正处于高速增长的过程中，还有机会改变城市运行的轨迹，一旦这种增长停滞下来，这些城市就会像抛锚的汽车失去转向的动力（赵燕菁，2001）。（3）机动化与国家可持续发展战略
中国人口众多，而平原面积有限，使得农业土地资源更加珍贵，同时能源中的石油也相对短缺。机动化将直接影响土地的集约利用，直接增加能源需求，机动化对土地和能源的压力已经引起了学者们的强烈关注（马强，2004）。如两院院士周干峙就曾提到，如果中国城市机动车总量以现有的增长率增加，城市必须大量增加道路空间，这将导致土地资源已受到严重制约的中国大城市的土地利用问题更加恶化。郑时龄院士也指出：“如果到2020年，上海的汽车按250万辆统计，每天出行的车流量达1000万次，早晚高峰时间的车流量为70万～80万车次/小时。仅停车场就要占去大约65平方公里或者更多的土地，几乎相当于中心城区面积的1/10。”
这些问题与美国小汽车高依赖性的城市非常类似。但机动化问题在中国的一个严重性在于发展中国情下的总量和人均量。中国的人口密度是欧洲的1.8倍，世界平均水平的3.4倍，美国的5倍，中国人均土地不足0.01平方公里，居世界第67位。但中国只要1%的家庭购车，就将新增300万辆汽车，而道路的修建很难跟上这一速度，一般而言城市收入每增加1%，道路长度仅增加0.1%。即使能提供足够的道路供给，需要的资金和土地也是中国难以承受的。从中国的国情看，中国城市具有高密度发展的传统，而不是一开始就是低密度的城市。如何在高密度、机动化之间找到高速城市化的合理城市交通结构，中国城市的形态将走向何方是一个严肃的课题。1.1.2.2 研究的学术价值（1）机动化进程相关研究在城市交通领域的地位
城市交通部门为城市居民活动提供移动能力（Mobility），同时也构成了城市要素可达性（Accessibility）的基本空间格局。城市交通是城市空间组织的关键之一，与城市土地利用存在复杂的互动反馈关系，二者一起影响着城市的演变。城市交通的研究对构建一个高效的城市空间非常关键。
但城市交通市场的供需均衡并非一种常态，因而城市交通问题长期存在。但城市交通与城市土地利用之间的互动关系具有系统性和复杂性。同时，由于交通自身存在的天然垄断特性，在这一部门存在较为严重的市场失灵问题，因而也存在大量的公共干预，这增加了城市交通及其所支撑的城市活动所构成的系统的复杂性和非线性。因此，这一领域的研究不但极具现实意义，也极具挑战性。
在城市交通系统中，机动车占有统治性地位。机动车对城市空间的影响一直是城市科学关注的重点。我国的机动化问题具有发展中国家城市交通问题的一些普遍特征（Gakenheimer，1999）。发展中国家与发达国家相比，公交出行比例较高，大多数在75%左右，尤其自行车出行比例高，但发展中国家的机动化进程更快。许多发展中国家的机动车每年增加都超过10%，即不到7年机动车总量就增加1倍，比如中国（15%），智利、墨西哥、韩国（1985年之后的7年年均增长23.7%）、泰国、哥斯达黎加、叙利亚等。从这个角度看，对我国机动化进程进行研究意义更大。（2）对促进城市交通地理学发展的意义
在国际上城市交通地理学的发展就比较晚，1980年AAG（美国地理学者协会）才成立交通地理学会（TGSG，Transport Geography Specialty Group），而对城市交通地理学的专门论著《城市交通地理st学》（The Geography of Urban Transportation，1 ed.）到1986年才出版，作者是美国科学院（the U.S.National Academy of Sciences）资深院士苏珊·汉森（Susan Hanson）。尽管这一学科起步较晚，但对交通问题的研究却有着独特的视角，对城市交通规划的影响较大。前面提到的专著一出版就受到了高度评价，并成为美国多所大学的参考教材。地理学对城市交通问题的研究不但对城市交通问题的分析和政策制定具有独特的学科价值，其综合性的思考方法在“跳出交通问题看交通”上有天然的优势，对深入理解交通与城市发展也非常具有科学意义。但城市交通地理学仍然是一门比较年轻的学科，迫切需要进一步的发展，即使在苏珊的专著中，也还未能提出一个统一的框架来分析和界定城市交通地理学的研究（周江评，2007）。
