中国城市地铁建设准入标准研究

周晓津

(1.广州市社会科学院 经济研究所，广州 510410;2.中国社会科学院 金融研究所，北京 100732)

中国城市地铁建设准入标准研究

周晓津1，2

(1.广州市社会科学院 经济研究所，广州 510410;2.中国社会科学院 金融研究所，北京 100732)

本文在构建地铁网络客运增长模型的基础上讨论中国城市建设地铁的准入标准。模型表明，地铁客运量与地铁网络规模及其连通性有关，三线路环形正交地铁网络客运量是单线路客运量的16倍，在每公里投资不变的情况下，单线路每单位投资收益只有三线路环形正交地铁网络的四分之一。进一步的研究表明，中国城市地铁建设的首要准入标准是常住人口在300万以上，其次是地方财政一般预算收入的120亿元标准，而国内生产总值的1000亿元以上的标准已经没有存在的必要。在满足人口标准和采用三线路环形正交地铁网络情况下，最大单向客运量标准也无存在的必要。

地铁建设准入标准;三线路环形正交网络;地铁网络客运模型

一、引 言

1969年10月，北京地铁也是中国第一条地铁投入运营。1990年上海第一条地铁线路开建，1999年，中国只有北京、上海、天津和广州四个特大城市开通了地铁。进入21世纪后，中国地铁建设开始明显升温。2011年末，除北京、天津、上海、广州等城市外，南京、沈阳、成都、武汉、西安、重庆、深圳、苏州和佛山等9个国内城市均已开通地铁。算上正在建设地铁的城市，长春、杭州、哈尔滨、长沙、郑州、福州、昆明、南昌、合肥、南宁、贵阳11个省会(首府)城市，以及东莞、宁波、无锡、青岛、大连等5个二三线城市的地铁都正在紧张地施工和即将开通中。据有关方面介绍，到2015年，全国地铁运营总里程将达3000公里。而2020年，将有40个城市建设地铁，总规划里程达7000公里。在不断有声音提醒要警惕各地的“地铁冲动”同时，地铁在中国各城市的迅速扩张却是不争的事实，不少城市呼吁国务院降低城市地铁建设准入门槛。

城轨交通项目具有一次性投资大，运行费用高，社会效益好而自身经济效益差的特点。针对一些地方出现的不顾自身财力，盲目要求建设城轨交通项目的现象，国务院办公厅于2003年9月27日发布了《关于加强城市快速轨道交通建设管理的通知》(国办发(2003)81号)。通知明确指出，现阶段申报发展地铁的城市应达到下述基本条件:地方财政一般预算收入在100亿元以上，国内生产总值达到1000亿元以上，城区人口在300万人以上，规划线路的客流规模达到单向高峰每小时3万人以上;申报建设轻轨的城市应达到下述基本条件:地方财政一般预算收入在60亿元以上，国内生产总值达到600亿元以上，城区人口在150万人以上，规划线路客流规模达到单向高峰每小时1万人以上［1］。时隔近十年后，本文将重新审视这些标准，并将中国所有的地级市纳入我们的研究视野，明确中国目前及今后哪些城市具备建设和运营地铁的能力，以供相关方面提供决策参考。

二、地铁网络客运增长模型

地铁的日平均客运量的多少是地铁建设经济可行性的关键因素。显然，如果不考虑地铁的初始建设投资，在地铁投入运营之后，依赖营运维持收支的基本平衡就尤为重要，而要维持收支平衡就必须有稳定的日客运量。我们从单条地铁运量出发，试图构建地铁的网络客运增长模型，然后在此基础上探讨地铁建设的准入标准。

(一)地铁单线路客运模型

设单条地铁线路长度为L，站点数量为n，单站点服务半径为r，人口密度为ρ，则单条线路的客运需求为:

其中θ为单个旅客在某个时点向某个方向运动的可能性，很显然，单条线路对任何意愿乘坐地铁的旅客来讲，其只能选择前进或后退两个方向。

由于城市地铁站点设置基本上要求覆盖所经之处的人口，式(1)最终可简化为:

