高鐵建設對山東城市可達性演變的影響

韓 飛,王 蒙

(曲阜師范大學 經濟學院,山東 日照 276826)

高鐵建設對山東城市可達性演變的影響

韓 飛,王 蒙

(曲阜師范大學 經濟學院,山東 日照 276826)

在山東省高速鐵路建設快速發展的背景下,以山東省17地市為研究對象,選取2006、2015和2020年三個時點,利用加權平均旅行時間、日常可達性和經濟潛力三個指標,分析高速鐵路發展對山東省城市可達性空間格局演變的影響。研究結果表明:高速鐵路開通進一步強化了省內中心城市的地位,可達性空間格局逐漸表現出“兩核一帶”的特征;高速鐵路開通明顯改變了原有可達性空間格局,高鐵沿線城市的可達性獲得明顯提升,而未開通高鐵城市的可達性則呈現相對下降趨勢;高速鐵路建設顯著縮短了城市間往返時間,時間成本節約效應逐漸顯現,到2020年基本實現“1、2、3小時”高速鐵路交通圈。

高速鐵路;可達性;山東省;加權平均旅行時間

一、引言

1964年日本建成世界上第一條高鐵(本文所指的“高速鐵路”,包括國家標準的新建的設計時速超過250km/h與既有線路改造后時速達到200km/h的高速鐵路,也包括設計時速160km/h左右的快速鐵路)——“新干線”以后,法國、意大利、英國、美國等發達國家陸續開始了高速鐵路的建設。我國從2007年開始逐步推進高速鐵路網建設(通常將1999年開始建設,并于2003年開通的秦沈客運專線認作中國第一條高鐵線,但這只是處于局部試驗運行階段,而中國大規模的高速鐵路建設是從2007年開始的),力圖通過高速鐵路(以下簡稱高鐵)建設為經濟發展注入新動力。高鐵的建設通過縮短時空距離,影響經濟活動的空間分布和地區經濟的發展,對區域空間結構的演變具有重要意義。

可達性提高是高鐵對區域經濟發展最直接的影響。Hansen首次提出交通“可達性”概念,將其定義為交通網絡中各節點相互作用機會的大小[1]。之后,國內外學者不斷拓展可達性的含義,Geurs和van Wee將可達性定義為交通系統使得個體到達某一區位的能力[2],林善浪等認為可達性是在給定的交通條件下,一個地方的活動及其交通行為能夠接近另外一些地方的容易程度[3]。因此,可達性概念的核心可以理解為利用時間指標衡量空間距離。

隨著可達性概念的不斷深化和拓展,國內外學者利用不同的評價方法,對城市間可達性進行研究。絕大多數研究將研究區域抽象為點狀區位,并將各個區域分別作為起點和終點來評價各節點的可達性?；邳c狀區位的可達性評價一般有三個基本的指標:加權平均旅行時間、日可達性和經濟潛力[4]。Gutiérrez等選取加權平均旅行時間指標分析了歐洲高鐵建設對區域可達性的影響[5]。Levinson利用上述三個指標分析了高鐵發展對美國區域可達性的影響,認為這三個指標是分析鐵路系統對區域可達性的影響的有力工具[6]。楊金華利用這三個基本度量指標,分析了高鐵對湖南城市群可達性的影響[7]。李一曼等選取加權平均旅行時間指標,借助ArcGIS網絡分析功能,探討了浙江省綜合交通網絡中節點城鎮可達性及其時空演變特征[8]。王妙妙、曹小曙采用加權平均旅行時間指標,研究了關中—天水經濟區縣際經濟聯系網絡空間格局與演化特征[9]。

高鐵可以通過增大區域可達性,逐漸改變居民的居住區位選擇和工作方式,有效增進人力、技術和資金等生產要素在沿線城市間合理流[10-12],加快企業網絡和產業鏈開始從中心城市向中小城市延伸,產業轉移和區域分工與合作得到拓展,進而區域產業結構得到優化。

