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摘要：城市交通拥堵问题是我国城市化发展中亟待解决的问题，通过建立城市绿色交通系统动力学模型，分析造成城市交通拥堵的各因素之间的关系。以深圳市为例对城市绿色交通模型进行模拟仿真，结果发现私家车的保有量和机动车尾气存量的增加是城市交通拥堵和环境污染的重要驱动因素。限购政策、拥挤收费政策、限行政策通过影响私家车的保有量来控制城市机动车的出行量，从而降低汽车尾气排放，进而改善尾气造成的环境污染问题。同时，实行新能源补贴政策，提倡居民购买新能源车；改善公共交通基础设施，提倡乘坐公共交通出行。通过多种措施并举，才能建立结构优化、低污染的城市绿色交通体系。
关键词：城市绿色交通；城市交通拥堵；系统动力学；模拟仿真
中图分类号：U121 文献标志码：A
在工业化和城市化迅速发展的今天，城市机动车数量越来越多，截止2014年年底，全国机动车保有量突破2.6亿，31个城市汽车保有量均过百万，机动车驾驶人数量突破3亿，机动车数量仍保持继续增加的态势。据国家环保局透露，目前全国五分之一的城市大气污染严重，113个重点城市中三分之一以上的空气质量达不到国家二级标准，机动车尾气排放成为大城市大气污染的主要来源…。随着城市化进程的加快，城市交通问题日益突出，不仅造成了汽车尾气污染、噪声污染等自然环境问题，还使交通拥堵、事故频发，严重降低了人们的幸福指数。绿色交通对于减少交通拥挤、降低能源消耗、促进环境友好等目标都具有至关重要的意义。
罗巧灵，吴昊普，陆化普等对绿色交通的理念、内涵及相关对策进行了研究，认为绿色交通是以减少交通拥堵、降低环境污染和能源消耗、促进社会公平、节省建设维护费用为目标的城市综合交通系统，采用各种途径提高城市交通效率，尽可能减少环境污染，实现社会、经济、交通和环境的良性循环。交通出行结构、交通设施建设、相应的收费政策是影响城市绿色交通的主要方面。随着城市经济的发展，城市人口数量、机动车辆数量、城市客货车数量和居民出行量的增加以及产生的交通需求和供给之间的矛盾以及城市交通管理水平等都会引起城市交通拥堵问题。传统的交通往往只考虑人们的交通需求问题，通过增加城市的交通供给来满足交通需求、解决交通拥堵问题，实践证明这样往往使城市陷入交通拥堵的恶性循环。如果政府不能建立合理的交通运营体制以及完善公共交通基础设施建设，一条新修的道路或者每一座新建的桥梁在投人使用后都会吸引来更多的交通流量。正如经济学家吉勒·杜兰顿和马休·特纳所发现，随着新建公路的增加，汽车的行驶里程基本上会呈现一对一的增长，不仅难以解决交通拥堵的相关问题，反而会带来新的交通问题。
近年来，为了实现绿色交通，新政策、新技术等迅速应用于城市交通系统。IBM率先提出智慧城市的理念，借助于物联网、传感网及信息技术等综合运用于城市运营管理，从整体提升城市管理效率，有力地支持了城市交通系统的节能减排。但是城市交通拥堵严重、空气污染问题依然存在。由于绿色交通的复杂性，目前国内对绿色交通系统的相关研究主要还停留在对绿色交通的涵义、理论基础、发展现状、指标评价、存在的问题及对策措施等定性方面的认知，极少有文献从定量的角度去研究绿色交通问题并且从实证的角度深刻分析绿色交通系统及其驱动因子。事实上，城市绿色交通系统是一个动态、非线性特征的高阶多重反馈回路的复杂系统，影响因素众多，对系统结构和运行结果很难完全准确的把握。建立在控制论、系统论和信息基础上的系统动力学是针对定性和定量相结合的、具有复杂多变和多重反馈回路的系统有力的分析工具。深圳市地处珠三角的核心，在经济基础和社会发展上都具有较强的实力和城市代表性，是全国10个低碳交通试点城市之一，近年来一直致力于绿色交通的研究与实践，具有全国示范效应。在此，以深圳市为例，运用系统动力学的方法研究城市绿色交通的驱动因子及其作用机理，并进行模拟仿真，为城市实现绿色交通提供政策建议并为其他研究者提供一定的参考。
1.城市绿色交通系统动力学模型