(二)地铁双线路网客运模型

现在我们来考虑双地铁线路网客运模型。设两条线路长度相等，且正交于中点处。此时，任何在覆盖区域之内的旅客行进方向变成了4个，即前进、后退、左转90度、右转90度，每一条线路的客运需求变为:

两条地铁线路相交成网，其客运需求为:

比较式(2)和式(4)，我们可以看出，当线路构成网络时，其运量和长度是一种非线性增长，双正交线路客运需求量是单线路客运需求量的4倍。若单线路日均客运量为15万人次，则双正交线路日均客运量则可达到60万人次。例如，2001年广州运营单条线路日均客运量为17.4万人次，2005年广州地铁一二号线组成了运营网络，其日均客运量就已经达到60.3万人次，约为单条线路的3.45倍，网络高峰单日运量是单线路的4倍以上。国内外其他已经开通的地铁很好地印证了这一点。这也意味着，在每公里投资不变的情况下，单线路每单位投资收益只有双正交线路的一半。

(三)地铁三线路正三角形网络客运模型

三线路正三角形地铁网络如图1所示。此时，任何在覆盖区域之内的旅客行进方向变成了6个。单条线路的客运需求量为:

图1 三线路正三角形地铁网络

三线路环形正交网络的客运需求量为:

比较式(2)和式(6)，三线路正三角形地铁网络客运量是单线路客运量的9倍。若单线路日均客运量为15万人次，则三线路环形正交地铁网络客运量则可为135万人次。这表明，在每公里投资不变的情况下，单线路每单位投资收益只有三线路正三角形地铁网络的四分之一。

(四)地铁三线路环形正交网络客运模型

三线路环形正交地铁网如图2所示。此时，任何在覆盖区域之内的旅客行进方向变成了8个，实际相当于四条地铁线路。

单条线路的客运需求量为:

三线路环形正交网络的客运需求量为:

图2 三线路环形正交地铁网

比较式(2)和式(8)，三线路环形正交地铁网络客运量是单线路客运量的16倍。若单线路日均客运量为15万人次，则三线路环形正交地铁网络客运量则可达240万人次。这表明，在每公里投资不变的情况下，单线路每单位投资收益只有三线环形正交地铁网络的四分之一。事实上，任何运输网络都具有这种特性。例如，武广高铁日均客运量约10万人次左右，而武广普速日均客运量则接近40万人次，其原因在于武广普速的全国联网。因此，一旦中国高铁全国联网，其总体运能将是单条线路的4倍以上，日均客运量将在超过500万人次。我们将不同地铁网络进行投资及收益比较，如表1所示，三线路环形正交地铁网络能最大化投资收益，地铁客运量可占到城区总客运量的50%左右。

表1 不同地铁网络投资及收益比较

(五)复杂地铁网络客运预测模型——以广州地铁为例

作为广州市的城市轨道交通系统，广州地铁有1号线、2号线、3号线、4号线、5号线、8号线、广佛线及APM线，广州地铁总里程236KM(包括广佛线广州段)。此时，任何在覆盖区域之内的旅客行进方向变成了15个，从网络的角度来看，实际相当于六条地铁线路。

单条线路的客运需求量为:

六线路网络的客运需求量为:

与单条地铁线路相比，成网后的广州地铁网络客运量是单线路客运量的45倍。若单线路日均客运量为15万人次，则运营中236公里的广州地铁网络客运量估计应可达675万人次。从广州地铁的实际运量来看，2011年日均客流量达到450万人次，年均增长达64﹪。到2012年2月份，日均客流近500万人次。2010年亚运期间，从11月1日至5日五天免费期间，地铁总共运送乘客3877万人次，平均每天775万人次;最高日记录784万人次(3日、5日)，比实施政策之前日平均运客量390万人次翻了一倍，刷新了10月22日上海地铁754.8万人次的全国地铁单日客运量最高纪录。2012年五一三天假期广州地铁客流共超过1900万人次，其中五一当天达最高值684多万人次，开行列车共13500多列。

