合福高鐵和寧安高鐵對安徽省城市可達性影響研究

孫建平 ，尹學宇

（1.池州學院 地理與規(guī)劃學院，安徽 池州 247100；2.北京中軟國際科技服務有限公司馬鞍山分公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引 言

高速鐵路是現(xiàn)代城際交通工具發(fā)展的代表性產(chǎn)物，在解決大通道上大量旅客快速輸送問題方面有著極為重要的作用[1]。旅客的出行時間被縮短，區(qū)域空間結(jié)構發(fā)生改變，時間、空間的地緣阻隔被打破。高速鐵路的快速發(fā)展不僅從根本上改變了中國鐵路運輸?shù)母窬郑憬萘巳藗兊目鐓^(qū)域通勤[2]，提高了區(qū)域交通的可達性水平，而且增強了生產(chǎn)要素的流動能力，對區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系產(chǎn)生深刻的影響。

國內(nèi)外學者關于高速鐵路可達性的研究取得了豐碩的成果，主要集中在時空變化研究和地域經(jīng)濟效應研究兩大方面，分析高鐵對時空距離縮短的影響性機制，評價其在網(wǎng)絡優(yōu)化中給不同區(qū)域帶來的收益[3-5]。

2015年，合福高鐵與寧安高鐵相繼開通，安徽省尤其是皖江地區(qū)的交通運輸狀況得到了顯著改善，進而對各城市的經(jīng)濟潛力及城市間的經(jīng)濟聯(lián)系強度產(chǎn)生了極大影響。本文以安徽省為研究區(qū)域，分析兩條高速鐵路開通前后16個地級市的交通可達性、城市間的經(jīng)濟聯(lián)系以及交通路網(wǎng)相關指標的變化，希望為促進高速鐵路繼續(xù)蓬勃發(fā)展和加強地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與區(qū)域合作提供參考。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

安徽省地處華東地區(qū)，除省會合肥市以外，下轄15個地級市、9個縣級市、50個縣以及45個市轄區(qū)，區(qū)域面積達14.01萬平方千米。安徽省居中靠東，其中合肥市是長三角城市帶次級中心，南京都市圈與合肥都市圈在此交匯，截至2021年末，安徽省已有常住人口6 113萬人，國民生產(chǎn)總值達42 959億元。

1.2 數(shù)據(jù)來源

空間數(shù)據(jù)來源于安徽省測繪局公布的1:250萬比例尺交通圖，矢量化合福高鐵與寧安高鐵開通前后的鐵路數(shù)據(jù)；利用ArcGIS軟件，構建網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集，作為后續(xù)分析的基礎源數(shù)據(jù)；國民經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于安徽省統(tǒng)計年鑒。

2 研究方法

2.1 加權平均旅行時間

從歷史經(jīng)驗與行業(yè)前沿研究結(jié)果表明，區(qū)域可達性除了受到當?shù)刈匀坏乩憝h(huán)境與交通基礎設施發(fā)展水平制約以外，也和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平有關，可用加權平均旅行時間表示。公式為：

式（1）中，Ai即為目標節(jié)點的加權平均旅行時間；Tij為節(jié)點i與j在交通運輸網(wǎng)絡中的最短旅行時間，默認交互時間是相同的，少數(shù)單行路網(wǎng)暫不考慮；Mj為節(jié)點j的自身經(jīng)濟社會發(fā)展與流動性指標，可以是國民生產(chǎn)總值（GDP）、工業(yè)或第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人均可支配收入等，它反映了節(jié)點在經(jīng)濟層面對周圍地區(qū)的輻射與吸引力的高低，本文研究選取2014年、2016年安徽省各地級市國民生產(chǎn)總值作為經(jīng)濟指標；n為參與分析的交通運輸網(wǎng)絡上除了目標節(jié)點以外的節(jié)點總數(shù)。Ai是可以直接反映區(qū)域路網(wǎng)可達性的阻抗性指標，節(jié)點i的可達性的優(yōu)良與其數(shù)值大小成反比[6-7]。

2.2 交通路網(wǎng)發(fā)育評價指標

在2.1中的加權平均旅行時間公式中，經(jīng)濟指標也是一個重要影響要素。2016年安徽省經(jīng)濟相較于2014年有了飛速的發(fā)展，這就為鐵路開通本身對可達性影響力評估帶來了干擾因子。為解決這一問題，在研究中引入了路網(wǎng)網(wǎng)絡發(fā)育評價指標，公式如下：

式（2）中，d代表路網(wǎng)密度，為交通路線里程L與區(qū)域面積S的比值；β代表網(wǎng)絡連接率，是網(wǎng)絡線路數(shù)e與網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)v的比值，當β小于1時，網(wǎng)絡呈樹狀分布，當β大于1時，網(wǎng)絡呈回路狀分布；γ代表網(wǎng)絡的結(jié)合性水平，反映網(wǎng)絡的伸展程度，其值越大，則結(jié)合水平越高，反之則越低[8]。

