基于統(tǒng)計(jì)分析的城際鐵路建設(shè)條件研究

羅 霞， 呂 明

(西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031)

0 引言

城際鐵路作為一種新興的大運(yùn)量、快速的區(qū)域軌道交通，一般服務(wù)于人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)。城際鐵路是否建設(shè)、何時(shí)建設(shè)，直接關(guān)系到自身運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益和沿線產(chǎn)生的社會(huì)效益。目前關(guān)于城際鐵路建設(shè)條件的研究還較少，相關(guān)研究主要通過需求分析對(duì)城際鐵路是否建設(shè)進(jìn)行判斷。城際鐵路的建設(shè)條件不能將需求作為唯一的建設(shè)條件衡量指標(biāo)，而應(yīng)當(dāng)在需求分析的基礎(chǔ)上，建立一套可以客觀衡量地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平且可操作性強(qiáng)的參考指標(biāo)作為判斷某一地區(qū)是否符合修建城際鐵路條件的依據(jù)。

1 統(tǒng)計(jì)分析

描述統(tǒng)計(jì)學(xué)(Descriptive statistics)是研究如何取得反映客觀現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，并通過圖表形式對(duì)所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理和顯示，進(jìn)而通過綜合概括與分析得出反映客觀現(xiàn)象的規(guī)律性數(shù)量特征的一門學(xué)科［1］?；诿枋鼋y(tǒng)計(jì)學(xué)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是以研究社會(huì)經(jīng)濟(jì)的數(shù)量方面為研究對(duì)象的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)，主要包括統(tǒng)計(jì)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)整理和統(tǒng)計(jì)分析三個(gè)相互銜接、緊密聯(lián)系的階段［2-3］。統(tǒng)計(jì)分析的實(shí)施按照上述三個(gè)階段展開，分別應(yīng)用大量觀察法、統(tǒng)計(jì)分組法和綜合指標(biāo)法對(duì)我國(guó)城際鐵路進(jìn)行類型劃分和指標(biāo)分析。

1.1 統(tǒng)計(jì)調(diào)查

對(duì)我國(guó)目前建成和在建的26條城際鐵路進(jìn)行了資料收集整理工作，根據(jù)立項(xiàng)批復(fù)時(shí)間，對(duì)鐵路沿線地區(qū)的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)［4-5］，如表1所示。

表1 我國(guó)建成及在建城際鐵路沿線地區(qū)主要總量社經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果

續(xù)表1

1.2 統(tǒng)計(jì)整理

1.2.1 指標(biāo)層構(gòu)建

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，由于統(tǒng)計(jì)城際鐵路沿線地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量指標(biāo)受線路里程及所處地區(qū)差異影響較大，較難直接獲得直觀有效的參考指標(biāo)，因此，為了對(duì)建設(shè)條件進(jìn)行深入研究，需要對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行整理，篩選和完善指標(biāo)，采用的合適的指標(biāo)對(duì)統(tǒng)計(jì)對(duì)象進(jìn)一步分析，如表2所示。

表2 我國(guó)建成及在建城際鐵路沿線地區(qū)主要相對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)調(diào)查結(jié)果

為了避免統(tǒng)計(jì)分析過程出現(xiàn)重復(fù)以及增強(qiáng)建設(shè)條件指標(biāo)的可操作性，有必要采用相關(guān)性分析對(duì)既有的指標(biāo)進(jìn)行重新組構(gòu)。對(duì)高度線性相關(guān)的指標(biāo)，可根據(jù)具體情況保留其中一項(xiàng)指標(biāo)。相關(guān)性的檢驗(yàn)采用Pearson 相關(guān)系數(shù)法［2］，計(jì)算方法為

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可將線性相關(guān)程度分為以下幾種情況［1］:當(dāng)|r|≥0.8時(shí)，視為極強(qiáng)度相關(guān);當(dāng)0.6＜|r|≤0.8時(shí)，視為強(qiáng)度相關(guān);當(dāng)0.4 ＜|r|≤0.6時(shí)，視為中度相關(guān);當(dāng)0.2 ＜|r|≤0.4時(shí)，視為低度相關(guān);當(dāng)|r|＜0.2時(shí)，說明變量之間的相關(guān)程度極弱，可視為不相關(guān)。

