中国高铁建设投资对国民经济和环境的短期效应综合评估

蒋茂荣+范英+夏炎+陈全润+姚晔

摘要 近年来，传统铁路发展远不能满足各行业对综合交通运输体系的需求，中国政府正加大对高铁行业的规划与投资。现有高铁网络与其他铁路共同构成的快速客运网， 推动了产业的空间布局，加速了产业结构调整，提高了就业率，提升了区域间劳动力、资本、自然资源等配置效率，促进了区域经济协调发展。在中国政府大力建设高铁网络的当下，综合评估中国高铁建设投资给国民经济和环境带来的影响具有必要性和十分重要的现实意义。本文基于中国2012年投入产出表，利用投入产出技术和计量经济学模型，通过重新刻画投入产出模型中农村居民、城镇居民部门“收入-消费”内生关系，区分高铁与传统铁路在生产结构和投资结构的差异，构建基于居民消费局部内生化的高铁投资投入产出局部闭模型，评估中国高铁建设投资对经济、就业和能源环境的短期效应。结果表明：①2012年中国高铁投资每亿元拉动总产出增加3.72亿元，GDP增长1.21亿元，投资总量给国民经济共带来总产出增长19 373.44亿元、GDP增长6 296.04亿元；②在拉动经济增长同时，高铁建设投资对就业拉动显著，每亿元高铁投资创造1 084个就业岗位，2012年因高铁投资新增就业岗位高达565.23万人。这意味着，在短期内，中国高铁建设投资会在发展社会经济、促进居民就业等方面注入强大的动力；③在环境层面，2012年高铁前期基础建设共带来83.42 Mt CO2排放，略大于传统铁路投资，但考虑到建成运营后，高铁具有清洁、稳定、高速等特点，高铁建设投资在环境层面优势会慢慢显现。

关键词 投入产出技术；局部闭模型；高铁建设投资；短期效应

中图分类号 F532.3

文献标识码 A

文章编号 1002-2104（2017）02-0075-09

doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2017.02.012

当前中国，传统铁路发展远不能满足各行业对综合交通运输体系的需求，中国政府正加大对高铁行业的规划与投资，2004年、2008年、2016年国家铁路局相继颁布《中长期铁路网规划》[1-3]。从2008年8月第一条高铁京津城际通车运营，到2015年底，中国高速铁路运营里程已达到1.9万km，居世界第一。2016年6月，沪昆高铁最西段——贵州至云南段实现“滇黔”牵手，沪昆高铁完成全线贯通，中国高速铁路“四纵四横”运输网络画上最后一笔。目前，中国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高铁网络，高铁与其他铁路共同构成的快速客运网可基本覆盖大陆50万人口以上城市。在中国政府大力发展建设高铁网络的当下，综合评估中国高铁建设投资给国民经济和环境带来的影响具有十分重要的现实意义。基于此，本文主要从投入产出视角研究分析中国高铁投资给国民经济、居民就业和环境影响等层面带来的冲击效应，并在此基础上分析其内在含义。

1 文献综述

从前向影响来看，高铁投资可推动产业的空间布局，加速产业结构调整，提高区域间劳动力、资本、自然资源等配置效率，促进区域经济协调发展。例如，Monzón[4]认为高铁建设可改变交通格局，促进城市发展与聚集。Zheng[5]等用计量经济学方法刻画了中国高铁投资带来的市场潜力与人口流动，发现高铁投资可缓解超级城市的城市化压力，有效降低公司租金和员工生活成本。林晓言[6]、孙建波等[7]、黄爱莲[8]分别研究了高铁发展对物流、工业、旅游等产业的影响，得出高铁投资对物流、工业、旅游的拉动作用巨大。

同时，Sasaki[9]、Fu[10]、Westin[11]等人研究发现高铁投資对公路、航空、水运等传统运输体系带来巨大的冲击影响。

从后向影响来看，高铁投资一方面可直接拉动高铁设备制造业以及高铁基础建设业的产出；另一方面，高铁投资产业链上的上游行业如提供钢轨的金属制造业、提供混凝土的非金属制造业、提供机车涂层与玻璃的化学工业等部门也将从中获益。另外，高铁投资过程中将创造大量的工作机会，居民收入将获得增长，居民消费将随之扩大，从而进一步拉动经济的增长。需要指出的是，由于在高铁投资过程中所购买的部分设备和原材料进口于国外，因此部分效应将流向国外账户从而削弱对国内经济的影响。在后向效应评估方面，Chen和Xue[12]等利用CGE模型模拟分析了中国高铁投资的长期产出效应、需求效应以及对土地使用的影响，认为高铁项目的引入将推进城市化进程。庄序莹[13]等人利用CGE模型研究显示，从长期来看，相比更为完善的公路建设状况，铁路投资具有更大的乘数效应。