在现有线路长度保持不变的情形下，我们预计远期广州地铁日均客运量为675万人次，年客运量24.6亿人次。从地铁网络覆盖角度来看，除去16公里左右的佛山境内的广佛线部分，220公里的广州地铁网络覆盖面积为440平方公里，占广州952平方公里的城市建成区面积的46.2%，因此可以估计广州地铁客运量占公交客运量比例也应为46.2%。从统计数据来看，广州日公交客运量为1280万人次，意味着广州地铁日均客运量为590万人次，实际运量已经接近这一规模。2012年至2015年末，广州计划新增253.6公里的地铁线路。由于新开线路属于向近郊及远郊延伸线路，其人口密度发生了急剧变化，客运增长的网络效应逐步下降。

三、城市地铁的人口标准

从已有国内外线路来看，单条地铁线路长度一般在20公里左右。从前面的客运模型可以看出，如果不能建成地铁网络，投资效益将大为降低。显然，三线路环形正交地铁网络覆盖区域面积为:

(一)城区户籍人口达标的城市

中国城市建成区人口密度通常在10000人每平方公里以上。因此，国务院关于地铁建设的人口标准完全有必要，即城区人口必须在300万以上。如果仅从户籍人口来看，显然国内城区人口在300万以上的城市在2011年末也只有20个(表2)。包括四大直辖市和部分省会城市，连已经开通地铁运营的深圳、苏州也未能上榜。

表2 城区人口300万以上的中国城市排行榜(2011年)

(二)城区常住人口达标的城市

显然，城市地铁应该服务城区内包括外来人口在内的所有人口。周晓津(2011)开发了多种城市区域人口估算方法［2］，其中比较重要且容易应用的是通过城区移动用户数估算城区总人口。基于手机用户法估计时必须注意如下几点:第一，必须将城镇和农村居民每百户手机拥有量换算成人均手机拥有量。第二，只有当手机大量普及的时候估计才比较准确，且最好用于人口流入地区的人口估计。估计的步骤和方法是，(1)将非农业人口乘以城镇居民人均手机拥有量得到本地户籍非农业人口手机拥有数;(2)将农业人口乘以农村居民人均手机拥有量得到本地户籍农业人口手机拥有数;(3)将本地区年末移动用户数减去本地户籍人口手机拥有数得到外来人口手机拥有数;(4)将外来人口拥有手机数量除以外来人口人均手机拥有量。由于我国外来人口80%以上是适龄劳动人口，而本地户籍包括16岁以下和65岁以上的非劳动力人口，因此，外来人口的手机拥有率比本地户籍人口的手机拥有率高。第三，为简便起见，流动人口人均手机拥有率可采用本地城镇劳均手机拥有率数据进行估算。

表3 中国大城市城区人口估计(2011年)

从现有的城区人口估计来看(表3)，中国目前有46个城市符合地铁建设的人口标准。其中总人口在1000万的有11个城市。这11个城市除东莞外，基本上都已经开通或即将地铁运营。城区人口估计在500万以上的城市有12个。我们认为，达到城区人口标准的省会城市都可以考虑批准尽早开建地铁。一旦城区人口达标，考虑到中国的实际情况，规划线路的客流规模达到单向高峰每小时3万人次以上也不成问题。

(三)单向客运量大于3万人次标准

高峰出行一般在早晨上班和下午下班时间，设地铁单日营运总时间为T，高峰营运时段时长为2t，由于出行通常存在往返，故高峰时段客运总量等于非高峰时段客运。城市地铁每天的高峰时段通常在早晨7时至9时和下午5时至7时共4个小时，每天地铁运营为早晨6时至晚上23时共18个小时，因此高峰每小时运量为非高峰时段运量的3.5倍。

设单站点覆盖区域半径为1公里，单线路长度为20公里，则三线路环形正交网络覆盖面积为80平方公里，假设城市人均日出行次数为2次，地铁网络单日客运量为160万人次，每小时客运量就已经高达8.8万人次，高峰时段每小时运量高达30万人次，远远高于高峰时段3万人次的标准。以广州为例，2009年广州地铁网络总长度147公里，但其运量是2001年单线路运量的10.61倍，高峰时段每列地铁运量2.1万人次，每条线路高峰每小时运量达到63万人次，最高峰客运量达到每天500万人次，远远高于国家标准。