中国的城市交通地理学研究较早的研究出现于1986年杨吾杨等《交通运输地理学》这一专著中，当时是作为交通运输地理的一章“城市道路交通的地理研究”而出现的，可见中国交通地理学者一开始就把城市交通地理学纳入了学科体系之中（杨吾杨，1986）。但当时交通地理学者的研究主要集中在区域交通领域，对城市交通的研究关注并不多。随着中国城市交通问题的逐步凸显，城市交通地理学也有了一定的发展，尤其近年来随着中国城市交通问题的日益严重，交通地理学者对城市交通研究给予了很高的重视。从国内对城市交通的研究看，这一领域的研究一直更多地侧重城市交通规划，重视轨道交通，而定量和模型研究比较少，目前仍然缺乏城市交通地理方面系统的专著，因此在理论建设上与国外相比显得更为滞后（曹小曙、彭灵灵，2006；曹小曙、薛德升等，2006）。本书所关注近年来小汽车爆炸性增长的问题，属于城市交通地理学研究的前沿领域，对充实这一领域的研究也有一定的学术价值。1.2内容与创新1.2.1 研究对象和目标
随着中国的市场化程度越来越高，经济学理论越来越具有指导作用。而机动化正是以消费端市场行为来影响城市形态。本书一方面将借助发达国家较为成熟的城市经济学模型研究中国机动化对城市化的影响，另一方面将从实证的角度分析近年来机动化的爆炸性，及其与郊区化、城市化之间的复杂关系。20世纪90年代以来机动化问题就得到了持续的关注，但始终未能形成有效的政策实施。本书的另一个目标是进行政策分析，探索中国城市如何在快速发展中通过交通的可持续发展保持城市的效率和活力。1.2.2 主要内容
本书共七章。
第一章，引言。主要介绍本书的研究背景及选题意义，阐述本书的研究方法、技术路线及文章框架。
第二章，相关研究进展。机动化与城市发展的关系是一个综合性的内容，得到了地理学、经济学、社会学等众多学科的关注。这一章主要从不同研究方法进行综述，阐述其研究的流变和主要的观点及其争论，同时也分析了各自研究对政策和规划制定的影响。最后对国内相关的主要研究进展进行了总结和评述。
第三章，在机动化阶段性发展理论的基础上定量刻画中国机动化的现状，分析近年来机动化速度加快的原因，并与国外机动化历程进行对比，总结出中国机动化的特征，并进一步判断中国机动化的趋势及机动车总量增加可能带来的直接后果。
第四章，引入城市经济学中的双交通模型（the Mills Model with a Bimodal Transportation System），分析小汽车与公共汽车并存下各自外生变量对单中心城市的人口密度分布、城市空间规模和小汽车拥有量的影响。在分析中对模型的假设进行了新的阐述，针对中国城市设定了外生参数，并采用修正的数值分析技术进行了求解和敏感性分析，最后指出模型结果对政策制定的启示。
第五章，从实证的角度更广泛地综合考察机动化对城市居住空间和商业空间的影响，分析了城市扩展中机动化与公共交通的动态竞争过程，并提出了“被动机动化”来解释这一现象。
第六章，在模型分析和实证研究的基础上考察了可选的政策措施，借鉴国际经验对一些政策的效果进行评价。
第七章，全书的总结和未来研究的展望。1.2.3 特色与创新
中国城市交通发展提出了许多具有挑战性且具有急迫性的研究课题。与国外相比，中国城市交通地理学的学科建设却很滞后。杜能农业地租理论是经济地理学的重要基石之一（杜能，1986），而阿朗索模型（Alonso，1964）是区位理论在城市研究中的进一步扩展。笔者引入在阿朗索单中心模型基础上进一步发展的双交通模型，采用基于区位理论思想的模型来分析城市交通问题，作为城市交通地理学理论基础研究的一次探索，这虽然不是针对学科理论框架建设的研究，但无疑是城市交通地理学理论方面一次有益的尝试，具有一定的创新价值。
