区域质量与高速铁路社会效用 ——关于高速铁路建设时机的研究

2016-01-19林晓言,罗燊,朱志航

中国软科学 2015年4期

区域质量与高速铁路社会效用
——关于高速铁路建设时机的研究

林晓言，罗燊，朱志航

(北京交通大学经济管理学院，北京100044)

摘要：本文定义高速铁路的建设时机与高速铁路建设时沿线区域的质量相关。本文基于“有无法”通过研究京广高铁对沿线城市产生的社会效用推演出沿线区域质量与高铁社会效用之间的关系，进而推断高铁最佳的建设时机。认为：区域质量为人均GDP20000元以下、第三产业就业及结构比例较为平均，高铁对于区域产生的社会效用最高，是高铁的最佳建设时机；区域质量为人均GDP20000元-50000元、第三产业就业及结构比例较为均衡时，高铁会带来一定的效用；对于人均GDP50000元以上的区域，高铁建设将使区域的发展得到二次提升。当区域质量不符合上述条件时，如贫穷没有特殊资源的地区，尽管高铁投资效应会对区域经济产生一定的促进效果，但因高铁作用的长期发挥需要与当地经济社会发展和谐契合，容易造成经济发展的短期停滞。

关键词：区域质量；社会效用；“有无法”；系统动力学，高铁建设时机

收稿日期：2014-09-22修回日期：2015-03-30

基金项目：国家社科基金后期资助项目《高速铁路在现代区域经济社会发展中的基础作用》(13FJY008)。

作者简介：林晓言(1967-)，女，山东威海人，北京交通大学经济管理学院教授，博士生导师，研究方向：运输经济学。

中图分类号：F532.3

文献标识码：A

文章编号：1002-9753(2015)04-0076-10

Abstract:It is defined in this paper that the construction opportunity of high-speed railway is related to the regions along the high speed railway．Based on the “with/without method”，the influences of the regional quality along the lines on the social utility of high-speed rail is deduced through researching the social utility of Beijing-Guangzhou High-speed Rail on the cities along the line，so as to infer that high-speed rail is the best construction opportunity. It is believed that when the GDP per capita is below RMB 20000 yuan，the employment level and structure of tertiary industry is relatively average，the social utility of high-speed rail for region is the highest and the construction opportunity of the high-speed rail is the best. When the GDP per capita is between RMB 20000 to 50000 yuan and the employment level and structure of tertiary industry is relatively average，the High-speed rail will bring certain utility. When the GDP per capita is above RMB 50000 yuan，high-speed rail will further boost the development of the regionWhen the above regional quality can not be met，such as poor areas without special resources，short-term economic stagnations may be caused by improper opportunity selections because the long-term role of high-speed should be in line with the local economic and social development，although high-speed rail investment effects can impact certain promoting effects on the regional economy.

Relationship between Regional Quality and HSR Social Utility:

A Study on How to Choose Construction Opportunity of HSR

LIN Xiao-yan，LUO Shen，ZHU Zhi-hang

(SEM，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044,China)

Key words: regional quality；social utility；“with&without”；system dynamics；construction opportunity of HSR

一、引言

根据国际铁路联盟(UIC)的定义，高速铁路(简称高铁)是指通过改造原有线路(直线化、轨距标准化)，使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的高速新线，使营运速度达到每小时至少250公里的铁路系统。自世界上第一条高速铁路日本东海道新干线于1964年10月建成开通，世界高速铁路的发展历经了半个世纪。世界上已经有中国、西班牙、日本、德国、法国、瑞典、英国、意大利、俄罗斯、土耳其、韩国、比利时、荷兰、瑞士等多个国家和地区建成运营高速铁路。据国际铁路联盟统计，截至2013年11月1日，除中国外的世界其他国家和地区高速铁路总营业里程为11605公里，在建高铁规模4883公里，规划建设高铁12570公里。我国高速铁路历经20年的发展，已初步建成了四纵四横的铁路网络。2013年，随着宁杭、杭甬、津秦、厦深、西宝等一批新建高速铁路投入运营，我国高速铁路总营业里程达到11028公里，在建高铁规模1.2万公里，成为世界上高速铁路投产运营里程最长、在建规模最大的国家。