以2007年膠濟客專、2010年京滬高鐵的建成通車為標志,山東省高鐵建設初步發展。2015年,隨著濟青客專和京滬高鐵的先后興建通車,高鐵通達地市數量增加到8個(濟南、淄博、濰坊、青島、德州、泰安、濟寧、棗莊),高鐵—普鐵兩級鐵路體系“三橫二縱”的鐵路格局初步形成。《山東省國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》指出:加快推進濟青高鐵、魯南高鐵、濟鄭高鐵、濰萊高鐵、京九高鐵山東段、濟南—萊蕪—泰安—曲阜—棗莊—徐州城際鐵路、京滬高鐵二線、濟南—濱州—東營、沿海高速鐵路等高鐵項目。到“十三五”末,山東省規劃高鐵項目建成后,將形成三橫三縱、支線補充的鐵路交通格局,基本形成以濟南、青島為中心,濟南、青島至周邊城市1小時通達,濟南與省內各地級市2小時通達,省內各地級市之間3小時通達的“1、2、3小時”高速鐵路交通圈。在此背景下,本文借鑒既有文獻的研究方法,以山東省的17個地市作為研究對象,選取2006年、2015年、2020年三個時點,就高鐵建設對山東省城市可達性空間格局影響及其演變規律進行研究。

二、研究方法

(一)研究指標的選取

參照對現有研究文獻中可達性評價指標的選取,本文以空間區位的簡化為基礎,將山東省17地市抽象為點狀區位,并分別將17地市作為起點和終點,測度不同時間點各地市省內可達性改變及其空間格局演變,主要評價指標為加權平均旅行時間、日常可達性和經濟潛力。

1.加權平均旅行時間

加權平均旅行時間是衡量某一節點到其他節點之間的時間的測度指標,主要由評價節點的空間區位決定,也與該節點經濟發展水平及交通設施密度相關。指標得分越高,說明該節點到達經濟中心耗費的時間成本越高,即該節點可達性越低;反之,指標得分越低,則該節點可達性越高。在這一指標下,中心城市(區域)的得分往往要低于邊緣城市。具體的計算公式為:

(1)

式(1)中,Ai表示區域內節點i可達性,表示節點可達性的優劣程度;Tij表示通過交通工具從節點i到達其他節點所花費的最短時間;Mj為評價系統范圍內某一節點的經濟實力或對周邊地區的輻射力,一般采用GDP總值或社會商品銷售總額等指標衡量[7],本文中采用各節點所屬地市的 GDP 總量為權重;n為評價系統內除i地以外的節點總數。這一指標是通過計算各節點之間通行時間的差異,衡量高鐵建設所帶來的時間節約,從而體現可達性值的變化。

2.日常可達性

高鐵建設通過降低各節點城市之間的往來的時間成本,進而加快城市間人流和物流的流動,形成一天可達的“經濟圈”。日?？蛇_性衡量一天時間內從某一節點城市到其它節點城市進行各種活動的(包括辦公、旅游、居住等)的程度和數量[13],可以通過人流或者物流來衡量,也可以采用節點的日常最大出行范圍來衡量,本文采用后者。日常最大出行范圍的時間跨度為8小時(即一天的工作時間),而時間限度一般選取為3小時,為衡量中心城市與臨近城市聯系的緊密程度則可把時間限度縮小為1小時。結合《山東省國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》本文選取將中心城市(濟南、青島)1小時,其他節點城市3小時,對山東省高鐵建設的日?？蛇_性進行分析。

3.經濟潛力

該指標的大小主要受到被評價節點的經濟區位影響,指標得分越高,表示被評價節點可達性水平越高,反之則越低。這一指標的計算引入了物理學中萬有引力模型,具體計算公式為:

(2)

式中,Pi表示節點i的經濟潛力值;Mj為評價系統范圍內某城市的經濟實力或對周邊地區的輻射力,可采用GDP總值或社會商品銷售總額等指標;Dij表示通過交通工具從節點i到城市j所花費的時間或途中距離等,本文采取前者;α為距離摩擦系數,一般取1[7]。

