滬昆高鐵通道“空鐵聯運”模式的經濟模擬研究

郭 旸 于秋陽 陳昊洋

（1.3.復旦大學旅游學系，上海 200433；2.上海社會科學院應用經濟研究所，上海 200020）

一、引言

自從《中長期鐵路網規劃》首次規劃了“四縱四橫”的鐵路客運專線網絡，高速鐵路發展與建設進入了發展快車道。2016年底，“滬昆高鐵”全線通車，高速鐵路網的空間布局全面成形。到2017年底，運營里程占到全世界高鐵總量的66.3%，已成為世界上運營規模最大的高速鐵路網。高鐵貫通能夠顯著提高沿線城市的交通可達性、要素流動性，促進生產要素在沿線站點實現集聚發展，重塑區域發展格局。近年來民航客運量保持增速不斷提升的發展勢頭，2017年我國民航業全年完成運輸總周轉量1083億噸公里。2018年春運期間，民航運送旅客和執行航班同比增長11.7%和9.5%。然而面對國內群眾日益增長的商務和旅游出行需求，我國民航依舊在特定時段和特定地點面臨著運力不平衡的問題。

隨著高鐵網絡的不斷完善和民航航線的不斷擴展，高鐵和民航擁有各自不相重合的優勢，具備在競爭的同時進行合作互補的條件?！翱砧F聯運”是一種多模式交通聯運的類型，即為航空與鐵路的聯合運輸，是二者之間相互合作的表現形式。根據國內外“空鐵聯運”的實踐，其含義一般指通過航空和鐵路兩種運輸方式將旅客運送至目的地，通過軟件和硬件設施實現航空與鐵路的無縫換乘等內容。目前上海虹橋樞紐集合了航空、高鐵、地鐵、城市公交等交通方式，實現了航空與鐵路的站內換乘。海口美蘭機場、三亞鳳凰機場、蘭州中川機場、貴陽龍洞堡機場等已實現了與高鐵的站內換乘。東方航空與上海鐵路局推出長三角地區的“空鐵通”產品，標志著國內對于發展“空鐵聯運”的初步嘗試。2017年國務院公布了《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》，規劃重點提出了優化綜合交通樞紐布局的相應措施。為了提升綜合客運樞紐站場一體化的服務水平，按照零距離換乘要求，在全國重點打造150個開放式、立體化綜合客運樞紐。同年《關于促進交通運輸與旅游融合發展的若干意見》直接提出積極推進游客聯程聯運，加快推進“空鐵聯運”產品的開發。在此政策背景下，未來航空與高鐵的換乘合作和“空鐵聯運”模式，將是未來旅游交通的重要發展趨勢。

本文以“滬昆高鐵”通道為研究對象，從合作的研究視角出發，重新審視民航和高鐵的各自優勢與競爭關系。之所以選擇“滬昆高鐵”，緣于它是《中長期鐵路網規劃》中“八縱八橫”高速鐵路主通道，也是中國東西向線路里程最長、速度等級最高、經過省份最多的高速鐵路。因此選擇“滬昆高鐵”通道作為分析對象具有較好的代表性意義。文章嘗試通過分析“空鐵聯運”模式下民航和高鐵的合作對于可達性指標的影響，發掘“空鐵聯運”在我國綜合交通網絡中的未來價值，探討民航和高鐵進行深度合作的前景。在國家促進交通運輸與旅游融合發展的大背景下，有助于依托高鐵、民航加快構建便捷高效的旅游交通網絡，提高旅游目的地的通達性和便捷性。