高速铁路是目前最为热门的交通运输方式之一，其经济社会效益的研究成果十分丰富。Hall P、Banister D认为，高速铁路把区域内多个城市和地区连接在一起，提高了区域内城市和地区间的可达性[1]。赵娟、林晓言(2010)认为高速铁路缓解了运输状况，节约了旅行时间[2]。Chen C L、Hall P(2011)认为高速铁路有利于知识创造与商务交流，促进知识经济与商业、服务业等第三产业的发展，促进产业结构转型[3]。林晓言、陈小君等(2010)，白云峰(2010)认为高铁对现有交通基础设施的改善和提升会对经济活动的空间分布和地区经济的发展产生影响，带来了空间联系效应、产业结构效应、就业效应等对经济发展的促进效应[4-5]。但是，由于高速铁路前期投入巨大，如果建设过早，这种巨额投入会使部分地区短期收益远少于支出，影响地区投资平衡和当地经济的正常发展；而如果过晚建设，地区的交通网发展已经比较成熟，将减弱高铁对可达性和地区经济的促进效果。Chen C L(2012)指出高铁带来的时空收缩效应能否转变成预期的空间-经济模式很大程度上取决于高铁发展与经济发展的同步性[6]。王垚、年猛(2014)认为在当前中国经济整体进入放缓通道的背景下，从短期来看，高速铁路并没有起到引领地区经济增长的作用[7]。因此，高速铁路对于沿线何种类型区域的经济发展促进作用最大就成为了社会关注的热点。

本文以区域质量界定区域类型，以社会效用界定高速铁路对于沿线地区的影响，借助于京广高铁的实际数据，从高铁建设时机选择入手对上述问题做出回答。结构安排如下：第二部分文献综述；第三部分提出高速铁路运营效果的新的衡量指标—社会效用；第四部分高速铁路建设时机的模型构建；第五部分通过实证分析得出社会效用值；第六部分分析效用值最高的地区类型和区域质量，反推出最佳的建设时机。

二、文献综述

关于高铁的建设时机已有不少研究。刘万明(2002)分别从旅客的交通工具选择行为和高速铁路建设项目经济效益角度研究高速铁路的最佳建设时机，并以京沪高速铁路为例进行了实际计算，两种方法都得出了京沪交通走廊已进入高速铁路建设合理时机的结论[8]。金凤君(2004)以可达性为标准将中国铁路路网水平划分为起步、筑网、延伸、优化四个阶段，利用整体局部综合分析思维，将我国不同部分铁路通达性与全国建设进行比较，总结出我国铁路架构的整体发展趋势与方向与其发展态势[9]。甘勇(2004)从经济效益分析的角度考量，认为高速铁路的最佳建设时机应该从国内高速铁路技术的成熟性、国民经济发展对客货运输能力的要求和项目建设资金的供给条件这三方面来确定[10]。刘明君(2012)利用日本、韩国、台湾等国家和地区的人口密度、经济水平的历史数据，直观地推断了高速铁路的建设时机，认为城市人均GDP达到30000元/人、人口密度达到300/平方公里时启动可研；城市人均GDP达到40000元/人、人口密度达到400人/平方公里时启动建设[11]。白永平(2013)通过距离度量、重力度量、拓扑度量和GIS空间插值方法对兰州至西宁陆地交通可达性进行分析，得到该区域通达分值、可达性和中心性等指标，得出应加快兰州至西宁城市一体化建设的结论[12]。江娟(2013)利用物理层可达性与逻辑层可达性分别对中国铁路网进行建模，利用两者侧重指标的不同分析中国理论与实际两者的不同可达性效用，认为在物理层可达性上，可达性较好的节点多分布在东部与中部等平原地区，在逻辑层可达性上，可达性较好的节点主要分布在经济较好的城市[13]。

也有学者对目前高铁建设时机提出商榷观点。凌起(2001)通过对于台湾高速铁路可行性与修建时机进行论证，得到高速铁路的建设论证与传统铁路论证不同，对于沿线区域经济发展程度要求较高，投资需经过慎重论证的观点[14]。蒋维州(2004)基于产业结构、区域结构、城市潜力与投入成本等角度进行研究，对于京沪高铁的建设提出了暂缓的意见[15]；苗俊杰(2006)通过对于京沪高铁长达10年的论证过程与高铁和磁悬浮备选项的分析，对于政府修建京沪高铁的慎重性进行了认可[16]。Jianhong Wu，Chris Nash，Dong Wang(2014)认为从全国旅客平均时间价值来看修建普通铁路更经济合理，一些人口密集、相对富裕的地区适合建设高速铁路，但在西部地区和一部分贫困地区，人口收入低，时间价值低，建设高速铁路是不合理的；即便是交通网的建设提高了整体运量，也不足以弥补铁路的投资[17]。