城市交通系统本身是一个非常复杂而且庞大的社会经济系统，随着GDP的快速发展和人口的迅速膨胀，城市交通问题越来越严重。绿色交通作为一种新型的交通理念，在解决交通拥挤的基础上，实现低污染、低能耗等“绿色”目标上，受到广泛的认可。各国、各地区纷纷采取一些政策来实现绿色交通，取得了一定的成效，但由于交通系统的复杂性和对各政策缺乏客观性的认知等，最终取得的效果和预期往往有一定的差距，甚至出现越治理越堵、污染越严重等问题…J。基于此，为了对各种交通政策效果进行客观的分析和研究，本文将一些典型的交通措施加载到原有的交通系统模型进行模拟仿真，进而提出一些适合我国实现绿色交通的有效的政策建}义。
系统动力学是由Jay w Forrester创立于1956年，是一种以反馈控制理论为基础、以计算机仿真技术为手段、用于复杂社会经济系统定量研究的方法。系统动力学方法是通过建立反馈环（又称因果反馈环、反馈回路）和设定各种变量及方程实现现实系统的模拟与仿真。
系统动力学建模有3个重要组件：因果反馈图、流图和方程式。因果反馈图描述变量之间的因果关系，是系统动力学的重要工具；流图帮助研究者用符号表达模型的复杂概念；系统动力学模型的结构主要由微分方程式所组成，每一个连接状态变量和速率的方程式即是一个微分方程方程式。系统动力学通过获得主要变量随时间变化的解析式，并确定如何对系统实施最优控制，使政策变量有效控制系统状态的发展变化。
1.1系统因果关系图的建立
因果关系图是表示系统反馈结构的重要工具。因果关系图可以描述变量之间复杂的相互关系，正相关可以用正向箭头线表示，负相关可以用负向箭头线表示。
城市绿色交通系统内重要的变量有城市GDP、城市人口、城市机动车出行量、私家车保有量、公共交通保有量、新能源车保有量、车均道路面积、尾气排放等。通过对城市绿色交通系统内各个重要变量之间的相互关系的分析，可以建立城市绿色交通系统主要变量因果关系图，如图1所示。随着城市经济的发展，城市基础设施完善和就业机会增加，导致城市人口增加，进而导致私家车需求量增加。由于城市交通的承载力是有限的，城市机动车出行量的增加，致使车均道路面积越来越小，进而导致交通拥堵，机动车数量的增加会导致汽车尾气的排放，大自然降解汽车尾气的能力是有限的，超出了自然承载力会导致汽车尾气的积累，从而导致城市空气的污染。城市绿色交通通过政府政策的实施减少城市机动车的出行数量，优化城市交通结构和增加公共交通基础设施供给间接地解决日益严重的城市空气污染的问题，城市交通管理水平的提高可以解决城市交通拥堵的问题。 由图1可以看出，主要变量的反馈环如下：
（1）与城市机动车出行量相关的反馈环有5个，分别为
反馈环1：城市机动车出行量-车均道路面积-交通拥堵-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量，这是一个负反馈。
反馈环2：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-公共交通净增长率-公共交通保有量-城市机动车出行量，这是一个正反馈。
反馈环3：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量，这是一个负反馈。
反馈环4：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-城市机动车出行量，这是个正反馈。
反馈环5：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-私家车保有量-城市机动车出行量，这是个负反馈。
（2）与空气污染有关的反馈环有4个，分别为
反馈环6：空气污染-治理污染-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个负反馈。
反馈环7：空气污染-治理污染-公共交通净增长率-公共交通保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个正反馈。
