Inducing Demand by Expanding Road Capacity: Controlling for the Rebound Effect

Abstract

Expanding road capacity and raising fuel economy are two policy mechanisms to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions, but each is susceptible to feedback effects that might offset their overall effectiveness at promoting sustainable transportation. Expanding road capacity engenders more traffic through the induced demand effect and raising fuel economy encourages more use through the rebound effect. Research on each feedback effect is evident in the sustainable transportation literature. However, research on their interaction is lacking. To fill this void, this article analyzes how additional road capacity and higher fuel economy interact to affect individual vehicle kilometers of travel (VKT) in metropolitan areas across the United States. The article pools individual data from the respective 2001 and 2009 National Household Travel Surveys (NHTS) and adopts a novel methodological approach known as multilevel modeling to estimate a three-level VKT model that nests individuals within vehicles within metropolitan areas. Data on fuel economy at the vehicle level provide an accurate estimate of the rebound effect and data on additional capacity at the metropolitan area level provide an accurate estimate of the induced demand effect. Results indicate that the feedback effects do indeed interact to affect individual travel behavior. Further research with three time points of individual data from the NHTS is necessary to establish a trend, but the empirical results suggest that the interaction between these feedback effects decreases their efficacy to mitigate GHG emissions. However, some of these effects could be offset by higher road and fuel prices.

扩大道路承载量和提高燃料经济, 是两大减缓温室气体 (GHG) 排放的政策机制, 但却各自受到可能抵消其促进可持续运输总体效果的反馈效应之影响。扩大道路承载量, 由于诱发了需求效应, 因此引发了更大量的交通；而提高燃料经济, 则因反弹效应而促进了更多的使用。在可持续运输文献中, 对于上述两造各自的反馈效应有着显着的研究, 但却仍缺乏对于两者的互动之研究。为了补充此一阙如, 本文分析额外的道路承载量和更高的燃料经济如何互动, 并影响美国各大都会地区个人交通工具的旅行公里数 (VKT)。本文分别从 2001 年和 2009 年全国家庭旅行调查 (NHTS) 中汲取个人数据, 并採用多层级模式化的崭新方法取径, 评估将个人巢套于大都会地区中的交通工具的三层级VKT模型。交通工具层级的燃料经济数据, 提供了反弹效应的准确估计, 而大都会地区层级的额外承载量数据, 则提供了诱发需求效应的准确评估。研究结果指出, 反馈效应彼此间的确相互作用, 以影响个人的旅行行为。我们需对 NHTS 的个人数据的三个时间点进行进一步研究, 以建立趋势, 但经验结果显示, 这些反馈效应之间的互动, 减少了它们减缓 GHG 排放的效益。然而这些影响中, 部分可被更高的道路和燃料价格抵消。

Ampliar la capacidad de las carreteras e incrementar la economía de los combustibles son dos mecanismos políticos para atenuar las emisiones de gases de invernadero (GHG), si bien cada uno de ellos es susceptible de efectos de retroalimentación (feedback) que podrían contrarrestar su eficacia para promover un transporte sustentable. Ampliar la capacidad vial genera más tráfico a través del efecto de demanda inducida e incrementar la economía de los combustibles estimula un mayor uso por el efecto de rebote. La investigación de cada uno de los efectos de retroalimentación es evidente en la literatura sobre transporte sustentable. No obstante, hace falta más investigación de sus interacciones. Para llenar este vacío, este artículo analiza el modo como interactúan la capacidad adicional de las carreteras y la economía superior de los combustibles para afectar el kilometraje de vehículos individuales (VKT) en áreas metropolitanas a través de los Estados Unidos. El artículo junta los datos individuales de los respectivos Estudios Nacionales del Viaje Familiar (NHT) de 2001 y 2009 y adopta un novedoso enfoque metodológico conocido como modelado de nivel múltiple para calcular un modelo VKT de tres niveles que encaje los individuos en sus vehículos dentro de las áreas metropolitanas. Los datos sobre economía de los combustibles a nivel de vehículo proporcionan un cálculo preciso del efecto de rebote y los datos sobre capacidad adicional a nivel de área metropolitana dan un cálculo preciso del efecto de demanda inducida. Los resultados indican que los efectos de retroalimentación en verdad interactúan para afectar la conducta del viaje individual. Se necesita mayor investigación con tres puntos de tiempo de datos individuales de los NHTS para establecer una tendencia, aunque los resultados empíricos sugieren que la interacción entre estos efectos de retroalimentación reduce su eficacia para suavizar las emisiones de GHG. Sin embargo, algunos de estos efectos podrían ser contrarrestados con mejores carreteras y con el precio de los combustibles.

Key Words:

• fuel economy
• induced demand
• multilevel model
• rebound effect
• road capacity

关键词：:

• 燃料经济
• 诱发需求
• 多层级模型；反弹效应
• 道路承载量。

Palabras clave:

• economía de los combustibles
• demanda inducida
• modelo de nivel múltiple
• efecto de rebote
• capacidad de la carretera

Note

Notes

1. Baseline, or reference case, projections in Annual Energy Outlook 2015 with Projections to 2014 (U.S. Energy Information Administration 2015a) are “business-as-usual” trend estimates based on known technology as well as technological and demographic trends.

Additional information

Notes on contributors

Edmund J. Zolnik

EDMUND J. ZOLNIK is an Associate Professor in the School of Policy, Government, and International Affairs at George Mason University, Arlington, VA 22201. E-mail: [email protected]. His research interests include safe and sustainable transportation, community and regional development, and multilevel modeling.