高速铁路运营效果常利用项目成本效益体系进行评价，林晓言(2009)利用系统动力学方法进行建模，对铁路项目宏观效益进行量化评估，并对京九铁路进行实证分析[18]。林晓言、陈小君等(2010)通过有无对比法得到京津城际铁路的修建分别对三大产业产值、就业人数以及城市化率的影响[4]。覃成林(2013)通过对铁路提速前后沿线城市人口增长进行分析，利用多元回归确定参数，得到对于提速沿线城市，可达性每增长1%，人口增长0.52%的结论，确立了铁路对于人口聚集的积极作用[19]。周昊(2013)利用城市经济学相关理论，论述高铁建设缩短了城市间的时空距离，提高了城市间的通达性，加快了区域间资源、技术及信息的交流，增加了城市的GDP总量，促进了城市经济的发展，对中部城市经济发展的促进作用更加明显[20]。杨维凤(2010)从高铁对于空间布局的影响方面入手分析了高铁对于空间分布的影响机理[21]。

三、高速铁路运营效果的衡量标准：社会效用

(一)高速铁路社会效用评价指标的确定

如何衡量高铁的效果是学术界长期关注的问题，本文提出的衡量指标有别于既有研究。从公共投资的角度，高铁是政府出于战略意义考虑的宏观调控。政府在配置高铁的过程中不仅要考虑运输部门本身的运营效益，更重要的是高铁的配置对于地区经济整体的影响。从技术经济属性上，高铁使得地区间有效流通的范围扩大，旅客在相同时间内目的地的选择增多，这种效应使得区域影响范围扩大、区域内资源流通更加便利。利用高速铁路使得区域影响空间范围增大，提升了地区经济影响辐射范围。由于高速铁路所带来的市场范围的扩大以及资源流通的加速，对于同一区域内重复性的设施建设也就大大减弱了其效用。高速铁路的配置在一定程度上使得原本分散的产业布局得到整合，由此对于地区整体经济造成影响，这些影响主要涉及空间联系、区域经济和人口结构等三个方面。因此，本文提出社会效用的衡量高铁运营效果的新指标，并将社会效用指标划分为三类：空间联系类、区域经济类、人口结构类，具体如表1所示。

表1　高速铁路社会效用评价指标

1.空间联系

空间联系是指区域活动中不同节点间相互影响的能力，本文选择可达性作为空间联系类指标。可达性是指利用一种特定的交通系统从某一给定区位到达活动地点的便利程度。是各节点的总运输距离(D)与系统内节点总运输距离平均值的比。公式如下：

Ai=Di/(∑Dj/n)(j=1,…i,…,n)

(1)

式(1)中，记系统中有n个节点，Ai为节点i的可达性，Di为节点i到其他节点的运输距离，∑Dj为系统中每个节点到其他节点的运输距离之和。为方便计算通过时间距离进行衡量，单位为小时分之一(1/h)。根据本文的计算公式，计算结果越小，可达性越好。可达性大于1，说明该节点的可达性低于系统平均水平，可达性小于1，说明该节点的可达性高于系统平均水平。

2.区域经济

区域经济主要反映在高铁的建设地区的人均GDP、第一二三产业生产值及其所占比例、城市化率这四方面的变化。高速铁路作为交通资源不能直接对于经济产生影响，必须通过带动相关产业、改变区域空间布局等方式间接对区域经济做出影响。因此分析区域经济与高速铁路的关系是评价高速铁路具体效用的重要方式。其中城市化率为城市人口占地区总人口比例：

CHL=CP/AP

(2)

式(2)中，CHL为城市化率，CP为城镇人口，AP为总人口，农业与非农业人口之和。

3.人口结构

高铁的建设对于区域资源的流通起着很大的促进作用，而人口在资源中又是决定性的一项，本文选取三产业的就业人数作为研究指标进行分析。人口在迁移的过程中往往会受到诸如价格、时间、舒适度等因素的影响，而高速铁路在这些方面相对于其他交通方式有着比较优势，并且高速铁路又影响着产业结构与空间结构的具体配置，对于适应于不同产业的就业者而言，高速铁路的建设对于三个产业的就业分布情况也有着重要的影响。

(二)模型构建

确定指标后，采用多元回归预测法对高铁沿线区域各效用指标进行回归分析及拟合预测，得到沿线经济发展水平与各项指标之间的权重关系，这种关系在城市规模的分类、城市职能划分上具有决定作用。

本文研究高铁的建设对于沿线经济的影响，依据我国《铁路建设项目经济评价方法与参数》(2012)，采取区域经济与宏观经济影响的分析思路，使用“有无法”，根据经济费用效益分析的基本模型，利用除可达性外的社会效用评价指标模拟出高铁开通前后运量改变带来的运量效用，再乘以节省的时间求出与未开通高铁相比的相对社会效用。基于此，本文社会效用的计算公式为：

(4)

