高铁对制造业集聚的效应分析

纪玉俊，郝婷婷

（中国海洋大学a．经济学院；b．海洋发展研究院，山东青岛266100）

引 言

2008 年第一条时速350 公里的京津城际铁路开通，2014 年高铁货运也开始逐渐发展，10 余年间中国已经开通运营3 万公里的高速铁路里程，“四纵四横”的高铁网络骨架基本成型。在高铁快速发展的背景下，交通基础设施的改善和提升对区域中经济个体的行为产生了一系列直接或间接的复杂影响，同时对于地区间制造业集聚的空间格局重塑发挥着重要作用。在国家将高铁建设作为战略重点发展的现实背景下，研究高铁建设对制造业集聚的影响，弄清楚高铁开通在制造业集聚的空间格局变化中所发挥的作用，对于我国产业集聚建设和经济高质量发展具有重要的理论和现实意义。

随着“高铁经济时代”的到来，我国制造业布局以及由此而形成的集聚空间格局正在发生新的变化。制造业发展由东部向中西部扩散的趋势已经日渐明显，并且产业转移数量和规模都在不断扩大（贺曲夫和刘友金，2012[1]）；同时我国制造业的集聚程度变化也开始进入拐点，从过去的集聚在中心城市，到后来的产业向非中心城市扩散，经济均等化发展趋势明显（贺灿飞和潘峰华，2011[2]）。在这些变化中，高铁建设发挥什么作用？是否通过降低地区间贸易成本，影响区域间制造业厂商的区位选择？亦或是通过高铁的“时空压缩”效应，改变区域间的非均衡力大小，促进生产要素在不同高铁地区进行集聚或者扩散，进而重塑制造业集聚的空间格局？

关于高铁建设的经济效应研究为本文提供了很好的基础。首先，在高铁建设与区域经济发展关系的研究中存在较多争议。一方面，高铁建设一定程度上释放了铁路客运资源，降低了地区间运输成本，并且增加地区就业和投资，从而对区域经济增长起到促进作用（董艳梅和朱英明，2016[3]；吴锦顺，2018[4]；姚常成等，2019[5]）；而且通过高铁建设将东中西部经济联结为一体，地区间人流、物流、信息流等要素流动更加便捷快速，有利于区域经济的一体化发展，从而缩小不同地区间的经济发展水平差距（石林等，2018[6]；王赟赟和陈宪，2018[7]）；但是，另一方面，高铁的开通会进一步加强中心城市对生产要素的吸引力，“虹吸效应”使得中心城市和外围城市的经济差距进一步拉大，扩大地区间的不均衡，可能会进一步加强空间极化效应（张克中和陶东杰，2016[8]；卞元超等，2018[9]）。同时，还有一些研究从空间层面关注高铁对我国经济空间分布的影响（徐志伟和宋佳，2019[10]）、高铁与城市群经济活动的空间演化问题（王鹏和李彦，2018[11]；王春杨等，2018[12]）。然而，从产业层面说明高铁建设对制造业集聚影响的研究却相对较少，更遑论高铁对我国制造业集聚空间格局的重塑作用。多数研究集中于高铁开通与旅游业、服务业之间的关系上。交通方式的改善在一定程度上提高了我国居民的出行意愿，促进了短途旅游，逐步形成高铁旅游圈（张莹等，2019[13]）；并且对于城市服务业发展的拉动作用也不容忽视（Shao 等，2017[14]；朱文涛等，2018[15]）。高铁建设对旅游业、服务业所产生的积极作用，也同样影响着制造业集聚的发展。高铁的开通使得铁路资源得以释放，提高了货物运输能力，降低了制造业的运输成本，同时促进生产要素在地区间进行重新配置，进而影响区域制造业的集聚（李雪松和孙博文，2017[16]）。一方面，中部地区的工业发展得益于高铁建设，对工业集聚程度的提高有着显著稳健的拉动作用，并且作用的强度随着高铁数量的增加而增加（卢福财和詹先志，2017[17]）；另一方面，沿边省份高铁的发展，使得运输成本降低，效率和运输率提高，有利于实现第二产业的集聚（杨先明等，2018[18]）。

