近年来,许多城市在大力建设城市轨道交通,以满足日益增长的快速出行需求。然而,其中部分城市常规地面公交出现了持续的客运量下降,大量乘客由常规地面公交转向城市轨道交通。这种城市公共交通的结构性变化,改变了乘客的出行选择,也影响了城市的环境。这形成了一个关键问题:由常规地面公交向城市轨道交通的结构性变化真的更“好”吗?也即,城市公共交通结构性变化对社会福利有怎样的影响?既有研究更多关注公共交通与私人交通的竞争问题,而较少讨论常规地面公交和城市轨道交通的关系问题。在讨论交通运输对社会福利的影响时,也很少考虑环境因素。特别是,现有的经验研究中,往往缺少对微观机制的深入分析,并且结论普遍存在差异性。这需要回答以下两个问题:城市公共交通结构性变化对社会福利的影响理论机制如何?不同情景下,对社会福利的影响存在差别吗?本研究主要从理论层面,分析城市公共交通的两大核心组成部分,即常规地面公交和城市轨道交通。基于文献研究法,提出了“诱导出行—环境影响—社会福利”理论假说:城市公共交通结构性变化过程中,会引发分流效应与诱导需求效应的相互作用(诱导出行),这可能会引起回弹效应,增加环境影响的负效应,最终会损害社会福利。基于FSO三维综合交通运输理论的城市公共交通应用框架,在双寡头模型基础上,构建了城市公共交通的竞争协同模型。根据城市公共交通结构性变化中企业的决策行为,拓展了服务频次内生模型和运行速度内生模型,构成了三种不同的情景。基于理论模型推导和数值仿真,研究发现:(1)城市公共交通的结构性变化,能够引发诱导出行,增加城市公共交通总量,造成对环境影响的不确定性和对社会福利影响的不确定性。(2)不确定性具体表现在城市公共交通不同维度的参数变化时,城市轨道交通的引入可能恶化环境和损害社会福利,也可能改善环境和增加社会福利。通常认为,城市轨道交通的引入会改善环境,增加社会福利。但本文的理论及仿真结果并不完全支持这一直觉性认知。这主要源于三方面原因:首先,城市轨道交通的引入会同时产生分流效应与诱导需求效应,诱导需求效应产生的负向影响,可能会抵消掉分流效应产生的正向影响。其次,城市轨道交通的引入会影响人们对其他商品的消费,使得社会福利的变动与外部商品的消费带来的效用变动相关。最后,由于不同城市的能源结构、能源效率存在差异性,使得在城市轨道交通较常规地面公交未足够环保、相对环境成本高时,引入城市轨道交通可能恶化环境,损害社会福利。(3)城市公共交通的结构性变化对社会福利影响的不确定性的内在原因是,城市公共交通的结构性变化存在的不同维度的变化,这会实际影响社会福利不确定性的条件范围。由于城市公共交通运营企业可以决定交通规模的增减,线路结构替代性的多少及如何运作,所以城市公共交通的结构性变化是一个多维度变化过程,并非单调递增(递减),从而使引入城市轨道产生的影响存在不确定性。因此,需要不断完善城市公共交通的功能维度、结构维度和运作维度,提升社会福利。研究边际贡献如下:(1)拓展了FSO三维综合交通运输理论,将其应用于城市公共交通对社会福利影响的理论建模,将城市公共交通的结构性变化归结为功能、结构和运作的变化过程,丰富了现有综合交通理论研究。(2)改进了现有研究多数将城市公共交通视为整体的模型设计,拓展了现有研究中的双寡头竞争模型。考虑了城市公共交通在规模收益和协同性上的差异性及其他商品消费与政府补贴成本。构建的多情景理论模型对交通领域的双寡头竞争模型的创新和发展具有启发意义。(3)提出了“诱导出行—环境影响—社会福利”的理论假说,为交通回弹效应理论及运输经济学与环境科学的交叉学科研究完善了微观机制的分析。(4)为多情景的城市公共交通企业提升社会福利提供了新的方法与路径。通过三种情景分析得到的基本结论,总结了城市公共交通结构性变化中提升社会福利的系统多维方法,并结合行为经济学理论,提出了基于行为反馈的市场规模优化、基于禀赋效应的结构替代性选择和参照依赖下的时间成本差额运作三种提升社会福利的方法与路径。有助于城市公共交通企业和政府部门根据具体情景,设计、规划和助推城市交通发展,提升社会福利。