姚勝永， 張向超， 楊鈺坤， 周 琳， 劉佳豪， 劉永超， 艾孟亭

(1.石家莊鐵道大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，河北 石家莊 050043；2.北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100000)

高速鐵路的運(yùn)營可以協(xié)調(diào)多種運(yùn)輸方式，加速區(qū)域資源合理流動，緩解區(qū)域物流瓶頸，打破城市間的行政壁壘，促進(jìn)交通運(yùn)輸、區(qū)域資源配置和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化[1]。高速鐵路引起人口、信息及其他資源要素的流動，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生長期深遠(yuǎn)的影響，而生產(chǎn)要素資源的流動半徑不單取決于空間距離，時(shí)間距離更為重要。高速鐵路極大地縮短了城市間的通行時(shí)間，使得城市空間相互作用增強(qiáng)，城市內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，故量化這種時(shí)間優(yōu)勢對高速鐵路的效率評價(jià)有著重要的意義。國內(nèi)外研究者在高速鐵路對城市產(chǎn)生的影響中，對時(shí)間距離的評價(jià)主要用可達(dá)性指標(biāo)進(jìn)行分析，并且預(yù)估高鐵效應(yīng)的長期影響，依托當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢預(yù)測[2]。

1 研究概述

可達(dá)性是指利用一種特定的交通系統(tǒng)從某一給定區(qū)位到達(dá)活動地點(diǎn)的便利程度。美國綜合社會科學(xué)空間中心(CSISS)[3]認(rèn)為對可達(dá)性概念和方法的分析是理解社會、經(jīng)濟(jì)和政治觀點(diǎn)的基礎(chǔ)。HANSEN[4]認(rèn)為，可達(dá)性是相互作用機(jī)會的潛力并可用于分析城市區(qū)域的時(shí)空變化。KWAN[5]將可達(dá)性分為反映個(gè)人生活質(zhì)量的個(gè)體可達(dá)性和人口易達(dá)區(qū)位或地方專有屬性(某一區(qū)位“被接近”的能力)的地方可達(dá)性兩類。MURAYAMA[6]認(rèn)為交通可達(dá)性和城市體系之間是相互作用的。GUTIERREZ[7]運(yùn)用加權(quán)平均時(shí)間、潛力值與日?？蛇_(dá)性這三個(gè)指標(biāo)，探討了高鐵對西班牙交通可達(dá)性格局的影響。MONZON等[8]從效率與公平的角度評價(jià)西班牙高鐵可達(dá)性。VICKERMAN等[9]分析了跨國高鐵網(wǎng)絡(luò)對可達(dá)性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，對高鐵在促進(jìn)國家和地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展方面提出質(zhì)疑。

高速鐵路所帶來的可達(dá)性利益涉及交通出行、社會經(jīng)濟(jì)以及區(qū)域發(fā)展等方面[10]。李平華等[11]指出可達(dá)性的定義與交通成本、端點(diǎn)區(qū)位特征及端點(diǎn)的選擇有關(guān)，并且可達(dá)性具有空間、時(shí)間、社會經(jīng)濟(jì)價(jià)值等特征。羅鵬飛等[12]以滬寧地區(qū)為例，通過有利平均旅行時(shí)間、日?？蛇_(dá)性和經(jīng)濟(jì)潛力三個(gè)指標(biāo)分析了高速鐵路影響下沿線地區(qū)可達(dá)性的變化。王春慧等[13]通過交通成本的加權(quán)平均值模型計(jì)算出京滬高鐵沿線19個(gè)城市在2008年和2011年的可達(dá)性值，得出沿線城市可達(dá)性大幅度提高，改變沿線城市的傳統(tǒng)居住模式，增強(qiáng)了沿線的區(qū)域一體化趨勢。張莉等[14]應(yīng)用有利平均旅行時(shí)間模型、潛能模型和吸引力指數(shù)模型，對滬寧城際高速鐵路開通前后的區(qū)域可達(dá)性進(jìn)行對比，得出滬寧城際高速鐵路建設(shè)提高了處于經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)地位城市的可達(dá)性。李紅昌等[15]利用加權(quán)平均旅行時(shí)間和廣義加權(quán)旅行時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)，定量分析了石武高鐵對其沿線10個(gè)城市可達(dá)性的影響。

