高铁建设对山东城市可达性演变的影响

2017-09-03韩飞,王蒙

山东工商学院学报 2017年4期

关键词：泰安潜力高速铁路

韩飞,王蒙

(曲阜师范大学经济学院,山东日照 276826)

高铁建设对山东城市可达性演变的影响

韩飞,王蒙

(曲阜师范大学经济学院,山东日照 276826)

在山东省高速铁路建设快速发展的背景下,以山东省17地市为研究对象,选取2006、2015和2020年三个时点,利用加权平均旅行时间、日常可达性和经济潜力三个指标,分析高速铁路发展对山东省城市可达性空间格局演变的影响。研究结果表明:高速铁路开通进一步强化了省内中心城市的地位,可达性空间格局逐渐表现出“两核一带”的特征;高速铁路开通明显改变了原有可达性空间格局,高铁沿线城市的可达性获得明显提升,而未开通高铁城市的可达性则呈现相对下降趋势;高速铁路建设显著缩短了城市间往返时间,时间成本节约效应逐渐显现,到2020年基本实现“1、2、3小时”高速铁路交通圈。

高速铁路;可达性;山东省;加权平均旅行时间

一、引言

1964年日本建成世界上第一条高铁(本文所指的“高速铁路”,包括国家标准的新建的设计时速超过250km/h与既有线路改造后时速达到200km/h的高速铁路,也包括设计时速160km/h左右的快速铁路)——“新干线”以后,法国、意大利、英国、美国等发达国家陆续开始了高速铁路的建设。我国从2007年开始逐步推进高速铁路网建设(通常将1999年开始建设,并于2003年开通的秦沈客运专线认作中国第一条高铁线,但这只是处于局部试验运行阶段,而中国大规模的高速铁路建设是从2007年开始的),力图通过高速铁路(以下简称高铁)建设为经济发展注入新动力。高铁的建设通过缩短时空距离,影响经济活动的空间分布和地区经济的发展,对区域空间结构的演变具有重要意义。

可达性提高是高铁对区域经济发展最直接的影响。Hansen首次提出交通“可达性”概念,将其定义为交通网络中各节点相互作用机会的大小[1]。之后,国内外学者不断拓展可达性的含义,Geurs和van Wee将可达性定义为交通系统使得个体到达某一区位的能力[2],林善浪等认为可达性是在给定的交通条件下,一个地方的活动及其交通行为能够接近另外一些地方的容易程度[3]。因此,可达性概念的核心可以理解为利用时间指标衡量空间距离。

随着可达性概念的不断深化和拓展,国内外学者利用不同的评价方法,对城市间可达性进行研究。绝大多数研究将研究区域抽象为点状区位,并将各个区域分别作为起点和终点来评价各节点的可达性。基于点状区位的可达性评价一般有三个基本的指标:加权平均旅行时间、日可达性和经济潜力[4]。Gutiérrez等选取加权平均旅行时间指标分析了欧洲高铁建设对区域可达性的影响[5]。Levinson利用上述三个指标分析了高铁发展对美国区域可达性的影响,认为这三个指标是分析铁路系统对区域可达性的影响的有力工具[6]。杨金华利用这三个基本度量指标,分析了高铁对湖南城市群可达性的影响[7]。李一曼等选取加权平均旅行时间指标,借助ArcGIS网络分析功能,探讨了浙江省综合交通网络中节点城镇可达性及其时空演变特征[8]。王妙妙、曹小曙采用加权平均旅行时间指标,研究了关中—天水经济区县际经济联系网络空间格局与演化特征[9]。

高铁可以通过增大区域可达性,逐渐改变居民的居住区位选择和工作方式,有效增进人力、技术和资金等生产要素在沿线城市间合理流[10-12],加快企业网络和产业链开始从中心城市向中小城市延伸,产业转移和区域分工与合作得到拓展,进而区域产业结构得到优化。