反馈环8：空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个正反馈。
反馈环9：空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-私家车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个负反馈。
1.2系统流图的建立
根据以上因果关系图，对各因素进行分析，用VENSIM软件进行仿真，得到城市绿色交通系统的系统动力学流图，如图2所示。
为了减轻交通拥挤、减少环境污染、降低能耗等，进而实现绿色交通，各个国家和地区分别采取了一定的政策措施。政策的实施会影响私家车出行量、城市机动车出行量，私家车保有量以及空气质量和能源消耗等。这些政策具体是怎样影响私家车总量以及城市机动车总量等，为了对不同的政策进行分析，本文将一些典型的政策如限行政策、限购政策以及新能源车补贴政策等加入城市绿色交通系统的系统动力学流图2中，得到改进后的系统动力学流图，既含政策因素的系统动力学流图，如图3所示。
2.系统模型仿真和实证分析：以深圳市为例
目前，深圳市机动车增长迅猛，近五年平均增长率约16%，每公里道路机动车约500辆，车辆密度全国排名前几。伴随着机动车辆的持续快速增长，交通拥堵时间不断延长，深圳市中心城区晚高峰期拥堵更为严重。同时，不断增长的机动车和日益严重的交通拥堵对大气环境也构成了严重污染，目前机动车尾气排放占深圳PM2.5本地排放源的41%，已形成主要大气污染源，成为导致灰霾天气的重要原因，持续增加的尾气排放严重影响了城市环境和市民生活质量。深圳作为经济特区，是全国的10个低碳试点城市之一，其绿色交通体系的构建将成为其它城市借鉴和效仿的榜样。
本部分将对若干交通政策进行模拟分析，深圳市现有的相关措施包括：限购政策、部分中心城区限行政策、新能源车补贴政策。其中限购是指在2014年12月29日，深圳宣布从18时开始实施汽车限购，有效期暂定5年。每年暂定指标10万个，按月进行分配，限购将采取摇号与竞价2种手段。
2.1模型参数估计
为了应用系统动力学流图进行模拟分析，首先需要输入模型初始参数、方程和表函数等，从而进行模拟仿真。模型的部分初始参数设置和变量设置，如表1所示。
2.2模型有效性检验
以深圳市统计年鉴数据为基础，选取2007年到2011年的数据，对深圳市的交通状况进行模拟和仿真，选取2013年部分变量的模拟结果和实际的历史数据统计值进行比较，如表2所示。
对比预测结果可知，各个预测值的相对误差均在5%以内，因此模型描述的行为和系统实际状态基本相符，模型是真实有效的，可以使用该系统模型对深圳市绿色交通系统的运行状况进行预测和分析。
2.3政策模拟仿真
深圳市目前为解决交通拥堵和减少汽车尾气排放的政策有限行限购政策、提倡居民购买新能源车、提倡公共交通工具出行等。本文在考虑以上政策基础之上，对一些典型的政策进行模拟与仿真，并对各个政策的施行效果进行对比分析。
2.3.1限行和限购政策
深圳市目前的限行政策是指深圳原特区内部分区域将对早晚高峰期间非深圳核发机动车号牌的小型微型载客汽车实施限行。限行政策对深圳市私家车保有量的影响，如图4所示。由图4可以看出，限行政策可以让更多的人放弃购买私家车，减少对私家车的保有量，从而减少城市机动车的出行量，这样在一定的程度上可以缓解交通拥堵和减少汽车尾气的排放，但是这样需要城市的公共交通设施比较完善，居民出行比较方便人们才会选择公共交通出行。如果限行政策长期实施，但是城市公共交通设施不能够满足人们的需求，那样会导致人们对政府的政策的不满，进而引起城市的动乱。
深圳市的限购政策是指通过限购在深圳全市行政区域内实行小汽车增量调控和指标管理，目前全市小汽车增量指标暂定每年10万个，视道路承载能力、大气环境保护需要等适时调整。限购政策对深圳市私家车保有量的影响，如图5所示。通过图5可以看到在限购政策下，城市私家车的保有量保持缓慢的增长，这样可以很好的抑制私家车的过快增长，可以很好的缓解城市交通压力。