二、文獻綜述研究進展

關于國外的文獻研究成果較為豐富。首先，是聚焦于“空鐵聯運”可行性模型的研究。例如Allrad & Moura（2014）建立了“空鐵聯運”運營商和旅客的成本定量模型，發現高速鐵路的競爭力隨旅行花費的上升逐漸下降。Sorroco & Viecens（2013）從機場視角建立空鐵聯運模型，衡量具有容量限制和航司競爭弱勢的兩類機場的社會和環境影響。Chiambaretto& Decker（2012）以航空與鐵路之間的聯運協議為研究對象，提出了空鐵聯運協議競爭狀況評估中所要考慮并衡量的各類因素。其次，是關注“空鐵聯運”產品運營的旅客影響的研究。例如Voltes-Dorta & Rodriguez-Deniz等（2017）分析了以旅游客流為主的機場轉移離港旅客的能力。建立了不同線路間的聯運協議、提升多種交通方式之間的換乘能力能夠有效減少對旅客的影響，進而降低對航空公司忠誠度及目的地形象的負面影響。Roman、Martin（2014）從旅客偏好角度出發，研究空鐵聯運的不同換乘模式，并針對不同的服務要素分別研究了旅客對其的支付意愿。最后，是通過案例對象切入展開的鐵路與航空系統關聯的研究。例如Givoni & Chen（2017）以上海虹橋樞紐為研究對象，評價了虹橋樞紐空鐵聯運的層次和潛力。我國空鐵聯運發展的主要障礙來自鐵路和航空兩大系統的相互阻隔，以及市場的高度重合競爭。Albalate & Fageda（2016）基于面板數據分析了西班牙高速鐵路對旅游產出的影響。高速鐵路的開通對航空運輸有一定負面影響，而航空運輸和旅游產出呈密切正相關。Albalate& Bel等（2015）基于交通運輸的供給視角，以德國、法國、西班牙和意大利為例，研究了高速鐵路的開通對于重合線路上航空公司所提供的航班頻率和座位數量的影響。

國內學者對于“空鐵聯運”的研究關注近年來越來越多。首先，關于“空鐵”模式競爭優勢的研究。例如丁金學和金鳳君等（2013）建立了高鐵和民航運輸市場的分擔模型，得出了不同運輸距離下高鐵和航空的運輸市場占有率情況。張旭（2012）基于運輸價格、運輸時間、程前程后時間與費用等因素建立了民航高鐵競爭模型，確定了高鐵與民航各自的優勢運距以及在因素變化情況下競爭情況的改變。其次，關于“空鐵”模式互補效應的研究。例如王姣娥和胡浩（2013）基于GIS的研究技術，發現高鐵站點和民航機場的服務范圍的重合度逐步加強。楊年和朱金福（2012）通過遺傳算法的驗證，計算了不同的樞紐容量分配及聯運高鐵的長度基礎上的旅客盈余量，提出了通過高鐵代替或補充樞紐機場支線來緩解樞紐機場容量壓力的可能性。最后，關于“空鐵聯運”模式的運力效果和旅游效應的研究。例如李詣（2017）選用了城市間不同交通方式下的運行時間、價格、折扣率、可提供座位數等指標，構建空鐵聯運城市間運力模型，選用運行時間和價格因素構建出行成本模型。徐鳳和朱金福等（2016）以民航與高鐵聯運網絡總成本最低為目標函數，構建了民航直航以及空鐵聯運的數學模型，并以此確定了城市之間成本最小的通行路徑。汪德根（2013）從旅游空間格局、旅游流網絡結構以及旅游區域發展空間差異三個方面探討，高鐵帶來的集聚效應大于擴散效應，導致了區域旅游發展差異的進一步擴大。

目前關于“空鐵”關系的研究關注客運分擔率視角的競爭關系，也有部分研究從覆蓋范圍的角度分析高鐵與民航系統的合作關系。這些文獻研究為“空鐵聯運”深入研究的開展提供了堅實的理論參考。然而現有的研究成果主要集中于從交通銜接、旅客需求、交通規劃等角度對空鐵聯運進行必要性和可行性的分析，本文試圖從兩種“空鐵”交通網絡發展條件模擬經濟效果，對比“空鐵聯運”不同發展狀態下的可達性效應和旅游市場影響。

所謂兩種模擬發展條件指的是現實條件和理想條件?，F實條件，是指滬昆高鐵通道目前已經存在的聯運條件；理想條件，是指模擬滬昆高鐵通道未來可能實現的優化聯運條件。在現實條件下，民航與高鐵場站換乘所需的時間和費用選取當前狀態下經由公共交通方式進行換乘所需花費的最短時間以及其相對應的費用。在理想條件下，意味著通道內的航空交通網絡可以作為高鐵網絡的補充，形成二者的綜合交通樞紐連接。也即假設通道內的上海、杭州、南昌、長沙、貴陽、昆明，所有的6座省會城市及直轄市作為航空與鐵路交通的連接樞紐，均已實現了綜合交通樞紐的建設，以及“空鐵聯運”無縫換乘的模擬狀態。以期通過對兩種條件下“空鐵”交通網絡的可達性分析，評價“空鐵聯運”的現實實施效果，展望“空鐵聯運”未來建設的發展方向。