以2007年胶济客专、2010年京沪高铁的建成通车为标志,山东省高铁建设初步发展。2015年,随着济青客专和京沪高铁的先后兴建通车,高铁通达地市数量增加到8个(济南、淄博、潍坊、青岛、德州、泰安、济宁、枣庄),高铁—普铁两级铁路体系“三横二纵”的铁路格局初步形成。《山东省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出:加快推进济青高铁、鲁南高铁、济郑高铁、潍莱高铁、京九高铁山东段、济南—莱芜—泰安—曲阜—枣庄—徐州城际铁路、京沪高铁二线、济南—滨州—东营、沿海高速铁路等高铁项目。到“十三五”末,山东省规划高铁项目建成后,将形成三橫三纵、支线补充的铁路交通格局,基本形成以济南、青岛为中心,济南、青岛至周边城市1小时通达,济南与省内各地级市2小时通达,省内各地级市之间3小时通达的“1、2、3小时”高速铁路交通圈。在此背景下,本文借鉴既有文献的研究方法,以山东省的17个地市作为研究对象,选取2006年、2015年、2020年三个时点,就高铁建设对山东省城市可达性空间格局影响及其演变规律进行研究。

二、研究方法

(一)研究指标的选取

参照对现有研究文献中可达性评价指标的选取,本文以空间区位的简化为基础,将山东省17地市抽象为点状区位,并分别将17地市作为起点和终点,测度不同时间点各地市省内可达性改变及其空间格局演变,主要评价指标为加权平均旅行时间、日常可达性和经济潜力。

1.加权平均旅行时间

加权平均旅行时间是衡量某一节点到其他节点之间的时间的测度指标,主要由评价节点的空间区位决定,也与该节点经济发展水平及交通设施密度相关。指标得分越高,说明该节点到达经济中心耗费的时间成本越高,即该节点可达性越低;反之,指标得分越低,则该节点可达性越高。在这一指标下,中心城市(区域)的得分往往要低于边缘城市。具体的计算公式为:

(1)

式(1)中,Ai表示区域内节点i可达性,表示节点可达性的优劣程度;Tij表示通过交通工具从节点i到达其他节点所花费的最短时间;Mj为评价系统范围内某一节点的经济实力或对周边地区的辐射力,一般采用GDP总值或社会商品销售总额等指标衡量[7],本文中采用各节点所属地市的 GDP 总量为权重;n为评价系统内除i地以外的节点总数。这一指标是通过计算各节点之间通行时间的差异,衡量高铁建设所带来的时间节约,从而体现可达性值的变化。

2.日常可达性

高铁建设通过降低各节点城市之间的往来的时间成本,进而加快城市间人流和物流的流动,形成一天可达的“经济圈”。日常可达性衡量一天时间内从某一节点城市到其它节点城市进行各种活动的(包括办公、旅游、居住等)的程度和数量[13],可以通过人流或者物流来衡量,也可以采用节点的日常最大出行范围来衡量,本文采用后者。日常最大出行范围的时间跨度为8小时(即一天的工作时间),而时间限度一般选取为3小时,为衡量中心城市与临近城市联系的紧密程度则可把时间限度缩小为1小时。结合《山东省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》本文选取将中心城市(济南、青岛)1小时,其他节点城市3小时,对山东省高铁建设的日常可达性进行分析。

3.经济潜力

该指标的大小主要受到被评价节点的经济区位影响,指标得分越高,表示被评价节点可达性水平越高,反之则越低。这一指标的计算引入了物理学中万有引力模型,具体计算公式为:

(2)

式中,Pi表示节点i的经济潜力值;Mj为评价系统范围内某城市的经济实力或对周边地区的辐射力,可采用GDP总值或社会商品销售总额等指标;Dij表示通过交通工具从节点i到城市j所花费的时间或途中距离等,本文采取前者;α为距离摩擦系数,一般取1[7]。