四、城市地铁的财政收入和国内生产总值(GDP)标准

本部分我们探讨地方财政一般预算收入的100亿标准和国内生产总值的1000亿标准。

(一)地方财政收入标准

以地方财政一般预算收入100亿元这个标准来衡量，至2011年未，国内城市全市地方财政一般预算收入超过100亿元的城市共有74个，市辖区地方财政一般预算收入超过100亿元的城市也有45个(表4)。

有一点必须特别注意，2011年我国财政收入是2003年的4.78倍，按同比例的口径来计算，2003年规定的地方财政一般预算收入的100亿元标准，至2011年应该变为478亿元的标准。如果以478亿元的标准来衡量，2011年只有上海、北京、深圳、天津、南京、大连、重庆、苏州、无锡、宁波、广州、武汉和成都共13个城市达到，就连杭州、青岛、沈阳、长沙、郑州、佛山等这些在建或已经开通地铁的城市也未能达到。因此这一标准必须进行合理修订。

从前面的研究可以看出，三线路环形正交地铁网络是最为理想的选择，地铁网络长度为80公里，总投资为400亿元左右，国内普通贷款利率通常为6%，即一个城市负担三线路环形正交地铁网年利息支出若为普通利率时要24亿元，若为最低优惠贷款利率，以3%计算，城市财政年利息负担为12亿元。若为长期贷款，城市财政只需要负担永久利息支出，假设该城市设立地铁建设专项财政资金，且该专项资金不应超出地方财政一般预算收入的10%(这已经是相当重的负担了)，则该城市年地方财政一般预算收入不能低于120亿元(年息3%的永久付息贷款)。以普通利率来计算，城市地方财政一般预算收入不能低于240亿元，符合这一标准的全国只有包括东莞在内的28个城市。

(二)国内生产总值(GDP)标准

至2011年未，国内城市GDP超过1000亿元的城市共有119个，其中市辖区GDP超过1000亿元的城市也有50个(表5)。从前面的研究可以看出，千亿GDP标准在近10年之后已经成为最容易达成的标准。

同样必须注意，2011年中国GDP是2003年的3.51倍，因此，按同口径比较，2011年GDP在3510亿元以上的城市才有资格建设地铁。符合这一标准的城市只有包括泉州在内的25个城市，石家庄(27位)、长春(28位)、西安(29位)、福州(30位)、合肥(38位)、南昌(51位)等这些省会城市也未能达标。事实上，如果一个城市已经满足了城区人口300万以上的标准，而城区人口通常只占城市总人口的75%以下;此外，2011年中国人均GDP已经超过3.5万元，城市常住人口的人均GDP是全国平均水平的1.3倍以上，这意味着满足人口标准的城市2011年GDP规模在1820亿元以上。因此，若将GDP标准定为1800亿元，除乌鲁木齐、贵阳、兰州等省会城市以外，其他省会城市也都已经达到这一标准。

表5 中国千亿国内生产总值城市排行(2011年) 单位:亿元

五、双线路和三线路地铁网络投资与运营分析

本部分我们探讨双线路正交和三线路环形正交地铁网络的投资及运营。

(一)基本设定

(1)双线路地铁网为两条长度各为20公里的正交地铁网络，三线路环形正交地铁网络为两条长度各为20公里的正交线和一条长为40公里环形线路正交。(2)每公里地铁投资成本为5亿元，其中60%来自政府的财政投资(不计折旧)。(3)投资折旧年限为30年。(4)两个地铁网络的运营初始年限为2012年。(5)运量增长前8年为年增长率10%，2020-2025年为5%的增长率，此后年度乘客增长率为3%。(6)每人次乘客票价为2元人民币。(7)管理费用为营运收入的25%。(8)营业税税率为5%。(9)双线正交网络人员配置为0.2万人，三线路环形正交网络人员配置为0.4万人，年人均工资为6万元，年工资增长率为5%。(10)乘客运量为亿人次每年，票价单位为元，其余单位为亿元人民币。

