中國城市地鐵建設準入標準研究

周曉津

(1.廣州市社會科學院 經濟研究所，廣州 510410;2.中國社會科學院 金融研究所，北京 100732)

中國城市地鐵建設準入標準研究

周曉津1，2

(1.廣州市社會科學院 經濟研究所，廣州 510410;2.中國社會科學院 金融研究所，北京 100732)

本文在構建地鐵網絡客運增長模型的基礎上討論中國城市建設地鐵的準入標準。模型表明，地鐵客運量與地鐵網絡規模及其連通性有關，三線路環形正交地鐵網絡客運量是單線路客運量的16倍，在每公里投資不變的情況下，單線路每單位投資收益只有三線路環形正交地鐵網絡的四分之一。進一步的研究表明，中國城市地鐵建設的首要準入標準是常住人口在300萬以上，其次是地方財政一般預算收入的120億元標準，而國內生產總值的1000億元以上的標準已經沒有存在的必要。在滿足人口標準和采用三線路環形正交地鐵網絡情況下，最大單向客運量標準也無存在的必要。

地鐵建設準入標準;三線路環形正交網絡;地鐵網絡客運模型

一、引 言

1969年10月，北京地鐵也是中國第一條地鐵投入運營。1990年上海第一條地鐵線路開建，1999年，中國只有北京、上海、天津和廣州四個特大城市開通了地鐵。進入21世紀后，中國地鐵建設開始明顯升溫。2011年末，除北京、天津、上海、廣州等城市外，南京、沈陽、成都、武漢、西安、重慶、深圳、蘇州和佛山等9個國內城市均已開通地鐵。算上正在建設地鐵的城市，長春、杭州、哈爾濱、長沙、鄭州、福州、昆明、南昌、合肥、南寧、貴陽11個省會(首府)城市，以及東莞、寧波、無錫、青島、大連等5個二三線城市的地鐵都正在緊張地施工和即將開通中。據有關方面介紹，到2015年，全國地鐵運營總里程將達3000公里。而2020年，將有40個城市建設地鐵，總規劃里程達7000公里。在不斷有聲音提醒要警惕各地的“地鐵沖動”同時，地鐵在中國各城市的迅速擴張卻是不爭的事實，不少城市呼吁國務院降低城市地鐵建設準入門檻。

城軌交通項目具有一次性投資大，運行費用高，社會效益好而自身經濟效益差的特點。針對一些地方出現的不顧自身財力，盲目要求建設城軌交通項目的現象，國務院辦公廳于2003年9月27日發布了《關于加強城市快速軌道交通建設管理的通知》(國辦發(2003)81號)。通知明確指出，現階段申報發展地鐵的城市應達到下述基本條件:地方財政一般預算收入在100億元以上，國內生產總值達到1000億元以上，城區人口在300萬人以上，規劃線路的客流規模達到單向高峰每小時3萬人以上;申報建設輕軌的城市應達到下述基本條件:地方財政一般預算收入在60億元以上，國內生產總值達到600億元以上，城區人口在150萬人以上，規劃線路客流規模達到單向高峰每小時1萬人以上［1］。時隔近十年后，本文將重新審視這些標準，并將中國所有的地級市納入我們的研究視野，明確中國目前及今后哪些城市具備建設和運營地鐵的能力，以供相關方面提供決策參考。

二、地鐵網絡客運增長模型

地鐵的日平均客運量的多少是地鐵建設經濟可行性的關鍵因素。顯然，如果不考慮地鐵的初始建設投資，在地鐵投入運營之后，依賴營運維持收支的基本平衡就尤為重要，而要維持收支平衡就必須有穩定的日客運量。我們從單條地鐵運量出發，試圖構建地鐵的網絡客運增長模型，然后在此基礎上探討地鐵建設的準入標準。

(一)地鐵單線路客運模型

設單條地鐵線路長度為L，站點數量為n，單站點服務半徑為r，人口密度為ρ，則單條線路的客運需求為:

其中θ為單個旅客在某個時點向某個方向運動的可能性，很顯然，單條線路對任何意愿乘坐地鐵的旅客來講，其只能選擇前進或后退兩個方向。

由于城市地鐵站點設置基本上要求覆蓋所經之處的人口，式(1)最終可簡化為:

(二)地鐵雙線路網客運模型

現在我們來考慮雙地鐵線路網客運模型。設兩條線路長度相等，且正交于中點處。此時，任何在覆蓋區域之內的旅客行進方向變成了4個，即前進、后退、左轉90度、右轉90度，每一條線路的客運需求變為:

兩條地鐵線路相交成網，其客運需求為:

比較式(2)和式(4)，我們可以看出，當線路構成網絡時，其運量和長度是一種非線性增長，雙正交線路客運需求量是單線路客運需求量的4倍。若單線路日均客運量為15萬人次，則雙正交線路日均客運量則可達到60萬人次。例如，2001年廣州運營單條線路日均客運量為17.4萬人次，2005年廣州地鐵一二號線組成了運營網絡，其日均客運量就已經達到60.3萬人次，約為單條線路的3.45倍，網絡高峰單日運量是單線路的4倍以上。國內外其他已經開通的地鐵很好地印證了這一點。這也意味著，在每公里投資不變的情況下，單線路每單位投資收益只有雙正交線路的一半。

(三)地鐵三線路正三角形網絡客運模型

三線路正三角形地鐵網絡如圖1所示。此時，任何在覆蓋區域之內的旅客行進方向變成了6個。單條線路的客運需求量為:

圖1 三線路正三角形地鐵網絡

三線路環形正交網絡的客運需求量為:

比較式(2)和式(6)，三線路正三角形地鐵網絡客運量是單線路客運量的9倍。若單線路日均客運量為15萬人次，則三線路環形正交地鐵網絡客運量則可為135萬人次。這表明，在每公里投資不變的情況下，單線路每單位投資收益只有三線路正三角形地鐵網絡的四分之一。

(四)地鐵三線路環形正交網絡客運模型

三線路環形正交地鐵網如圖2所示。此時，任何在覆蓋區域之內的旅客行進方向變成了8個，實際相當于四條地鐵線路。

單條線路的客運需求量為:

三線路環形正交網絡的客運需求量為:

圖2 三線路環形正交地鐵網

比較式(2)和式(8)，三線路環形正交地鐵網絡客運量是單線路客運量的16倍。若單線路日均客運量為15萬人次，則三線路環形正交地鐵網絡客運量則可達240萬人次。這表明，在每公里投資不變的情況下，單線路每單位投資收益只有三線環形正交地鐵網絡的四分之一。事實上，任何運輸網絡都具有這種特性。例如，武廣高鐵日均客運量約10萬人次左右，而武廣普速日均客運量則接近40萬人次，其原因在于武廣普速的全國聯網。因此，一旦中國高鐵全國聯網，其總體運能將是單條線路的4倍以上，日均客運量將在超過500萬人次。我們將不同地鐵網絡進行投資及收益比較，如表1所示，三線路環形正交地鐵網絡能最大化投資收益，地鐵客運量可占到城區總客運量的50%左右。

表1 不同地鐵網絡投資及收益比較

(五)復雜地鐵網絡客運預測模型——以廣州地鐵為例

作為廣州市的城市軌道交通系統，廣州地鐵有1號線、2號線、3號線、4號線、5號線、8號線、廣佛線及APM線，廣州地鐵總里程236KM(包括廣佛線廣州段)。此時，任何在覆蓋區域之內的旅客行進方向變成了15個，從網絡的角度來看，實際相當于六條地鐵線路。

單條線路的客運需求量為:

六線路網絡的客運需求量為:

與單條地鐵線路相比，成網后的廣州地鐵網絡客運量是單線路客運量的45倍。若單線路日均客運量為15萬人次，則運營中236公里的廣州地鐵網絡客運量估計應可達675萬人次。從廣州地鐵的實際運量來看，2011年日均客流量達到450萬人次，年均增長達64﹪。到2012年2月份，日均客流近500萬人次。2010年亞運期間，從11月1日至5日五天免費期間，地鐵總共運送乘客3877萬人次，平均每天775萬人次;最高日記錄784萬人次(3日、5日)，比實施政策之前日平均運客量390萬人次翻了一倍，刷新了10月22日上海地鐵754.8萬人次的全國地鐵單日客運量最高紀錄。2012年五一三天假期廣州地鐵客流共超過1900萬人次，其中五一當天達最高值684多萬人次，開行列車共13500多列。

