鐵路投資、鐵路運輸及其與經(jīng)濟增長關系的驗證
——基于1978—2017年數(shù)據(jù)誤差修正模型MLE估計法

方領

（中國社會科學院研究生院 博士研究生，北京102488；中國鐵路物資集團有限公司 經(jīng)濟師，北京 100036）

0 引言

鐵路是國家發(fā)展和經(jīng)濟運行的基礎[1]，高鐵又是國家新經(jīng)濟的代表，其發(fā)展關乎產(chǎn)業(yè)結構轉型、區(qū)域經(jīng)濟布局、發(fā)展動力轉換、全社會就業(yè)以及企業(yè)運行效率等多個重要方面[2]，研究鐵路與經(jīng)濟之間的內在聯(lián)系對更好促進鐵路行業(yè)發(fā)展、引導交通運輸布局以及國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略等具有重要參考價值[3]。根據(jù)經(jīng)典宏觀經(jīng)濟學理論，本文認為鐵路具有兩重屬性，一重為生產(chǎn)要素屬性，表現(xiàn)為鐵路運輸；另一重為投資需求屬性，表現(xiàn)為鐵路投資[4]。從供給側來看，鐵路運輸參與社會生產(chǎn)和物資交換，改變勞動力、土地作用于社會產(chǎn)出的配置效率，運輸效率受技術、地理區(qū)位等要素影響，馬克思主義政治經(jīng)濟學認為鐵路運輸是勞動資源，影響社會生產(chǎn)和交換，本身就是一種生產(chǎn)要素；從需求端來看，鐵路投資能夠引致原材料等前序行業(yè)的消費需求增加，推動提升二、三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品和服務需求。

1 我國鐵路行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 1978—2017年我國鐵路投資的四個階段

凱恩斯學派認為投資是拉動經(jīng)濟的三駕馬車之一。鐵路投資是拉動經(jīng)濟增長的重要引擎[4]，其有效投資對國民經(jīng)濟保持平穩(wěn)、高質量發(fā)展發(fā)揮“穩(wěn)定器”作用?！笆濉逼陂g，全國鐵路計劃投資仍將維持在3.5萬億～4萬億元的高位區(qū)間，平均每年鐵路投資額達到8 000億元左右。到2020年全國鐵路運營里程累計將達15萬km，高鐵里程達到3萬km，有效促進區(qū)域協(xié)同和城市群內部城市聯(lián)動增長，進一步拉動經(jīng)濟實現(xiàn)高質量發(fā)展。

縱觀改革開放40年來我國鐵路投資建設發(fā)展歷程，大致可以分為四個階段。第一階段：緩慢增長時期（1978—1990年）。在這12年間，鐵路投資呈現(xiàn)緩慢增長態(tài)勢，但鐵路固定資產(chǎn)投資額占投資總額的比重并不低，處于2.3%～3.2%區(qū)間水平；鐵路營業(yè)里程也由1978年的5.17萬km增加到1989年的5.7萬km，其中電氣化鐵路由1978年的1 000 km增加到1989年的6 400 km，說明這期間的鐵路基本是電氣化鐵路建設。在這期間有幾件標志性事件，如1985年京秦鐵路通車，標志著我國新建第一條雙線電氣化鐵路完成。同時鐵路裝備也大大增強，電力機車、內燃機車動力牽引比重大幅增加，達到70%以上。第二階段：快速增長時期（1990—2005年）。鐵路固定資產(chǎn)投資從1991年的167.7億元增長到2005年的1 364.3億元，增長了近8倍；在這期間，大秦鐵路、京九鐵路等國內鐵路大干線相繼建成通車，第一條準高鐵廣深鐵路、我國第一條客運專線秦沈鐵路等也相繼開建和通車。第三階段：高速轉換時期（2006—2011年）。2006年開始，我國鐵路建設進入高速增長，2006年鐵路固定資產(chǎn)投資突破2 000億元。明顯發(fā)現(xiàn)2008年是鐵路投資過去10年來的拐點，為2006年的2倍多?？紤]到對沖國際金融危機不利影響，國家加大了基礎設施投入力度，2008年鐵路投資額達4 168.4億元，到2009年直接跨越到7 013.2億元，主要是由于4萬億投資計劃的滯后反應。第四階段：平穩(wěn)發(fā)展時期（2011—）。2011年此后的三年整體有所下滑，與李克強總理不搞“大水漫灌”式刺激政策有關，隨后幾年以及十三五期間基本維持在8 000億元投資水平，可以預測未來鐵路投資將趨于平穩(wěn)或有略微下降。圖1描繪了1978—2017年我國鐵路投資額的變化。