综合上述分析，已有关于高铁建设经济影响的相关研究，多数集中于区域经济发展、空间层面经济演化问题以及对旅游业、服务业等产业的影响方面，然而从制造业集聚角度说明高铁经济效应的研究相对较少，同时也缺乏一个高铁开通影响制造业集聚空间格局的综合分析框架。因此，基于以上考虑，本文主要从两个方面进行拓展和深化：一是在理论分析上，以高铁建设为出发点，将其引致的运输成本变化与新经济地理学经典模型相结合，从劳动力流动视角说明高铁建设对制造业集聚程度的影响，并得出高铁建设整体上有利于制造业集聚程度的提高，从而重塑其空间格局；二是在研究方法上，不同于以往研究多从某一条高速铁路线或某一小范围区域展开论述，本文从全国城市层面入手，通过匹配2008—2017 年我国285 个地级市的高铁线路规划和产业发展数据，实证检验高铁开通对地区制造业集聚的影响。

1 理论模型推导与分析

新经济地理学强调“运输成本”在产业空间分布中的重要性（Krugman，1980[19]）。在我国大力进行高铁建设的现实背景下，交通基础设施的改善无疑意味着区域运输成本的下降。高铁建设通过降低区域运输成本，引起产业活动的集聚或者扩散，并且这种效应在制造业体现得更加明显。一方面，高铁建设降低货物运输费用，使得产品的生产集中于规模收益递增的城市，产业活动的空间变化更多地表现在制造业的集聚和扩散；另一方面，高铁的开通释放更多的铁路资源，提升了货物运输能力，降低了制造业的货物运输成本（张克中和陶东杰，2016[8]）。因此，本文在新经济地理学理论的基础上，借鉴Helpman（1998）[20]、Redding 和Sturm（2008）[21]、Redding（2012）[22]的多区域拓展模型以及Krugman（1991）[23]的C-P 模型，以运输成本的下降为切入点，探讨高铁建设对于我国制造业集聚发展的影响。

假设经济系统中包含一系列的区位n和i，分别表示消费区域、生产区域。并且经济系统中存在大量劳动力，可在各区位的制造业部门中自由流动。每个区位的有效劳动供给取决于劳动力数量Li和高铁发展水平hi①。这里高铁发展水平hi∈[0，1]，为连续变量。对于居住在地区i的每个劳动者来说，单位劳动可分为两部分，即有效生产部分和用于交通通勤的损耗部分。这里假定每个劳动者的单位劳动中有hi部分用于生产，剩余（1-hi）部分为交通通勤的损耗。

1.1 基本模型

（1）消费者。假定经济系统中的消费者效用函数具有柯布—道格拉斯形式，它是由一系列可贸易产品的消费数量Mn和不可贸易产品土地Hn构成，因此消费者效用函数为：

其中，vn表示地区n的人均收入；vn Ln表示总收入，这里假定总收入等于总支出。可以看出，由于该不可贸易产品的非弹性供给，在消费者效用最大化条件下，它的均衡价格仅取决于支出份额（1-μ）、消费者总收入vn Ln以及不可贸易产品供应数量。

为了使地区i生产的1 单位产量运送到地区n，假定冰山运输成本形式，此时应输送Tni单位的产品（Tni＞1），其中（Tni- 1）作为运输成本而消耗掉。因此地区i生产的产品运送到地区n的产品价格为pni=pi Tni。又假定地区间运输成本与高铁发展水平相关，即高铁发展水平越高，地区之间的运输成本越低，因此：Tni=g（h）i=此时地区i生产的产品输送到地区n的产品价格：

