高速铁路对江西省虹吸效应的影响分析

范士娟，何 姗，徐玉萍，陆 宇

（1.华东交通大学运输与物流学院，江西 南昌330013；2.中国铁路广州局集团有限公司广州南车站，广东 广州510000）

国内外学者针对高速铁路与区域经济的发展关系存在着不同的观点，就区域经济而言，国内大部分研究结果表明高速铁路的建设可拉动投资， 促进沿线产业发展，尤其是旅游业、零售业、房地产业等。如徐玉萍[1]指出在国际金融危机下高速铁路建设投资对区域经济的促进作用尤为突出；郭军华等[2]学者使用双重差分模型对11 个设区市7 年数据进行了分析， 结果表明高速铁路能够显著提升沿线经济发展质量。来逢波等[3]论述高速铁路对三次产业的增长皆有促进作用，对第三产业有持续性促进特点。目前国内学者对于空间格局的影响的分歧在于高铁是促进区域内协调发展和优势互补从而形成“均衡化多中心”的空间格局，还是促进生产要素向区域中心城市聚集从而形成“核心—边缘”的空间格局。 其中王姣娥等[4]学者之处高速铁路发展缩小了全国城市对外经济联系总量之间的差距，而姚兆钊等[5]学者则认为高铁开通与未开通区域“核心—边缘”格局已初现端倪。 国外对于高速铁路是否能长期促进区域经济增长存在分歧：一种观点如Jin F 等[6]学者认为高速铁路建设可以促进经济增长； 另一种观点如Givoni M等[7]认为高速铁路仅仅拉动投资带来短暂的经济效益，长期而言对区域经济促进作用不明显；Preston J等[8]指出对于小城市或者边缘城市甚至还存在的负面影响，如虹吸效应和极化效应。 因此，本文在此基础上引进引力模型和空间计量模型， 对比分析各城市间的经济关系强度， 浅析高速铁路对江西省的虹吸效应的影响。

1 区域虹吸效应演变作用机理分析

高铁“虹吸效应”（siphon effect）[9]指：高铁开通后，由于区域中心城市与沿线中小城市之间的经济发展水平差异而形成的发展梯度落差，人流、物流、资金、信息等经济发展要素由高铁沿线中小城市向区域中心城市转移，表现为高铁开通促进了区域核心城市的经济增长，却可能抑制边缘地区的经济增长，最终增强了区域经济的极化作用。 根据对国内外研究成果的归纳总结，高铁的开通提高了区域可达性，加快了区域生产要素的流动，形成了集聚效应和扩散效应。 区域城市之间的虹吸效应是一直存在的，高铁作为一种媒介和催化剂，加速了城市的空间集聚与扩散。

区域的集聚扩散主要有三个阶段[10]，分别为初步集聚、扩散阶段；集聚、扩散增强阶段；过度集聚、扩散阶段，如图1 所示。 扩散效应的增强会促进区域“多中心”均衡发展而减弱区域虹吸效应；集聚效应增强则只会促进要素向核心城市集聚，限制了周边中小城市发展，形成“核心—边缘”的空间格局，进一步加深了虹吸效应。

图1 虹吸效应演化作用机理图Fig.1 The evolution of siphon effect and its mechanism of action

2 研究方法

2.1 可达性评价方法

2.1.1 加权平均旅行时间

加权平均旅行时间计算公式为

式中：Ai表示区域内节点i 的加权平均旅行时间，其值越小，节点i 可达性程度越高；tij为节点之间最短时间，对区域内其他节点最短时间总和记为最短交通时间Ti；Mj表示城市j 的“质量”；n 为评价系统内除i 以外的节点总数。

2.1.2 经济潜力

构建GTC 模型[11]以基于交通出行成本的经济距离作为城市距离，将旅行时间价值、出行成本、交通费用等转化为货币成本值[12]；最短耗时交通方式的货币成本计算方式

经济潜力计算公式为

式中：GTCij表示城市i 到城市j 的最短耗时交通方式的货币成本；Ctrans表示最短耗时交通方式单位距离所需成本；dij表示该交通方式下城市i 前往城市j的运输距离；Cwage表示出行者单位时间的收入；Pi表示节点i 的区位优势潜力值，其值越高，区位优势潜力越大；Dij表示城市i 前往城市j 的距离；r 为距离摩擦系数，对于是否同省以及有无高铁确定不同的系数。

2.2 城市引力模型

在空间回归分析中，地理空间之间的相互作用可以用空间相关性进行描述，本文构建城市引力模型测算区域内城市之间的引力强度，计算公式如下

式中：Rij表示城市i 受到城市j 的吸引力；Kij为改进的引力系数[13]；Mi和Mj分别表示城市i 和城市j的“质量”， Dij、r 均同上。 本文通过建立城市评价指标，使用均方差确定各指标权重后得出。

