京石客運專線對區(qū)域可達性的影響研究

姚勝永， 張向超， 楊鈺坤， 周 琳， 劉佳豪， 劉永超， 艾孟亭

(1.石家莊鐵道大學交通運輸學院，河北 石家莊 050043；2.北京電子科技職業(yè)學院，北京 100000)

高速鐵路的運營可以協(xié)調(diào)多種運輸方式，加速區(qū)域資源合理流動，緩解區(qū)域物流瓶頸，打破城市間的行政壁壘，促進交通運輸、區(qū)域資源配置和區(qū)域經(jīng)濟一體化[1]。高速鐵路引起人口、信息及其他資源要素的流動，對區(qū)域經(jīng)濟系統(tǒng)產(chǎn)生長期深遠的影響，而生產(chǎn)要素資源的流動半徑不單取決于空間距離，時間距離更為重要。高速鐵路極大地縮短了城市間的通行時間，使得城市空間相互作用增強，城市內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，故量化這種時間優(yōu)勢對高速鐵路的效率評價有著重要的意義。國內(nèi)外研究者在高速鐵路對城市產(chǎn)生的影響中，對時間距離的評價主要用可達性指標進行分析，并且預估高鐵效應(yīng)的長期影響，依托當前數(shù)據(jù)進行趨勢預測[2]。

1 研究概述

可達性是指利用一種特定的交通系統(tǒng)從某一給定區(qū)位到達活動地點的便利程度。美國綜合社會科學空間中心(CSISS)[3]認為對可達性概念和方法的分析是理解社會、經(jīng)濟和政治觀點的基礎(chǔ)。HANSEN[4]認為，可達性是相互作用機會的潛力并可用于分析城市區(qū)域的時空變化。KWAN[5]將可達性分為反映個人生活質(zhì)量的個體可達性和人口易達區(qū)位或地方專有屬性(某一區(qū)位“被接近”的能力)的地方可達性兩類。MURAYAMA[6]認為交通可達性和城市體系之間是相互作用的。GUTIERREZ[7]運用加權(quán)平均時間、潛力值與日?？蛇_性這三個指標，探討了高鐵對西班牙交通可達性格局的影響。MONZON等[8]從效率與公平的角度評價西班牙高鐵可達性。VICKERMAN等[9]分析了跨國高鐵網(wǎng)絡(luò)對可達性和經(jīng)濟發(fā)展的影響，對高鐵在促進國家和地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展方面提出質(zhì)疑。

高速鐵路所帶來的可達性利益涉及交通出行、社會經(jīng)濟以及區(qū)域發(fā)展等方面[10]。李平華等[11]指出可達性的定義與交通成本、端點區(qū)位特征及端點的選擇有關(guān)，并且可達性具有空間、時間、社會經(jīng)濟價值等特征。羅鵬飛等[12]以滬寧地區(qū)為例，通過有利平均旅行時間、日?？蛇_性和經(jīng)濟潛力三個指標分析了高速鐵路影響下沿線地區(qū)可達性的變化。王春慧等[13]通過交通成本的加權(quán)平均值模型計算出京滬高鐵沿線19個城市在2008年和2011年的可達性值，得出沿線城市可達性大幅度提高，改變沿線城市的傳統(tǒng)居住模式，增強了沿線的區(qū)域一體化趨勢。張莉等[14]應(yīng)用有利平均旅行時間模型、潛能模型和吸引力指數(shù)模型，對滬寧城際高速鐵路開通前后的區(qū)域可達性進行對比，得出滬寧城際高速鐵路建設(shè)提高了處于經(jīng)濟主導地位城市的可達性。李紅昌等[15]利用加權(quán)平均旅行時間和廣義加權(quán)旅行時間兩個指標，定量分析了石武高鐵對其沿線10個城市可達性的影響。

高速鐵路對沿線區(qū)域城市的影響，因地理區(qū)位和研究城市的范圍不同，產(chǎn)生不同的外部效應(yīng)。因此，通過對可達性客觀的評價，為定量的分析高鐵對城市發(fā)展的影響研究提供分析方法，為高鐵沿線區(qū)域生產(chǎn)要素的合理配置和發(fā)展模式的選擇提供依據(jù)。本文選擇2012年正式通車的京石客運專線沿線的7個站點城市作為研究對象，根據(jù)不同的城市規(guī)模將7個站點城市分成三個等級，通過有利平均旅行時間模型和潛能模型，對京石客運專線開通前后的區(qū)域可達性進行分析。

2 可達性的評價方法

可達性的量化模型較多，但評價角度不同，包括到達經(jīng)濟中心的時間、交通成本的平均值、有利平均旅行時間、機會可達性、日可達性、潛能模型等。由于可達性在量化階段主要受交通系統(tǒng)、距離成本、土地利用、可獲得的機會等方面的影響，且京石客專的線路長度較短，對于距離衰減的影響較小，著重考慮節(jié)點城市與所有經(jīng)濟中心之間的關(guān)系。而有利平均旅行時間能表征城市間的旅行成本，經(jīng)濟潛力表征區(qū)位吸引力，因此，選擇有利平均旅行時間和潛能模型來量化京石客運專線對沿線城市的可達性。