2.3.2拥挤收费
拥挤收费是指在深圳市的中心区划定特定的区域，在固定的时间段对出人该区域的车辆实行交通收费管制的措施。具体措施为在深圳市交通特别拥挤的地段划定特定的区域，在特定时间，对进入该区域的车辆进行收费。收费方式灵活多样，可以通过超市、自动售卖机、加油站或者采用电话、发短信以及网上购买等方式购买拥挤收费卡，该卡与车主的车牌号等相关信息进行绑定，在收费区域内，不设置收费站，司机或者车主预付交通道路通行费，并将汽车车牌照输入计算机的数据库里。在收费区域以及出入口处，计算机系统自动识别过往车辆车牌号，并与计算机数据库内交款车辆进行对比，对已付款车辆进行核销，未付款的车辆被记录下来，等工作人员核实后，会送处罚单等。拥挤收费的主要目的是：降低繁华区域的交通拥堵程度；拥挤收费的收入部分投入公用交通设施建设，改善公共交通运营体系；由此可以优化私家车的出行时间、出行路线等。 在不收拥挤费的情况下，私家车的保有量曲线较收费情况下更陡峭，由于收取拥挤费，导致私家车出行成本增加，部分市民选择不够买私家车，选择乘坐地铁或者公交，这样既能缓解交通拥堵问题，又能减少私家车的出行数量，进而减少汽车尾气的排放，由此在优化交通结构的同时又能起到保护环境的目的，如图6所示。
对限行政策、限购政策以及拥挤收费政策实施后对城市私家车数量的影响效果对比分析图，如图7所示。通过分析图中各条曲线的陡峭程度，我们可以得出如下结论：限购的效果最为突出，其次是拥挤收费，最后是限行政策。
2.3.3道路修建
车均道路面积作为衡量交通拥堵的程度，从侧面反映城市机动车的数量。车均道路面积越小，表示拥堵情况越严重。在不采取任何措施的情况下，可以看出交通堵塞在2018年就会变得很严重，如果采取修建道路的政策，达到相同程度的拥堵可以延缓至2024年，如图8所示。由此，可以得出，修建道路并不能从根本上解决交通拥堵问题，只是把拥堵状况向后推迟。
2.3.4新能源车补贴政策
新能源车作为城市绿色交通工具，已慢慢走进生活。新能源车具有油耗低、污染少、运行噪音小，但是由于现有的充电站少，基础设施不够完善和一些其他方面原因导致得不到广范的使用。我国政府对于新能源车目前采取的是补贴政策，提倡大家使用污染少、噪音小的新能源车，但是由于成本高，地方政策和安全性等一序列的挑战还未能大范围的使用。政府应该加快充电设施建设，扩大公共服务领域新能源汽车的应用规模，对购买新能源车的用户免征车辆购置税和消费税等，通过这些措施增加新能源车的使用，以替代燃油汽车，降低汽车尾气的排放，改善城市环境，如图9、10所示。
3.结论与建议
近年来，随着工业化和城市化脚步的加快，城市交通越来越拥挤，环境污染也越演欲烈，严重影响了居民的出行和身心健康。城市交通问题的治理是一个系统工程，目前我国各地区对于治理城市交通问题的措施层出不穷，多角度、多样化，多层次的措施不断推出。为了比较这些治理城市交通拥堵措施的效果，本文以深圳市为例，通过构建城市交通因果关系图，梳理影响城市交通拥堵变量的因果关系，运用系统动力学方法建立了治理交通拥堵，减少汽车尾气排放的系统动力学模型。
通过系统动力学流图，揭示引起交通流量增加的主要因素，并对深圳市现行的政策（如限购、限行政策）和可行的政策（如拥挤收费、道路建设、提倡新能源汽车政策）的实施效果进行了模拟仿真分析。研究的结论是：限行限购政策和拥挤收费政策在一定程度上缓解了城市的交通拥堵，特别是限购政策的作用效果明显，可以在治理城市交通拥堵中广泛使用；限行政策的效果不理想，还不如在拥堵区域实施收费政策，这样还可以较大程度上缓解城市中心拥堵区域的交通状况。由于道路建设面积的增长速度远远低于交通需求量、城市汽车保有量的增长速度，所以道路建设不能从根本上解决城市交通拥堵问题，只能将城市交通拥堵高峰延迟一段时间到来。另外提倡使用新能源汽车能够大幅度减少城市汽车尾气存量，减少大气污染，因此，近阶段应该大大提倡居民购买新能源汽车，完善新能源汽车使用环境，增加购买补贴和免征车辆购置税等。