(二)数据来源、交通网模型与估算依据

采取以上三个指标,测算高铁建设对山东省城市间可达性空间格局影响,需要两方面的数据:节点城市间的通行时间以及节点城市的经济发展状况。

1.节点城市间的通行时间

2006年和2015年,节点城市间通行时间依据实际开通铁路线路测算。若节点城市间有直达高铁或普通铁路,按照铁道部12306网站列车时刻查询,选取旅行时间最短数据为通行时间;若节点城市间没有直达高铁或者普通铁路,则选取高铁或者普通铁路通行时间加转乘时间最短数据为通行时间,考虑到各地市间数据的可比较性,在转乘时间计算中选取公路转乘方式,如2015年济宁对外出行的时间多采用公路经转曲阜高铁站的时间,2006和2015年莱芜对外出行时间多采用公路经转济南或泰安站时间。2020年,对未建成通车的快速高速和城际铁路旅行时间,节点城市间通行时间依据规划情况测算,其中距离根据公布的铁路里程等数据综合计算得出,列车区段运行时速根据其设计运行时速,如新建的济莱城际、济聊城际使得济南到莱芜、聊城的通达时间缩短到约30分钟,新建的青日连快速铁路使得青岛到日照的通达时间缩短至约40分钟。对计划2020年前提速的铁路线,按照前后速度的比值进行换算,如济青客专的开通将使得济青线上列车时速由200km/h提高至350km/h,鲁南高铁的建成将使得连接鲁南四市的铁路由菏兖日铁路的120km/h提升至鲁南高铁客专的350km/h,京沪高铁预计2020年时速会由300km/h恢复为350km/h。

2.节点城市的经济发展数据

2006年和2015年,节点城市的GDP数据来源于《山东统计年鉴》,2020年节点城市GDP总量以2015年为基期,结合《山东省2015年国民经济和社会发展统计公报》公布的节点城市各自地区生产总值增长率推算得出。

三、结果分析

(一)加权平均旅行时间

把平均旅行时间、GDP总量数据代入式(1)中,计算每个节点城市的加权平均旅行时间值,得出数据如表1所示。对区域可达性差异变化程度进行分析发现:(1)2006～2020年,随着高铁的发展,17地市的可达性均有不同程度的提升。其中,13个城市的变化率超过60%,4个城市的变化率超过到50%,依照变化率递减标准排列为(此处取前十位城市):德州>枣庄>济宁>济南>聊城>临沂>泰安>青岛>潍坊>烟台,表明高铁的发展,一定程度上已经显示出巨大的时间成本节约效益。(2)高铁的开通对设点城市的可达性有明显的影响。受益于到京沪高铁开通,济南、泰安、枣庄、济宁、德州可达性变化率均达到或超过65%;济青高铁、济青客专的开通使得淄博、潍坊可达性变化率分别达到56%、65%,青烟威荣城际铁路的开通使得烟台、威海的可达性的变化率分别达到52%、67%。(3)随着高铁线路网的逐渐完善,原有高铁设点城市的可达性也会明显提高。如泰安、枣庄等城市,由于青烟威荣城际铁路、鲁南高铁、青日(连)快速铁路的先后建成,其可达性在2020年将会进一步提高;而东营由于未能直接接入高铁网,享受高铁组网效应较小,可达性的提高程度最低,可达性变化率只有54%。(4)省内各地市的可达性变化程度有一定分异。未开通高铁的东营可达性变化程度较小,而德州、枣庄、济宁和济南四个地市的可达性变化程度较大。

以平均加权旅行时间计算结果为基础,借助ArcGIS软件,按照自然断点将山东省17地市可达性程度分为5个梯队,对2006年到2020年山东省城市可达性的空间格局演变进行分析。结果表明:(1)可达性处于第一梯队的地市数量出现明显增加,地理位置优势使得淄博一直处于第一梯队,而京沪高铁、胶济铁路贯通,使得济南、泰安和潍坊三个地市可达性程度逐渐赶超淄博,进入第一梯队。(2)京沪高铁的开通使得可达性格局出现了明显变化,原处于可达性最低梯队德州、枣庄和济宁分别上升为第二梯队和第三梯队,而鲁南高铁临沂—曲阜先导段、青日(连)铁路的建设将会使得临沂和日照在2020年进入第二梯队。(3)由于地理位置的劣势,以及高铁组网效应的限制,威海一直处于可达性最低梯队。

表1 2006、2015、2020年山东城市加权平均旅行时间

城市200620152020排名变化率(%)济南20211868166泰安21012674265潍坊21312376364淄博18311480456聊城26019589566滨州22416789560德州29113392768莱芜21416492757青岛27016595965临沂283221971066日照257230981162济宁3171861051267枣庄3241751061367东营2682091231454菏泽3382401291562烟台3492051321662威海3632251551757