三、理論模型與數據選擇

（一）可達性理論與模型方法

本文選擇可達性指標量化空鐵聯運視角下的民航與高鐵的競合關系。可達性的概念由兩部分組成，一方面側重于物理意義上的可達性，采用體現交通距離、時間成本、費用成本的空間阻隔模型衡量；另一方面側重于經濟意義上的可達性，通過體現區域內節點規模的空間相互作用模型進行衡量。時間可達性的公式為：

潛力是指研究區域內某城市受到的其他所有城市的合力，衡量的是某城市與其他城市在經濟和旅游層面進行交流的容易程度，與該城市的自身規模無關。經濟交流潛力代表區域內某城市與其他城市間的經濟可接近性，代表能夠獲得的經濟資源和發展機遇；旅游潛力代表區域內某城市與其他城市間的旅游可接近性，代表城市居民能夠獲得的旅游資源和出游選擇。一般公式如下：

基于滬昆高速鐵路網、沿線城市高鐵車站節點、機場節點及民航航線數據，構建“現實條件下”的空鐵交通網絡和“理想條件下”的空鐵聯運交通網絡，運用GIS空間分析方法，將航線網絡，高速鐵路網絡及兩種空鐵交通網絡抽象成為幾何網絡并構建網絡數據集，采取ArcGIS 10.2軟件的網絡分析技術，建立O-D成本矩陣，基于時間成本最小原則，對城市節點的可達性進行求解。

（二）研究區域的數據選取

“滬昆高鐵”通道作為我國高速鐵路網中的重要組成部分，其橫跨了上海、浙江、江西、湖南、貴州、云南六個省市，聯通了中國東部、中部和西部地區，是我國重要的東西交通大動脈。本文的研究范圍包括：滬昆高速鐵路、其經過的5個省份中的21個地級市及1個直轄市（上海），以及高鐵沿線城市的機場。其中，上海虹橋機場與浦東機場前往研究區域內城市的航線重合度高，因此合并為一座機場進行考察。金華市、衢州市、上饒市的三座機場不具備與研究區域內其他機場通航的條件，邵陽市的機場通航時間較晚，缺少研究數據，不在此次研究范圍之內。本研究中所采用的交通數據由高鐵、民航、中轉三部分組成。不考慮出發地和目的地城市內部的交通通勤時間，以及不同車次和班次間銜接所需要花費的額外時間。

高鐵城際旅行時間由兩部分組成，分別為必要候車時間與高速鐵路運行時間。必要候車時間選擇車站開始檢票的時間。民航城際旅行時間由三部分組成，分別為必要候機時間，平均延誤時間以及航線運行時間。上海的民航高鐵中轉時間取自上海虹橋火車站到達層到虹橋機場出發層辦票大廳的步行時間實測值；其余城市的民航高鐵中轉時間選取經由公共交通往來機場與高鐵站的最短時間。高鐵城際旅行費用來源于鐵路網站車票價格。由于國內機票是浮動票價，民航旅行費用選取自中國民航局發布的“全國民航航班運行效率報告”，以平均客運收入水平結合運行里程數計算得來。研究中選取的社會經濟數據為城市生產總值、城市年末常住總人口；旅游業數據為城市旅游總收入、城市旅游者接待總數。數據均來源于各城市統計局發布的國民經濟和社會發展統計公報。

四、空鐵聯運效果經濟模擬分析

（一）現實條件下空鐵交通網絡的可達性

通過計算現實條件下的空鐵交通網絡的平均旅行時間，可以分析出空鐵交通網絡對時間成本角度的可達性影響。計算結果發現，各城市平均旅行時間介于171分鐘至345.2分鐘，總平均旅行時間為224.8分鐘。而在單一高鐵網絡下，各城市平均旅行時間介于181.5分鐘至432.1分鐘之間，總平均旅行時間為250.2分鐘。從空間上看，空鐵交通網絡下的各城市的時間可達性呈現東西部地區可達性低、中部地區可達性高的特征。現實條件下空鐵聯運對于東西部地區的改善程度要好于中部地區。