我国城市交通问题日趋严峻，构建城市绿色交通体系是一个非常复杂的问题，需要从限行限购、拥挤收费、限时限行、扩建地面立体交通道路等多种举措并行，本文的研究结论也许能够给我国各城市建立绿色交通体系提供一点政策借鉴。
关键词：城市绿色交通；城市交通拥堵；系统动力学；模拟仿真
中图分类号：U121 文献标志码：A
在工业化和城市化迅速发展的今天，城市机动车数量越来越多，截止2014年年底，全国机动车保有量突破2.6亿，31个城市汽车保有量均过百万，机动车驾驶人数量突破3亿，机动车数量仍保持继续增加的态势。据国家环保局透露，目前全国五分之一的城市大气污染严重，113个重点城市中三分之一以上的空气质量达不到国家二级标准，机动车尾气排放成为大城市大气污染的主要来源…。随着城市化进程的加快，城市交通问题日益突出，不仅造成了汽车尾气污染、噪声污染等自然环境问题，还使交通拥堵、事故频发，严重降低了人们的幸福指数。绿色交通对于减少交通拥挤、降低能源消耗、促进环境友好等目标都具有至关重要的意义。
罗巧灵，吴昊普，陆化普等对绿色交通的理念、内涵及相关对策进行了研究，认为绿色交通是以减少交通拥堵、降低环境污染和能源消耗、促进社会公平、节省建设维护费用为目标的城市综合交通系统，采用各种途径提高城市交通效率，尽可能减少环境污染，实现社会、经济、交通和环境的良性循环。交通出行结构、交通设施建设、相应的收费政策是影响城市绿色交通的主要方面。随着城市经济的发展，城市人口数量、机动车辆数量、城市客货车数量和居民出行量的增加以及产生的交通需求和供给之间的矛盾以及城市交通管理水平等都会引起城市交通拥堵问题。传统的交通往往只考虑人们的交通需求问题，通过增加城市的交通供给来满足交通需求、解决交通拥堵问题，实践证明这样往往使城市陷入交通拥堵的恶性循环。如果政府不能建立合理的交通运营体制以及完善公共交通基础设施建设，一条新修的道路或者每一座新建的桥梁在投人使用后都会吸引来更多的交通流量。正如经济学家吉勒·杜兰顿和马休·特纳所发现，随着新建公路的增加，汽车的行驶里程基本上会呈现一对一的增长，不仅难以解决交通拥堵的相关问题，反而会带来新的交通问题。
近年来，为了实现绿色交通，新政策、新技术等迅速应用于城市交通系统。IBM率先提出智慧城市的理念，借助于物联网、传感网及信息技术等综合运用于城市运营管理，从整体提升城市管理效率，有力地支持了城市交通系统的节能减排。但是城市交通拥堵严重、空气污染问题依然存在。由于绿色交通的复杂性，目前国内对绿色交通系统的相关研究主要还停留在对绿色交通的涵义、理论基础、发展现状、指标评价、存在的问题及对策措施等定性方面的认知，极少有文献从定量的角度去研究绿色交通问题并且从实证的角度深刻分析绿色交通系统及其驱动因子。事实上，城市绿色交通系统是一个动态、非线性特征的高阶多重反馈回路的复杂系统，影响因素众多，对系统结构和运行结果很难完全准确的把握。建立在控制论、系统论和信息基础上的系统动力学是针对定性和定量相结合的、具有复杂多变和多重反馈回路的系统有力的分析工具。深圳市地处珠三角的核心，在经济基础和社会发展上都具有较强的实力和城市代表性，是全国10个低碳交通试点城市之一，近年来一直致力于绿色交通的研究与实践，具有全国示范效应。在此，以深圳市为例，运用系统动力学的方法研究城市绿色交通的驱动因子及其作用机理，并进行模拟仿真，为城市实现绿色交通提供政策建议并为其他研究者提供一定的参考。
1.城市绿色交通系统动力学模型