同时引入空间联系隶属度的概念，计算公式如下

式中：Eij表示城市i 受到城市j 的引力占城市i 受到区域内其他城市吸引力之和的比例， 其值越高表示城市j 对城市i 的引力作用影响越大。城市的对外吸引总量与所受的被动吸引总量之差即为城市的净吸引量， 即为城市所受到的虹吸效应强度，SEi表示第i 个城市虹吸效应，计算公式如下

2.3 空间计量模型

1） 空间自回归模型（SAR）

式中：y 是n×1 列的决策变量观察值向量；W 是n×n的空间权重矩阵，W 为空间一阶滞后因变量；ρ 是空间自回归参数；X 是k 个外生变量观察值的n×k 阶矩阵；β 是n+1 阶回归系数向量；ε 是随机误差序列向量。

2） 空间误差模型（SEM）

式中：ζ 是n×1 列的区域内随机扰动项；假定ψ 和ζ 是服从独立同分布且互不相关；λ 是空间自相关系数。

2.4 研究范围及数据来源

根据蒋海兵[14]的研究，GDP 是影响城市空间联系的根本因素。 本文将与江西省相邻的安徽省、湖北省、湖南省、广东省、福建省、上海市均纳入待定研究范围，再对江西省及邻省各地级市的GDP 进行K 均值聚类分析，显示上海、广州、深圳经济实力最强；合肥、武汉、长沙、佛山、杭州、宁波等城市经济实力较强；其余城市经济实力较弱，对江西省空间作用较小，可以忽略；因此，本文确定研究范围为江西省所有地级市以及上海、广州、深圳、佛山、杭州、宁波、合肥、武汉、长沙。 城市“质量”指城市经济发展水平，本文基于创新、协调、绿色、开放、共享理念建立了指标评定体系如表1 所示。

表1 城市评价指标体系Tab.1 City evaluation index system

城市评价指标中的数据主要来源于各城市统计年鉴或统计公报；城市之间的交通时间主要来源于中国铁路客户服务中心（12306 网站）和各城市客运站售票官网等。

3 江西省虹吸效应分析

3.1 城市“质量”

根据建立的城市评价指标体系对各城市的城市经济发展水平进行标准化处理， 计算出2014 年至2019 年各城市“质量”，其各年各城市“质量”变化曲线图如图2 所示。

图2 2014—2019 年各城市“质量”变化图Fig.2 “Quality” change charts of cities during 2014—2019

通过对2014—2019 年各城市“质量”曲线变化图可以发现从2017 年开始江西省内各个城市 “质量”发生了明显的平行下降趋势，而上海、武汉等城市“质量”则显著上升，后续2018 年则在2017 年的基础上拉大了这个趋势，2019 年又有整体上升的趋势。 本文为进行江西省的虹吸效应研究， 选取了2017 年作为重点年份进行分析。

3.2 空间作用引力强度分析

高铁开通后，城市之间往来的最短耗时随之迅速改变，根据式（1）～式（3）可以计算出城市之间的最短耗时交通方式的货币成本和该城市的经济潜力也随之改变，因此将长期的改变各城市之间的空间格局。

江西省位于华东地区，处于长江三角洲和珠江三角洲经济区的中心腹地，交通较为便利。 在2017年1 月前，江西省除吉安、赣州、景德镇外，均已开通高速铁路线路。

根据高速铁路对区域影响作用的机理以及引力模型相关理论，本文采用“有无对比法”，将有无高铁两种情况进行对比更好地衡量高速铁路对区域虹吸效应的作用。 首先根据公式（4）计算得到各城市之间空间相互作用强度；再根据公式（5）得到江西省各城市在区域内的空间联系隶属度, 得出以下结论：

1） 高速铁路沿线联系加强。对于空间联系隶属度，沪昆高铁开通后，南昌，上饶，景德镇与上海空间联系的隶属度分别由7.2%，11.9%，13.9%提高至12.5%，17.5%，20.5%； 武九高铁使得九江对武汉的隶属度由13.8%增加至17.4%。 说明高速铁路的开通打破了省域之间的地域界限， 缩短了时空距离，加强了高铁沿线城市的联系。

2） 形成新的要素集聚点。高铁开通后，上海、上饶、杭州、长沙被隶属度发生了明显的上升，而南昌被隶属度略有上升，说明了高速铁路开通使得南昌在省内的核心地位虽未改变，但省内其他城市对于上海、杭州的依赖度有所提高。 被隶属度上升最明显是上海和上饶，被隶属度分别由88.3%、61.1%上升至114.3%、76.3%， 意味着上海对江西省各城市的吸引明显增强，产业集聚效应明显。