式(4)中，变量右上角的0表示未建设高铁，1表示建设高铁；

Ut：第t时间点的相对社会效用；

Qij：铁路修建前后i城市到j城市的运量效用；Aij：i城市到j城市的可达性。公式对i到j和j到i在加总时进行了重复计算，因此用1/2进行修正。

对公式(4)各项变量进行求值预测。其中运量效用Q将先通过多元线性回归模型求出权重，而后通过系统动力学模型，以客运货运周转量指标为基础，通过区域经济和人口结构的各项指标来计算并预测高铁修建前后不同的运量效用；可达性A通过查阅相关资料确定通车前后的旅行时间，根据公式(1)求出；之后求出各段铁路产生的社会效用U，并反推出社会效用值最高的城市属性，确定合适的建设时机。

四、实证分析

本文以京广高铁沿线作为分析范围。京广高速铁路途经北京、河北、河南、湖北、湖南、广东6省，涵盖京津冀经济圈、中部六省经济圈、珠三角经济圈，并与长三角经济圈、西南内部经济体系呈辐射状态，沿线区域经济情况各不相同，对于中国整体经济影响较大，选取京广高铁进行研究有着较为显著的参考价值。

选取京广高铁沿线城市(北京、保定、石家庄、邢台、邯郸、安阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店、信阳、孝感、武汉、咸宁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、清远、广州、深圳)作为样本；变量采用可达性、铁路运输能力、人均GDP、三产业经济总值及比例、三产业就业人口及比例、人口密度、城市化率来模拟高铁的社会效用；以2004年至2011年的数据作为分析时间，考察京广高铁修建前后对于沿线经济的影响情况。因京广高铁武汉-广州段于2009年先行通车，早于北京-武汉段，故而将京广高铁分为北京-武汉、武汉-广州两段进行比较，分析同为京广高铁的两段部门同一时间节点的不同影响。武广段途经武汉、咸宁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、清远、广州、深圳11市；京武段途经除武汉外的北京、保定、石家庄、邢台、邯郸、安阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店、信阳、孝感14市。

(一)各社会效用评价指标对区域质量的影响权重

将京广高铁沿线25个城市进行多元线性回归分析，得到以下区域质量评定模型：

PGDP=a1×CHL+a2×FP+a3×SP+a4×TP+a5×PM+a6×FGDP+a7×SGDP+a8×TGDP+a9×HK+a10×HH

(5)

其中：

ai：权重参数，表示不同指标所对应的权重；

CHL：城市化率，反映城市化的发展程度，以城市非农人口/城市总人口获得；

FP、SP、TP：分别为一、二、三产业就业人口数量；

PM：人口密度，反映城市人口集聚的程度，以城市总人口/城市面积获得；

FGDP、SGDP、TGDP：分别为一、二、三产业产值所占比重；

HK：铁路客运量，表示城市铁路客运量，反映铁路承载客运规模；

HH：铁路货运量，表示城市铁路货运量，反映铁路承载货运规模；

PGDP：人均GDP，反映区域整体经济发展情况，即区域质量。

利用统计软件Eviews对研究样本进行拟合回归，并通过单位根检验、Hausman检验等，对于结果进行验证，建立个体固定效应回归模型。由于通车时间的不同以及北京这个城市所遇到的影响因子较为复杂，本文将北京作为特殊变量进行特殊分析，得到表2。

表2　京广高铁沿线城市不同时期经济发展影响指标权重(a i)

(数据来源：中国城市统计年鉴)

从结果中可以看出：

(1)人均GDP与城市化率呈正相关，并且高速铁路的修建将提升城市化率对于城市经济的影响程度。(2)高速铁路的修建将改变城市人口的就业选择，并且由于城市产业结构的调整，将使得不同产业就业人群对于整体经济的影响不同。具体表现为高速铁路的通车将使得沿线城市第一产业对于经济发展存在滞后效果，高速铁路的通车使得沿线城市资源消耗类工业转型为偏向服务业的第三产业。就业人口选择行业以及其个人价值也向第三产业转变。(3)人口密度与人均GDP呈正相关，但由于高速铁路的修建扩大了城市的影响范围及提高了城市的通达性，使得人口密度经济发展的影响有所提高。(4)从铁路客、货运量与经济总体发展关系上看，随着高速铁路的通车与各城市通达性的提升，铁路客运量对于经济发展的影响效用有所减弱，这也是由于公路与航空的竞争造成的。

(二)高铁开通的相对社会效用

通过查阅京广高速铁路通车前后的《旅客列车时刻表》，得到京广高铁通车前后各城市旅行时间表(见表3、表4)。通过旅行时间与各城市实际衔接时间(城市换乘到达火车站点时间)，根据公式计算其各城市的可达性。