城市交通系统本身是一个非常复杂而且庞大的社会经济系统，随着GDP的快速发展和人口的迅速膨胀，城市交通问题越来越严重。绿色交通作为一种新型的交通理念，在解决交通拥挤的基础上，实现低污染、低能耗等“绿色”目标上，受到广泛的认可。各国、各地区纷纷采取一些政策来实现绿色交通，取得了一定的成效，但由于交通系统的复杂性和对各政策缺乏客观性的认知等，最终取得的效果和预期往往有一定的差距，甚至出现越治理越堵、污染越严重等问题…J。基于此，为了对各种交通政策效果进行客观的分析和研究，本文将一些典型的交通措施加载到原有的交通系统模型进行模拟仿真，进而提出一些适合我国实现绿色交通的有效的政策建}义。
系统动力学是由Jay w Forrester创立于1956年，是一种以反馈控制理论为基础、以计算机仿真技术为手段、用于复杂社会经济系统定量研究的方法。系统动力学方法是通过建立反馈环（又称因果反馈环、反馈回路）和设定各种变量及方程实现现实系统的模拟与仿真。
系统动力学建模有3个重要组件：因果反馈图、流图和方程式。因果反馈图描述变量之间的因果关系，是系统动力学的重要工具；流图帮助研究者用符号表达模型的复杂概念；系统动力学模型的结构主要由微分方程式所组成，每一个连接状态变量和速率的方程式即是一个微分方程方程式。系统动力学通过获得主要变量随时间变化的解析式，并确定如何对系统实施最优控制，使政策变量有效控制系统状态的发展变化。
1.1系统因果关系图的建立
因果关系图是表示系统反馈结构的重要工具。因果关系图可以描述变量之间复杂的相互关系，正相关可以用正向箭头线表示，负相关可以用负向箭头线表示。
城市绿色交通系统内重要的变量有城市GDP、城市人口、城市机动车出行量、私家车保有量、公共交通保有量、新能源车保有量、车均道路面积、尾气排放等。通过对城市绿色交通系统内各个重要变量之间的相互关系的分析，可以建立城市绿色交通系统主要变量因果关系图，如图1所示。随着城市经济的发展，城市基础设施完善和就业机会增加，导致城市人口增加，进而导致私家车需求量增加。由于城市交通的承载力是有限的，城市机动车出行量的增加，致使车均道路面积越来越小，进而导致交通拥堵，机动车数量的增加会导致汽车尾气的排放，大自然降解汽车尾气的能力是有限的，超出了自然承载力会导致汽车尾气的积累，从而导致城市空气的污染。城市绿色交通通过政府政策的实施减少城市机动车的出行数量，优化城市交通结构和增加公共交通基础设施供给间接地解决日益严重的城市空气污染的问题，城市交通管理水平的提高可以解决城市交通拥堵的问题。 由图1可以看出，主要变量的反馈环如下：
（1）与城市机动车出行量相关的反馈环有5个，分别为
反馈环1：城市机动车出行量-车均道路面积-交通拥堵-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量，这是一个负反馈。
反馈环2：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-公共交通净增长率-公共交通保有量-城市机动车出行量，这是一个正反馈。
反馈环3：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量，这是一个负反馈。
反馈环4：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-城市机动车出行量，这是个正反馈。
反馈环5：城市机动车出行量-尾气排放-空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-私家车保有量-城市机动车出行量，这是个负反馈。
（2）与空气污染有关的反馈环有4个，分别为
反馈环6：空气污染-治理污染-私家车增长率-私家车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个负反馈。
反馈环7：空气污染-治理污染-公共交通净增长率-公共交通保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个正反馈。
反馈环8：空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个正反馈。