2.1 有利平均旅行時間(Ai)

有利平均旅行時間指標是一個評價節(jié)點到各經(jīng)濟中心的時間測度，主要由評價節(jié)點的空間區(qū)位決定，也與經(jīng)濟中心的實力及連接評價節(jié)點與經(jīng)濟中心的交通設(shè)施質(zhì)量密切相關(guān)。分值愈低，表示該節(jié)點可達性愈高；分值愈高，表示該節(jié)點可達性愈低。

(1)

式中:Ai表示有利平均旅行時間；Mj表示j城市的經(jīng)濟指標；Tij表示節(jié)點i通過交通網(wǎng)絡(luò)中通行時間最短的路線到達經(jīng)濟中心j所花費的時間。

2.2 潛能模型(Pi)

潛能模型指標主要由評價節(jié)點的經(jīng)濟區(qū)位決定，分值愈高，表示該節(jié)點可達性愈高，反之亦然。

(2)

式中：Pi表示節(jié)點i的經(jīng)濟潛能；Mj表示j城市的經(jīng)濟指標；Cij是節(jié)點i到中心j的交通成本；a為i和j之間的距離摩擦系數(shù)(取a=1)。

2.3 變異系數(shù)δCV

變異系數(shù)，又稱“離散系數(shù)”，是概率分布離散程度的一個歸一化量度，反映某個時間點城市可達性空間集中與分散程度。計算公式為：

(3)

3 京石客運專線對沿線站點城市的可達性分析

3.1 數(shù)據(jù)來源

為盡可能剔除其他因素的影響，選擇距開通時間最近的一年(2011年)的數(shù)據(jù)作為高鐵開通前的數(shù)據(jù)，同時考慮到高鐵開通后效益的顯現(xiàn)具有時間的滯后性[10]，選擇2015年的數(shù)據(jù)作為高鐵開通后的數(shù)據(jù)進行比較分析。

與城市經(jīng)濟相關(guān)的數(shù)據(jù)，采用GDP、人口、社會消費品零售總額和地方財政一般預算收入四個經(jīng)濟指標，該數(shù)據(jù)來源于2012/2016年河北省統(tǒng)計年鑒和北京市統(tǒng)計年鑒；與通行時間相關(guān)的數(shù)據(jù)，如兩個城市間最短的旅行時間，主要來源于2012/2016年的旅客列車時刻表(北京鐵路局旅客列車時刻表和鐵路官方網(wǎng)站)，如表1所示。

1.4統(tǒng)計學方法:采用SPSS12.0進行分析,計數(shù)資料采用百分比,采用t檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

3.2 可達性指標計算

由于各城市的規(guī)模及地位不同，其指標的計算結(jié)果將出現(xiàn)一定的等級誤差，因而京石客運專線沿線的7個城市分為三個層次：第1層次為北京，第2層次為石家莊、保定、涿州、高碑店，第3層次為正定、定州。

3.2.1 有利平均旅行時間

根據(jù)公式(1)，計算得到7個站點城市的有利平均旅行時間指標值，如表2所示。其中Mj分別取各城市的GDP總量、社會消費品零售總額、人口數(shù)和地方財政一般預算收入這四類數(shù)據(jù)，由此算得4種平均時間指標得分，其最終結(jié)果取其算術(shù)平均值。

通過有利平均旅行時間指標的得分可知：線路在未建成時期(即2011年)涿州和高碑店的可達性較高，石家莊和正定的可達性較低；相較于未建成前，建成后(即2015年)各城市的可達性均有顯著的提高，其可達性大小依次是涿州>高碑店>保定>定州>正定>北京>石家莊。與未建成時的可達性排序基本保持一致，即距離北京這個大經(jīng)濟中心越

表1 京石客運專線站點城市的時刻表 min

注：2011年數(shù)據(jù)統(tǒng)計范圍為北京鐵路局的普快、K、T次列車的站間時刻算術(shù)平均值，2015年數(shù)據(jù)統(tǒng)計范圍為京石高鐵開通后的各班次通行時間算術(shù)平均值；高鐵開通后各城市站點為各地高鐵站。

表2 有利平均旅行時間評分

注：增長率=(無高鐵可達性值—有高鐵可達性值)/無高鐵可達性值。

遠，可達性依次減弱。

在2011年的指標得分中北京的得分值處于定州和正定之間，2015年的指標得分值處于石家莊和正定之間。這可能緣于北京本身就是個較大的經(jīng)濟中心，各種交通方式便捷，航空、其他線路高鐵、公路發(fā)達，受高速鐵路的影響較小，故其可達性較小。