由表5及图1可见：

(1)京广高铁武汉到清远段的修建使得2011年相比于2009年的社会效用有了显著提升。

(2)从高速铁路相对社会效用可以看出，五段样本中，只有武汉到清远的相对社会效用为正，其余样本均为负，即高速铁路的修建对于武汉到清远一段具有正向的促进效果，对于其他区域，高速铁路的修建使得区域经济发展暂时放缓。

由此得到如下结论：

(1)高速铁路对于沿线经济的影响同时具备前置性与滞后性。从表5可以看出，因高速铁路在建设时期占用大量社会资源，导致经济发展放缓甚至停滞。综合其他指标来看，这种社会效用的降低在高速铁路通车之后能够迅速得到扭转，并且各地区也会根据所建高铁项目对当地产业状况进行调整。

(2)结合表2可见，高速铁路的建设对于以第二产业、第三产业为支柱的地区影响显著。可以看出以通车时间较长的武汉至清远段，第二、第三产业对经济影响促进作用较大，且由于高速铁路带动沿线客货运物流的优势，对于沿线生产服务行业资源整合效果较大，社会效用明显。

图1　京广高铁不同样本段社会效用值

表5　京广高铁不同样本段效用值

样本段有高铁2004-2011年的运量效用Q有高铁2004-2009年的运量效用Q无高铁2004-2011年的估计效用Q相对社会效用U北京到武汉3616767.7未通车3809477.1-220807.6北京到清远2299481.4未通车3364496-75140.3武汉到清远8827279.36576510.8377288.71006658.4石家庄到武汉2642299.5未通车3219232.9-227219.4石家庄到清远2945595.9未通车3044678.9-110243.1

五、确定高速铁路建设区域的类型与区域质量

将京广高铁沿线的城市通过空间联系指标、区域经济指标、人口结构指标划分为三类，即服务型大城市、工业型中城市与旅游性小城市。具体见表6：

表6　三类指标划分的区域类型

由此可以形成体现区域质量与社会效用的图2。图2中，x轴表示城市产业结构与就业结构，即城市经济支柱是工业或者服务业(旅游业)；y轴表示城市可达性，其中高铁作为交通资源的重要组成部分，配置了高速铁路的城市的可达性均得到提高；z轴则表示城市整体发展潜力，即高铁对城市的绝对效用，用U表示。

图2　不同规模城市和可达性与城市发展潜力归纳图

综合本文研究，由图2可以得出以下结论：

(1)如y轴所示，高铁带来的可达性提高使得城市发展潜力提高；(2)对于第二产业为支柱的城市，高速铁路在一定程度上分担了既有线路的运载压力，提高了既有线路的货运水平，对于处于瓶颈状态以第二产业为主的城市有着加速资源流通的效果；(3)对于第三产业为支柱的城市，高铁的嵌入连接了较大的城市，提高了城市的资源流通速度；(4)对应三类指标可以得到，区域质量为人均GDP为50000元以上、第三产业就业及结构比例为50%时，高铁对于区域的社会效用较高，高铁建设将使区域的发展得到二次提升；(5)区域质量为人均GDP为20000元以下、三产业就业及结构比例较为平均时，高铁对于区域的社会效用最高，是高铁的最佳建设时机，尤其对于具有丰富旅游资源时的地区；(6)当区域较贫困且没有特殊资源时，尽管高铁的建设会对区域经济造成一定的促进效果，但考虑到高速铁路的建设将耗用大量社会资金，成本高于社会收益，不是建设高铁的最佳时机。

六、结论

本文以区域质量和社会效用为新视角和评价标准，考察京广高速铁路的建设对于沿线经济发展影响情况，对中国高速铁路建设的时机以及区域选择进行分析。

(1)不同区域质量的地区与高速铁路的匹配程度不同，为使高速铁路的社会效用值最大，应选取时机合适的区域建设高速铁路。

(2)对于区域经济指标而言，经济总量大的区域(大城市)通过修建高铁将提高地区整体社会效用；对于产业结构与就业结构而言，在第二产业比例较高、第二产业就业比例较高的区域(工业型中城市)建设高速铁路，区域社会效用会有所提高；对于经济总量较低，但第三产业比例较高、第三产业就业比例较高的区域(如旅游型小城市)，建设高速铁路会明显提升其区域社会效用。

(3)将高速铁路的修建对于区域社会效用提升比例进行排序，可以看出旅游型小城市>服务型大城市>工业型中城市。既在选取高速铁路修建的区域类型时，应按照上述排序进行选择。

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