反馈环9：空气污染-治理污染-新能源车增长率-新能源车保有量-私家车保有量-城市机动车出行量-尾气排放-空气污染，这是个负反馈。
1.2系统流图的建立
根据以上因果关系图，对各因素进行分析，用VENSIM软件进行仿真，得到城市绿色交通系统的系统动力学流图，如图2所示。
为了减轻交通拥挤、减少环境污染、降低能耗等，进而实现绿色交通，各个国家和地区分别采取了一定的政策措施。政策的实施会影响私家车出行量、城市机动车出行量，私家车保有量以及空气质量和能源消耗等。这些政策具体是怎样影响私家车总量以及城市机动车总量等，为了对不同的政策进行分析，本文将一些典型的政策如限行政策、限购政策以及新能源车补贴政策等加入城市绿色交通系统的系统动力学流图2中，得到改进后的系统动力学流图，既含政策因素的系统动力学流图，如图3所示。
2.系统模型仿真和实证分析：以深圳市为例
目前，深圳市机动车增长迅猛，近五年平均增长率约16%，每公里道路机动车约500辆，车辆密度全国排名前几。伴随着机动车辆的持续快速增长，交通拥堵时间不断延长，深圳市中心城区晚高峰期拥堵更为严重。同时，不断增长的机动车和日益严重的交通拥堵对大气环境也构成了严重污染，目前机动车尾气排放占深圳PM2.5本地排放源的41%，已形成主要大气污染源，成为导致灰霾天气的重要原因，持续增加的尾气排放严重影响了城市环境和市民生活质量。深圳作为经济特区，是全国的10个低碳试点城市之一，其绿色交通体系的构建将成为其它城市借鉴和效仿的榜样。
本部分将对若干交通政策进行模拟分析，深圳市现有的相关措施包括：限购政策、部分中心城区限行政策、新能源车补贴政策。其中限购是指在2014年12月29日，深圳宣布从18时开始实施汽车限购，有效期暂定5年。每年暂定指标10万个，按月进行分配，限购将采取摇号与竞价2种手段。
2.1模型参数估计
为了应用系统动力学流图进行模拟分析，首先需要输入模型初始参数、方程和表函数等，从而进行模拟仿真。模型的部分初始参数设置和变量设置，如表1所示。
2.2模型有效性检验
以深圳市统计年鉴数据为基础，选取2007年到2011年的数据，对深圳市的交通状况进行模拟和仿真，选取2013年部分变量的模拟结果和实际的历史数据统计值进行比较，如表2所示。
对比预测结果可知，各个预测值的相对误差均在5%以内，因此模型描述的行为和系统实际状态基本相符，模型是真实有效的，可以使用该系统模型对深圳市绿色交通系统的运行状况进行预测和分析。
2.3政策模拟仿真
深圳市目前为解决交通拥堵和减少汽车尾气排放的政策有限行限购政策、提倡居民购买新能源车、提倡公共交通工具出行等。本文在考虑以上政策基础之上，对一些典型的政策进行模拟与仿真，并对各个政策的施行效果进行对比分析。
2.3.1限行和限购政策
深圳市目前的限行政策是指深圳原特区内部分区域将对早晚高峰期间非深圳核发机动车号牌的小型微型载客汽车实施限行。限行政策对深圳市私家车保有量的影响，如图4所示。由图4可以看出，限行政策可以让更多的人放弃购买私家车，减少对私家车的保有量，从而减少城市机动车的出行量，这样在一定的程度上可以缓解交通拥堵和减少汽车尾气的排放，但是这样需要城市的公共交通设施比较完善，居民出行比较方便人们才会选择公共交通出行。如果限行政策长期实施，但是城市公共交通设施不能够满足人们的需求，那样会导致人们对政府的政策的不满，进而引起城市的动乱。
深圳市的限购政策是指通过限购在深圳全市行政区域内实行小汽车增量调控和指标管理，目前全市小汽车增量指标暂定每年10万个，视道路承载能力、大气环境保护需要等适时调整。限购政策对深圳市私家车保有量的影响，如图5所示。通过图5可以看到在限购政策下，城市私家车的保有量保持缓慢的增长，这样可以很好的抑制私家车的过快增长，可以很好的缓解城市交通压力。
2.3.2拥挤收费
