城际轨道交通可达性与城市经济发展的关系分析

胡明伟，吴雯琳，赵千，何国庆

1）深圳大学土木与交通工程学院，广东深圳 518060；2）深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室，广东深圳 518060；3）深圳大学未来地下城市研究院，广东深圳 518060；4）深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室，广东深圳 518060

2019 年2 月，《粤港澳大湾区发展规划纲要》［1］正式发布，要求编制粤港澳大湾区城际（铁路）建设规划，完善大湾区铁路骨干网络，加快城际铁路建设；2020 年7 月，国家发展改革委发布《关于粤港澳大湾区城际铁路建设规划的批复》［2］，要求进一步加大城际铁路建设力度，做好与大湾区内高铁、普速铁路及市域（郊）铁路等轨道网络的融合衔接，形成“轴带支撑、极轴放射”的多层次铁路网络.完善区域交通基础设施，提升交通可达性与便捷性是区域经济快速发展的前提与重要支撑，优化铁路运输网络直接影响地区经济快速增长与人员良性流动.

纵观全球，旧金山湾区、纽约湾区及东京湾区发达的城际轨道交通网络有力促进了其经济发展.粤港澳大湾区的面积居世界4大湾区之首，但其城际轨道线网络密度仅为7.14 km/100 km2，人均里程仅为0.55 km/万人.与国际一流湾区相比，粤港澳大湾区的城际轨网密度和人均里程均处于较低水平，交通上的制约一定程度上会影响经济发展.

在道路交通和轨道交通的可达性测算研究方面，GUTIÉRREZ 等［3-4］将加权平均旅行时间可达性指标与路线系数指标相结合，提出可达性测度公式，并对西班牙国家路网进行测度；朱晨曦等［5］从等时图与可达时间角度对中国江苏省的国道进行可达性分析，结果表明，近10 a间南京市与各区的交通通达性越来越强；姜雯［6］基于城市轨道交通换乘便捷与站点之间通达便利，基于ArcGIS 软件提出城市轨道交通可达性计算模型；YANG 等［7］采用逻辑回归模型定量分析农村空间分布特征，认为乡镇的交通可达性对农村居民点的空间分布影响较大；梁韵诗等［8］采用地理加权回归方法研究轨道交通可达性与站点服务区形态之间的关系，并采用空间句法和Boyce-Clark形状指数对结果进行分析和评价.

在轨道交通对经济社会发展影响的研究方面，李红昌等［9］构建轨道与经济间的影响模型，分析2003—2013年的城市面板数据，认为城市轨道交通对经济具有重要影响；何金财等［10］通过数据分析，对轨道交通在重庆经济增长中所起作用进行较为系统的阐述；LI等［11］构建一种考虑高铁出行时间和价格的可达性指标，发现高铁可达性的提升极大促进了中国200座城市的经济增长；段政［12］通过聚类分析、因子分析和回归分析，构建城市轨道交通和城市经济社会发展的协调性研究模型，得到不同城市轨道交通与经济发展间的协调性关系.

由以上内容可见，虽然已有研究关注到交通可达性、交通与经济间的关系，但城际交通因素往往被忽视，鲜有关于粤港澳大湾区城际轨道交通可达性与城市经济发展的研究.本文结合理论与实例分析，研究大湾区城际轨道交通可达性与经济发展的时空演变，以及两者的耦合协调度，基于2008—2019 年广东统计年鉴（http://stats.gd.gov.cn/gdtjnj/index.html）数据分析大湾区经济与城际铁路的发展趋势，研究两者间的相互作用.

1 城际轨道交通与经济发展水平相关性研究

1.1 研究方法

图1为城际轨道交通与经济发展水平相关性研究流程图，研究具体步骤如下.

图1 城际轨道交通与经济发展水平研究流程Fig.1 Flow chart of research on the relationship between accessibility of intercity rail transit and urban economic development

步骤1测算大湾区内各城市的加权平均旅行时间、可达性系数值及经济发展水平.

步骤2通过耦合协调度模型得到交通与经济间协调程度.

步骤3通过双重差分模型验证交通与经济间的关系.

步骤4基于大湾区内各城市可达性及经济发展时空演变分析结果，进一步得到耦合协调度.对不同协调度的城市进行实例分析，通过2008—2019年的广东统计年鉴（http://stats.gd.gov.cn/gdtjnj/index.html）数据分析交通与经济发展的变化情况，研究两者间相互作用.