通過計算現實條件的空鐵交通網絡的平均旅行費用，可以分析空鐵聯運對費用成本角度的可達性影響。結果發現，空鐵交通網絡的平均旅行費用介于250.5元至679.5元，與單一高鐵網絡相比，并不具有費用可達性的優勢。從空間上看，東部和西部城市的費用可達性分別降低20.3%和22.1%，中部城市降低6.3%。三個地區城市的費用可達性降低程度均高于時間可達性的提升程度。

綜合來看，現有空鐵交通網的時間費用組合成本高于高鐵網絡的城市有20座，僅有2座城市在總體可達性相對于高鐵具有優勢。由此可見，現實條件下的空鐵交通網絡和高鐵網絡相比，在費用成本和組合成本兩方面并沒有太大的經濟競爭力。僅適合對時間敏感而對價格不敏感的旅客出行。

（二）理想條件下空鐵聯運交通網絡的可達性

研究結果發現，理想條件的空鐵聯運網絡下的各城市平均旅行時間介于152.5至284.2分鐘之間。整體有了較為明顯的可達性提升，平均提升率為17.6%；可達性最高和最低的城市分別為長沙和曲靖。從空間分布上看，理想條件的空鐵聯運網絡下的最長和最短平均旅行時間的差值，東西部地區與中部地區的差距已經明顯縮小?？傮w看，理想條件下空鐵聯運對于滬昆高鐵通道兩端的城市在旅行時間成本方面的意義要大于通道中段的城市，對東部地區的上海、嘉興、杭州以及西部地區的貴陽、安順、曲靖、昆明作用最為明顯。理想條件的空鐵聯運網絡下的平均旅行費用介于265.6至686.9元之間。費用可達性和高鐵網絡相比大大下降。從空間分布上看，整體呈現東部和西部城市費用可達性下降率高，中部城市可達性下降率低的特征。

結合時間可達性進行分析，發現在組合成本下，空鐵聯運組合成本好于高鐵的城市有17座，占城市總數的77.3%，但組合成本的減少程度基本集中在15%以內。因此，對于時間敏感的旅客，空鐵聯運能夠有效滿足對于縮小時間成本的需求，對于綜合考慮時間和費用成本的旅客，空鐵聯運提供了另一種選擇。

圖1 時間可達性提升程度對比

理想條件下22座城市中，15座城市的經濟交流潛力增長率低于平均值，顯示空鐵聯運交通網絡對經濟交流潛力總體貢獻不明顯。從經濟交流潛力變化率的空間分布看，西部地區城市的增長率則要高于中部和西部地區。其中，昆明和貴陽分別取得了超過10%的增長率?？砧F聯運對于特定地區的城市間的交流具有顯著的積極意義。

表1 經濟交流潛力對比

同時，在理想條件下，區域內總的旅游潛力值相較于高鐵網絡的提升率為2%。從空間上看，西部地區相對更顯著，4座城市的旅游潛力提升均高于平均水平?？砧F聯運有效地減少了東西部城市之間的交流成本，提升了東西部城市之間居民長距離出游的能力。

綜上所述，通過實施空鐵聯運，區域內時間可達性的提升最為顯著，經濟潛力和旅游潛力總體有所提升。在滬昆高鐵通道區域內實施空鐵聯運，對節約城市間旅行的時間成本作用顯著；從經濟交流和旅游潛力的角度看，空鐵聯運的實施對西部地區城市的意義大于東部和中部城市。

五、空鐵綜合交通樞紐的選擇與優化

通過運用ArcGIS軟件對現實條件的空鐵網絡以及理想條件的空鐵聯運交通網絡可達性的計算，可以獲得區域內22座城市之間共462條O-D城市對，對這462條城市對進行分析后發現和高鐵網絡相比，在空鐵網絡的現實條件下有34條城市對的可達性得到改善，而在空鐵聯運交通網絡的理想條件下有108條城市對的可達性得到了改善，未來空鐵聯運的實施能夠有效提升更多城市對間的交流能力。通過建立最短路徑矩陣，分別分析這現實條件下34條和理想條件下108條可達性提升的城市對的途徑點和途徑線情況，可以考察兩種條件下可達性提升時各綜合交通樞紐和民航航線的利用狀況，從而能為區域內空鐵綜合交通樞紐和民航航線的優化提供參考。

