本研究は、地域独占性が高く需要弾力性が低い我が国の都市鉄道事業を対象として、サービス水準の決定メカニズムを分析するため、鉄道事業者の設備投資行動を実証的に明らかにし、今後の設備制度設計へ示唆を与えようとするものである。

まず、輸送力増強投資および保安投資に着目して、東京圏・大阪圏の大手民鉄15社の過去30年間における設備投資実績データおよび各種経営データを用いて、線区条件を入力として、あるサービス水準（輸送力、運行頻度等）を達成するための費用を出力するモデル（1. 運営費用算出モデル及び2. 設備投資費用算出モデル）を構築した。そして、東京圏・大阪圏の大手民鉄事業者9社を対象として、上記のモデルを各社30年間における設備投資実績に対して適用した。以上の分析から、（1）我が国の大手民鉄事業者は過去30年間、サービス改善に対する限度費用が5円／分（1994年価格）前後の水準で設備投資を行ってきたこと、（2）特定都市鉄道整備積立金制度などの各種整備制度が事業者の設備投資のインセンティブとなってきたこと、（3）将来の事業制度として、建設費補助等の施策とともに、利用者負担を前提とした各種の施策（ピーク時運賃賦課制度など）の導入が効果的であること、が示された。

またサービス改善投資に着目して、地方中枢都市の路面電車の低床化車両導入を対象に、利用者の支払意志額調査およびサービス満足度調査から、生存時間解析の手法を用いて支払意志額の上限値と下限値を推定した。全車両の半分を低床化車両による運行と仮定した場合の支払意志額は、実際の一人あたり費用上昇額より小さく、現状の車両購入補助がない場合には導入が難しいことが明らかとなった。