圖1 1978—2017年我國鐵路投資曲線圖

1.2 鐵路運輸與其他交通運輸方式的對比情況

近幾年鐵路客貨運量增長緩慢，近5年甚至出現(xiàn)負增長的情況。為了進一步研究鐵路運輸?shù)难葑?，本文選取了1978—2016年的鐵路、公路、水路以及民航的貨物、旅客運輸周轉量進行比較。

1.2.1 貨物運輸情況對比：近十年鐵路運輸呈現(xiàn)“倒U”型

為能清晰分析我國鐵路貨運的變化情況，本文選取了1978—2016年的貨運周轉量，并列舉了其他交通運輸工具的貨物運輸情況，對比情況見表1。

表1 1978—2016年我國交通運輸貨運周轉量對比 億t·km

續(xù)表

從表1中可以看出不同交通工具貨物運輸?shù)膸讉€主要特征：第一，公路貨運周轉量占比越來越大。2008年以后，公路貨運周轉量反超鐵路貨運周轉量，達到32 868億t·km，2016年公路貨運周轉量超過6萬億t·km，是鐵路貨運周轉量的2倍多。第二，水路承擔著非常重要的貨物運輸任務。水運因其自身的特性，能夠裝載較重較大貨物。從1997年到2007年，水路貨運周轉量大于鐵路與公路貨運的總和。2008—2013年，隨著鐵路和公路貨物運輸能力增加，水路貨運周轉量小于鐵路和公路貨運的總和。但近幾年水路貨運又開始上升，2016年水路貨運周轉量占比達到53.36%，超過貨運總周轉量的一半。第三，近十年來鐵路貨運增長不明顯。2016年鐵路貨物運輸周轉量回到2007年的水平，2006年到2016年的貨運周轉量變化呈現(xiàn)“倒U”型，在2011年達到高峰，2012年開始下降。預測未來幾年或趨于穩(wěn)定或有微降趨勢，快速增長的概率不大。從比重上看，鐵路貨運周轉量從2006年的25.15%下降到2016年的13.04%，下降了12個百分點。

1.2.2 旅客運輸情況對比：不同運輸方式的拐點涵義

根據(jù)前文分析邏輯，本文選取了1978—2016年的鐵路客運周轉量，并列舉了其他交通運輸工具的旅客運輸情況，對比分析見圖2。

圖2 我國鐵路、公路、水路、民航客運周轉量曲線圖（1978—2016 年）

綜合分析圖2可以發(fā)現(xiàn)：第一，1990年前后出現(xiàn)了2個“交點”，第一個交點是公路客運周轉量反超鐵路客運周轉量，第二個交點是民航客運周轉量反超水路客運周轉量，這也體現(xiàn)了1990年左右我國加快了公路和民航基礎設施建設步伐，提升了公路和民航旅客運輸能力。第二，近年來，客運量已經(jīng)形成了鐵路、公路和民航“三分天下”的格局，水路則占很小的份額。2016年，鐵路、公路和民航客運周轉量占客運總周轉量的比重分別為40.2%，32.7%，26.8%。第三，從趨勢上來看，鐵路旅客運輸在近幾年下降后可能趨于平穩(wěn)，公路客運量有下降趨勢，存在著鐵路客運與公路客運交替反超的局面，而民航客運有進一步上漲的趨勢。

2 鐵路投資、鐵路運輸?shù)娜笮?/h2>

2.1 鐵路投資的“乘數(shù)-加速數(shù)”效應

凱恩斯學派的經(jīng)濟周期理論認為，投資作為經(jīng)濟總需求的重要拉動力，與就業(yè)水平、收入狀況、消費等因素相互作用，相互影響，具有乘數(shù)-加速數(shù)效應。同樣地，鐵路投資亦具備乘數(shù)-加速數(shù)效應，鐵路投資增加，創(chuàng)造出經(jīng)濟增長需求，通過帶動就業(yè)，引起經(jīng)濟總產(chǎn)出和國民收入的增加，從而提升居民消費能力；消費的變動引起儲蓄率的變化，又決定了現(xiàn)期鐵路投資的大小，從而影響經(jīng)濟增長的變化。乘數(shù)效應說明鐵路投資的增量引起收入呈某一固定倍數(shù)的增加；加速原理說明居民收入的增長反過來又加速推動對鐵路建設投資，它們之間形成一個內部循環(huán)，具有“放大”的功能。以鐵路投資對就業(yè)的影響為例，2008年國際金融危機期間，我國經(jīng)濟面臨增速放緩、出口下降、大量企業(yè)倒閉的困境，國家層面的“四萬億”投資有效緩解了經(jīng)濟下行和社會就業(yè)壓力。姑且不論該政策的其他負面作用，但對鐵路大發(fā)展大繁榮起到了非常重要的推動作用。據(jù)統(tǒng)計，2009年我國鐵路投資達7 000億元左右，直接創(chuàng)造了約600萬個就業(yè)崗位，消耗鋼鐵原材料約2 000萬t（含鋼軌），水泥1.2億t左右，直接貢獻全國GDP達到兩個百分點[5]。