另外需要注意的是，高铁投资在对经济和就业产生积极影响的同时，会对环境产生负面影响。高铁建设中所涉及的水泥、钢材、减震元件等原材料均来自高耗能生产部门，建设中势必会带来较大的排放。在高铁建设对环境影响的研究中，Chester[14]通过计算高铁运输过程中人均公里数CO2排放得到，随着乘客人数变动，加州高铁人均每公里CO2排放为100-700 g。

Chang[15]等人通过生命周期研究方法得到美国加州旧金山—阿纳海姆高速铁路建设产生CO2排放中80%由原材料的生产所致，16%的排放量为原材料运输导致。虽然桥涵隧道只占工程量的15%，却贡献60%的排放。kerman[16]对欧洲高铁研究发现，高铁在运营过程中会减少温室气体排放，但由于建设期原材料隐含排放较大，最终结果可能不存在较明显减排效果。如何综合评估高铁投资对经济、就业、环境的影响，对我国未来在人口经济环境协同发展下制定高铁投资规划和能源发展战略尤为重要。

如前所述，很多学者利用CGE模型对该问题进行了研究，但都聚焦于长期效应。对于短期效应，CGE模型一般很难做出评估，因为通常并不清楚模型会在何时达到均衡。投入产出模型是进行短期影响评估的有利工具。尽管价格不变的假定受到一些学者的批判，但只要所研究的问题为短期问题，价格不变的假定相对合理，因为短期内价格的调整通常较为缓慢。传统的投入产出模型刻画了产业部门之间建立在中间品贸易基础上的关联关系。Miyazawa[17]进一步将居民部门与生产部门建立在收入-消费上的联系考虑进来，建立了投入产出局部闭模型。传统的投入产出局部闭模型假定居民消费完全取决于居民的当期收入，但根据相对收入假说（RIH）、生命周期永久收入假说（LCIH）等现代消费理论，居民的消费还受前期消费水平、未来预期收入等因素影响，因此传统的投入产出局部闭模型将夸大经济系统中各部门之间的联系。针对这一问题，Chen[18]等人根据现代消费理论建立了新的投入产出局部闭模型，并应用到了财政政策的短期影响分析中。本文将采用投入产出模型评估我国高铁投资对经濟、就业和环境的短期效应。由于我国农村居民与城镇居民在收入和消费行为方面存在较大的异质性，我们在Chen[18]等人的模型基础上进一步对农村居民和城镇居民的消费活动进行区分，以降低模型计算结果的偏差。另外，高铁投资主要涉及高铁设备制造业和高铁基础建设业，该行业与传统运输设备制造业以及建筑业的生产投入结构有很大不同，因此我们在模型中进一步区分了高铁设备制造业和高铁基础建设业两个部门。

2 模 型

2.1 高铁投入产出局部闭模型

在传统投入产出表基础上，我们做了如下调整（见表1）。第一，将（农村和城镇）居民消费分解为内生消费和外生消费两个部分，其中由当期收入决定的消费定义为内生消费（分解方法将在后面给出）；第二，区分了高铁设备制造业和高铁基础建设业两个部门；第三，对进口品进行了区分，得到非竞争型投入产出表。

从表1中我们可以得到如下等式关系：

其中Cncit、Cczit分别为农村居民和城镇居民第t期对商品i的消费额；x（n+3）t、x（n+4）t分别表示第t期农村居民总收入和城镇居民总收入；αncit、αczit为第t期农村居民、城镇居民对商品i关于当前收入的内生消费系数，其决定于居民未来预期收入、银行利率、人口结构、商品价格、家庭品味等；βnci、βczi分别为农村居民、城镇居民对商品i消费惯性系数，其决定于前期对消费商品i的消费额。

我们利用极大似然估计结合卡尔曼滤波方法对农村居民和城镇居民八大类商品的消费方程进行了估计，结果见表2。从表2可以看出，农村居民和城镇居民的消费行为有很大不同。例如，农村居民对食品的内生消费系数明显高于城镇居民，而城镇居民对文教娱乐的内生消费系数要明显高于农村居民。这说明，相对于城镇居民，农村居民更倾向于将增加的收入用于食品类消费；相对于农村居民，城镇居民更倾向于将增加的收入用于文教娱乐类消费。得到农村居民和城镇居民部门对八大类商品的内生消费后，可进一步利用八大类消费品和投入产出部门的对应表将其对应至投入产出表中。

3 数据来源及处理

文中主要基于中国国家统计局提供的139部门的《2012年中国投入产出表》，根据需要将投入产出部门调整至46部门，其中将建筑业拆分成高铁基础建设业、传统铁路基础建设业和其他建筑业；将铁路运输设备制造业拆分成高铁设备制造业和传统铁路设备制造业。