通過最短路徑矩陣分析O-D城市對遍歷的途徑點情況，可以得到現實條件下的空鐵網絡和理想條件下的空鐵聯運交通網絡中的6座交通樞紐機場的O-D城市對遍歷頻次，如下表所示。

表2 樞紐機場O-D城市對遍歷頻次

在現實條件的空鐵交通網絡下，各樞紐機場的城市對通行遍歷頻次有比較大的差距，其中上海虹橋的空鐵出行利用率最高，為26組；南昌昌北的空鐵出行利用率最低，為0。這主要是由于在現實條件下，各樞紐機場與高鐵進行換乘的能力有較大差距；同時，位于運輸通道末端的城市，空中交通運輸的優勢要高于位于運輸通道中段的城市。上海虹橋機場的換乘條件最好，能夠吸引到本地及嘉興的客流進行空鐵出行；長沙黃花機場盡管能夠吸引周邊4座城市的客流進行空鐵出行，但由于其位于運輸通道中段，較高鐵相比具有優勢的航線較少，航空出行目的地選擇受限，因此城市對的遍歷頻次并不高。而其余機場在空鐵換乘能力較差的情形下，只能吸引本地客流選擇空鐵出行，因此在整個區域內利用率較低。

當構建了理想條件下的空鐵聯運交通網絡后，各樞紐機場的空鐵換乘能力都在這一條件下有所提升，甚至達到了與上海虹橋樞紐相同的水準。在這樣的情況下，各樞紐機場的O-D城市對的遍歷頻次有了比較明顯的變化。區域內遍歷頻次最高的機場變為杭州蕭山機場，在空鐵聯運交通網絡下，有43組城市對之間的交通通行經過該機場，而虹橋機場的遍歷頻次有所降低。原因主要在于，當空鐵聯運各換乘交通樞紐的條件相同時，臨近的杭州蕭山機場對于嘉興市的空鐵出行的輻射能力更強，選擇杭州蕭山機場進行空鐵聯運出行的組合成本更低，造成嘉興的客流經過的樞紐機場出現了轉移。其余4座機場，城市對間通行的遍歷次數介于34至41次，均有顯著提高，同時各機場的遍歷頻次較為接近，其在區域內的利用率相較于現實條件趨于平衡。

因此，在理想條件下的空鐵聯運網絡中，區域內的6座機場均應作為空鐵綜合交通樞紐，以提高區域的交通可達性。該研究結果也進一步驗證了《“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃》中滬昆高鐵通道區域內綜合交通樞紐的選取和定位的合理性。

圖2 空鐵聯運交通網絡O-D城市對路徑示意圖

同時，基于最短路徑矩陣可以得到兩種條件下各樞紐城市間共24條航線的遍歷頻次，由此分析當可達性提升時，各航線在現實條件的空鐵交通網絡和理想條件下的空鐵聯運交通網絡中的利用狀況。

現實條件下，24條航線僅有杭州至昆明往返等10條航線得到了利用，10條航線中，除上海至長沙往返外，其余8條航線均為航程超過1500km的長距離運輸航線。說明在當前的條件下，區域內的大多數航線很難與高速鐵路進行競爭。而在理想條件的空鐵聯運交通網絡下，24條航線中僅5條航線未被充分利用，分別為上海至南昌、長沙至貴陽往返、貴陽至昆明往返，皆為區域內航程小于700km的中短途航線。其余航線伴隨著各樞紐機場的遍歷頻次的提升迎來利用率的上升。