在現有線路長度保持不變的情形下，我們預計遠期廣州地鐵日均客運量為675萬人次，年客運量24.6億人次。從地鐵網絡覆蓋角度來看，除去16公里左右的佛山境內的廣佛線部分，220公里的廣州地鐵網絡覆蓋面積為440平方公里，占廣州952平方公里的城市建成區面積的46.2%，因此可以估計廣州地鐵客運量占公交客運量比例也應為46.2%。從統計數據來看，廣州日公交客運量為1280萬人次，意味著廣州地鐵日均客運量為590萬人次，實際運量已經接近這一規模。2012年至2015年末，廣州計劃新增253.6公里的地鐵線路。由于新開線路屬于向近郊及遠郊延伸線路，其人口密度發生了急劇變化，客運增長的網絡效應逐步下降。

三、城市地鐵的人口標準

從已有國內外線路來看，單條地鐵線路長度一般在20公里左右。從前面的客運模型可以看出，如果不能建成地鐵網絡，投資效益將大為降低。顯然，三線路環形正交地鐵網絡覆蓋區域面積為:

(一)城區戶籍人口達標的城市

中國城市建成區人口密度通常在10000人每平方公里以上。因此，國務院關于地鐵建設的人口標準完全有必要，即城區人口必須在300萬以上。如果僅從戶籍人口來看，顯然國內城區人口在300萬以上的城市在2011年末也只有20個(表2)。包括四大直轄市和部分省會城市，連已經開通地鐵運營的深圳、蘇州也未能上榜。

表2 城區人口300萬以上的中國城市排行榜(2011年)

(二)城區常住人口達標的城市

顯然，城市地鐵應該服務城區內包括外來人口在內的所有人口。周曉津(2011)開發了多種城市區域人口估算方法［2］，其中比較重要且容易應用的是通過城區移動用戶數估算城區總人口。基于手機用戶法估計時必須注意如下幾點:第一，必須將城鎮和農村居民每百戶手機擁有量換算成人均手機擁有量。第二，只有當手機大量普及的時候估計才比較準確，且最好用于人口流入地區的人口估計。估計的步驟和方法是，(1)將非農業人口乘以城鎮居民人均手機擁有量得到本地戶籍非農業人口手機擁有數;(2)將農業人口乘以農村居民人均手機擁有量得到本地戶籍農業人口手機擁有數;(3)將本地區年末移動用戶數減去本地戶籍人口手機擁有數得到外來人口手機擁有數;(4)將外來人口擁有手機數量除以外來人口人均手機擁有量。由于我國外來人口80%以上是適齡勞動人口，而本地戶籍包括16歲以下和65歲以上的非勞動力人口，因此，外來人口的手機擁有率比本地戶籍人口的手機擁有率高。第三，為簡便起見，流動人口人均手機擁有率可采用本地城鎮勞均手機擁有率數據進行估算。

表3 中國大城市城區人口估計(2011年)

從現有的城區人口估計來看(表3)，中國目前有46個城市符合地鐵建設的人口標準。其中總人口在1000萬的有11個城市。這11個城市除東莞外，基本上都已經開通或即將地鐵運營。城區人口估計在500萬以上的城市有12個。我們認為，達到城區人口標準的省會城市都可以考慮批準盡早開建地鐵。一旦城區人口達標，考慮到中國的實際情況，規劃線路的客流規模達到單向高峰每小時3萬人次以上也不成問題。

(三)單向客運量大于3萬人次標準

高峰出行一般在早晨上班和下午下班時間，設地鐵單日營運總時間為T，高峰營運時段時長為2t，由于出行通常存在往返，故高峰時段客運總量等于非高峰時段客運。城市地鐵每天的高峰時段通常在早晨7時至9時和下午5時至7時共4個小時，每天地鐵運營為早晨6時至晚上23時共18個小時，因此高峰每小時運量為非高峰時段運量的3.5倍。

設單站點覆蓋區域半徑為1公里，單線路長度為20公里，則三線路環形正交網絡覆蓋面積為80平方公里，假設城市人均日出行次數為2次，地鐵網絡單日客運量為160萬人次，每小時客運量就已經高達8.8萬人次，高峰時段每小時運量高達30萬人次，遠遠高于高峰時段3萬人次的標準。以廣州為例，2009年廣州地鐵網絡總長度147公里，但其運量是2001年單線路運量的10.61倍，高峰時段每列地鐵運量2.1萬人次，每條線路高峰每小時運量達到63萬人次，最高峰客運量達到每天500萬人次，遠遠高于國家標準。