從增長率上可以得出：京石客專的修建對沿線站點城市可達性有顯著的提升，具體可達性的大小順序為：正定>保定>高碑店>定州>涿州>石家莊>北京。第1層次的北京是經(jīng)濟、文化、政治中心，京石客專的修建對其影響不太明顯，而其增長率在57.18%對于北京而言也有很大的提升。在第2層次中，這4個城市的增長率依次為保定(63.62%)>高碑店(63.44%)>涿州(57.55%)>石家莊(57.40%)。保定處在京石客專路線的中間位置，僅從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，處于內(nèi)部的節(jié)點相較于其他節(jié)點的關(guān)聯(lián)性強，對整個系統(tǒng)的影響較大，京石客專的修建對保定的可達性有顯著的提高。石家莊站點是京石線路站點城市的端部，起到承接上行或下行列車的作用，線路的開通使得從石家莊到北京的出行時間從原來的200 min縮短到85 min，有利平均旅行指標提高了105.23。涿州和高碑店距離北京比較近，被包含在北京輻射圈內(nèi)，高可達性的提升會改變該區(qū)域出行者的出行方式和出行行為，例如：同城效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)效應(yīng)等。在第3層次中，可達性提升最大的是正定69.18%，是7個站點城市中可達性提高最大的城市，其次是定州61.78%。

3.2.2 潛能模型

表3 潛能模型評分

注：增長率=(有高鐵可達性值-無高鐵可達性值)/有高鐵可達性值。

把GDP作為潛能模型中的經(jīng)濟指標，可以得出整個京石客運專線沿線的站點城市在建成前和建成后的可達性的增長率依次為：保定>石家莊>高碑店>北京>定州>涿州>正定。就第1層次的北京而言，增長率為72.30%，由于北京是巨大的經(jīng)濟中心城市，每年的經(jīng)濟增長速度雖然放緩，但數(shù)量規(guī)模依舊龐大。第2層次中按增長率的排名來看，最高的是保定(75.34%)，然后依次是石家莊(75.06%)>高碑店(75.03%)>涿州(69.99%)。第2層次中各個城市處于加速發(fā)展期，京石客運專線的修建大大提升其可達性，在該交通走廊所依托的地域?qū)嶓w范圍內(nèi)，該層次的城市空間處于社會經(jīng)濟活力的高發(fā)、集聚地帶，在一定程度上促進該區(qū)域城市的發(fā)展。第3層次中，定州71.94%>正定68.19%，這表明在相同規(guī)模等級的城市中，定州市的發(fā)展?jié)摿σ日ǖ拇蟆?/p>

3.2.3δCV系數(shù)

由δCV系數(shù)計算結(jié)果(表4)可知，京石客專的開通，使得這7個站點城市的δCV值分別下降了6.19%和7.71%，表明京石客運專線的開通促進了站點城市間的均衡，使得城市間的差異有所減小。

表4 京石高鐵沿線站點城市δCV系數(shù)

3.3 結(jié)論

(1)無論修建前還是修建后，距離北京這個大經(jīng)濟中心越遠，各城市的可達性逐漸減小，但各城市呈現(xiàn)均衡發(fā)展態(tài)勢，使得區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展有所提高。

(2)京石客運專線修建后對大經(jīng)濟中心城市(北京)的可達性提升不太明顯，對保定、高碑店、涿州、石家莊等這些快速發(fā)展城市的可達性提升比較大，使其交通走廊的交通流流通速度、交通走廊所連接的城市內(nèi)部空間之間的聯(lián)系有所加強，“廊道效應(yīng)”顯著；對正定、定州這兩個發(fā)展剛起步的城市而言，京石客專的站點設(shè)在該地區(qū)，對這兩個城市的經(jīng)濟提升貢獻較大。

(3)7個站點城市的可達性在兩個指標計算后提升排名有所不同。原因是有利平均旅行時間基于經(jīng)濟中心的質(zhì)量來考慮節(jié)點城市與其他城市的關(guān)系，而潛能模型則是以經(jīng)濟中心的吸引力來考慮節(jié)點與其他城市之間的關(guān)系。因此，前者可達性指標的增長率是第3層次的城市較大，后者則是第2層次的城市較大。

(4)京石客運專線的開通極大的改變了站點城市間原有的時空關(guān)系，將3個不同等級規(guī)模的城市連接起來，使沿線城市的經(jīng)濟要素自由流動，優(yōu)勢要素向沿線擴散，形成帶狀城市群。同時，區(qū)域協(xié)作及資源交換使得城市之間的梯度差不斷減小，區(qū)域經(jīng)濟一體化增強。

4 研究展望

在分析中，第2層次的站點城市只分析其市域的經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)，而并未包括其所屬的縣域；在各個站點之間的最短時間的統(tǒng)計中，未考慮出行者在每個車站的等待時間，這也是下一步研究繼續(xù)關(guān)注的問題；高速鐵路除了對站點城市的影響之外，其線路走廊層面所涉及的城市以及站點城市之外的溢出區(qū)域城市也將是后續(xù)的研究方向。