(二)双线路正交地铁网投资与运营分析［3］

如表6所示。双线路正交地铁网因客运量的限制，地铁将处于长期亏损状态，20年累计亏损近50亿元，地方政府每年不得不投入财政补贴2.5亿元，对一个只有100余亿元财政收入的城市地方政府来说占其总财政能力的2.5%，在地方债务日益沉重的今天，不能不说是地方政府严重的财政负担。

表6 双线路投资及运营财务分析

(三)三线路环形正交地铁网投资与运营分析

如表7所示。三线路环形正交地铁网因客运量的网络规模效应，10年之后可终止地铁运营的亏损状态，2023年可实现税前利润0.2亿元。地方政府无须每年投入财政补贴，考虑到地铁通行后资产升值，如加以有效管理，还可以产生正的现金流收益。

表7 三线路环形正交地铁网投资及运营财务分析

六、结论及政策建议

从前面的分析和讨论可以看出，目前中国城市地铁建设的首要准入标准是城区常住人口必须在300万人以上;其次，地方财政一般预算收入的100亿元标准应该提高。对于年地方财政一般预算收入不低于240亿元的非省会地级市，且城区常住人口在300万以上的城市，国家可批准其建设地铁，商业贷款利率为最低贷款利率的1.5-2.0倍，即年利率4.5-6.0%。对于省会城市，其地方财政一般预算收入不能低于120亿元，若城区常住人口在300万以上，国家应批准其建设地铁，商业贷款利率最低可低至3%。除此以外的其他城市(已经在表2中列出)可批准其建设轻轨交通。

目前，在全国省会城市中，拉萨、西宁和银川不具备地铁建设的人口、财政和经济规模标准;贵阳、兰州、乌鲁木齐和呼和浩特已经接近满足地铁建设标准，但建设应适当推后;石家庄、太原、西安、合肥、南昌、福州、昆明、南宁、海口也初步具备地铁建设的条件;其他省会城市则完全具备地铁建设的所有准入标准。计划单列市中的大连、青岛、宁波和深圳也完全具备地铁建设准入标准，厦门具备轻轨建设条件。地处长三角的苏州、无锡和常州以及珠三角的佛山和东莞也完全具备建设地铁的条件。其他城市可依赖附近大城市或都市圈的带动作用建设城际轨道网络。

［1］国务院办公厅.关于加强城市快速轨道交通建设管理的通知(国办发(2003)81号)［OL］.中国政府官网，http://www.gov.cn/gongbao/content/2003/content_62476.htm，2003-09-27.

［2］周晓津.劳动力流动视野下的中国区域经济增长研究［M］.北京:经济科学出版社，2011.

［3］理查德·A·布雷利，斯图尔特·C·迈尔斯.公司财务原理(Principles of Corporate Finance)［M］.方曙红等译.原书第7版.北京:机械工业出版社，2004.

Study of China＇s Urban Subway Construction Access Standards

ZHOU Xiao-jin1，2

(1 Guangzhou Academy of Social Sciences，Institute of Economics Research，Guangzhou 510410，China;2 Chinese Academy of Social Sciences，Institute of Finance，Beijing 100732，China)

We build a subway network passenger growth model to discuss China＇s urban subway construction access standards.The model showed that Metro＇s passenger volume mainly related its network size and connectivity，the threelines orthogonal MTR network，passenger traffic is 16 times larger than the single-line passenger traffic per kilometer as well as investment in the same case，a single line per unit of investment income is only fourth of three-wire circular orthogonal MTR network.Further studies have shown that the primary access standards for subway construction in China is the resident population of more than 3 million，followed by the local finance general budget revenue of$12.0 billion standard，the standard of that more than 100 billion Yuan of gross domestic product(GDP)does not necessarily.Meet population standards and the use of three-line orthogonal MTR network，the maximum passenger traffic standard also lose its meaning.

access standards of urban subway construction;3-line orthogonal networks;MTR network passenger model

F570.73

A

1002－9753(2013)09－0169－10

2012－08－28

2013－03－18

周晓津(1971－)，男，湖南隆回人，广州市社会科学院经济研究所副研究员，经济学博士，中国社会科学院金融研究所博士后，研究方向:高速铁路、城际轨道及城市地铁融资租赁。

(本文责编:辛 城)