四、城市地鐵的財政收入和國內生產總值(GDP)標準

本部分我們探討地方財政一般預算收入的100億標準和國內生產總值的1000億標準。

(一)地方財政收入標準

以地方財政一般預算收入100億元這個標準來衡量，至2011年未，國內城市全市地方財政一般預算收入超過100億元的城市共有74個，市轄區地方財政一般預算收入超過100億元的城市也有45個(表4)。

有一點必須特別注意，2011年我國財政收入是2003年的4.78倍，按同比例的口徑來計算，2003年規定的地方財政一般預算收入的100億元標準，至2011年應該變為478億元的標準。如果以478億元的標準來衡量，2011年只有上海、北京、深圳、天津、南京、大連、重慶、蘇州、無錫、寧波、廣州、武漢和成都共13個城市達到，就連杭州、青島、沈陽、長沙、鄭州、佛山等這些在建或已經開通地鐵的城市也未能達到。因此這一標準必須進行合理修訂。

從前面的研究可以看出，三線路環形正交地鐵網絡是最為理想的選擇，地鐵網絡長度為80公里，總投資為400億元左右，國內普通貸款利率通常為6%，即一個城市負擔三線路環形正交地鐵網年利息支出若為普通利率時要24億元，若為最低優惠貸款利率，以3%計算，城市財政年利息負擔為12億元。若為長期貸款，城市財政只需要負擔永久利息支出，假設該城市設立地鐵建設專項財政資金，且該專項資金不應超出地方財政一般預算收入的10%(這已經是相當重的負擔了)，則該城市年地方財政一般預算收入不能低于120億元(年息3%的永久付息貸款)。以普通利率來計算，城市地方財政一般預算收入不能低于240億元，符合這一標準的全國只有包括東莞在內的28個城市。

(二)國內生產總值(GDP)標準

至2011年未，國內城市GDP超過1000億元的城市共有119個，其中市轄區GDP超過1000億元的城市也有50個(表5)。從前面的研究可以看出，千億GDP標準在近10年之后已經成為最容易達成的標準。

同樣必須注意，2011年中國GDP是2003年的3.51倍，因此，按同口徑比較，2011年GDP在3510億元以上的城市才有資格建設地鐵。符合這一標準的城市只有包括泉州在內的25個城市，石家莊(27位)、長春(28位)、西安(29位)、福州(30位)、合肥(38位)、南昌(51位)等這些省會城市也未能達標。事實上，如果一個城市已經滿足了城區人口300萬以上的標準，而城區人口通常只占城市總人口的75%以下;此外，2011年中國人均GDP已經超過3.5萬元，城市常住人口的人均GDP是全國平均水平的1.3倍以上，這意味著滿足人口標準的城市2011年GDP規模在1820億元以上。因此，若將GDP標準定為1800億元，除烏魯木齊、貴陽、蘭州等省會城市以外，其他省會城市也都已經達到這一標準。

表5 中國千億國內生產總值城市排行(2011年) 單位:億元

五、雙線路和三線路地鐵網絡投資與運營分析

本部分我們探討雙線路正交和三線路環形正交地鐵網絡的投資及運營。

(一)基本設定

(1)雙線路地鐵網為兩條長度各為20公里的正交地鐵網絡，三線路環形正交地鐵網絡為兩條長度各為20公里的正交線和一條長為40公里環形線路正交。(2)每公里地鐵投資成本為5億元，其中60%來自政府的財政投資(不計折舊)。(3)投資折舊年限為30年。(4)兩個地鐵網絡的運營初始年限為2012年。(5)運量增長前8年為年增長率10%，2020-2025年為5%的增長率，此后年度乘客增長率為3%。(6)每人次乘客票價為2元人民幣。(7)管理費用為營運收入的25%。(8)營業稅稅率為5%。(9)雙線正交網絡人員配置為0.2萬人，三線路環形正交網絡人員配置為0.4萬人，年人均工資為6萬元，年工資增長率為5%。(10)乘客運量為億人次每年，票價單位為元，其余單位為億元人民幣。