(二)數據來源、交通網模型與估算依據

采取以上三個指標,測算高鐵建設對山東省城市間可達性空間格局影響,需要兩方面的數據:節點城市間的通行時間以及節點城市的經濟發展狀況。

1.節點城市間的通行時間

2006年和2015年,節點城市間通行時間依據實際開通鐵路線路測算。若節點城市間有直達高鐵或普通鐵路,按照鐵道部12306網站列車時刻查詢,選取旅行時間最短數據為通行時間;若節點城市間沒有直達高鐵或者普通鐵路,則選取高鐵或者普通鐵路通行時間加轉乘時間最短數據為通行時間,考慮到各地市間數據的可比較性,在轉乘時間計算中選取公路轉乘方式,如2015年濟寧對外出行的時間多采用公路經轉曲阜高鐵站的時間,2006和2015年萊蕪對外出行時間多采用公路經轉濟南或泰安站時間。2020年,對未建成通車的快速高速和城際鐵路旅行時間,節點城市間通行時間依據規劃情況測算,其中距離根據公布的鐵路里程等數據綜合計算得出,列車區段運行時速根據其設計運行時速,如新建的濟萊城際、濟聊城際使得濟南到萊蕪、聊城的通達時間縮短到約30分鐘,新建的青日連快速鐵路使得青島到日照的通達時間縮短至約40分鐘。對計劃2020年前提速的鐵路線,按照前后速度的比值進行換算,如濟青客專的開通將使得濟青線上列車時速由200km/h提高至350km/h,魯南高鐵的建成將使得連接魯南四市的鐵路由菏兗日鐵路的120km/h提升至魯南高鐵客專的350km/h,京滬高鐵預計2020年時速會由300km/h恢復為350km/h。

2.節點城市的經濟發展數據

2006年和2015年,節點城市的GDP數據來源于《山東統計年鑒》,2020年節點城市GDP總量以2015年為基期,結合《山東省2015年國民經濟和社會發展統計公報》公布的節點城市各自地區生產總值增長率推算得出。

三、結果分析

(一)加權平均旅行時間

把平均旅行時間、GDP總量數據代入式(1)中,計算每個節點城市的加權平均旅行時間值,得出數據如表1所示。對區域可達性差異變化程度進行分析發現:(1)2006～2020年,隨著高鐵的發展,17地市的可達性均有不同程度的提升。其中,13個城市的變化率超過60%,4個城市的變化率超過到50%,依照變化率遞減標準排列為(此處取前十位城市):德州>棗莊>濟寧>濟南>聊城>臨沂>泰安>青島>濰坊>煙臺,表明高鐵的發展,一定程度上已經顯示出巨大的時間成本節約效益。(2)高鐵的開通對設點城市的可達性有明顯的影響。受益于到京滬高鐵開通,濟南、泰安、棗莊、濟寧、德州可達性變化率均達到或超過65%;濟青高鐵、濟青客專的開通使得淄博、濰坊可達性變化率分別達到56%、65%,青煙威榮城際鐵路的開通使得煙臺、威海的可達性的變化率分別達到52%、67%。(3)隨著高鐵線路網的逐漸完善,原有高鐵設點城市的可達性也會明顯提高。如泰安、棗莊等城市,由于青煙威榮城際鐵路、魯南高鐵、青日(連)快速鐵路的先后建成,其可達性在2020年將會進一步提高;而東營由于未能直接接入高鐵網,享受高鐵組網效應較小,可達性的提高程度最低,可達性變化率只有54%。(4)省內各地市的可達性變化程度有一定分異。未開通高鐵的東營可達性變化程度較小,而德州、棗莊、濟寧和濟南四個地市的可達性變化程度較大。