2 交通可达性与经济水平测算

2.1 大湾区城际轨道交通可达性测算

交通可达性反映城际之间客货流动的便利程度，影响城市经济联系，其具体衡量指标如下.

1）加权平均旅行时间

加权平均旅行时间从节约时间成本角度直观衡量区域或城市间的连通水平，是可达性常用评价指标之一［9］.考虑到发车频次［13］、车站数量与规模［10］对可达性的影响，建立本研究可达性模型为

其中，Ai为节点城市i的加权平均旅行时间；Tij为城市i至城市j的最短旅行时间；n为城市个数，本研究取n= 11.经济影响因素Mj采用城市j的总人口数Pj、地区生产总值Gj及城市总面积Fj的几何平均值表示；交通影响因素Nj采用24 h内城市i至j的发车趟次Sij（若两地无直达列车，则Sij= 1）和城市j的车站指数Bj的几何平均值表示.

2）可达性系数

为体现大湾区内部不同城市的地位与作用，引入可达性系数反映区域内可达性的相对高低，构建可达性系数模型为

2.2 大湾区城市经济发展水平测算

经济发展水平的测度方法通常采用单一指标法或综合指标法［15］.因本研究仅针对城际轨道交通及大湾区经济，无需采用复杂的指标体系.选取指标s= 1，2，3，4，5 分别表示人均国内生产总值（以下简称人均GDP）、就业人数、城市居民可支配收入、第三产业生产总值以及接待过夜旅游者.

为消除各项评价指标量纲不同的影响，采用各项指标的变异系数来衡量各项指标取值的差异程度.通过计算不同指标的权重对各城市经济发展水平进行评价，为

其中，Ks为指标s的变异系数；Os为指标s原数据标准差；Ps为指标s原数据算术平均值；Ls为指标s的权重.

2.3 交通可达性与经济发展水平耦合协调度测算

耦合协调度既能反映各系统的发展水平高低，也能反映系统间的相互作用关系，表征各功能之间的相互制约关系.本研究通过测算耦合协调度，反映城际轨道交通可达性与大湾区经济发展水平的协调程度，两者耦合协调度越高，表明可达性与经济发展水平相互促进作用越好，发展更为协调.

由于选取指标差异性较大，因此，进行耦合度测算前需要先对可达性与经济指标进行标准化处理，为方便后续讨论，将加权平均旅行时间与经济发展水平标准化后的数值分别称为交通评价值与经济评价值.耦合度模型［14-15］为

其中，u1i为交通评价值；u2i为经济评价值；Ci为交通与经济两者耦合度；Qs为指标s原数据值；Ls为指标s的权重.

在交通与经济发展水平都很低的情况下，该城市耦合水平也会体现出较高的协同程度，为避免此类情况发生，将耦合协调模型改进为

其中，Hi为城市i交通与经济两者耦合协调度；Di为城市i交通与经济的加权之和；α和β为系数.假设交通与经济具有同等重要性，因此，α和β均取0.5.对不同协调类型［15］进行耦合协调度划分，结果见表1.

表1 城市交通可达性与经济发展耦合协调度划分标准Table 1 Division standard of coupling coordination degree between city traffic accessibility and economic development

3 城际轨道交通与经济发展的相关性验证

3.1 建模准备

相关研究表明，每投资1 亿元的轨道交通项目，可带动2.63亿元的GDP增长，并增加8 000个以上的就业岗位［16］，对于城市群来说发展城际轨道交通具有明显的外部效益，可带来明显的社会经济效益. 为更好评估城际轨道对城市经济发展的影响，将城际铁路开通视作一种“自然实验”，利用双重差分（difference-in-difference，DID）法评估城际轨道开通对城市经济产生的影响. 借鉴文献［17-18］对高铁发展时间节点的确定原则，选取2013 年作为政策执行的时间节点，样本区间设定为2008—2019年，其中，2008—2013年视为政策执行前期；2013—2019年视为政策执行后期.

