陸路交通建設對經濟增長的影響
——基于湖南省時間序列數據的VECM模型分析

歐 歆

(中央財經大學經濟學院，北京100081)

陸路交通建設對經濟增長的影響
——基于湖南省時間序列數據的VECM模型分析

歐 歆

(中央財經大學經濟學院，北京100081)

基于湖南省1979-2013年的統計數據，研究陸路交通建設和經濟增長之間的影響關系.為了更精確地得到兩者之間的相互關系和影響程度，主要采用VECM模型對國家統計局統計的時間序列數據進行分析.研究表明：長期來看，陸路交通建設和經濟增長存在著均衡關系，且陸路交通建設對經濟增長有積極作用；從短期的脈沖反應函數來看，公路建設對經濟增長的影響和波動性均大于鐵路建設，且兩者對于經濟增長都產生正向沖擊.

交通運輸建設；VECM模型；脈沖反應函數；經濟增長

中國經濟正處于高速發展轉向新常態的過渡期，新時期中國經濟會表現出何種特性？交通基礎設施的建設是否還占有重要的經濟地位？理論學界對交通基礎設施對經濟增長的影響進行了大量的研究.“要富裕，先修路”，說的就是交通運輸是經濟發展的基本需要和先決條件，是區域經濟增長推動的動力之一.湖南省地處中國內陸腹地，交通運輸能力中的陸路運輸能力是其交通基礎建設的重要體現.本文以湖南省的陸路交通建設作為研究對象，研究陸路交通建設對經濟增長存在著何種影響.

湖南省2013年GDP總量為24621億元，排名全國第十，同期鐵路建設4000公里，公路建設235400公里，高速公路里程排名全國第4位.與經濟總量數據相比，湖南的陸路交通在全國排位更高.因地制宜地研究湖南省陸路交通發展情況對經濟增長的影響，預測發達的陸路交通是否可能在未來幫助湖南省實現經濟增長上的突破，并分析在鐵路建設和公路建設二者之間，湖南省政府應該如何權衡利弊以促進湖南經濟又快又好發展.

尤其是2009年底武廣高鐵通車之后，湖南與沿海被快速連接起來，對湖南整個制造業產生了巨大的影響.高速鐵路的暢通不僅拉近臨近省份之間的距離，緊密聯系了珠三角、長株潭等城市群之間的連接，還加快了區域間的資本、人力、技術的流通，區域經濟增長煥發了新動力.技術創新催生的高鐵技術使陸路交通建設的有效性得到了提升.本文致力于指導政府部門規劃交通建設，為促進陸路交通建設和經濟增長協調發展提供實證基礎.

1 文獻綜述

交通建設一般被劃分入基礎設施建設，關于基礎設施建設對經濟增長的影響已經在國內外有大量研究.從Aschauer開始，理論學界開始對基礎設施和經濟增長之間的關系表達了關注，一般采用的是VAR、橫截面數據方法，而這類方法的缺陷是存在模型設定和參數估計問題；另一個理論學界的不足則是研究大多是外國學者基于本國情況的研究，缺乏基于我國情況的相關研究.研究結果基本認為基礎設施對產出有長期的正向影響[1].將鏡頭切換到國內基礎設施與經濟變量的研究，發現上世紀國內的研究處于空白狀態.

直到進入21世紀，中國學者開始依據本國國情對交通建設的經濟影響進行研究.王任飛、王進杰[2]運用協整理論和VECM方法分析了中國主要基礎設施指標與總產出之間的協整關系和Granger因果關系，發現主要基礎設施指標都與經濟變量之間構成了長期的均衡關系，也就是存在協整.張鏑、吳利華[3]的研究發現我國交通基礎設施建設與經濟增長具有長期均衡關系，并且在短期內還表現出動態均衡，同時二者之間具有雙向Granger因果關系.

除了在國家層面上的研究，也有具體針對性分析省份的研究.來艷峰、張丹[4]依據河南省數據分析了公路建設對地區經濟增長有促進作用.自2012年京廣高鐵在湖南省開通之后，史敦友[5]指出高鐵加強了城市經濟帶聯系，并促進了要素在城市間的流動，促進經濟增長.肖雁飛等人[6]認為京廣高鐵對湖南生產性服務業增加值和第三產業增加值的影響較為明顯.文志濱[7]關于廣東省交通基礎設施與經濟增長之間的長期均衡關系的實證研究結果表明：公路里程與總收入之間的協整關系不是平穩序列.

但是以上的研究中，并未對湖南省的經濟增長與陸路交通建設的相互關系給予研究，而且全國性的研究時效性偏弱.更重要的是，自高鐵開通以來，鐵路運輸的速度提升讓其重新開始和航空運輸競爭，日益提升的運輸質量讓陸路運輸的重要性得到提升.因此，本文基于新常態下的交通基礎建設，通過協整理論和VECM模型，盡量削弱模型設定和參數估計的誤差，研究陸路交通建設對湖南省經濟增長的長期影響以及變量之間的互動關系.