2.3 基于引力分析的首位度模型

首位度指標反映的是區(qū)域核心的首位城市對次首位城市的影響力[9]。其計算公式為：

式（3）中，P1為最高聯(lián)系程度；P2為次高聯(lián)系程度。在研究中，引入萬有引力公式變形的經(jīng)濟影響力公式來計算區(qū)域路網(wǎng)中的所有節(jié)點的聯(lián)系程度。其計算公式如下：

式（4）中，Sij為城市節(jié)點i對節(jié)點j的影響力，Tij為城市節(jié)點i與節(jié)點j之間的最短通達時間，fsi為城市節(jié)點綜合影響力指標，an反映城市節(jié)點經(jīng)濟發(fā)展狀況的單項指標。本文選取了國民生產(chǎn)總值（GDP）、工業(yè)生產(chǎn)總值、城市固定資產(chǎn)投資、城市二級優(yōu)越空氣天數(shù)和城市就業(yè)人數(shù)來確定城市節(jié)點綜合影響力指標。

3 可達性水平分析

3.1 合福高鐵和寧安高鐵開通前后的加權平均旅行時間

模型緊扣鐵路運輸網(wǎng)絡的變化，分別以2014年與2016年安徽省的普通鐵路與高速鐵路為網(wǎng)絡路徑，構建網(wǎng)絡數(shù)據(jù)集，并對高鐵線路與普通鐵路賦予不同的時速，以16個地級市的鐵路站點作為節(jié)點，通過ArcGIS網(wǎng)絡分析模塊計算最短時間成本。為了實現(xiàn)批量計算，基于Model-Builder模塊構建地理模型，完成節(jié)點間最短時間的批量處理。對于具有多個鐵路站的城市，對其進行合并處理，再根據(jù)公式（1）結(jié)合國民生產(chǎn)總值計算各地級市的加權平均旅行時間，如表1所示。

表1 高鐵開通前后加權平均旅行時間

從分析結(jié)果可以明顯發(fā)現(xiàn)，在兩條線路開通之后，安徽省區(qū)域的可達性整體提高，尤其是合福高鐵和寧安高鐵的節(jié)點城市，如安慶、蕪湖、銅陵、池州、馬鞍山、合肥、黃山等市的可達性水平有了明顯的改善。

3.2 路網(wǎng)發(fā)育指標

根據(jù)公式（2）計算高速鐵路開通前后安徽省鐵路網(wǎng)發(fā)育指標，如表2所示。可以發(fā)現(xiàn)安徽省的鐵路網(wǎng)發(fā)育的各項指標均有提高，反映了安徽省鐵路網(wǎng)不斷健全，可達性水平以及路網(wǎng)上的城市節(jié)點之間的交互能力也相應提高。

表2 2014、2016年安徽省鐵路網(wǎng)發(fā)育指標

3.3 首位度分析

合肥市作為安徽省省會，研究其在“高鐵時代”經(jīng)濟發(fā)展趨勢，可以作為安徽省整體經(jīng)濟發(fā)展的縮影。對選取的反映城市經(jīng)濟實力的單項指標做無量綱處理。運用經(jīng)濟影響力公式計算出城市的綜合經(jīng)濟指標，基于ArcGIS軟件對分析結(jié)果進行空間插值，如圖1所示。可以發(fā)現(xiàn)，兩條高鐵線路開通前后，合肥對于鐵路沿線城市中的馬鞍山、蕪湖、銅陵、池州、安慶的影響力顯著增強。這除了因為合肥自身的經(jīng)濟實力飛速增強以外，更是因為交通基礎設施的建設與發(fā)展，可以通過合肥對南北區(qū)域影響力變化趨勢的快慢對比分析得出結(jié)論。

圖1 高鐵開通前后合肥市首位度指標對比圖

4 結(jié) 語

高速鐵路路網(wǎng)的發(fā)展，能夠打破自然地理條件的阻隔，加速區(qū)域內(nèi)以及區(qū)域之間人流、物流、信息流的交互傳輸。通過研究合福高鐵和寧安高鐵兩條高鐵開通運行前后，安徽各市可達性水平的變化情況，得出以下結(jié)論：

首先，合福高鐵與寧安高鐵，一縱一橫。兩條高鐵線路的先后開通運行，將合肥、馬鞍山、蕪湖、銅陵、池州、安慶、宣城、黃山納入中國高速鐵路網(wǎng)絡，促進了安徽省的高速鐵路分布格局向路網(wǎng)更加穩(wěn)定復雜的“卅”字型分布轉(zhuǎn)變。交通路網(wǎng)的發(fā)育性指標——網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡連接率、網(wǎng)絡延展度都有顯著提高。

其次，兩大高鐵線路，有效改善了省內(nèi)沿線邊界地市邊緣的情況，加強了安徽省中心城市合肥與其他地市間的影響，尤其是對皖南地區(qū)的影響，經(jīng)濟文化交互更加緊密，增強了合肥作為“長三角城市群”副中心城市與“合肥城市圈”中心城市履行職能的能力。

最后，高速鐵路作為一種方興未艾的交通運輸方式，其建設發(fā)展正進一步打破長期以來區(qū)域之間的時空阻隔。高鐵建設將會促進高鐵沿線產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟向更加合作化、高效化的方向發(fā)展。