(二)雙線路正交地鐵網投資與運營分析［3］

如表6所示。雙線路正交地鐵網因客運量的限制，地鐵將處于長期虧損狀態，20年累計虧損近50億元，地方政府每年不得不投入財政補貼2.5億元，對一個只有100余億元財政收入的城市地方政府來說占其總財政能力的2.5%，在地方債務日益沉重的今天，不能不說是地方政府嚴重的財政負擔。

表6 雙線路投資及運營財務分析

(三)三線路環形正交地鐵網投資與運營分析

如表7所示。三線路環形正交地鐵網因客運量的網絡規模效應，10年之后可終止地鐵運營的虧損狀態，2023年可實現稅前利潤0.2億元。地方政府無須每年投入財政補貼，考慮到地鐵通行后資產升值，如加以有效管理，還可以產生正的現金流收益。

表7 三線路環形正交地鐵網投資及運營財務分析

六、結論及政策建議

從前面的分析和討論可以看出，目前中國城市地鐵建設的首要準入標準是城區常住人口必須在300萬人以上;其次，地方財政一般預算收入的100億元標準應該提高。對于年地方財政一般預算收入不低于240億元的非省會地級市，且城區常住人口在300萬以上的城市，國家可批準其建設地鐵，商業貸款利率為最低貸款利率的1.5-2.0倍，即年利率4.5-6.0%。對于省會城市，其地方財政一般預算收入不能低于120億元，若城區常住人口在300萬以上，國家應批準其建設地鐵，商業貸款利率最低可低至3%。除此以外的其他城市(已經在表2中列出)可批準其建設輕軌交通。

目前，在全國省會城市中，拉薩、西寧和銀川不具備地鐵建設的人口、財政和經濟規模標準;貴陽、蘭州、烏魯木齊和呼和浩特已經接近滿足地鐵建設標準，但建設應適當推后;石家莊、太原、西安、合肥、南昌、福州、昆明、南寧、海口也初步具備地鐵建設的條件;其他省會城市則完全具備地鐵建設的所有準入標準。計劃單列市中的大連、青島、寧波和深圳也完全具備地鐵建設準入標準，廈門具備輕軌建設條件。地處長三角的蘇州、無錫和常州以及珠三角的佛山和東莞也完全具備建設地鐵的條件。其他城市可依賴附近大城市或都市圈的帶動作用建設城際軌道網絡。

［1］國務院辦公廳.關于加強城市快速軌道交通建設管理的通知(國辦發(2003)81號)［OL］.中國政府官網，http://www.gov.cn/gongbao/content/2003/content_62476.htm，2003-09-27.

［2］周曉津.勞動力流動視野下的中國區域經濟增長研究［M］.北京:經濟科學出版社，2011.

［3］理查德·A·布雷利，斯圖爾特·C·邁爾斯.公司財務原理(Principles of Corporate Finance)［M］.方曙紅等譯.原書第7版.北京:機械工業出版社，2004.

Study of China＇s Urban Subway Construction Access Standards

ZHOU Xiao-jin1，2

(1 Guangzhou Academy of Social Sciences，Institute of Economics Research，Guangzhou 510410，China;2 Chinese Academy of Social Sciences，Institute of Finance，Beijing 100732，China)

We build a subway network passenger growth model to discuss China＇s urban subway construction access standards.The model showed that Metro＇s passenger volume mainly related its network size and connectivity，the threelines orthogonal MTR network，passenger traffic is 16 times larger than the single-line passenger traffic per kilometer as well as investment in the same case，a single line per unit of investment income is only fourth of three-wire circular orthogonal MTR network.Further studies have shown that the primary access standards for subway construction in China is the resident population of more than 3 million，followed by the local finance general budget revenue of$12.0 billion standard，the standard of that more than 100 billion Yuan of gross domestic product(GDP)does not necessarily.Meet population standards and the use of three-line orthogonal MTR network，the maximum passenger traffic standard also lose its meaning.

access standards of urban subway construction;3-line orthogonal networks;MTR network passenger model

F570.73

A

1002－9753(2013)09－0169－10

2012－08－28

2013－03－18

周曉津(1971－)，男，湖南隆回人，廣州市社會科學院經濟研究所副研究員，經濟學博士，中國社會科學院金融研究所博士后，研究方向:高速鐵路、城際軌道及城市地鐵融資租賃。

(本文責編:辛 城)