在技术方法上，本书对数学分析和计算机模拟给予了高度的重视。这并不是为了计量而计量，而是在研究中出现了相应的需要。最初的区位理论建立以来，数学和理论模型一直努力地被用来减少问题的复杂性，用来将问题的解释表述得清楚而简洁。在城市结构和交通的研究中，过于简化的模型假设和抽象的原则影响了单中心模型在特定城市环境下的政策和投资分析。在规划和政策制定的实际需求推动下，模型的复杂度不断提高，模型的求解变得困难，最后不得不采用数值拟合方法和借助计算机手段来阐述模型。这一方法在国外的区域经济研究中已逐步开始使用。它不但是解决复杂模型解的有力工具，还具有将模型与实证数据紧密联系的天然优势。本书也采用了这一方法，并在研究中借助计算机使用了数值分析技术，结合实证分析研究了机动化对中国城市的影响。具体研究内容上的创新如下：（1）从国际对比的视角，采用并修正了“S”模型对中国机动化的现状和阶段性做了定量的分析，而不是局限于对机动化进程的定性描述。在模型基础上分析了机动化进程的驱动因子，并分析了机动化进程的发展趋势。（2）引入了城市经济学中较为前沿的双交通模型来分析中国城市特定的情况，针对原模型中含糊不清之处重新对模型的假设和解释力做了进一步的阐述。（3）采用数值分析方法对模型进行求解，并对求解算法进行了一定的修正。（4）在双交通模型框架下进行了敏感性分析，得出一些对交通和城市发展政策富有启示性的结论。综合考察了收入增长、农业地租、交通模式使用价格和交通用地控制等因素对城市紧凑发展、机动化水平等方面的影响。（5）对模型不能解释的一些方面，采用实证研究给予了分析，尤其分析了机动化与城市居住郊区化、就业郊区化之间的相互影响。（6）基于理论模型和实证分析，考察了目前交通与城市发展的一些政策选项和政策实施效果，提出了对应的政策建议。1.3研究技术路线图1-4 技术路线
[1] 中国科学院官方网站新闻版，2003年1月17日，http：//www.cas.cn/html/Dir/2003/01/17/5919.htm，转载自《大众科技报》。
[2] 资料来源：《用汽车社会的视角解读北京机动车突破300万辆》，新华网，2007年5月26日。
[3] （1）2003年8月4日。《北京机动车今天突破200万辆高速步入汽车化时代》。中国新闻网，http：//www.chinanews.com.cn/n/2003-08-04/26/331635.html；（2）《用汽车社会的视角解读北京机动车突破300万辆》，新华网，2007年5月26日。http：//news.xinhuanet.com/auto/2007-05/26/content_6156004.htm；（3）2007年10月12日。《北京机动车总量破310万辆采用小型车出行占31.6%》，新华网，http：//news.xinhuanet.com/auto/2007-10/12/content_6867441.htm。
[4] 比如理论上关于损失基点的选择，而且假设一个无拥堵的环境也是不合理的，这类研究在数据的精度和标准上也是值得怀疑的，车辆速度、车载人数及其对应乘客的收入水平往往只能作估计。
[5] 《决策参考》2001年第17期，总第440期，http：//www.sylib.net/sub/info/juece/01440.htm，原始报道见《英国公交车享受特殊待遇》，《京华时报》 2001年8月28日。
[6] 资料来源：《中国城市环境面临的问题和出路》，中小城市建设网，2006年9月12日，http：//www.zxcsjs.org/hkzy_neirong.asp？id=1791。
[7] 资料来源：《北京平均车速10年慢一倍，主要路口六成严重阻塞》，中国新闻网，2006年12月2日，http：//www.chinanews.com.cn/gn/news/2006/12-02/830944.shtml。第二章机动化相关研究进展
尽管中国是一个独特的国家，但其研究的背景和方法需要在学科已有的基础上进行。由于中国与西方国家机动化的历史文化、政治体制、经济发展都不尽相同，机动化对城市发展，尤其是大都市区的影响及其动力机制有一定的差异性。因此，在考察国外研究成果时，需要深入其研究背景，提炼其中的一般性规律。本章按照研究方法进行文献综述，分析研究中关键的观点及其学术上的争论，并评价各学术流派的历史发展背景，阐述从研究成果到政策建议、城市规划思潮之间的联系，从而为本研究方法的确定提供基础。2.1相关研究方法及其结论
小汽车对城市的影响如此之大，以至于各个学科都对此进行了研究，各类研究都具有相当坚实的现实基础和时代背景。需要指出的是，下面是按各种学科研究方法的不同进行评述，但实际上各个方法之间是互相影响的，本节将在分类综述之后进行对比和总评。2.1.1 城市经济学模型