高速鐵路對沿線區(qū)域城市的影響，因地理區(qū)位和研究城市的范圍不同，產(chǎn)生不同的外部效應(yīng)。因此，通過對可達(dá)性客觀的評價(jià)，為定量的分析高鐵對城市發(fā)展的影響研究提供分析方法，為高鐵沿線區(qū)域生產(chǎn)要素的合理配置和發(fā)展模式的選擇提供依據(jù)。本文選擇2012年正式通車的京石客運(yùn)專線沿線的7個(gè)站點(diǎn)城市作為研究對象，根據(jù)不同的城市規(guī)模將7個(gè)站點(diǎn)城市分成三個(gè)等級，通過有利平均旅行時(shí)間模型和潛能模型，對京石客運(yùn)專線開通前后的區(qū)域可達(dá)性進(jìn)行分析。

2 可達(dá)性的評價(jià)方法

可達(dá)性的量化模型較多，但評價(jià)角度不同，包括到達(dá)經(jīng)濟(jì)中心的時(shí)間、交通成本的平均值、有利平均旅行時(shí)間、機(jī)會可達(dá)性、日可達(dá)性、潛能模型等。由于可達(dá)性在量化階段主要受交通系統(tǒng)、距離成本、土地利用、可獲得的機(jī)會等方面的影響，且京石客專的線路長度較短，對于距離衰減的影響較小，著重考慮節(jié)點(diǎn)城市與所有經(jīng)濟(jì)中心之間的關(guān)系。而有利平均旅行時(shí)間能表征城市間的旅行成本，經(jīng)濟(jì)潛力表征區(qū)位吸引力，因此，選擇有利平均旅行時(shí)間和潛能模型來量化京石客運(yùn)專線對沿線城市的可達(dá)性。

2.1 有利平均旅行時(shí)間(Ai)

有利平均旅行時(shí)間指標(biāo)是一個(gè)評價(jià)節(jié)點(diǎn)到各經(jīng)濟(jì)中心的時(shí)間測度，主要由評價(jià)節(jié)點(diǎn)的空間區(qū)位決定，也與經(jīng)濟(jì)中心的實(shí)力及連接評價(jià)節(jié)點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)中心的交通設(shè)施質(zhì)量密切相關(guān)。分值愈低，表示該節(jié)點(diǎn)可達(dá)性愈高；分值愈高，表示該節(jié)點(diǎn)可達(dá)性愈低。

(1)

式中:Ai表示有利平均旅行時(shí)間；Mj表示j城市的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；Tij表示節(jié)點(diǎn)i通過交通網(wǎng)絡(luò)中通行時(shí)間最短的路線到達(dá)經(jīng)濟(jì)中心j所花費(fèi)的時(shí)間。

2.2 潛能模型(Pi)

潛能模型指標(biāo)主要由評價(jià)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)區(qū)位決定，分值愈高，表示該節(jié)點(diǎn)可達(dá)性愈高，反之亦然。

(2)

式中：Pi表示節(jié)點(diǎn)i的經(jīng)濟(jì)潛能；Mj表示j城市的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；Cij是節(jié)點(diǎn)i到中心j的交通成本；a為i和j之間的距離摩擦系數(shù)(取a=1)。

2.3 變異系數(shù)δCV

變異系數(shù)，又稱“離散系數(shù)”，是概率分布離散程度的一個(gè)歸一化量度，反映某個(gè)時(shí)間點(diǎn)城市可達(dá)性空間集中與分散程度。計(jì)算公式為：

(3)

3 京石客運(yùn)專線對沿線站點(diǎn)城市的可達(dá)性分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

為盡可能剔除其他因素的影響，選擇距開通時(shí)間最近的一年(2011年)的數(shù)據(jù)作為高鐵開通前的數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮到高鐵開通后效益的顯現(xiàn)具有時(shí)間的滯后性[10]，選擇2015年的數(shù)據(jù)作為高鐵開通后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