(二)日常可达性

经过构建17市间的通达时间矩阵,得到2006、2015、2020年三个时间点的通达性矩阵表(参见表2)。结果表明,高铁的建设明显提高了山东省各地市的日常可达性,纳入中心城市(济南、青岛)1小时圈的城市数量逐渐增加,其交通辐射能力逐渐增强。

2006年,纳入济南1小时圈的城市只有泰安,没有城市纳入青岛1小时圈。17地市间除了淄博到潍坊用时49分钟,济南到泰安用时50分钟、威海到烟台用时60分钟外,其他城市间往返时间都在1小时以上。通达程度最差的城市为威海,其到各个城市的通达时间在大都在2小时以上,特别是到菏泽的用时为649分钟,超过10小时。

2015年,伴随京沪高铁和济青高铁的开通,高铁连通的城市之间可达性提高明显。纳入济南1小时圈的城市增加到3个城市,分别为泰安、德州和淄博,纳入青岛1小时圈为潍坊。各地市往返时间方面,济南到泰安用时最少为17分钟,威海到菏泽用时最多为382分钟,除威海、菏泽、日照、东营和烟台外,其他地市间通达时间均在4小时之内,处于当日可达的范围,日常可达性程度明显提升。

表2 2020年山东省城市日常可达性

2020年,纳入济南1小时圈的城市增加到9个城市,增加了聊城、滨州、莱芜、济宁、枣庄和潍坊,纳入青岛1小时圈为城市增加到3个,增加了淄博和日照,作为中心城市的济南和青岛的交通辐射能力逐渐增强(表2)。各地市往返时间方面,各地市中除了耗时最长的威海到菏泽用时252分钟外,全部在4小时之内,日常可达性水平显著提高;济南、青岛到所有地市用时均在3小时之内,基本实现“1、2、3小时”高速铁路交通圈。

(三)经济潜力

将Dij选取为加权平均旅行时间,Mj选取为GDP,依据(2)式,计算得到山东省17地市的经济潜力值(见表3)。对经济潜力指标的计算结果分析显示:(1)高铁建设使得山东省各地市的经济潜力明显上升,经济潜力值变化率的均值达到1 149%,上升最为明显的是德州,其变化率为1 414%,上升最慢的东营市变化率也达到了891%。(2)高铁开通城市的经济潜力上升明显高于未开通高铁的城市。借助京沪高铁开通,泰安、德州、枣庄的经济潜力获得明显提升,借助青烟威荣城际铁路的建成,青岛、烟台的经济潜力获得明显提升;而一直未开通高铁的莱芜、滨州、东营的经济潜力提升幅度明显相对较小。(3)区域经济潜力差距有扩大趋势。2006年,经济潜力值最高的泰安,是最低的烟台的1.92倍,而2020年经济潜力值最高的济南,是最低的烟台的2.34倍。

表3 2006、2015、2020年山东省城市经济潜力

以经济潜力计算结果为基础,借助ArcGIS软件,按照自然断点将山东省17地市可达性程度分为5个梯队,对2006年到2020年山东省城市可达性的空间格局演变进行分析。结果表明:(1)可达性处于第一梯队的地市基本没有变化,济南和泰安经济潜力值始终处于前两位,同时,其经济潜力变化率也相对较大,淄博在高铁建设之初就已经具有较强的交通辐射能力,高铁的建设进一步巩固了它们中心城市的地位。(2)高铁开通明显改变了可达性空间格局,高铁沿线设点城市的可达性梯队均获得相应提升,如京沪高铁开通提高了德州、泰安和枣庄的可达性梯队,青日(连)快速铁路的建设明显提升了日照的可达性。(3)在空间格局上逐渐呈现出“两核一带”的特征,即以济南和青岛为核心,其辐射的泰安、淄博、潍坊为中轴带,远离中轴带的地市出现可达性梯队下降。

四、结论

在山东省高铁快速发展的背景下,本文以山东省17地市为研究对象,选取加权平均旅行时间、日常可达性和经济潜力三个指标,对2006年、2015年和2020年的17地市可达性的进行计算,分析了高铁建设对山东省城市可达性空间布局演变的影响。结果表明,高铁的建设使得山东省各地市可达性获得不同程度的提升,高铁沿线城市的可达性提高程度更为明显,到2020年基本实现“1、2、3小时”高速铁路交通圈。