2.2 鐵路投資的引致需求

相對直接需求而言，引致需求亦稱 “間接需求”。鐵路投資通過產(chǎn)業(yè)鏈關聯(lián)的方式，刺激創(chuàng)造出對鐵路相關的后序產(chǎn)業(yè)的投資新需求，這種需求會帶動經(jīng)濟總需求提升和推動經(jīng)濟增長。主要表現(xiàn)在鐵路投資的增加，會拉動對鋼鐵、水泥等主要物資及相關行業(yè)的引致需求。鐵路建設投資分為鐵路基本建設投資和鐵路更新改造投資，鐵路建設對鋼鐵和水泥等物資的需求量非常高。就鋼鐵而言，主要包括鐵路線路用鋼、鐵路機車用鋼、鐵路基建用鋼等，品種有鋼軌、道岔、H型鋼、螺紋鋼以及機車配件等。近3年來持續(xù)保持鐵路8 000億元的投資，既有利于我國鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)能消化和良性發(fā)展，又能起到穩(wěn)定經(jīng)濟的作用。據(jù)統(tǒng)計，近幾年每年鐵路用鋼軌基本保持在200萬～300萬t左右，其他建筑鋼材所用鋼的數(shù)量更多。鐵路建設對水泥的拉動作用也很明顯，按照概算標準測算，鐵路基本建設投資每增加1億元，對應的水泥需求在2萬t左右。因此加快鐵路投資，通過引致需求，可推動鋼鐵、水泥等原材料行業(yè)的效益增長。

2.3 鐵路運輸?shù)耐庖缧?/h3>

對一個經(jīng)濟體而言，鐵路投資能夠直接貢獻經(jīng)濟增長，鐵路運輸則更多地體現(xiàn)在對企業(yè)邊際生產(chǎn)成本的下降、對區(qū)域經(jīng)濟協(xié)同化程度的提升、對生產(chǎn)要素配置效率的優(yōu)化等方面[6]，實質上是一種正的外部經(jīng)濟。鐵路建成通車后，能夠有效提高運輸能力、改善運輸條件、縮短運輸時間，相較于公路、民航的運輸成本而言，特別是對大宗物資運輸，鐵路運輸?shù)谋容^成本優(yōu)勢更加明顯。同時，鐵路網(wǎng)建設能夠提高區(qū)域可達性，改善區(qū)域空間結構，加快運輸及商品流通速度，加速區(qū)域間勞動力、資本、人才、技術等要素流動，區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構和整體要素配置得到進一步優(yōu)化，鐵路的“網(wǎng)絡效應”體現(xiàn)出鐵路的正外部性。當前，國家正在積極推進“三大城市群”和“一個經(jīng)濟帶”發(fā)展戰(zhàn)略，即京津冀協(xié)同、長三角一體化、粵港澳大灣區(qū)以及長江經(jīng)濟帶。無論是建設世界級城市群，還是區(qū)域性經(jīng)濟區(qū)，鐵路運輸網(wǎng)都是鐵路運輸?shù)?“主動脈”，它貫通各城市之間的人流、物流、資金流、技術流。完善鐵路網(wǎng)建設，提升客運量帶動旅游消費，增加鐵路貨物運輸量、降低企業(yè)物流成本、提升區(qū)位優(yōu)勢，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，進而促進經(jīng)濟高質量發(fā)展。京滬高鐵建設、青藏鐵路通車等都極大地降低社會物流成本，提升企業(yè)競爭力，帶動沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。