與城市經(jīng)濟(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，采用GDP、人口、社會消費(fèi)品零售總額和地方財(cái)政一般預(yù)算收入四個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，該數(shù)據(jù)來源于2012/2016年河北省統(tǒng)計(jì)年鑒和北京市統(tǒng)計(jì)年鑒；與通行時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)，如兩個(gè)城市間最短的旅行時(shí)間，主要來源于2012/2016年的旅客列車時(shí)刻表(北京鐵路局旅客列車時(shí)刻表和鐵路官方網(wǎng)站)，如表1所示。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法:采用SPSS12.0進(jìn)行分析,計(jì)數(shù)資料采用百分比,采用t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.2 可達(dá)性指標(biāo)計(jì)算

由于各城市的規(guī)模及地位不同，其指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果將出現(xiàn)一定的等級誤差，因而京石客運(yùn)專線沿線的7個(gè)城市分為三個(gè)層次：第1層次為北京，第2層次為石家莊、保定、涿州、高碑店，第3層次為正定、定州。

3.2.1 有利平均旅行時(shí)間

根據(jù)公式(1)，計(jì)算得到7個(gè)站點(diǎn)城市的有利平均旅行時(shí)間指標(biāo)值，如表2所示。其中Mj分別取各城市的GDP總量、社會消費(fèi)品零售總額、人口數(shù)和地方財(cái)政一般預(yù)算收入這四類數(shù)據(jù)，由此算得4種平均時(shí)間指標(biāo)得分，其最終結(jié)果取其算術(shù)平均值。

通過有利平均旅行時(shí)間指標(biāo)的得分可知：線路在未建成時(shí)期(即2011年)涿州和高碑店的可達(dá)性較高，石家莊和正定的可達(dá)性較低；相較于未建成前，建成后(即2015年)各城市的可達(dá)性均有顯著的提高，其可達(dá)性大小依次是涿州>高碑店>保定>定州>正定>北京>石家莊。與未建成時(shí)的可達(dá)性排序基本保持一致，即距離北京這個(gè)大經(jīng)濟(jì)中心越

表1 京石客運(yùn)專線站點(diǎn)城市的時(shí)刻表 min

注：2011年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍為北京鐵路局的普快、K、T次列車的站間時(shí)刻算術(shù)平均值，2015年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍為京石高鐵開通后的各班次通行時(shí)間算術(shù)平均值；高鐵開通后各城市站點(diǎn)為各地高鐵站。

表2 有利平均旅行時(shí)間評分

注：增長率=(無高鐵可達(dá)性值—有高鐵可達(dá)性值)/無高鐵可達(dá)性值。

遠(yuǎn)，可達(dá)性依次減弱。

在2011年的指標(biāo)得分中北京的得分值處于定州和正定之間，2015年的指標(biāo)得分值處于石家莊和正定之間。這可能緣于北京本身就是個(gè)較大的經(jīng)濟(jì)中心，各種交通方式便捷，航空、其他線路高鐵、公路發(fā)達(dá)，受高速鐵路的影響較小，故其可達(dá)性較小。

從增長率上可以得出：京石客專的修建對沿線站點(diǎn)城市可達(dá)性有顯著的提升，具體可達(dá)性的大小順序?yàn)椋赫?保定>高碑店>定州>涿州>石家莊>北京。第1層次的北京是經(jīng)濟(jì)、文化、政治中心，京石客專的修建對其影響不太明顯，而其增長率在57.18%對于北京而言也有很大的提升。在第2層次中，這4個(gè)城市的增長率依次為保定(63.62%)>高碑店(63.44%)>涿州(57.55%)>石家莊(57.40%)。保定處在京石客專路線的中間位置，僅從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，處于內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)相較于其他節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，對整個(gè)系統(tǒng)的影響較大，京石客專的修建對保定的可達(dá)性有顯著的提高。石家莊站點(diǎn)是京石線路站點(diǎn)城市的端部，起到承接上行或下行列車的作用，線路的開通使得從石家莊到北京的出行時(shí)間從原來的200 min縮短到85 min，有利平均旅行指標(biāo)提高了105.23。涿州和高碑店距離北京比較近，被包含在北京輻射圈內(nèi)，高可達(dá)性的提升會改變該區(qū)域出行者的出行方式和出行行為，例如：同城效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)效應(yīng)等。在第3層次中，可達(dá)性提升最大的是正定69.18%，是7個(gè)站點(diǎn)城市中可達(dá)性提高最大的城市，其次是定州61.78%。