平均加权旅行时间和经济潜力值得测算表明,高铁开通对山东省城市可达性空间布局演变的影响表现为:(1)省内交通中心得到明显强化。济南、青岛、泰安、淄博、潍坊等地市的可达性程度均获得明显提升,特别是经济潜力值测算结果表明,济南和泰安已经成为山东省的交通中心城市,并且其辐射能力逐渐增强。(2)高铁的开通改变了原有的可达性空间格局,高铁沿线城市的可达性获得明显提升,而未开通高铁城市的可达性提升相对缓慢。(3)高铁交通网的建设将使得山东省城市可达性空间格局表现出“两核一带”的特征,即以济南和青岛为核心,其辐射的泰安、淄博和潍坊为中轴带,远离中轴带的地市出现可达性层次的相对下降。

基于17地市间通达时间矩阵的日常可达性分析结果表明:(1)纳入中心城市济南和青岛1小时圈的城市数量逐渐增加,中心城市的交通辐射能力逐渐增强。(2)各地市间的往返时间明显缩短,高铁建设的时间成本节约效应逐渐显现,经过高铁的逐步建设山东省基本实现“1、2、3小时”高速铁路交通圈。(3)非高铁通达城市以及高铁组网不完善城市的日常可达性提高程度较小,存在通达性劣于周边城市的“洼地”(如莱芜),为进一步提高省内的可达性,需要高铁里程进一步的延伸,使更多地市接入高速铁路网(如东营、滨州),充分发挥高铁交通的组网效应。

受限于所选取得指标,本文的分析存在一定的不足。2020年各地市的GDP数值依据2015各城市GDP数值,并结合各自的增长率进行推算,一定程度影响了结果的准确性,而2020年的各城市间旅行时间与里程等数据是参照相关规划进行估算的,与未来实际运行数据之间可能会存在一定程度的误差。

[1]Hansen W G. How accessibility shapes land-use[J]. Journal of the American Institute of Planners,1959,(25):73-76.

[2]Geurs K T,Van Wee B. Accessibility evaluation of land-use and transport strategies: review and research directions[J]. Journal of Transport Geography,2004,12(2):127-140.

[3]林善浪,张惠萍.通达性、区位选择与信息服务业集聚:以上海为例[J].财贸经济,2011,(5):106-114.

[4]Cao J,Liu X C,Wang Y. Accessibility impacts of China’s high-speed rail network[J]. Journal of Transport Geography,2013,28:12-21.

[5]Gutiérrez J,Urbano P. Accessibility in the European Union: the impact of the trans-European road network[J]. Journal of Transport Geography,1996,4 (1):15-25.

[6]Levinson David M. Accessibility impacts of high-speed rail[J]. Journal of Transport Geography,2012,22 (5):288-291.

[7]杨金华.高速铁路对湖南城市群可达性的影响[J].人文地理,2014,(2):108-112.

[8]李一曼,修春亮,孙平军.基于加权平均旅行时间的浙江省交通可达性时空格局研究[J].人文地理,2014,(4):155-160.

[9]王妙妙,曹小曙.基于交通通达性的关中-天水经济区县际经济联系测度及时空动态分析[J].地理研究,2016,(6):1107-1126.

[10]Kim K S. High-speed rail developments and spatial restructuring [J]. Cities,2000,17 (4): 251-262.

[11]刘继广,沈志群.高铁经济:城市转型的新动力[J].广东社会科学,2011,(3):20-26.

[12]肖雁飞,张琼,曹休宁,廖双红.武广高铁对湖南生产性服务业发展的影响[J].经济地理,2013,(10):103-107.

[13]何丹,杨犇.高速铁路对沿线地区可达性的影响研究:以皖北地区为例[J].长江流域资源与环境,2013,(10):1264-1275.

[责任编辑:陈宇涵]

2017-03-03

国家级大学生创新创业训练计划项目“基于生产性服务业集聚的高铁新区发展路径研究”(201510446026)

韩飞,1994年生,男,江苏扬州人,曲阜师范大学硕士生,研究方向为产业经济,(电子信箱)kingmeng230 @163.com。王蒙,1982年生,男,山东临沂人,曲阜师范大学讲师,研究方向为产业经济。