3） 部分城市存在被边缘化风险。赣南地区高速铁路发展滞后，与赣北地区、长三角地区的空间相互作用未发生明显变化。

3.3 虹吸效应强度分析

根据公式（6）计算出有“无”高铁情况下江西省各城市所受虹吸效应的强度值，得到南昌在有高铁情况下的虹吸效应强度值为40 002，在没有高铁情况下的虹吸交应强度值为12 000，可以看出南昌市作为江西省会城市无论有“无”高铁，其对周边小城市的吸附作用都特别明显， 但在高铁的开通作用下，南昌市的正向虹吸效应得到了大幅增强。 而江西省内除南昌之外的小城市，受到了高铁开通后的负虹吸效应的影响，在有高铁情况下的虹吸效应强度值均低于没有高铁情况下的虹吸效应强度值，其中有“无”高铁情况下的虹吸效应强度值对比差距最大的城市是萍乡、新余、鹰潭和宜春；其次是景德镇、上饶和抚州；而九江、赣州所受的负向虹吸效应较低，虹吸效应强度值对比差距也相对较小。

4 高铁可达性与虹吸效应空间计量分析

4.1 变量的选取及自相关检验

全局空间的自相关性分析是用来衡量各个区域间的整体差异程度和空间关联度，一般是用莫兰指数进行测量。 莫兰指数值越接近1 表明具有相似的属性集聚在一起，值越接近-1 表明具有相异的属性集聚在一起。 以高速铁路形成的虹吸效应作为被解释变量，高铁的可达性相关指标、城市“质量”作为解释变量。 各变量莫兰指数如表2 所示，其中表示可达性相关指标最短交通时间，表示加权平均旅行时间，为经济潜力，其他相关指标同上文。

表2 各变量莫兰指数表Tab.2 The Moran’s index of variables

从莫兰指数可以看出，各变量莫兰指数均为负值，表现出较强的空间异质性，且有高铁情况下均通过了0.05 显著性水平检测，“无”高铁情况下也通过了0.1 显著性水平检测， 且在有高铁的情况下，可达性相关指标莫兰指数值更接近于1，说明在高铁开通后可达性相关指标的地区差异性进一步扩大。

4.2 高铁可达性与虹吸效应相关性分析

根据式（7）和式（8），建立虹吸效应（SEi）与最短交通时间（Ti）、加权平均旅行时间（Ai）、经济潜力（Pi）和城市“质量”（Mi）的空间计量模型。 模型拟合中，考虑到江西除南昌以外其他各城市虹吸效应均为负值，因此将南昌虹吸效应值记为0，其余各城市均取绝对值， 然后取对数进行回归分析，结果如表3 所示。

表3 模型回归结果Tab.3 Regression results of the model

通过比较回归结果中R-squared，LogL，AIC 和SC 的大小， 最终选取SEM 模型分析可达性与虹吸效应的相关性。 城市“质量”与加权平均旅行时间回归系数的绝对值相近且均低于经济潜力，表明城市“质量”对负向虹吸效应的影响弱于经济潜力，但由于经济潜力这一可达性指标与城市“质量”相关。 因此，可达性对区域负向虹吸效应影响最强，但城市经济发展水平是影响虹吸效应的根本原因。 可达性对于区域要素流动是把双刃剑，经济实力强大的城市会因可达性的提高产生正向虹吸效应而促进经济增长，而经济发展水平较差的城市则会产生截然相反的经济效应。

5 结论

1） 高铁的开通提高了空间的隶属度，缩短了城市间的旅行时间， 在短期内提高了区域可达性，随后会逐渐形成虹吸效应，在长期过程中使大城市更容易获利。 上海、杭州、武汉等经济发展水平较高城市的被隶属度更高，九江因为高铁的开通而削弱了其在区域内的核心作用，上饶却凭借合福高铁和沪昆高铁成为了新的要素集聚点而增强了对周边城市的影响，吉安、赣州等地因未通高铁而存在被边缘化的风险。

2） 高速铁路的开通使得虹吸效应作用强度的空间分布发生明显变化，所受负向虹吸效应的城市由沿省域边界分布转为沿高速铁路沿线分布，各城市所受虹吸效应强度差异性进一步扩大。

3） 可达性对区域负向虹吸效应影响强于城市经济发展水平，但后者是影响虹吸效应的根本原因。 可达性对于区域要素流动是把双刃剑，经济实力强大的城市会因可达性的提高产生正向虹吸效应而促进经济增长，而经济发展水平较差的城市则会产生截然相反的经济效应。