對(duì)人口、GDP和地方財(cái)政一般預(yù)算收入3項(xiàng)總量指標(biāo)兩兩進(jìn)行相關(guān)分析，在顯著性水平為0.01的情況下，人口與GDP、地方財(cái)政一般預(yù)算收入的相關(guān)系數(shù)分別為0.784和0.676，GDP與地方財(cái)政一般預(yù)算收入的相關(guān)系數(shù)為0.836。因此，GDP與地方財(cái)政一般預(yù)算收入兩項(xiàng)指標(biāo)呈極強(qiáng)度線性相關(guān)關(guān)系，GDP指標(biāo)基本可反映地方財(cái)政一般預(yù)算收入指標(biāo);同理GDP指標(biāo)相比人口指標(biāo)可以更全面的反應(yīng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，因而保留GDP指標(biāo)。根據(jù)這一結(jié)果，將相對(duì)指標(biāo)中(見表2)的單位里程地方財(cái)政一般預(yù)算收入指標(biāo)排除，保留單位里程GDP指標(biāo)。

同理，對(duì)人口密度、人均GDP、單位里程人口和單位里程GDP四項(xiàng)相對(duì)指標(biāo)兩兩進(jìn)行相關(guān)分析，在顯著性水平為0.01的情況下，可得人均GDP與單位里程GDP兩項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)為0.825，呈強(qiáng)度線性相關(guān)關(guān)系，故可保留人均GDP指標(biāo);人口密度、人均GDP和單位里程人口三項(xiàng)相對(duì)指標(biāo)兩兩之間相關(guān)度均較低，此外由于單位里程人口指標(biāo)需要在城際鐵路線網(wǎng)規(guī)劃后才能測(cè)算，因此經(jīng)過指標(biāo)篩選，保留人口密度和人均GDP兩項(xiàng)相對(duì)指標(biāo)。

1.2.2 初步聚類

對(duì)26條城際鐵路的人口密度及人均GDP兩項(xiàng)相對(duì)指標(biāo)的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，通過計(jì)算每項(xiàng)指標(biāo)的變異程度，分析各指標(biāo)是否能夠獲得指標(biāo)準(zhǔn)則，如無法獲得指標(biāo)準(zhǔn)側(cè)，則需要進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)。變異程度由各項(xiàng)指標(biāo)離散系數(shù)表示。離散系數(shù)(Coefficient of Variance)的計(jì)算方法為

式中，s為標(biāo)準(zhǔn)差

經(jīng)計(jì)算得到人口密度、人均GDP兩項(xiàng)指標(biāo)離散系數(shù)分別為0.180 0、0.513 0。由于離散系數(shù)過大，無法得出有效的參考指標(biāo)，因此需要對(duì)統(tǒng)計(jì)對(duì)象采用基于聚類分析的綜合分組方法進(jìn)行分組分析。

城際鐵路分組主要采用聚類分析的方法，聚類分析是一種探索性的分析，在分析之前對(duì)要?jiǎng)澐值念愋褪俏粗?。針?duì)變量的聚類分析，采用層次式的判別方式根據(jù)變量之間的親疏程度進(jìn)行聚類。另外，在聚類分析的過程中需要充分考慮個(gè)案特性。廣深走廊經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，穗莞深城際人均GDP超出統(tǒng)計(jì)均值約200%。因此為了獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果，在分組的過程中需要對(duì)該城際鐵路做特殊考察，指標(biāo)聚類分析過程暫不納入樣本。

統(tǒng)計(jì)分組的主要采用K-Mean聚類方法［2］，過程如下:確定聚類的類數(shù)k;確定k個(gè)類的初始類中心點(diǎn)，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，選擇k個(gè)有代表性的樣本數(shù)據(jù)作為初始類中心;計(jì)算所有樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)到k個(gè)類中心點(diǎn)的歐式距離，按照k個(gè)類中心點(diǎn)距離最短原則，把所有樣本分派到各中心點(diǎn)所在類中，形成一個(gè)新的k類，完成一次迭代過程，其中距離為歐氏距離(Euclidean Distance)，計(jì)算公式為