农村居民和城镇居民2012年分行业收入主要来源于《中国统计年鉴》《中国农业统计年鉴》《中国工业统计年鉴》《中国民营经济发展报告》《中国劳动统计年鉴》《中国乡镇企业及农产品加工年鉴》《农民工监测报告》。其中，外出农民工和本地农民工在各行业取得的收入为“工资性收入”，个体经营和在家务农为“经营性收入”，这两部分之和为农村居民的内生收入。通过《2013年中国统计年鉴》可得农村居民“财产性收入”和“转移性收入”，这两部分之和为农村居民外生收入。城镇居民分行业内生收入和外生收入可根据居民分行业内生收入和外生收入对应倒减农村居民分行业内生收入和外生收入得到。

2012年中国高铁投资数据主要来源于《铁道统计公报》《中国铁道年鉴》《中国铁建年鉴》《中国铁路工程总公司年鉴》以及高铁相关部门产业报告、铁道部机车招标资料等。其中，高铁投资主要为设备制造和基础建设两部分，在投入产出表中分别从铁路交通设备制造业、建筑业进行拆分得到高铁设备制造业、高铁基础建设业。总产值核算：高铁基础建设业总产值核算中，根据《2012年建筑业发展统计分析》2012年建筑业总产值中铁路工程总产值占6.8%和《2013中国铁道年鉴》中2012 年高速铁路建设项目完成投资占国家铁路和合资铁路大中型项目完成投资的62.2%的比例进行拆分。高铁机车设备制造业核算中，本文假设高铁机车设备单价不变，根据《2008年铁道统计公报》和《2012年铁道统计公报》中数据可拆分。对高铁基础建设业和高铁机车设备制造业分行业中间投入的核算，则通过原铁道部经济规划研究院《铁路建设投资对国民经济拉动作用的计算分析》、中国产业信息网《中国高铁产业链分析》、世界银行《中国高铁投资报告》和各行业发布的行业公报数据整理得到。

其中非竞争型投入产出表的进口部分，按照进口占国内总需求的比例从中间投入和最终需求中拆分。2012年中国CO2排放数据来自2013、2015年《中国能源统计年

鉴》和《2006年IPCC国家温室气体清单指南》发布的各种终端燃料CO2排放因子计算得到。就业数据主要来自《2015年中国统计年鉴》和《2013年中国经济普查年鉴》。

4 结果分析

根据统计数据可知，2012年中国高铁投资6 516.34亿元，其中当年投资形成固定资产5 213.07亿元。在不同项目中中国高铁建设投资在建筑业、交通运输设备制造业、通用和专用设备业投资、通信设备和计算机及其他电子设备制造业占高铁项目建设总投资比例分别为60%—75%、10%—15%、3%—10%、5%—10%[19]；而传统铁路建设投资中相应的投资比例则为91.02%、4.71%、2.42%及1.21%[20]。本文通过分项目加权核算，得到2012年高铁总投资中上述部门的占总投资比例为70%、15%、6.3%、8.7%。

4.1 单位高铁投资对国民经济及环境的短期影响

通过模型计算，2012年中国高铁建设每亿元投资将拉动社会总产出增长3.72亿元，GDP增长1.21亿元，增加社会就业1 084人，同时带来1.60万t CO2排放。本文选取高铁投资总产出拉动最大的前十个部门进行比较，单位高铁建设投资对国民经济及环境的短期影响详见表3。

从表3中得知，由于高铁建设所需钢轨、混凝土、减震装置、机车涂层、玻璃、电力系统、信号网络等要素需求较大，因此对上游投入行业如建设业、金属冶炼及压延加工业、非金属矿物制品业、电气机械及器材制造业、金属制品业、化学工业、通用设备制造业等行业总产出、GDP、就业等拉动效果明显。以建设业为例，每亿元高铁投资将会拉动高铁基础建设业增加0.62亿元总产出，增加0.5亿元GDP，新增261个就业岗位。与此同时，2012年高铁投资中每亿元投资将带来1.60万t CO2排放，從表中可以看出电力热力供应业排放CO2 0.91万t，占单位投资总排放56.88%；非金属制品业排放CO2 0.18万t，占单位投资总排放11.25%；金属冶炼业排放CO2 0.14万t，占单位投资总排放8.75%。高铁建设过程中所涉及电力、钢材、水泥等原材料，其投入部门均为高耗能部门，因此高铁建设会带来较大的CO2排放。

4.2 三种情景下投资对国民经济和环境的短期影响比较

我们进一步对高铁投资、传统铁路投资以及非铁路投资所带来的经济效应和环境效应进行了对比分析。本文假设以下三种情景，情景S：全部投资在高铁设备和建设部门，S1：全部投资到传统铁路设备和建设部门，S2：投资在其他非铁路的固定资产投资部门（按照2012年投入产出表中固定资本形成结构）。三种情景下对国民经济和环境的短期影响见表4。