即地区n的可贸易产品的价格指数为：

由式（3）可看出，当地区开通高铁后，运输成本的降低使得该城市有着更低的可贸易产品的价格指数，即价格指数效应②。高铁的开通降低了货物运输成本，使得用于运输方面的花费比较少，该地区的商品价格得以降低，在名义收入相同的情况下，地区居民生活水平提高，吸引劳动力这一可流动要素流入，进而促进制造业厂商在高铁地区的空间集聚。

考虑消费者消费可贸易产品组合Mn时，使其支出最小化，以此构建拉格朗日函数，并根据谢泼德引理可得地区n中的消费者对地区i生产的可贸易产品的均衡需求为：

由式（4）可看出，消费者对可贸易产品的需求量取决于该地区的总收入、可贸易产品价格指数以及高铁开通水平。当地区的开通高铁水平较高时，该地区消费者需求扩大，促进本地市场效应②的形成，此时制造业企业倾向于在市场规模较大的高铁城市生产，促进制造业在该地区集聚，影响集聚的空间格局变迁。

（2）生产者。对于地区i的制造业厂商，其可贸易产品的成本是由两部分组成，分别为固定投入成本和边际投入成本。高铁开通改善了企业的生产效率和资源配置（徐强，2020[24]；李欣泽等，2017[25]），减少制造业厂商的边际投入成本。假定企业的边际投入是高铁发展水平的单调减函数。此时在地区i生产xi单位产品所需的劳动力总量为：

其中li表示生产xi单位产品所投入的劳动力数量，β ＞0；F为固定投入成本。

由厂商利润最大化可推导得地区i中制造业厂商定价为：

此时地区i中工人的工资为：

由式（7）可看出，开通高铁的地区，由于价格指数效应，使得地区居民可以用更低的价格获取商品，生活成本下降，在名义收入相同的情况下，实际收入水平即工资水平提高。地区间的工资差异促使劳动力由低工资地区迁移到高工资地区，吸引劳动力等生产要素流入工资水平较高的高铁地区。劳动力的转移导致消费支出的转移，进而导致生产活动的转移，最终使得该地区的制造业集聚程度提高。

由于各地区之间不存在进入壁垒，因此在均衡条件下制造业厂商的利润为零，再结合厂商利润最大化条件，可得地区i中制造业厂商的均衡产出为：

由式（8）可看出，开通高铁的地区，制造业厂商的均衡产出相对较多。一方面，侧面说明该地区的制造业规模越大，相对而言其集聚水平越高；另一方面，制造业厂商集中于高铁地区，一定程度上表明该地区市场拥挤效应显现，在后续制造业发展过程中有可能不利于制造业集聚程度的进一步提高。

1.2 模型的均衡分析

由于假定地区间的总支出等于总收入，即：

在均衡情况下，各城市的实际收入相等，即：

在这里借鉴Redding 等（2004）[26]，将消费者市场可达性定义为：

结合式（3）、式（9）、式（10）、式（11），可得均衡劳动力方程为：

当制造业厂商数量在某一地区越多时，说明该地区制造业部门的劳动力越多，制造业集聚程度越高。因此每一地区的制造业集聚程度和该地区劳动力在整个经济系统中的劳动力总量的比例是相等的（“以地区劳动力占比表示制造业集聚程度”，该方法借鉴卢福财、詹先志，2017[17]），有：

其中，θ 表示地区n制造业集聚程度；Ltotal表示经济系统中总劳动力数量。

此时，

由式（14）可看出，制造业集聚程度和高铁发展水平呈正相关，高铁建设总体上有利于制造业集聚程度的提高。结合式（3）、式（4）、式（7）、式（8）可知，高铁具有时空压缩效应，空间距离的压缩降低了地区间的贸易成本，提高市场一体化程度，使得高铁沿线地区“价格指数效应”发挥作用，高工资回报率促进区域的人口、资金等要素不断向其集聚；同时，高铁的建设提高了沿线地区的交通可达性，使得经济活动突破地域局限，追求“本地市场效应”的企业利用高铁向市场规模较大的地区进行集聚。因此，在这两种集聚力的共同作用下，高铁建设总体上提高了我国制造业的集聚程度。据此得出：