3.2.2 潛能模型

表3 潛能模型評分

注：增長率=(有高鐵可達(dá)性值-無高鐵可達(dá)性值)/有高鐵可達(dá)性值。

把GDP作為潛能模型中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可以得出整個(gè)京石客運(yùn)專線沿線的站點(diǎn)城市在建成前和建成后的可達(dá)性的增長率依次為：保定>石家莊>高碑店>北京>定州>涿州>正定。就第1層次的北京而言，增長率為72.30%，由于北京是巨大的經(jīng)濟(jì)中心城市，每年的經(jīng)濟(jì)增長速度雖然放緩，但數(shù)量規(guī)模依舊龐大。第2層次中按增長率的排名來看，最高的是保定(75.34%)，然后依次是石家莊(75.06%)>高碑店(75.03%)>涿州(69.99%)。第2層次中各個(gè)城市處于加速發(fā)展期，京石客運(yùn)專線的修建大大提升其可達(dá)性，在該交通走廊所依托的地域?qū)嶓w范圍內(nèi)，該層次的城市空間處于社會經(jīng)濟(jì)活力的高發(fā)、集聚地帶，在一定程度上促進(jìn)該區(qū)域城市的發(fā)展。第3層次中，定州71.94%>正定68.19%，這表明在相同規(guī)模等級的城市中，定州市的發(fā)展?jié)摿σ日ǖ拇蟆?/p>

3.2.3δCV系數(shù)

由δCV系數(shù)計(jì)算結(jié)果(表4)可知，京石客專的開通，使得這7個(gè)站點(diǎn)城市的δCV值分別下降了6.19%和7.71%，表明京石客運(yùn)專線的開通促進(jìn)了站點(diǎn)城市間的均衡，使得城市間的差異有所減小。

表4 京石高鐵沿線站點(diǎn)城市δCV系數(shù)

3.3 結(jié)論

(1)無論修建前還是修建后，距離北京這個(gè)大經(jīng)濟(jì)中心越遠(yuǎn)，各城市的可達(dá)性逐漸減小，但各城市呈現(xiàn)均衡發(fā)展態(tài)勢，使得區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有所提高。

(2)京石客運(yùn)專線修建后對大經(jīng)濟(jì)中心城市(北京)的可達(dá)性提升不太明顯，對保定、高碑店、涿州、石家莊等這些快速發(fā)展城市的可達(dá)性提升比較大，使其交通走廊的交通流流通速度、交通走廊所連接的城市內(nèi)部空間之間的聯(lián)系有所加強(qiáng)，“廊道效應(yīng)”顯著；對正定、定州這兩個(gè)發(fā)展剛起步的城市而言，京石客專的站點(diǎn)設(shè)在該地區(qū)，對這兩個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)提升貢獻(xiàn)較大。

(3)7個(gè)站點(diǎn)城市的可達(dá)性在兩個(gè)指標(biāo)計(jì)算后提升排名有所不同。原因是有利平均旅行時(shí)間基于經(jīng)濟(jì)中心的質(zhì)量來考慮節(jié)點(diǎn)城市與其他城市的關(guān)系，而潛能模型則是以經(jīng)濟(jì)中心的吸引力來考慮節(jié)點(diǎn)與其他城市之間的關(guān)系。因此，前者可達(dá)性指標(biāo)的增長率是第3層次的城市較大，后者則是第2層次的城市較大。

(4)京石客運(yùn)專線的開通極大的改變了站點(diǎn)城市間原有的時(shí)空關(guān)系，將3個(gè)不同等級規(guī)模的城市連接起來，使沿線城市的經(jīng)濟(jì)要素自由流動，優(yōu)勢要素向沿線擴(kuò)散，形成帶狀城市群。同時(shí)，區(qū)域協(xié)作及資源交換使得城市之間的梯度差不斷減小，區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化增強(qiáng)。

4 研究展望

在分析中，第2層次的站點(diǎn)城市只分析其市域的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，而并未包括其所屬的縣域；在各個(gè)站點(diǎn)之間的最短時(shí)間的統(tǒng)計(jì)中，未考慮出行者在每個(gè)車站的等待時(shí)間，這也是下一步研究繼續(xù)關(guān)注的問題；高速鐵路除了對站點(diǎn)城市的影響之外，其線路走廊層面所涉及的城市以及站點(diǎn)城市之外的溢出區(qū)域城市也將是后續(xù)的研究方向。