3.2 构建模型

DID模型的面板数据分为受到政策冲击的实验组与未受政策影响的控制组. 根据DID 模型建立的一般步骤，首先构建两类虚拟变量：①分组虚拟变量，实验组为城际轨道经过的城市，取值1，控制组为城际轨道未经过的城市，取值0；②政策实施虚拟变量，根据设定的时间节点，将研究样本中2013年及之后的时间取值为1，2013年之前的时间取值0. 建立模型为

其中，Yit为被解释变量，采用人均国内生产总值（average gross domestic product，AGDP）指标，以衡量城际轨道交通对城市经济发展的影响程度；du为分组虚拟变量；dt为政策实施虚拟变量；α0为截距项；α1为实验组与控制组的固有差别；α2为处理期前后的固有时间趋势；δi为变量系数；Xit为其他控制变量；dudt为分组虚拟变量与政策实施虚拟变量的交互项；系数α3为双重差分估计量，反映了政策实施的净效应；εit为常量.

4 实例验证

以粤港澳大湾区为例，首先计算大湾区各城市2008、2013 及2019 年的可达性、经济发展水平以及两者耦合协调度，得到不同时间节点城市的协调发展情况；利用双重差分模型，使用2007—2018年广东统计年鉴(http://stats.gd.gov.cn/gdtjnj/index.html)数据，验证城际轨道交通与经济发展间的因果关系；最后，以不同协调度的具体城市为例，进一步研究不同年份城际轨道交通可达性对城市经济的影响变化.

4.1 数据选取

1）车站指数选取

本研究中车站指数综合考虑城市的车站等级及车站个数，令不同等级车站所得分数不同［19］，若车站为特等或一等站，则得分为2.0；若车站为二等或三等站，则得分为1.5；其他情况均取1.0. 车站指数为该城市各个车站得分之和，以广州为例，截至2019 年，广州拥有广州南站、广州东站和广州站3 座特等站以及广州北站1 座二等站，因此，取Bi= 7.5. 其他城市算法相同，不同年份城市的车站个数不同，具体数值请扫描论文末页右下角二维码查看表S1.

2）节点旅行时间选取

应粤港澳大湾区政策中“1小时生活圈”要求，考虑到大部分城市同属广东省，因此，不考虑中转情况，仅考虑直达，节点旅行时间选取方法为：①若两市之间有直达列车，则选取直达列车的最短时间；②若两市之间无直达列车，则记录两市的驾车最短时间.（采用高德地图数据）

4.2 变异系数法赋权

由式（5）和式（6）计算城市经济情况评价指标权重，如表2.

表2 城市经济情况评价指标权重1）Table 2 Urban economic situation evaluation index weight

4.3 城际交通与经济发展水平评价

4.3.1 可达性测算结果

通过式（1）与式（4）计算粤港澳大湾区城市的加权平均旅行时间Ai和可达性系数，结果请扫描论文末页右下角二维码查看表S2. 可见，城际轨道开通后，各城市间的加权旅行时间均有不同程度缩减，其中，2011 年开通广珠城际铁路、2016 年开通莞惠城际铁路和广佛肇城际铁路，以及2018 年香港西九龙正式与内地通车，这些事件的发生使得对应城市的旅行时间均有大幅度缩减，发展城际轨道对城市可达性的提升具有促进作用. 基于表S2数据，使用ArcGIS 软件分析得到不同年份加权旅行时间变化热力图，见图2.

图2 粤港澳大湾区各市2008、2013及2019年加权旅行时间热力图Fig.2 Thermal chart of weighted travel time of cities in GBA in 2008,2013 and 2019

4.3.2 经济发展水平测算结果

通过式（5）和式（6）得到各指标权重，并由式（9）得到粤港澳大湾区11市不同年份下的经济发展水平，结果请扫描论文末页右下角二维码查看表S3. 可见，除了被旅游博彩业深度影响的澳门在经济上有上下波动外，其他城市的经济水平随年份均有不同程度增长. 其中，2008—2013 年广州、深圳、珠海及江门的经济发展水平变化率排名前4，经济发展水平增长率均超过80%；2013—2019 年，变化率前4的城市为香港、惠州、东莞及中山，表明城际轨道线路的开通及车次车站的增加，对经济具有促进作用. 基于表S3 数据，使用ArcGIS 软件分析得到不同年份城市经济变化热力图，如图3.