式中，p為單個(gè)樣本變量數(shù);xi為第一個(gè)樣本在第i個(gè)變量上的取值;yi為第二個(gè)樣本在第i個(gè)變量上的取值。

通過綜合分析，選取人口密度和人均GDP作為城際鐵路的統(tǒng)計(jì)分組作為參考指標(biāo)可將城際鐵路劃分為兩類(見表3)，且結(jié)果較為理想:人口密度指標(biāo)F統(tǒng)計(jì)量為7.005，相伴概率為0.014，此項(xiàng)指標(biāo)兩類城際鐵路間差異明顯;人均GDP指標(biāo)F統(tǒng)計(jì)量為88.693，相伴概率＜0.001，此項(xiàng)指標(biāo)兩類城際鐵路間存在顯著差異(如表3所示)。從而初步將城際鐵路劃分為Ⅰ類城際鐵路(京津城際、寧安城際、漢孝城際、武漢—黃岡城際、武漢—黃石城際、武漢—咸寧城際、長(zhǎng)株潭城際、昌九城際、鄭焦城際、鄭開城際、哈齊城際、長(zhǎng)吉城際、成綿樂城際、成渝城際、渝萬城際、成灌城際、成蒲城際)和Ⅱ類城際鐵路(京唐城際、津保城際、滬寧城際、寧杭城際、滬杭城際、廣珠城際、莞惠城際、青榮城際)。

表3 初步聚類結(jié)果分析

經(jīng)變異程度檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)分組后城際鐵路人口密度和人均GDP指標(biāo)離散系數(shù)較分組前大大減小，分組效果明顯(如表4所示)。

表4 城際鐵路初步聚類結(jié)果檢驗(yàn)

分析初步聚類結(jié)果，可以得出Ⅱ類城際鐵路人口密度與人均GDP指標(biāo)離散系數(shù)均較小，結(jié)果較為理想;Ⅰ類城際鐵路人口密度指標(biāo)離散系數(shù)仍較大，需要進(jìn)一步做聚類分析。

1.2.3 二次聚類

對(duì)聚類結(jié)果觀察不難發(fā)現(xiàn)，Ⅱ類城際鐵路均位于東部地區(qū)，Ⅰ類城際鐵路包括了樣本中全部中西部地區(qū)城際鐵路。對(duì)Ⅰ類城際鐵路的人口密度和人均GDP指標(biāo)需做進(jìn)一步聚類分析，可以將Ⅰ類城際鐵路劃分為Ⅰ-1類(京津城際、寧安城際、漢孝城際、武漢—黃岡城際、武漢—黃石城際、武漢—咸寧城際、長(zhǎng)株潭城際、鄭焦城際、鄭開城際、哈齊城際、長(zhǎng)吉城際、成蒲城際)和Ⅰ-2類(昌九城際、成綿樂城際、成渝城際、成雅城際、成灌城際)。

人口密度指標(biāo)F統(tǒng)計(jì)量為1.779，相伴概率為0.202;人均GDP指標(biāo)F統(tǒng)計(jì)量為41.835，相伴概率＜0.001，說明對(duì)Ⅰ類城際鐵路起到顯著差異作用的相對(duì)指標(biāo)為人均GDP(如表5、表6所示)。

表5 Ⅱ類城際鐵路聚類結(jié)果分析

表6 城際鐵路二次聚類結(jié)果檢驗(yàn)

綜合分析聚類結(jié)果和城際鐵路所處地理位置，可以給出如下結(jié)論，Ⅱ類城際鐵路均位于東部地區(qū)，Ⅰ-1類城際鐵路除京津城際及成蒲城際外均位于中部地區(qū)，Ⅰ-2類城際鐵路除昌九城際外均位于西部地區(qū)。因此為了便于分類的理解和操作，將我國(guó)建成和在建的城際鐵路劃分為3類:東部地區(qū)城際鐵路、中部地區(qū)城際鐵路和西部地區(qū)城際鐵路。