以平均加權旅行時間計算結果為基礎,借助ArcGIS軟件,按照自然斷點將山東省17地市可達性程度分為5個梯隊,對2006年到2020年山東省城市可達性的空間格局演變進行分析。結果表明:(1)可達性處于第一梯隊的地市數量出現明顯增加,地理位置優勢使得淄博一直處于第一梯隊,而京滬高鐵、膠濟鐵路貫通,使得濟南、泰安和濰坊三個地市可達性程度逐漸趕超淄博,進入第一梯隊。(2)京滬高鐵的開通使得可達性格局出現了明顯變化,原處于可達性最低梯隊德州、棗莊和濟寧分別上升為第二梯隊和第三梯隊,而魯南高鐵臨沂—曲阜先導段、青日(連)鐵路的建設將會使得臨沂和日照在2020年進入第二梯隊。(3)由于地理位置的劣勢,以及高鐵組網效應的限制,威海一直處于可達性最低梯隊。

表1 2006、2015、2020年山東城市加權平均旅行時間

城市200620152020排名變化率(%)濟南20211868166泰安21012674265濰坊21312376364淄博18311480456聊城26019589566濱州22416789560德州29113392768萊蕪21416492757青島27016595965臨沂283221971066日照257230981162濟寧3171861051267棗莊3241751061367東營2682091231454菏澤3382401291562煙臺3492051321662威海3632251551757

(二)日?？蛇_性

經過構建17市間的通達時間矩陣,得到2006、2015、2020年三個時間點的通達性矩陣表(參見表2)。結果表明,高鐵的建設明顯提高了山東省各地市的日?？蛇_性,納入中心城市(濟南、青島)1小時圈的城市數量逐漸增加,其交通輻射能力逐漸增強。

2006年,納入濟南1小時圈的城市只有泰安,沒有城市納入青島1小時圈。17地市間除了淄博到濰坊用時49分鐘,濟南到泰安用時50分鐘、威海到煙臺用時60分鐘外,其他城市間往返時間都在1小時以上。通達程度最差的城市為威海,其到各個城市的通達時間在大都在2小時以上,特別是到菏澤的用時為649分鐘,超過10小時。

2015年,伴隨京滬高鐵和濟青高鐵的開通,高鐵連通的城市之間可達性提高明顯。納入濟南1小時圈的城市增加到3個城市,分別為泰安、德州和淄博,納入青島1小時圈為濰坊。各地市往返時間方面,濟南到泰安用時最少為17分鐘,威海到菏澤用時最多為382分鐘,除威海、菏澤、日照、東營和煙臺外,其他地市間通達時間均在4小時之內,處于當日可達的范圍,日?？蛇_性程度明顯提升。

表2 2020年山東省城市日常可達性

2020年,納入濟南1小時圈的城市增加到9個城市,增加了聊城、濱州、萊蕪、濟寧、棗莊和濰坊,納入青島1小時圈為城市增加到3個,增加了淄博和日照,作為中心城市的濟南和青島的交通輻射能力逐漸增強(表2)。各地市往返時間方面,各地市中除了耗時最長的威海到菏澤用時252分鐘外,全部在4小時之內,日?？蛇_性水平顯著提高;濟南、青島到所有地市用時均在3小時之內,基本實現“1、2、3小時”高速鐵路交通圈。

(三)經濟潛力

將Dij選取為加權平均旅行時間,Mj選取為GDP,依據(2)式,計算得到山東省17地市的經濟潛力值(見表3)。對經濟潛力指標的計算結果分析顯示:(1)高鐵建設使得山東省各地市的經濟潛力明顯上升,經濟潛力值變化率的均值達到1 149%,上升最為明顯的是德州,其變化率為1 414%,上升最慢的東營市變化率也達到了891%。(2)高鐵開通城市的經濟潛力上升明顯高于未開通高鐵的城市。借助京滬高鐵開通,泰安、德州、棗莊的經濟潛力獲得明顯提升,借助青煙威榮城際鐵路的建成,青島、煙臺的經濟潛力獲得明顯提升;而一直未開通高鐵的萊蕪、濱州、東營的經濟潛力提升幅度明顯相對較小。(3)區域經濟潛力差距有擴大趨勢。2006年,經濟潛力值最高的泰安,是最低的煙臺的1.92倍,而2020年經濟潛力值最高的濟南,是最低的煙臺的2.34倍。