假设1：高铁开通对地区制造业集聚的发展有着正向促进作用。

同时式（15）表明，当在制造业产品上花费的收入份额较高时，随着高铁水平hi的提高，高铁开通对制造业集聚程度的提高具有边际递增的作用。因为该区域消费者对工业品的支出份额很高，导致这一区域中规模收益递增的程度很强。高铁的开通进一步吸引厂商向该区域集中，此时制造业集聚的区域就像一个“黑洞”，不断从外围区吸引要素流入；反之，当区域消费者对工业品的支出份额很小，则高铁开通对制造业集聚程度的提高具有边际递减的作用。该区域中对工业品的支出份额较低，说明制造业发展基础薄弱，即使高铁开通对该区域制造业集聚起到一个正向促进作用，但由于区域本身没有初始工业化基础，随着高铁建设时间的深入，地区一体化程度进一步提高，反而可能减弱该地区开通高铁城市对要素的吸附性，导致生产要素流入发达地区，更加不利于该地区制造业集聚的发展。据此得出：

假设2：高铁开通对制造业集聚的影响效应存在异质性。规模经济程度越强的地区，高铁开通的集聚效应越为明显。

结合式（12）、式（13）可知，高铁开通影响地区劳动力的流动，通过改变劳动力在城市间的分布从而影响地区制造业集聚度。据此得出：

假设3：高铁开通通过改变地区劳动力的流动从而影响制造业企业在地区间的集聚。

2 计量模型的构建及实证分析

2.1 模型的构建

在已有研究文献的基础上，并结合上文的理论分析，本文初步构建如下面板双向固定效应回归模型，对高铁开通的制造业集聚效应进行估计：

其中，maggit为i城市t年的制造业集聚程度，hsrit为高铁开通变量，cit为控制变量；同时模型中还控制了城市固定效应δi和年份固定效应μt；εit为随机扰动项。

2.1.1 变量说明

（1）本文的被解释变量是制造业集聚（magg）。考虑到区位熵指数依据某一地区特定产业占有率与全国该产业占有率的比重，能较好地反映产业在地区的集聚程度，因此采用区位熵指数计算制造业的区域集聚度。具体公式为maggit=（Eij/Ei）/（Ekj/Ek）。

（2）本文的核心解释变量是高铁开通变量（hsr）。高铁是否开通采用虚拟变量指标，根据2008—2017年间高铁线路开通的时间对各地级市进行赋值。hsrit=1 说明i城市t年开通了高铁，hsrit=0 说明城市未开通高铁。

（3）控制变量。1）经济发展水平（pgdp）：以人均GDP（对数）表示。经济越发达越有利于吸引人口向该地集聚，进而带动制造业企业集聚（李雪松和孙博文，2017[16]）。2）城市道路状况（facility）：借鉴朱文涛（2019）[27]等众多学者的做法，用城市人均拥有道路面积来衡量。以道路为代表的城市内部交通基础设施的改善，是企业选址的重要考虑因素，有利于制造业集聚。3）政府投资力度（gov）：以政府财政支出占GDP 比重来表示。政府投资一方面为企业提供与之匹配的软环境，如健全的要素市场价格机制，另一方面政府过度干预可能会降低市场资源配置和使用效率，对于制造业集聚的影响不明确（魏泊宁等，2019[28]）。4）第三产业发展程度（third）：以第三产业占GDP 比重来表示。正如王志强等（2017）[29]所指出，第三产业对制造业集聚能产生正向促进效应和负向挤出效应。

2.1.2 数据来源

本文研究选取2008—2017 年我国285 个地级及以上城市的面板数据。其中高铁开通数据来源于中国铁路总公司网站、12306 网站以及《中国高铁航线数据库（CRAD）》等，其余数据来源于《中国城市统计年鉴》《中国区域经济统计年鉴》、各省（市、区）的统计年鉴及年度公报。表1 给出了各个变量的描述性统计。