由此可知東部地區(qū)城際鐵路人口密度較大、人均GDP較高;中部地區(qū)城際鐵路人口密度略小、人均GDP較低，西部地區(qū)城際鐵路人口與中部地區(qū)城際鐵路相近而人均GDP較低。京津城際為我國(guó)第一條城際鐵路，規(guī)劃建設(shè)早于其他城際鐵路，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為項(xiàng)目批復(fù)年數(shù)據(jù)，指標(biāo)分析結(jié)果應(yīng)納入中部地區(qū)城際鐵路，但為了便于表述，仍采用地理位置將京津城際歸入東部地區(qū)城際鐵路。同理將昌九城際歸入中部地區(qū)城際鐵路，成蒲城際歸入西部地區(qū)城際鐵路。另外，根據(jù)地理位置將未納入聚類分析樣本的穗莞深城際納歸入東部地區(qū)城際鐵路，如表7所示。

表7 城際鐵路類型劃分

2 結(jié)果分析

通過對(duì)城際鐵路沿線地區(qū)的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用綜合指標(biāo)法對(duì)總量指標(biāo)即人口、GDP和相對(duì)指標(biāo)人口密度、人均GDP進(jìn)行分析(如圖1～圖4所示)，可以得出以下結(jié)論。

2.1 人口

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不同城際鐵路沿線地區(qū)人口不存在可直接比較關(guān)系，主要影響因素為線路里程。線路里程長(zhǎng)，覆蓋面積廣，沿線人口多。其次，沿線地區(qū)土地開發(fā)形態(tài)和程度也是重要的影響因素。相較于中、西部城際鐵路，東部城際鐵路沿線地區(qū)人口總體上較多，這是由于東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份土地密集開發(fā)，在較大范圍內(nèi)保持了高密度的人口分布，例如長(zhǎng)三角城市群的滬寧、滬杭走廊以及珠三角城市群的穗莞深走廊等;而中、西部地區(qū)城市群規(guī)模相對(duì)較小，城市化水平低于東部地區(qū)，另外存在土地開發(fā)密度較小，沿線人口較東部沿海地區(qū)少。

2.2 GDP

與人口指標(biāo)類似，城際鐵路沿線地區(qū)GDP受線路里程影響。其次，東部城際鐵路沿線地區(qū)GDP較中、西城際鐵路高，差別較為明顯，主要影響因素包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)差異。中西部地區(qū)受自然條件約束，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后。此外，西部地區(qū)二、三次產(chǎn)業(yè)在GDP中的比重較低，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期落后于東部沿海地區(qū)。以上因素均導(dǎo)致了中西部城際鐵路沿線地區(qū)GDP低于東部城際鐵路。

圖1 我國(guó)城際鐵路沿線地區(qū)人口

圖2 我國(guó)城際鐵路沿線地區(qū)GDP

圖3 我國(guó)城際鐵路沿線地區(qū)人口密度

圖4 我國(guó)城際鐵路沿線地區(qū)人均GDP

人口及GDP兩個(gè)總量指標(biāo)受城際鐵路規(guī)模影響較大，可以作為區(qū)域內(nèi)城際鐵路路網(wǎng)規(guī)劃參考指標(biāo)，而具體城際鐵路的建設(shè)應(yīng)當(dāng)將相對(duì)指標(biāo)如沿線地區(qū)人口密度、人均GDP等指標(biāo)作為參考對(duì)象。