2 變量與數據

2.1 陸路交通代理變量的選取

通常在研究過程中使用時間序列進行平穩性檢驗和協整檢驗時，對樣本容量要求越大越好：因為在協整檢驗中，有限樣本條件下很容易得出有偏結果.本文在選取樣本代理變量時，優先考慮統計時間更長的數據.

湖南省分省統計數據大多開始于1993年，但鐵路、公路的數據可以追溯到上世紀80年代.因此，本文舍去了樣本量較少的高等級公路里程和數據統計口徑時常變化的等級公路里程，而采用了鐵路營業里程(千公里)、公路里程(萬公里)作為衡量陸路交通基礎建設的代理變量.

2.2 數據來源及處理

本研究的數據均為年度數據，樣本區間為1979-2013年.具體變量的定義和數據來源構造如表1所示.

表1 主要變量符號、名稱和單位及數據來源

由于經過對數處理后的數據波動會更小，還有助于消除異方差現象，也不會影響協整關系，因此對以上變量在進行平穩性檢驗前都做了對數處理.對數化以后的變量在以上變量符號之前加ln表示.并且為了保持絕對數量處在同一數量級，對相對偏低的鐵路運營里程(萬公里)替換為鐵路運營里程(千公里)單位，對相對偏高的地區生產總值(億元)替換為地區生產總值(兆元)，字母表達式不變.

2.3 序列平穩性檢驗

為了滿足協整分析的前提條件，本研究首先對每個序列進行單位根檢驗以辨別序列是否為平穩序列.本文利用ERS方法，借助Stata對本研究涉及的四個變量進行穩定性檢驗.經檢驗，時間序列lngdp、lnrailway、lnroad均為非平穩序列，并經過一階差分后平穩，均為I(1)序列，序列之間可能存在長期均衡關系.其中lngdp的序列穩定還額外通過了其他平穩性檢驗方法確定.但是lnstr經過一階差分還非平穩，因此可能為多階單整，由于不同階數之間無法存在協整關系，接下來就不再考慮產業結構對經濟增長的影響.

3 實證分析

為了檢驗lngdp、lnrailway、lnroad是否存在長期均衡關系，研究需要對其進行協整檢驗.進行協整檢驗之前為了保證數據結果的最大有效性，本文選擇Johansen極大似然檢驗法來檢驗協整關系，并會在后文中給出相較于OLS估計該檢驗方法的優劣分析.

3.1 模型結構的確定

Johansen檢驗判斷的是模型是否存在協整關系，因此首先要通過數據對模型進行確定：一是哪些變量互相聯系；二是確定滯后期.

根據前文所示，本文模型是

Yt=(lngdp,lnrailway,lnroad)′

其中at=(a1,a2,a3,a4)′，ut=(u1,u2,u3,u4)′。Yt為3×1階時間序列列向量，ut為3×1階常數項列向量，且均值為零的白噪聲過程，j為3×3階參數矩陣.對上式進行變形，由于上式中Yt均為一階單整，所以倘若存在一個協整關系，就有以下公式成立：

式中α的絕對值大小反映了序列受短期沖擊后向長期均值調整的速度.

將時間序列檢驗理論運用到數據處理中，即通過AIC和SBC準則，表明VAR(4) 模型最為合理(見圖1).考慮到協整檢驗本質上是對無約束VAR模型的一階差分變量的滯后期進行約束檢驗，故協整檢驗滯后階數為3.

此外，還要確定協整方程的形式，通過對數據的聯合檢驗，選擇有常數項沒有時間趨勢的協整檢驗，結果如圖2所示.

圖2報告的是采用跡統計量判斷Johansen檢驗的結果：表明數據拒絕了“沒有協整關系”的原假設，接受了“僅有一個協整方程”的原假設.也就是說在95%的概率下，認為經濟增長和陸路交通建設存在長期均衡關系.

圖1 滯后階數法則檢驗結果

圖2 Johansen檢驗結果

3.2 協整關系檢驗

為了得到lngdp、lnrailway、lnroad存在長期均衡關系的關系式，本文對數據進行Stata處理，得出協整方程為：

lngdp=0.96lnroad+1.97lnrailway-2.15

(0.04*) (0.16*)

在上式中，圓括號內為漸進標準誤差,* 表示在1% 的顯著水平下顯著.方程表明，從長期來看，公路里程(萬公里)增加1%，鐵路運營里程(千公里)增加1%，會引起GDP(兆元)分別增加0.96%和1.97%.這說明陸路交通建設對于經濟增長存在正向影響，且鐵路建設的影響幅度大于公路建設.與單純的OLS估計結果(見表2)相比，MLE估計降低了公路對經濟增長的影響而強調了鐵路對經濟增長的影響，這是符合當今市場需求的估計.