关于城市与土地利用的理论和数学模型较多，比如劳瑞模型、空间投入产出分析、计量经济模型等；但在模型中考察交通模式与城市结构关系的理论较少，其中以城市经济学模型比较成熟。虽然早在20世纪20年代初期，美国伯吉斯（Burgess）在研究芝加哥的情况后，总结出同心圆的城市结构理论，之后霍伊特（Hoyt）发展为扇形模型，但这两种理论均产生于对具体案例和实际调查的归纳与总结，缺乏微观经济理论基础。20世纪60年代以来，阿朗索基于杜能农业区位论发展出了城市住宅区位理论，利用竞租函数较好地将城市结构与城市交通联系了起来（刘盛和，2001）。这类模型最初是针对城市土地利用而建立，而不是针对机动化对城市影响，但交通是模型的重要变量，对交通与城市发展有较强的解释力，比如用以解释交通成本与郊区化的关系等。
城市经济学模型在解释不同交通方式对城市规模和结构（密度梯度）时面临的共同问题是如何度量交通的成本。几乎所有的模型都很难在交通费用和交通时间之间做出细致的模型刻画，大多数模型中不同交通模式的速度均质化了。这可能是因为模型建立者主要针对的是发达国家的国情，城市形态与交通模式基本定型，故针对交通模式进行的研究比较少。2.1.1.1 静态模型
城市经济学关于城市地租的研究最早可以追溯到1964年阿朗索的专著《区位与土地利用》，之后米尔斯（Mills）、穆斯（Muth）等对这一模型的发展均做出了重要的贡献。这类静态模型总结性的代表著作则是藤田昌九（Fujita，1989）的《城市经济学理论》（Urban economic theory：land use and city size）。模型的建立是基于对下面这样的现实的观察和总结，即单中心城市地区内的居民通勤成本差异必须由生活空间的价格差异来平衡，使郊区居民愿意接受路程更长、因此费用更高的通勤旅程，以此补偿了居住空间的价格变化。
城市经济学中描述城市空间结构一般使用单中心模型（Monocentric Model）。该模型对城市形态的基本假设有：（1）单中心城市。在该模型中，CBD（中央商务区，Central Business District）是城市唯一的就业中心；（2）城市有密集的、星形放射状的交通道路网络；（3）城市位于一个无差异的平原上。在这样的假设下，模型就可以将城市的二维空间转换为一维空间，反映城市结构的变量，如土地利用密度/强度等，就是到CBD距离的函数。
这一模型主要分析城市居民的住宅区位选择。实际中的区位选择非常复杂，居民主要的考虑因素有：可达性、空间大小和环境舒适度。其中，可达性可以用到工作单位、亲朋家、商场等地点的金钱成本和时间成本来衡量；空间大小一般可以用住宅面积来衡量；环境这一变量比较难以度量，比如风景的优美程度等等，当然，这些也与可达性密切相关。由于建模的难度和处于简化归纳的考虑，单中心模型一般不同时考虑以上三个因素，而是先考虑容易量化的可达性和居住空间大小。模型假设居民会在一定的预算约束下理性地选择可达性和居住空间大小。人们通常的约束条件有预算约束（收入）和时间约束（24小时）。虽然可以通过工资水平换算时间和金钱，但是这两种约束都是刚性的，并不能完全线性替换。
阿朗索模型建模方法的主要特点是在城市土地利用分析中采用了竞租函数方法（Bid Rent Function Approach）。这一方法背后的思想可以追溯到1826年杜能的农业区位理论。阿朗索模型的一个简化推导如下：
家庭试图在总收入为y的预算约束下最大化效用函数V（z，q，u），u是家庭到市中心的距离，q是土地数量，z是复合商品（Numeraire Good）。假设效用函数递增、连续、二次可微、严格似凹且为u的减函数，边际效用V，V＞0，V＜0。距离u上家庭到市qzu中心的交通支出为T（u），对应的地租为r（u），其中∂r/∂u＜0，∂T/∂u。
家庭的收入预算约束表述为：y=z+r（u）q+T（u） （2.1）
由拉格朗日函数L=V（z，q，u）-λ［z＋qr（u）＋T（u）-y］，其一阶条件如下：
由一阶条件的1和2，在最优区位上z与q的边际替代率等于其价格比率（边际成本）。条件3定义了区位均衡：家庭在平衡通勤成本和土地成本的基础上做出接近或远离市中心的区位选择，将收入的边际效用λ=V代入（2.3），得区位均衡条件：z
竞租函数为在给定效用水平下，家庭对离市中心不同距离的土地的竞租水平的集合。阿朗索的区位模型也可以采用1973年索洛引进*的间接效用函数V（Indirect Utility Function Approach）来推导：***