通过对比发现，三种投资情景下投资对经济拉动作用中，对总产出影响中S、S1、S2情景分别拉动总产出增加19 373.44亿元、17 319.83亿元、17 840.55亿元，呈现S>S2>S1趋势，可见高铁投资相较于传统铁路投资和其他社会固定资产投资对社会有更大的拉动作用。在分行业总产出拉动变化中，S情境在金属冶炼及压延加工业、电气机械及器材制造业、化学工业、机车设备制造业、采矿业、通信设备制造业、电力热力生产和供应业均大于S1、S2情景，这是由于在高铁前期建设中对轨道钢材、混凝土、减震装置等原材料有更大且质量要求更高的需求。三种投资情景对GDP拉动作用和对总产出拉动作用类似，总拉动影响中也呈现S>S2>S1趋势。

在对CO2排放影响中，S、S1、S2情景分别新增CO2排放83.42 Mt、75.93 Mt、79.72 Mt。高铁投资所带来CO2排放最大，这是因为在前期建设中高铁投资对象主要是制造业和建筑业，同时高铁投资在制造业的比例远高于传统铁路投资，而其他社会固定资产投资有10%左右投入到服务业中。因此三种投资情景下，所增加CO2排放趋势为S>S2>S1。

在对社会就业影响中，S、S1、S2情景分别带动就业增加565.23万人、519.69万人、547.18万人，亦呈现S>S2>S1趋势。在分部门就业拉动效应中，建筑业、金属制品业、机车设备制造业等行业高铁投资就业拉动大于传统铁路投资和其他社会固定资产投资。在非金属矿物制品业等行业中，高铁投资对就业的拉动小于传统铁路投资，而在通用设备制造业等行业中高铁投资对就业的拉动小于传统铁路投资和其他固定资产投资对就业的拉动。

4.3 不同模型下高铁投资对国民经济和环境的短期影响

本文将对比我们所使用的区分农村居民与城镇居民的投入产出局部闭模型（M）与传统投入产出局部闭模型（M1），两种模型下对比分析高铁投资对国民经济和环境的短期影响见表5。

从表5中可以看到，M、M1两种模型中高铁投资对总产出、CO2排放、GDP、就业四个维度总拉动作用中均呈现M

另外，Chen和Xue[12]研究显示2002—2013年期间中国铁路投资对GDP平均拉动乘数为1.60，表4 中M、M1两种模型的高铁投资对GDP拉动乘数分别是1.21、1.24。由于为长期意义上的乘数，CGE模型得到的乘数大于投入产出局部闭模型得到的短期乘数。

5 结 论

高铁作为铁路运输部门的重要组成部分，其發展带来铁路产业本身的技术创新、管理升级和产业优化，不仅丰富了传统交通运输网络，而且为国民经济注入强大的动力。当前，中国乃至世界范围内掀起一股高铁建设热潮，巨额的高铁投资效应必将对国民经济、能源环境等产生巨大影响。

本文利用投入产出局部闭模型就高铁投资对经济、就业和环境的影响进行了综合评估。首先，为刻画城镇居民与农村居民消费行为的异质性，将居民部门划分为农村居民部门和城镇居民部门。其次，投入产出表中区分出高铁机车设备制造业、高铁基础建设业两个部门，根据新部门投入产出关系，将其刻画至投入产出模型。

我们从总产出、GDP、就业、CO2排放四个维度评估了高铁投资对国民经济和环境的短期影响。相比于传统铁路投资和其他社会固定资产投资，高铁投资对国民经济影响中在总产出、GDP、就业具有更大的拉动作用：①2012年中国高铁投资每亿元拉动总产出增加3.72亿元，GDP增长1.21亿元，投资总量给国民经济共带来总产出增长19 373.44亿元、GDP增长6 296.04亿元；②在拉动经济增长同时，高铁投资建设对就业拉动显著，每亿元高铁投资创造1 084个就业岗位，2012年因高铁投资新增就业岗位高达新增565.23万；③2012年高铁前期基础建设，共带来83.42 Mt CO2排放，略大于传统铁路投资，这说明高铁前期建设在环境层面处于相对劣势，但考虑到建成运营后，高铁因其清洁、稳定、高速等特点，高铁建设投资在环境层面优势才会慢慢显现；④在模型方法上，本文将居民部门划分农村居民和城镇居民，通过分别刻画两类居民部门的内生“收入—消费”关系，刻画了包括居民部门、高铁建设部门在内的投入产出关系。相对于传统局部闭模型，本模型能更好地刻画居民部门和其他部门之间的生产关系。

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