图3 粤港澳大湾区各市2008、2013及2019年经济发展水平热力图Fig.3 Thermal chart of economic development level of cities in GBA in 2008,2013 and 2019

4.4 大湾区城市交通可达性和经济发展水平耦合协调度分析

由式（11）可得粤港澳大湾区城市城际轨道交通可达性和经济发展水平耦合协调度柱状图，见图4. 可见，大湾区整体协调发展程度差距较大，广州、深圳和香港明显优于其他城市，协调值均超过0.800，分别达到了0.885、0.866 及0.858，属于高水平耦合协调；珠海、惠州、江门及肇庆等城市地处大湾区边缘，协调程度与中心城市相比具有较大差距，耦合协调度值均未超过0.500，属于中低水平耦合协调. 大湾区中粤西地区的发展相对滞后.

图4 粤港澳大湾区城市的城际轨道交通可达性和经济发展水平耦合协调度柱状图Fig.4 Histogram of coupling coordination degree between accessibility and economic development level of intercity rail transit in GBA

4.5 DID验证结果

通过查询广东省2014年统计年鉴［2］，由地区生产总值中交通运输一列，可以得出2013—2014 年的交通运输业生产总值上升了2.9亿元，是近几年涨幅最大的项目；由客运量统计结果可见，除了铁路运输客运量从2.045 9亿人次大幅上升至2.374 4亿人次之外，公路、航空及水运客运量的涨幅均较小，因此，本研究单独分析城际铁路运输对城市经济发展的影响.

广珠城际铁路作为广东省内首条城际专线铁路，连接珠江三角洲地区西岸多座城市.2013年广珠城际铁路正式运营，对加快广州、佛山、中山、江门、珠海及澳门的交通一体化进程有历史性意义. 本研究以广珠城际铁路为例，探讨城际铁路开通对城市经济的影响.

由式（12）可得

其中，X1为劳动力水平；X2为产业结构；X3为城市居民可支配收入水平；X4为开放水平.

DID验证结果请扫描论文末页右下角二维码查看表S4. 可见，DID 值系数α3= 0.012 814 1，表明城际铁路的开通对城市经济具有正效益；GDP指标弹性系数为0.012 8，表明城市轨道交通人均运营里程每增加1%，所在城市的经济产出将会增加0.012 8%. 此外，劳动力水平、开放程度及居民可支配收入均为正向影响因素.

4.6 案例分析

依据表1与图4，可将大湾区城市分为4类，为更直观看出不同耦合协调度下交通与经济之间的影响程度，本研究选取高水平耦合协调发展的广州市、中高水平耦合协调发展的中山市以及中低水平耦合协调发展的肇庆市作为实例进行分析，通过计算不同年份的协调发展程度，得到3座城市在开通城际轨道交通前后的经济发展情况. 为统一表示，交通评价值为；经济评价值为u2i. 由于案例选取的城市需要排除澳门数据较大偏差造成的干扰，因此，重新定义协调程度分类为：协调值小于0.5为低水平耦合协调；0.5～1.0 为中低水平耦合协调；1.0～1.5为中高水平耦合协调；大于1.5为高水平耦和协调.

4.6.1 案例1

广州市作为粤港澳大湾区的中心城市，城际轨道交通与经济发展处于高度耦合阶段. 图5 为2008—2019 年广州市耦合协调度变化趋势图. 可见，自2011 年开始，广州市的经济评价值开始有较大增幅，交通评价值从0.766 升至1.298，耦合协调度也从0.878 升至1.202，均有明显提升. 广州市在2011 年之前城际交通与经济的协调度处于中低水平耦合协调发展阶段，经济发展水平高于交通，表明交通一定程度上制约了经济发展.2010年底广州南站开通运营，2011 年广珠城际铁路开通，使得广州的城际交通情况得到很大改善. 在2012—2013年，交通发展水平一度超越了经济，表明期间广州的城际轨道交通有了长足的进步，新增城际轨道线路可增加城市的交通评价值.2016年之后，随着广佛肇城际、广深高铁及广九线路等城际轨道线路的陆续开通，广州交通与经济的发展协调度变为1.510，交通与经济的评价值非常接近，达到高水平耦和协调发展阶段.