3 鐵路與經(jīng)濟增長關系的驗證

本文基于我國1978—2017年40年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過建立誤差修正模型[7]，利用最大似然估計方法，從鐵路運輸和鐵路投資兩個方面來研究驗證鐵路與經(jīng)濟增長的關系[8]。記gdp為當年國內生產(chǎn)總值，gdpn為不變價國內生產(chǎn)總值，rtt為鐵路運輸完成換算周轉量，rai為鐵路投資。圖3描述了我國1978—2017年 rtt與gdpn，rai與gdp兩者之間的時間序列曲線。在模型設定時，本文將lnrai與lngdp作為一組方程變量進行估計；將lnrtt與lngdpn作為一組方程變量進行估計；具體哪個變量作為解釋變量或被解釋變量，依據(jù)后面的格蘭杰因果檢驗而定。需要說明的是，本文將鐵路投資與當年價gdp放在一起分析，因為鐵路投資計算亦是按照當年價格投資計算的；同時由于換算周轉量不受價格因素影響，故將換算周轉量與扣除價格因素的gdpn放在一起分析。

圖3 rtt與gdpn，rai與gdp的時間序列圖（1978—2017年）

3.1 格蘭杰因果關系

由表2可見，GDP變化是鐵路投資和鐵路運輸完成換算周轉量的原因，同時鐵路投資也是GDP增長的原因，鐵路投資與經(jīng)濟產(chǎn)出的作用是雙向的，符合乘數(shù)-加速數(shù)原理。對于原假設lnrtt不是lngdpn的格蘭杰原因，由于P值為0.682 7，遠遠大于0.05，所以結果不能拒絕原假設，認為鐵路運輸完成換算周轉量的變化不是GDP變化的原因，鐵路運輸與經(jīng)濟產(chǎn)出的關系傾向于單向的，或者說鐵路運輸換算周轉量作為結果的可能性更大。根據(jù)施瓦茨-赤池信息準則，發(fā)現(xiàn)滯后期為3時，因果檢驗的兩個參數(shù)數(shù)值最小，可判定滯后階數(shù)最優(yōu)為3，兩變量之間的具體檢驗結果見表2。

表2 lnrai與lngdp,lnrtt與lngdpn之間的格蘭杰因果檢驗（最優(yōu)滯后階數(shù)為3）

3.2 鐵路與經(jīng)濟增長關系的誤差修正模型

格蘭杰表述定理表明，若兩個變量Y與X是協(xié)整的，則二者之間的長期均衡關系可由誤差修正模型來表述。在利用恩格爾-格蘭杰方法時，要求方程的回歸殘差項序列為平穩(wěn)。估計過程中考慮常數(shù)項C和時間趨勢，在滯后階數(shù)最優(yōu)為3期的條件下，變量間協(xié)整關系檢驗見表3。從表3可以看出，3個回歸殘差都是平穩(wěn)的，因此，三組變量之間存在協(xié)整關系，它們之間存在長期或均衡的關系。

表3 lnrai與lngdp,lnrtt與lngdpn之間回歸殘差檢驗

3.2.1 鐵路投資與經(jīng)濟產(chǎn)出之間的均衡關系

根據(jù)前面分析，將lnrai設為模型的被解釋變量，通過Eviews得出的誤差修正方程結果如下：

記 lnrai(-1)、lngdp(-1)分別 lnrai、lngdp 的前一項，d(lnrai)記為 lnrai的一階差分項，下同。 （1）為經(jīng)濟產(chǎn)出與鐵路投資的誤差修正方程，其中l(wèi)nrai(-1)-1.097 6*lngdp(-1)是誤差修正項。方程（1）既包含了短期動態(tài)，又包含了長期動態(tài)。如果誤差項為零，則兩個變量之間不會產(chǎn)生不均衡，長期關系將由lnrai=1.097 6*lngdp給出。

同理，將lngdp設為模型的被解釋變量，可得lngdp與lnrai的均衡關系：

可以判斷l(xiāng)ngdp與lnrai兩變量之間的長期均衡關系式為：lngdp=0.911*lnrai。

3.2.2 鐵路運輸與經(jīng)濟產(chǎn)出之間的均衡關系

根據(jù)上述分析，將鐵路運輸客貨換算周轉量lnrtt作為被解釋變量，其與不變價國內生產(chǎn)總值lngdpn之間的一階誤差修正回歸結果為：

其中l(wèi)nrtt(-1)-0.505 6*lngdpn(-1)是誤差修正項。方程（3）同樣包含了短期動態(tài)和長期動態(tài)。令誤差項為零，鐵路運輸周轉量lnrtt與經(jīng)濟產(chǎn)出之間的長期均衡關系式可表示為：lnrtt=0.505 6*lngdpn。