表2 OLS回歸結果

注：括號里表示的是t統計量.*p< 0.05,**p< 0.01,***p< 0.001

為了進一步驗證該VECM模型的有效性，本文對殘差的自相關性、正態性和特征根是否在單位圓內進行檢驗，檢驗結果顯示：通過拉格朗日乘數檢驗，可以接受無自相關的原假設；但是殘差的正態分布假設被推翻，考慮到殘差的非正態性對研究問題影響不大，因此此項可被忽略；其VECM模型除了其本身所設的單位根以外，伴隨矩陣的所有特征根都落在單位圓之內，保證了VECM模型的平穩性(見圖3).

圖3 VECM模型有效性檢驗結果

從協整方程結果可以看出，在長期條件下，公路建設的作用相較于以前大大減弱，相較于以前公路的乘數效應，現在的公路建設對于經濟增長是一比一的增長率關系.這表明隨著我國公路建設的基本完善，對于交通基礎設施建設的要求從追逐數量發展到追求質量，公路建設更加側重于普通公路翻新為等級公路，一味追求公路里程的時代已經逝去.另一方面，由于鐵路運輸與公路運輸相比，尤其是在2012年湖南省開通高鐵之后，其速度、運輸量等要求都明顯較于公路運輸占優，新建鐵路的高質量讓鐵路建設的重要性增加.原本鐵路運輸在航空運輸的競爭空間擠壓下已經逐漸勢弱，近年來隨著技術革新煥發了第二春.所以在更有效率的Johansen的MLE估計中，鐵路建設的作用比OLS估計的效果更好.

3.3 動態影響分析: 脈沖響應函數

為了描述出短期內陸路交通基礎設施對于經濟增長的影響，本文采用IRF對于短期沖擊進行分析.IRF描述的是系統內一個變量對其他變量的一個單位沖擊所產生的影響，尤其是短期內因變量的沖擊對于自變量能夠產生的影響.下方圖4中橫軸代表滯后階數，縱軸代表變量對于另一變量沖擊的響應程度，圖中曲線部分為計算值.

圖4 各變量脈沖反應函數圖

從圖4中可以看出，在短期，一個單位公路里程的沖擊對GDP存在正的沖擊影響，并在滯后2期、5期有波峰出現，鐵路建設對GDP也存在正的響應，并且滯后期數更長，說明鐵路建設對經濟增長的時滯長于公路建設.顯示短期內陸路交通建設會促進經濟增長，但是公路建設的貢獻更大.

從中間的三幅圖可以看出，一個單位的GDP沖擊對于鐵路建設的影響幾乎為零，且穩定性非常高，而公路建設短期內的增加還會對鐵路建設給予一個負向沖擊.說明鐵路建設幾乎不受到經濟因素的影響，而作為互補品的公路的增加會削弱鐵路里程的需求力度.

最后三幅圖標明的是三個變量的短期沖擊對于公路里程建設的影響.與鐵路里程受到的影響相類似，經濟增長幾乎不會對既定的交通基礎設施建設產生影響，而其他交通設施的建設會降低對公路建設的需求力度，也就是產生了負面影響.

總結來看，短期沖擊解釋了鐵路建設的滯后效應比公路建設的滯后效應更嚴重，并且考慮到兩者作用存在一定的重合性，可以理解兩者是互補品的關系.同時兩者對于經濟增長的促進作用非常明顯，基本與研究假設相符合.

3.4 格蘭杰因果關系檢驗

Granger 因果檢驗是用于分析經濟增長、鐵路建設與陸路建設之間的因果關系的重要手段.Granger 因果檢驗的基本原理是: X 是否能導致Y發生，主要是看現在的Y能夠在多大程度上被過去的X解釋，加入X的滯后值是否使解釋程度提高.因此分析格蘭杰因果檢驗有利于判斷兩變量之間的相互關系，有利于梳理因果倒置導致的錯誤.

依據表3，在滯后2期，鐵路里程是在1%的顯著水平下引起GDP變動的格蘭杰原因，其中GDP在滯后1期且1%的顯著水平的前提下是鐵路里程的格蘭杰原因，兩者具有雙向格蘭杰關系.1%的顯著水平上，滯后1期的公路里程又是鐵路里程的單向格蘭杰變動原因.在滯后1期的條件下，1%的顯著水平上公路里程會是引起GDP變動的格蘭杰原因.

3.5 模型預測

表3 格蘭杰因果關系檢驗

為了檢驗本文模型估計結果的準確性，通過Stata對模型進行了預測，并與實際觀測值比較.本文運用了2010年之前的數據進行擬合，以預測2011-2013年的經濟增長、公路里程和鐵路里程數據.