表1 相关变量的描述性统计

2.2 模型的实证分析

2.2.1 基准回归结果

使用双向固定效应模型检验高铁开通对制造业集聚的影响，表2 为基准回归结果，第1 列中高铁变量的系数显著为正，表明高铁开通与制造业集聚之间存在正向关系，即随着高铁的开通发展，我国制造业区域集聚度显著提高，该结果验证了上文的理论假设1。同时，控制变量的回归结果也基本符合预期。此外，为了提升样本可比性和结果稳健性，考虑到直辖市和省会城市在高铁开通上的先天优势可能会干扰结果，在第2 列中将其剔除，高铁变量的系数仍显著为正，说明前述结果是稳健的；同时，由于西部地区多数城市未开通高铁，在回归中剔除所有西部地区城市，第3 列结果并未发生太大变化，再次表明前文结论的可靠性。

表2 的估计结果说明了高铁开通对我国制造业集聚的发展发挥着积极的作用。高铁具有时空压缩效应，空间距离的压缩降低了地区间的贸易成本，提高市场一体化程度，使得高铁沿线地区“价格指数效应”发挥作用，高工资回报率促进区域的人口、资金等要素不断向其集聚；同时，高铁的建设提高了沿线地区的交通可达性，使得经济活动突破地域局限，追求“本地市场效应”的企业利用高铁向市场规模较大的地区进行集聚。因此，在这两种集聚力的共同作用下，高铁建设总体上提高了我国制造业的集聚程度。

表2 基准模型估计结果

2.2.2 进一步分析

（1）城市规模经济的异质性分析。上文的回归结果表明了高铁开通对制造业集聚产生正向的促进作用，但是这种基于样本总体的分析可能会掩盖潜在的地区差异。根据前文理论假设2 的分析，高铁开通对制造业集聚的影响效应可能会因为城市规模经济差异而存在异质性，因此为了验证这一假设，本文从城市规模经济差异的角度进行分样本估计，进一步考察高铁开通的异质性效应。

表3 的前两列是城市规模经济的异质性影响。按照制造业集聚度是否大于1 分为了两部分，大于1 的城市则制造业集聚相对较高，城市规模经济效应强；小于1 的城市制造业分布较为分散，城市规模经济程度较弱。从列1、2 可以看出，规模经济较强的地区高铁变量系数在1%水平上显著为正，而规模经济较弱地区系数显著为负，这表明高铁开通的促进作用在规模经济效应较强的地区更能体现，该结果验证了上文的假设2。这一现象可能的解释是，对于规模经济程度较高的地区，其产业发展和规模收益等经济要素水平较高，高铁开通深化了本地区要素空间的合理配置，使得对各种生产要素的吸引力进一步加强，集聚循环累积使得高铁的促进作用更加明显。但是对于规模经济较弱的地区，高铁开通的虹吸效应显著，可能是因为该地区自身制造业发展基础薄弱，未能形成有效的规模经济，高铁建设可能会降低其城市的要素吸附性，反而使要素流入发达地区，面临沦为边缘地区的威胁。

（2）劳动力流动的作用机制分析。前述回归结果表明，高铁开通促进了地区制造业集聚的形成，那么高铁开通是通过什么作用机制对地区制造业集聚产生积极作用呢？基于前文理论假设3 的分析，高铁开通是通过“劳动力流动效应”对制造业集聚产生影响。因此为了验证这一假设，在上述基准模型中加入传导变量（劳动力流动），同时参考陈丰龙等（2018）[30]做法，采用地区就业人数作为劳动力流动的替代变量。表3 的第3、4 列给出了作用机制的相关结果。从第3 列可看出，高铁开通对劳动力流动的影响系数在1%水平下显著为正，表明高铁开通增加了地区就业人数，有利于加快劳动力流动。同时第4 列的结果显示，劳动力流动对地区制造业集聚发挥促进作用。因此，列3 的hsr系数和列4的labor系数均显著为正，说明劳动力流动确实是高铁开通影响制造业集聚的重要作用机制，高铁开通增加了地区就业人数，推动了劳动力流动，通过劳动力流动的传导进而对地区制造业集聚产生促进作用。该结果也验证了假设3。