綜合分析可以得知，空鐵聯運的實施不僅較大程度上提升了研究區域內的時間可達性，同時由于組合成本的降低，也能夠吸引沿線更多城市的旅客選擇航空與鐵路結合的方式進行旅行，為各個樞紐機場帶來客流，提升各條航線的利用率。未來，隨著我國綜合交通樞紐建設的不斷推進，航空與鐵路相關企業和部門也應結合實際情況，基于現實中的客流變化，及時調整民航航線和列車班次結構，以更好滿足研究區域內沿線城市的出行需求?？砧F聯運對于提升區域內綜合交通樞紐以及民航航線的利用率有著顯著的作用，有助于民航和高鐵兩種交通運輸方式的平衡發展，民航和高鐵可以通過發揮各自的優勢達到合作共贏。

六、結論與建議

從滬昆高鐵通道內民航和高鐵的競爭態勢看，民航與高鐵在區域內部分城市之間的運輸區間有重合的情形，但兩者在交通運輸中的側重點不同，各自滿足不同需求的旅客。民航側重于在區域內提供具有時間可達性優勢的運輸服務；高鐵側重于提供具有費用優勢的運輸服務，能夠為區域內的城市提供更好的交通覆蓋率、經濟交流潛力和旅游潛力。

從滬昆高鐵通道內民航和高鐵的合作看，現實條件下，既有空鐵交通網絡相比于高鐵網絡在時間可達性、經濟交流潛力及旅游潛力沒有顯著優勢，費用可達性相比之下有所下降。理想條件下，空鐵聯運交通網絡對時間可達性、經濟交流潛力及旅游潛力均有進一步提高，其中對時間可達性的提升最顯著，費用可達性有所下降。滬昆高鐵通道區域內的空鐵聯運有助于縮小地區間時間可達性差異，對西部地區城市的經濟交流潛力和旅游潛力的積極意義較顯著。

目前我國并不缺少空鐵聯運的硬件設施。上海虹橋、?？诿捞m、鄭州新鄭、蘭州中川等機場都能夠實現與高速鐵路的無縫換乘，未來北京新機場、杭州機場4號航站樓都將引入高鐵線路，空鐵聯運交通樞紐的發展前景明朗。但同時，軟硬件設施與服務支持還有欠缺，影響空鐵聯運網絡的發展。結合國外的發展經驗，國內空鐵聯運樞紐可以從中轉系統、行李系統、票務系統等方面進行優化。

從中轉系統的優化層面，國內的空鐵聯運樞紐可以在機場和高鐵站的換乘通道中設置空鐵聯運服務中心，負責聯運乘客的客運手續辦理的指引工作，增加購票設施以滿足旅客即時出行的需求；設立能夠整合旅游資源和交通資源的旅游服務窗口，為中轉游客直接提供豐富多樣的旅游產品；改進空鐵換乘通道，增設空鐵聯運專用安檢通道，使高鐵站可以通過空鐵換乘通道與候機區域直接連通，節省旅客所需花費的換乘時間。

從行李系統的優化層面，可以參考德國法蘭克福機場的經驗，通過對機場行李傳輸設施的升級改造，將其延伸至空鐵聯運換乘設施中，旅客可以在換乘的路途中直接完成行李托運和提取。

從票務系統的優化層面，目前鐵路票務和航空票務還處于相互獨立的系統中，能將二者聯系在一起的只有票務代理機構，但目前的票務系統并不能夠滿足空鐵聯運的發展需要。未來有必要建立綜合交通運輸票務體系，提供客票覆蓋全程的票務服務。在網絡化信息化時代，推進客票無紙化。在此基礎上，根據交通運行大數據，分析空鐵聯運的重點區域和主要客流走向，在特定區域和特定線路上對高鐵車次和民航航班進行協同匹配，最大限度地減少換乘的時間成本。

對于交通規劃部門而言，航空與高鐵的合作并不僅僅意味著客流的增長和受益的提升。建設快捷高效的綜合交通運輸網，對經濟社會的發展有著重要意義。通過對滬昆高鐵通道內的民航高鐵合作研究結果可知，空鐵聯運的實施能夠在一定程度上減小地區的交通可達性不平衡，促進西部地區與東部地區的經濟交流潛力和旅游潛力。因此，在空鐵聯運交通網絡的規劃中，應著重考慮交通運輸條件變化對經濟交流條件的改變，在聯運網絡的規劃中重點向經濟社會發展弱勢區域傾斜，以最大化地發揮交通對于縮小地區間差異的作用。