表3 2006、2015、2020年山東省城市經濟潛力

以經濟潛力計算結果為基礎,借助ArcGIS軟件,按照自然斷點將山東省17地市可達性程度分為5個梯隊,對2006年到2020年山東省城市可達性的空間格局演變進行分析。結果表明:(1)可達性處于第一梯隊的地市基本沒有變化,濟南和泰安經濟潛力值始終處于前兩位,同時,其經濟潛力變化率也相對較大,淄博在高鐵建設之初就已經具有較強的交通輻射能力,高鐵的建設進一步鞏固了它們中心城市的地位。(2)高鐵開通明顯改變了可達性空間格局,高鐵沿線設點城市的可達性梯隊均獲得相應提升,如京滬高鐵開通提高了德州、泰安和棗莊的可達性梯隊,青日(連)快速鐵路的建設明顯提升了日照的可達性。(3)在空間格局上逐漸呈現出“兩核一帶”的特征,即以濟南和青島為核心,其輻射的泰安、淄博、濰坊為中軸帶,遠離中軸帶的地市出現可達性梯隊下降。

四、結論

在山東省高鐵快速發展的背景下,本文以山東省17地市為研究對象,選取加權平均旅行時間、日?？蛇_性和經濟潛力三個指標,對2006年、2015年和2020年的17地市可達性的進行計算,分析了高鐵建設對山東省城市可達性空間布局演變的影響。結果表明,高鐵的建設使得山東省各地市可達性獲得不同程度的提升,高鐵沿線城市的可達性提高程度更為明顯,到2020年基本實現“1、2、3小時”高速鐵路交通圈。

平均加權旅行時間和經濟潛力值得測算表明,高鐵開通對山東省城市可達性空間布局演變的影響表現為:(1)省內交通中心得到明顯強化。濟南、青島、泰安、淄博、濰坊等地市的可達性程度均獲得明顯提升,特別是經濟潛力值測算結果表明,濟南和泰安已經成為山東省的交通中心城市,并且其輻射能力逐漸增強。(2)高鐵的開通改變了原有的可達性空間格局,高鐵沿線城市的可達性獲得明顯提升,而未開通高鐵城市的可達性提升相對緩慢。(3)高鐵交通網的建設將使得山東省城市可達性空間格局表現出“兩核一帶”的特征,即以濟南和青島為核心,其輻射的泰安、淄博和濰坊為中軸帶,遠離中軸帶的地市出現可達性層次的相對下降。

基于17地市間通達時間矩陣的日?？蛇_性分析結果表明:(1)納入中心城市濟南和青島1小時圈的城市數量逐漸增加,中心城市的交通輻射能力逐漸增強。(2)各地市間的往返時間明顯縮短,高鐵建設的時間成本節約效應逐漸顯現,經過高鐵的逐步建設山東省基本實現“1、2、3小時”高速鐵路交通圈。(3)非高鐵通達城市以及高鐵組網不完善城市的日?？蛇_性提高程度較小,存在通達性劣于周邊城市的“洼地”(如萊蕪),為進一步提高省內的可達性,需要高鐵里程進一步的延伸,使更多地市接入高速鐵路網(如東營、濱州),充分發揮高鐵交通的組網效應。

受限于所選取得指標,本文的分析存在一定的不足。2020年各地市的GDP數值依據2015各城市GDP數值,并結合各自的增長率進行推算,一定程度影響了結果的準確性,而2020年的各城市間旅行時間與里程等數據是參照相關規劃進行估算的,與未來實際運行數據之間可能會存在一定程度的誤差。

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[責任編輯:陳宇涵]

2017-03-03

國家級大學生創新創業訓練計劃項目“基于生產性服務業集聚的高鐵新區發展路徑研究”(201510446026)

韓飛,1994年生,男,江蘇揚州人,曲阜師范大學碩士生,研究方向為產業經濟,(電子信箱)kingmeng230 @163.com。王蒙,1982年生,男,山東臨沂人,曲阜師范大學講師,研究方向為產業經濟。

10.3969/j.issn.1672-5956.2017.04.005

F532.3

A

1672-5956(2017)04-0028-07