圖5 模型預測結果

圖5結果表明，對于湖南省的經濟增長和鐵路里程都在5%的顯著水平下有準確的預測，但是公路的預測結果卻反而較差.考慮到自2010年以來，湖南省內公路已經逐漸趨于飽和，新時代任務主要是升級為等級公路的工作，公路里程的增加反而較少，如果將公路里程這一指標替換為同時考慮公路質量和公路長度的折中變量，預測效果會優于此次方程結果.因此進一步討論可以優化公路和鐵路指標，也就是運用同時考慮質量和數量的新權威指標來精確預測結果.

4 進一步討論

圖6 陸路建設質量簡單比較圖

因此本文由于數據時期的限制，對數據僅進行簡單的OLS回歸.簡單的OLS回歸的初步結果肯定了公路質量和鐵路質量的提升對于經濟增長會有正向的促進作用，因此可以初步斷定前文假設優異的陸路交通建設的質量和數量同時促進經濟增長的假設是正確的.

5 結論及政策建議

文章通過對數據的結果分析，得到了以下結論：(1)GDP、鐵路里程和公路里程的時間序列是一階單整過程.(2)陸路交通建設和經濟增長存在著長期均衡關系，且根據湖南省數據來看，鐵路建設的效用強于公路建設.(3)在短期內，公路建設對經濟增長的沖擊力度反而比鐵路建設更大.(4)經濟增長和鐵路建設之間存在雙向格蘭杰因果關系，而公路建設僅僅是經濟增長的格蘭杰原因.(5)模型預測效果不錯，如若對公路建設內部數據進行細分，會得出更加優異的模型擬合結果.(6)進一步討論顯示陸路交通建設不僅要依賴于數量，還需要考慮質量.

與以往公路建設更重于鐵路建設的結果不同，鐵路建設效應隨著時代發展正在逐漸加強.從黃森[8]的最新研究可以發現，擴大交通基礎設施與提升交通基礎設施存量雖然都對經濟增長有相似的正向彈性，但是在相同投資時，擴大交通基礎設施會表現出更好的效用.由此，交通基礎設施的建設導向要充分考慮多重經濟屬性.政府應該指導性地發展高科技高質量的交通基礎設施建設，從單純的比數量逐步轉化到科技含量為重的建設上來；從單純的“填湖造路”轉移到合理統籌性的規劃發展建設上來.并且也要考慮到短期和長期的相互差異，從現實需求出發：短期內可以用公路建設來刺激經濟增長，但長期均衡下還是要更依賴于大運輸量的鐵路建設取勝.本文結論得出經濟增長會受到積極陸路交通建設的正向影響，但是考慮到分省數據的特殊性，全面推廣結論還需要進一步討論和研究.

[1]Aschauer D A．Is public expenditure productive?[J].Journal of Monetary Economics,1989,(2):177-200.

[2]王任飛，王進杰．基礎設施與中國經濟增長：基于VAR方法的研究[J]．世界經濟,2007,(3):14-21.

[3]張鏑，吳利華．我國交通基礎設施建設與經濟增長關系實證研究[J]．工業技術經濟,2008,(8):87-90.

[4]來艷峰，張丹.關于公路建設對地區經濟增長影響的研究——以河南省VECM模型的時間序列數據為例[J]. 中國總會計師,2014,(7):82-84.

[5]史敦友.京廣高鐵城市經濟帶經濟聯系研究[J].現代商貿工業,2015,(5):19-21.

[6]肖雁飛，張瓊，曹休寧，等.武廣高鐵對湖南生產性服務業發展的影響[J].經濟地理,2013,(10):103-107.

[7]文志濱．廣東省交通基礎設施與經濟增長的關系：基于協整分析的實證研究[J].特區經濟,2011,(2):38-39.

[8]黃森.交通基礎設施空間建設差異化影響了中國經濟增長嗎[J].貴州財經大學學報,2015,(3):9-20.

(責任編校：晴川)

Effects of the Land Transportation Infrastructure on Economic Growth

OU XIN

(School of Economics, Central University of Finance and Economics, Beijing 100081, China)

Based on the data of Hunan province from 1997 to 2013, this article researches the relationship between land transportation infrastructure and economic growth.In order to obtain more accurate results, the paper chooses the VECM model and national statistics to enhance the accuracy. The results show that land transportation infrastructure andeconomic growth have the equilibrium in the long term, and especially land transportation infrastructure has a positive effect on economic growth. Both road transportation infrastructure and railway transportation infrastructure show positive effects on economic growth; however, road transportation infrastructure has more effects and variability on economic growth than railway transportation infrastructure in the short term.

transportation infrastructure; the VECM model; impulse response function; economic growth

2015-07-07

歐歆(1994— )，女，湖南長沙人，中央財經大學經濟學院學生.研究方向：計量經濟學.

F540.31

A

1008-4681(2015)05-0068-06