表3 进一步分析的估计结果

3 结论与启示

在高质量发展的背景下，高铁建设的快速发展和网络化布局对于产业结构的调整、区域分工的细化以及经济空间的布局等方面发挥着重要作用。本文将高铁建设的现实情况与新经济地理学的理论模型相结合，从劳动力流动视角构建了高铁建设对于制造业集聚影响的综合分析框架。在此基础上，使用2008—2017 年285 个地级市的面板数据，采用面板双向固定效应模型检验高铁开通对制造业集聚程度的影响。本文得出以下结论：总体来看，高铁建设对制造业集聚产生正面积极作用，有利于制造业集聚程度的提高。同时，高铁建设对于制造业集聚影响存在区域异质性，对于规模经济较强的地区，集聚的循环累积使得高铁的促进作用更加明显；而规模经济较弱的地区，高铁开通的虹吸效应显著。进一步发现，“劳动力流动效应”确实是高铁开通促进制造业集聚的重要作用机制。上述结果证实了本文的3 个假设，高铁建设对于制造业集聚的总体增长效应和区域差异性，使其成为重塑我国制造业集聚空间格局的重要推动力。从本文的研究结论中可得出以下启示：

首先，高铁具有一般基础设施的增长效应，要发挥这种效应对制造业集聚的积极作用。产业聚、经济兴，制造业是国民经济的主体，是高质量发展的基础，因此需要充分发挥我国高铁建设对于制造业集聚的正面效应，促进制造业的转型升级，带动经济的高质量增长。

其次，高铁建设对制造业集聚的影响存在区域异质性，因此对于高铁建设的作用要因地制宜、谨慎分析。对于开通高铁的核心城市，规模收益递增的集聚力和市场拥挤效应的分散力同时存在，因此要抓住高铁这一机遇，将劳动密集型等成本敏感的制造业中心逐渐分散，进一步利用高铁提升地区的高层次生产要素集聚，促进制造业的转型升级，实现高端化发展。同时对于高铁沿线的中小型城市，一方面要依托高铁站点，对外承接核心地区转移的部分制造业，利用本地区的要素优势形成新一轮集聚，实现与中心城市的错位互补（张克中、陶东杰，2016[8]）；另一方面，也要警惕高铁建设所带来的虹吸效应，进一步强化自身对要素的吸附性，加快制定适应高铁时代发展的人才政策，促进高素质人才落户，并且要进一步完善地区医疗、教育等基础设施建设，从根本上吸引生产要素回流，实现高铁建设对区域经济协调发展的积极作用。

最后，高铁建设对制造业集聚存在积极作用，并重塑了我国制造业集聚的空间格局。因此，已开通高铁的城市要把握高铁机遇，发挥制造业集聚的梯度效应，优化各自产业布局，促进制造业集聚的协同发展。同时，在高铁建设已基本实现地区间互联互通的基础上，要更加注重高铁的网络化向外围中小城市的延伸，促进非高铁城市的主动融入，避免非高铁城市的边缘化，在高铁城市和非高铁城市相互融入的基础上，发挥高铁建设的扩散效应。

注 释：

① 高铁建设一方面降低劳动力流动成本，加速劳动力在地区间的快速流动；另一方面，它有利于形成更大的劳动力市场，提升了劳动力与工作岗位的匹配概率。因此，一定程度上高铁建设提高了区域有效劳动力供给。

② 价格指数效应和本地市场效应是集聚力的来源。由于高铁的开通，使得价格指数效应和本地市场效应显现，吸引劳动力流入，形成循环累积因果关系，促进制造业在该地区的集聚。