拥挤收费是指在深圳市的中心区划定特定的区域，在固定的时间段对出人该区域的车辆实行交通收费管制的措施。具体措施为在深圳市交通特别拥挤的地段划定特定的区域，在特定时间，对进入该区域的车辆进行收费。收费方式灵活多样，可以通过超市、自动售卖机、加油站或者采用电话、发短信以及网上购买等方式购买拥挤收费卡，该卡与车主的车牌号等相关信息进行绑定，在收费区域内，不设置收费站，司机或者车主预付交通道路通行费，并将汽车车牌照输入计算机的数据库里。在收费区域以及出入口处，计算机系统自动识别过往车辆车牌号，并与计算机数据库内交款车辆进行对比，对已付款车辆进行核销，未付款的车辆被记录下来，等工作人员核实后，会送处罚单等。拥挤收费的主要目的是：降低繁华区域的交通拥堵程度；拥挤收费的收入部分投入公用交通设施建设，改善公共交通运营体系；由此可以优化私家车的出行时间、出行路线等。 在不收拥挤费的情况下，私家车的保有量曲线较收费情况下更陡峭，由于收取拥挤费，导致私家车出行成本增加，部分市民选择不够买私家车，选择乘坐地铁或者公交，这样既能缓解交通拥堵问题，又能减少私家车的出行数量，进而减少汽车尾气的排放，由此在优化交通结构的同时又能起到保护环境的目的，如图6所示。
对限行政策、限购政策以及拥挤收费政策实施后对城市私家车数量的影响效果对比分析图，如图7所示。通过分析图中各条曲线的陡峭程度，我们可以得出如下结论：限购的效果最为突出，其次是拥挤收费，最后是限行政策。
2.3.3道路修建
车均道路面积作为衡量交通拥堵的程度，从侧面反映城市机动车的数量。车均道路面积越小，表示拥堵情况越严重。在不采取任何措施的情况下，可以看出交通堵塞在2018年就会变得很严重，如果采取修建道路的政策，达到相同程度的拥堵可以延缓至2024年，如图8所示。由此，可以得出，修建道路并不能从根本上解决交通拥堵问题，只是把拥堵状况向后推迟。
2.3.4新能源车补贴政策
新能源车作为城市绿色交通工具，已慢慢走进生活。新能源车具有油耗低、污染少、运行噪音小，但是由于现有的充电站少，基础设施不够完善和一些其他方面原因导致得不到广范的使用。我国政府对于新能源车目前采取的是补贴政策，提倡大家使用污染少、噪音小的新能源车，但是由于成本高，地方政策和安全性等一序列的挑战还未能大范围的使用。政府应该加快充电设施建设，扩大公共服务领域新能源汽车的应用规模，对购买新能源车的用户免征车辆购置税和消费税等，通过这些措施增加新能源车的使用，以替代燃油汽车，降低汽车尾气的排放，改善城市环境，如图9、10所示。
3.结论与建议
近年来，随着工业化和城市化脚步的加快，城市交通越来越拥挤，环境污染也越演欲烈，严重影响了居民的出行和身心健康。城市交通问题的治理是一个系统工程，目前我国各地区对于治理城市交通问题的措施层出不穷，多角度、多样化，多层次的措施不断推出。为了比较这些治理城市交通拥堵措施的效果，本文以深圳市为例，通过构建城市交通因果关系图，梳理影响城市交通拥堵变量的因果关系，运用系统动力学方法建立了治理交通拥堵，减少汽车尾气排放的系统动力学模型。
通过系统动力学流图，揭示引起交通流量增加的主要因素，并对深圳市现行的政策（如限购、限行政策）和可行的政策（如拥挤收费、道路建设、提倡新能源汽车政策）的实施效果进行了模拟仿真分析。研究的结论是：限行限购政策和拥挤收费政策在一定程度上缓解了城市的交通拥堵，特别是限购政策的作用效果明显，可以在治理城市交通拥堵中广泛使用；限行政策的效果不理想，还不如在拥堵区域实施收费政策，这样还可以较大程度上缓解城市中心拥堵区域的交通状况。由于道路建设面积的增长速度远远低于交通需求量、城市汽车保有量的增长速度，所以道路建设不能从根本上解决城市交通拥堵问题，只能将城市交通拥堵高峰延迟一段时间到来。另外提倡使用新能源汽车能够大幅度减少城市汽车尾气存量，减少大气污染，因此，近阶段应该大大提倡居民购买新能源汽车，完善新能源汽车使用环境，增加购买补贴和免征车辆购置税等。
我国城市交通问题日趋严峻，构建城市绿色交通体系是一个非常复杂的问题，需要从限行限购、拥挤收费、限时限行、扩建地面立体交通道路等多种举措并行，本文的研究结论也许能够给我国各城市建立绿色交通体系提供一点政策借鉴。