图5 2008—2019年广州市耦合协调度变化趋势Fig.5 Trend chart of coupling coordination dispatching in Guangzhou city from 2008 to 2019

4.6.2 案例2

中山市作为粤港澳大湾区的重要节点城市，城际轨道交通与经济发展处于中高水平耦合协调发展阶段. 图6为2008—2019年中山市耦合协调度变化趋势图. 可见，中山市的交通评价值在2011—2013年涨幅较大，自2014 年后走势平缓，而经济评价值却始终处于缓慢增长趋势. 中山站和中山北站均于2011 年开通营运，开通后中山市的加权旅行时间大幅减少，客流量达120 万人/a，将中山市纳入珠三角1 小时生活圈，为其经济发展带来新机遇，2011—2012 年耦合协调度也从0.526 升至0.866，再到2013年升至1.011，从中低水平耦合协调变为中高水平耦合协调. 中山市2012—2015年交通与经济的发展水平差距较大，最大原因是其经济发展质量不高，产业层次偏低，新旧动能接续转换不畅.随着近几年中山经济的不断发展以及交通基础建设的大力投入，两者差距在逐年减少，2019年的交通与经济评价值仅相差0.15，整体发展趋于协调.

图6 2011—2019年中山市耦合协调度变化趋势Fig.6 Change trend of coupling coordination dispatching in Zhongshan city from 2011 to 2019

4.6.3 案例3

肇庆市作为粤港澳大湾区的重要节点城市，其城际轨道交通与经济发展处于中低水平耦合协调发展阶段. 图7为2015—2019年肇庆市耦合协调度变化趋势图. 可见，肇庆市的交通评价值在2015—2016 年涨幅较大. 肇庆东站2015 年开通营运，广佛肇城际铁路于2016 年开通，开通后肇庆东站客流量能达到5 000 人/d 以上，出行人次与到站客流量均有大幅增加，耦合协调度也从0.403 升至0.774. 2018 年肇庆站升级改造后重新运营后，2019 年的耦合协调度升至0.890. 然而，肇庆市依旧处于中低水平耦合协调发展阶段，经济评价值增长缓慢，甚至在2019 年交通评价值有了较大增长时，经济评价值相比上一年略微下降，表明肇庆市交通发展为经济带来的效益并不显著. 肇庆市的交通与经济发展水平有一定差距，且有继续增大的趋势，经济发展缓慢扼制了交通发展. 肇庆市的地理位置处于大湾区边缘，在线路规划与建设上力度较小，即使增加了车站与车次，与中心城市相比仍有较大差距，整体发展的协调性较差.

图7 2015—2019年肇庆市耦合协调度变化趋势Fig.7 Change trend of coupling coordination degree in Zhaoqing city from 2015 to 2019

5 结 论

本研究基于城际轨道交通，通过加权平均旅行时间距离指标模型、耦合协调度及双重差分法验算，认为城际轨道交通可达性受发车频次和车站数影响较大，对城市经济影响有显著正效益，不同城市的效益体现程度不同，取得的研究结论如下：

1）大湾区目前城际轨道网络密度较低，集中在广深两地，部分城市城际交通可达性较低，广州市是加权旅行时间唯一低于30 min的城市，超过一半的城市可达性系数低于大湾区平均值. 交通重心过于集中，实现一体化发展有一定困难，部分城市呈现一定的边缘化现象.

2）大湾区整体城际轨道发展与经济发展协调度不够高，超过一半的城市发展处于轻度失调或严重失调状态，如江门、肇庆等城市，经济发展与交通发展互相制约，处于失调状态. 政府需要加速配置区域交通与经济资源，失调城市的经济发展限制了其交通发展. 可考虑建设跨区域经济圈，尤其对于处在大湾区边缘的肇庆市及惠州市，可尝试增加与大湾区以外城市的经济交流.

3）城际铁路的开通对城市经济具有显著正效应，但实例表明，不同城市的正效应影响程度不同. 由广州、中山及肇庆市的具体分析结果可见，虽然城际轨道交通的发展会给城市的经济带来正向影响，但其影响程度取决于城市本身的协调发展程度，发展越协调的城市，城际铁路开通带来的正向影响就越明显.

目前，大湾区内珠海、惠州、中山、江门、肇庆及澳门的交通与经济仍未到达和谐发展状态. 本研究仅考虑城际铁路的影响，但部分城市如澳门受其他运输方式的影响较大，这部分内容并未在文中体现，后续研究中需采用更全面的方法综合考虑不同交通运输方式带来的影响.