3.3 穩(wěn)健性檢驗

在用ADF進行單位根檢驗前，需要設定序列是否含有常數(shù)項或時間趨勢項，從圖3的1978—2017年rtt與gdpn，rai與gdp的時間序列圖可知，變量的時間序列都存在著明顯的上升趨勢，故本文在設定ADF檢驗時選擇含有常數(shù)項和時間趨勢項。在選擇最佳滯后階數(shù)時采用SIC準則來判定。由圖 3 可以看出，1978—2017 年，lnrai、lngdp、lnrtt、lngdpn序列都是非平穩(wěn)的。經(jīng)過Eviews軟件對變量單位根進行檢驗，結果顯示，lnrai的一階差分變量Δlnrai的ADF檢驗值的絕對值為4.78，大于1%臨界值和5%臨界值，表明lnrai一階差分序列平穩(wěn)；lngdp的二階差分變量ΔΔ lngdp檢驗值的絕對值為6.34，大于1%臨界值和5%臨界值，表明lnrai二階差分序列平穩(wěn)。同樣地，lnrtt的二階差分變量ΔΔ lnrtt檢驗值的絕對值為5.48，大于1%臨界值和5%臨界值，表明lnrtt是二階差分平穩(wěn)序列；lngdpn的二階差分變量ΔΔlngdpn檢驗值的絕對值為6.05，大于1%臨界值和5%臨界值，表明ΔΔlngdpn是平穩(wěn)序列。

分析兩變量之間關系的方法有很多，如經(jīng)典的兩元線性回歸、時間序列模型、面板數(shù)據(jù)分析等，其中回歸的估計方法非常重要，也非常關鍵。由于本文選取的指標數(shù)據(jù)均為時間序列，且將要分析兩變量之間的長期均衡關系，故可以通過建立時間序列誤差修正模型來研究討論。在利用模型分析時需要對自變量和因變量的平穩(wěn)性及格蘭杰因果關系進行檢驗，同時判定兩變量之間的協(xié)整關系。有學者在研究兩者關系時運用了最小二乘法進行估計[9]，估計結果具有解釋意義。本文認為各變量序列非平穩(wěn)，存在著不同階數(shù)的單整，有非線性傾向，故在參數(shù)估計時運用最大似然估計法，放寬參數(shù)估計假設條件，其模型的穩(wěn)健性更強。

4 結束語

本文基于1978—2017年歷史數(shù)據(jù)的誤差修正模型，利用最大似然估計法來研究經(jīng)濟產(chǎn)出與鐵路投資、鐵路運輸?shù)年P系，進一步驗證了經(jīng)濟產(chǎn)出與鐵路運輸呈單向因果關系，與鐵路投資互為因果關系。長期看，國內生產(chǎn)總值每增加1個百分點，需要鐵路運輸增長0.5個百分點來滿足；鐵路投資每增長1%，帶動經(jīng)濟 0.9%的增長；國內生產(chǎn)總值每增長1%，推動鐵路投資1.09%的增加，基本結論和趨勢得到了進一步驗證。同時，本文概括了鐵路作用于經(jīng)濟的“乘數(shù)-加速數(shù)”效應、引致需求、外溢效應三大效應。

從鐵路投資方面看，鐵路投資具有乘數(shù)-加速數(shù)效應，能夠增大對鋼鐵、水泥及其他相關行業(yè)的引致需求，帶動就業(yè)，促進經(jīng)濟增長，提升居民收入。因此，為保持我國經(jīng)濟發(fā)展“穩(wěn)中有進”，每年至少需要保持8 000億元的投資規(guī)模來支撐國家的經(jīng)濟增長目標。但在這個投資規(guī)模中，隨著鐵路線路里程逐漸飽和，可以考慮鐵路投資領域的更新變化，更多地將資金從基建領域轉至運營維護領域；更多地將老舊鐵路設施更新?lián)Q代；更多地完善鐵路配套基礎設施，合理聚焦高鐵建設，保障鐵路長期建設可持續(xù)投資。

從鐵路運輸角度看，鐵路運輸改善了人流物流條件，有效提升要素流動效率，降低物流成本，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，推動經(jīng)濟增長。當前鐵路貨運增長乏力，鐵路客運受到公路和民航運輸?shù)奶魬?zhàn)，如何高效配置交通運輸結構和鐵路運輸結構顯得尤為重要。