上面有横杠表示效用最大化的解。V＞0，V＜0，V＜0。区位Iruu上收入与“交通支出”更好之差为I（u），I（u）＝y-T（u），由条件1得预算约束，在某一距离u上，商品与土地效用和一定：0I（u）=y-T（u）=z+r（u）q （2.5）
由效用最大化下的区位均衡条件1，最优区位上z与q的边际替代率等于其价格比率（边际成本）：
容易求得竞租梯度：
以上是静态模型的基本结构。这一模型说明在最优区位上，距离增加所引起的土地费用减少等于距离增加引起的运输费用增加加上较长距离通勤所造成负效用的货币价值（V/V）。而竞租梯度则反映uq了城市的结构影响因素。图2-1 简化情况下的消费组合和对土地的竞价曲线
资料来源：威廉·阿朗索：《区位和土地利用——地租的一般理论》，梁进社等译，商务印书馆，2007，第1～18页。2.1.1.2 动态模型
与静态分析或比较静态分析相对应，动态分析是把静态分析中假定为不变的一些因素，如人口、生产技术、生产组织、资本数量、消费者嗜好等，看做发生变化的，并研究这些因素发生变化时将如何影响一个经济体系的发展和运动。动态分析同时也认为，经济变量所属的时间必须明显地表示出来；并且某些经济变量在某一时点上的数值，必须要受到以前时点上有关经济变量数值的制约。这就要求把经济运动过程划分为连续的分析“期间”，这种动态分析一般称为“期间分析”或“序列分析”。或者更准确地说这里的动态指的是历程，存在即是历程。
城市的快速发展对静态的城市内部区位和土地利用理论是一个挑战。这是因为静态和动态的城市空间结构是由不同的因子决定的。尽管城市增长一直受到研究者的重视，但动态模型的发展却相对缓慢，主要原因是动态分析受到影响的变量更多，建模难度更大，模型更为复杂。图2-2 城市经济学动态模型：城市增长与中心区衰退
资料来源：Anas A，Dynamics of Urban Residential Growth，Journal of Urban Economics，1978（5）：66-87。
城市经济静态模型（单中心城市模型）预测和推断出土地价格和土地利用强度（或人类活动密度）随距离的增加而降低。然而，在城市经济动态模型里，城市增长是一个渐进过程，土地利用密度取决于城市土地开发时的经济状况，根据城市经济动态模型，土地利用密度可以随距离的增加而增加，这种现象的产生是因为收入和交通通勤费用等的时间变化能使土地价格随交通通勤费用的增加而增加。这一结论同城市经济静态理论截然不同。此外，城市经济静态理论模型指出土地价格与地租成正比及在城市边缘地带城市土地地租等于农业土地地租。然而，在城市动态模型里，这两个结论都不成立。根据上面的理论分析，城市发展快的地方土地地价也上升得快，因而土地使用密度也随之增加（丁成日，2002）。限制了城市增长，也就限制了土地资源的充分利用。但是考虑官员任期，官员的博弈是在短期（任期）内使用土地溢价转换为固定资产，使得建设（土地面积和政府收入）最大化，形成政绩，因此发展快的地方地价上升快，但土地使用密度却不见得增加了。含有短视预期的动态模型（Anas，1978）在考虑住宅耐久性的基础上，较为成功地解释了美国城市化进程中出现的中心城市衰退和城市边缘地价上升再下降的现象。在该模型中，足够的收入增加和/或单位运输成本减少能导致边界密度的下降序列，边界密度梯度将变得更陡峭。2.1.2 汽车依赖性的统计分析
尽管以上的经济学模型非常健壮，但由于苛刻的前提，这种解析方法在对现实世界的复杂情况进行解释时往往具有一定的局限性。另外一种研究思路是通过对现实世界的归纳来分析问题，即通过统计分析来解释机动化与城市发展的关系。但这一方法不仅受到样本数量和统计口径差异的局限，而且本身就缺乏对个体城市发展历史路径的分析，强调共性而未考察个性，能告诉我们是什么，但却不能说明为什么。
许多研究从国际对比的宏观视角进行统计上的横断面考察，多认为机动化是收入驱动的，也有研究表明小汽车的使用与城市形态的相关关系远高于收入。综合来看，收入驱动的小汽车拥有水平提高在一定程度上不可避免，但城市形态达到较高水平反而限制着小汽车的使用（李小江，1997；Hoyle，1998）。
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