2.3 人口密度

通過對(duì)26條城際鐵路的統(tǒng)計(jì)可以得出以下結(jié)論:東部城際鐵路沿線地區(qū)人口密度均達(dá)到800人/km2，中、西部城際鐵路(除哈齊城際外)沿線地區(qū)將人口密度均達(dá)到600人/km2。長(zhǎng)三角城市群和珠三角城市群是我國(guó)人口最為集中的地區(qū)之一，這兩個(gè)地區(qū)城際鐵路中的滬寧城際和滬杭城際沿線地區(qū)人口密度超過1 000人/km2。西部地區(qū)的成灌城際和成蒲城際里程較短且位于成都市域范圍，統(tǒng)計(jì)結(jié)果受成都主城區(qū)數(shù)據(jù)影響較大，具有部分城市軌道交通沿線地區(qū)的性質(zhì)，因此人口密度大。哈齊城際沿線地區(qū)人口密度較小，然而其為繁忙的哈爾濱、大慶、齊齊哈爾工業(yè)走廊提供了大運(yùn)能、占地少、節(jié)能環(huán)保的城際軌道交通，并與在建的哈大鐵路客運(yùn)專線等快速鐵路銜接，將為振興東北老工業(yè)基地發(fā)揮重要作用，修建意義重大。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果綜合分析，將東部沿海地區(qū)城際鐵路沿線地區(qū)人口密度800人/km2，中部地區(qū)城際鐵路沿線地區(qū)人口密度600人/km2，西部地區(qū)城際鐵路沿線地區(qū)人口密度600人/km2作為城際鐵路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。

2.4 人均 GDP

通過對(duì)26條城際鐵路的統(tǒng)計(jì)可以得出以下結(jié)論:人均GDP可以較為明顯地反映我國(guó)地區(qū)發(fā)展的差異性，東部地區(qū)城際鐵路沿線地區(qū)普遍高于中西部地區(qū)城際鐵路，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的穗莞深走廊人均GDP超過120 000元。東部地區(qū)城際鐵路(京津城際除外)沿線地區(qū)人均GDP基本達(dá)到60 000元，其中京津城際作為我國(guó)第一條城際鐵路規(guī)劃時(shí)間較早，具有一定的超前性，此指標(biāo)低于同類其他城際鐵路;中部地區(qū)城際鐵路(昌九城際除外)沿線地區(qū)人均GDP均達(dá)到35 000元;西部地區(qū)城際鐵路沿線地區(qū)人均GDP基本達(dá)到25 000元。昌九城際人均GDP低于同類其他城際鐵路，然而該線使京九線最繁忙的九江至向塘區(qū)段實(shí)現(xiàn)客貨分線，消除運(yùn)輸瓶頸，具有重大的修建意義。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的人均GDP≥60 000元，中部地區(qū)的人均GDP≥35 000元，西部地區(qū)人均GDP≥25 000元作為一般情況下城際鐵路建設(shè)指標(biāo)較為合適。

3 結(jié)論

通過對(duì)我國(guó)建成及在建城際鐵路沿線地區(qū)主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，采用相對(duì)指標(biāo)作為城際鐵路建設(shè)參考具有實(shí)踐意義。城際鐵路一般建設(shè)條件為:人口密度東部地區(qū)≥800人/km2，中部地區(qū)和西部地區(qū)≥600人/km2，人均GDP東部地區(qū)≥60 000元，中部地區(qū)≥35 000元，西部地區(qū)≥25 000元。城際鐵路作為區(qū)域內(nèi)大運(yùn)量快速軌道客運(yùn)系統(tǒng)，在直接為旅客提供服務(wù)、滿足旅客出行需求的同時(shí)，還具有優(yōu)化區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、拉動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)區(qū)域一體化進(jìn)程、改善用地形態(tài)、節(jié)能減排等一系列巨大的社會(huì)效益。城際鐵路的規(guī)劃建設(shè)在參考建設(shè)條件指標(biāo)的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)綜合考慮實(shí)際情況和需求預(yù)測(cè)，做出合理的分析。

［1］徐浪.描述統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.成都:西南財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，2001.

［2］韓兆洲，趙濱.數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的比較［J］.統(tǒng)計(jì)與決策，2007，235(4):127-128.

［3］本書編委會(huì).鐵路建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)及案例實(shí)務(wù)全書［M］.北京:中國(guó)建設(shè)出版社，2006.

［4］國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2004—2009.

［5］國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2004—2009.