高速鐵路對城市可達性及經濟聯(lián)系的影響
——以安徽省為例

孫建平,胡文海,韓 雪

(1.池州學院 地理與規(guī)劃學院，安徽 池州 247100；2.池州學院 旅游與歷史文化學院，安徽 池州 247100)

高速鐵路的快速發(fā)展能夠產生時空收斂效應，改善區(qū)域可達性水平，進而對區(qū)域經濟潛力、空間格局，區(qū)域間經濟聯(lián)系產生影響，引起了眾多研究者的廣泛關注。

國外在這方面的研究起步較早。Gutiérrez采用最短旅行時間、日常可達性等指標分析馬德里-巴塞羅那-法國邊境高鐵對可達性的影響[1]。Sánchcez-Mateos等將到倫敦的旅行時間作為衡量指標，評估了英國新建高速鐵路可能導致可達性和經濟聯(lián)系的變化[2]。Shaw等選取旅行時間、旅行成本等指標，評估了高速鐵路對中國城市可達性的影響[3]。Shen Y等基于空間Logit模型分析高速鐵路在城市化進程中的作用[4]。Rotoli等對歐洲鐵路進行仿真模擬，發(fā)現(xiàn)速度的提高可以提升歐洲鐵路的可達性[5]。

近年來，隨著我國高速鐵路的快速建設，其對區(qū)域可達性的影響也越來越多地受到了國內學者們的關注，進行了豐富細致的研究。研究層面上，從國家[6-9]、區(qū)域[10-12]、省域[13,14]等宏觀尺度到縣域等微觀尺度都有涉及[15，16]；研究對象上，既有對單條高鐵線路的研究[17-20]，也有對綜合高鐵網絡的研究[21-23]；研究方法上，常用加權平均旅行時間[14，20，21，24]、日?？蛇_性[12，23]、引力模型[13，14，18，19]、重力模型等[12，23]，區(qū)域間通行時間的確定多采用網絡分析法[18，19，24]及成本加權柵格法[12，22]等，研究趨向于多樣化。

綜上，關于高速鐵路對交通可達性及區(qū)域間經濟聯(lián)系影響的研究成果豐碩，但多為對發(fā)達地區(qū)的研究，對欠發(fā)達地區(qū)研究較為單薄而且相對滯后。加權平均旅行時間的測度中，研究模型多采用網絡分析法或成本加權柵格法，通過高速鐵路或普通鐵路的平均速度計算城市之間通行時間，沒有充分考慮實際班次運行情況和城市間的中轉換乘時間，分析結果與實際通行時間有出入，難以反映真實的可達性水平?；诖?，本文從列車實際運行班次和城市間換乘時間來確定最短通行時間，能更加精確地反映加權平均旅行時間。安徽省高速鐵路發(fā)展迅速，截至2019年底，高速鐵路運營里程1844 km，居全國第六位。然而目前關于安徽省高速鐵路可達性方面的研究還比較薄弱，陶世杰等分析了高速鐵路網絡對安徽省經濟潛力的影響，對城市間經濟聯(lián)系強度影響的研究尚不多見，商合杭客運專線(北段)于2019年12月開通，亳州、阜陽、淮南、合肥等節(jié)點城市的可達性和空間格局也隨之改變?；诖耍疚囊园不帐?6個地級市為研究對象，采用GIS空間分析方法，通過加權平均旅行時間、可達性系數及經濟聯(lián)系強度指標分析高速鐵路建成前后安徽省各城市可達性水平的變化，并進一步探討可達性變化對城市間經濟聯(lián)系的影響。以期為完善安徽省交通網絡、促進區(qū)域經濟協(xié)調發(fā)展提供參考。

一、研究區(qū)域概況

安徽省位于中國華東地區(qū)，介于東經114°54′—119°37′，北緯29°41′—34°38′之間，下轄16個省轄市(地級市)。安徽省是長江經濟帶重要戰(zhàn)略支點，是國家《促進中部地區(qū)崛起規(guī)劃》中的重要省份。近年來，安徽省鐵路建設取得了歷史性的成就，在全國鐵路

網中的地位已經得到根本提升，合肥的鐵路“大樞紐”地位初顯。這個傳統(tǒng)農業(yè)大省以高速鐵路為重點的現(xiàn)代化鐵路網建設進入高潮。合寧高鐵、合武高鐵、合蚌高鐵、寧安客運專線、合福高鐵、商合杭客運專線(北段)等幾條高速鐵路陸續(xù)建成并通車，連接安徽省15個地級市，商合杭客運專線(南段)計劃于2020年6月開通，屆時宣城將接入高鐵網絡，高鐵將覆蓋安徽省所有城市。與此同時，多條高鐵線路也在規(guī)劃建設當中。根據2016年修編的《中長期鐵路網規(guī)劃》，還將修建合肥-新沂，安慶-黃山，宣城-績溪，南昌-景德鎮(zhèn)-黃山等區(qū)域鐵路連線，如圖1所示。

圖1 安徽省鐵路網

二、研究方法與數據來源

(一)研究方法

1. 交通可達性

(1)加權平均旅行時間

加權平均旅行時間表示節(jié)點城市i到達研究區(qū)域內其他城市的最短旅行時間的加權平均值，權重P與城市的經濟總量、人口規(guī)模、城市間交通設施完善程度等密切關聯(lián)，反映該城市對周邊地區(qū)的經濟吸引力和輻射能力。加權平均旅行時間越短，表示可達性水平越高。其公式為[13]：

公式(1)中：Ai代表節(jié)點i的加權平均旅行時間，Tij代表該節(jié)點到節(jié)點j的最短旅行時間，n表示研究區(qū)域內除節(jié)點i以外的節(jié)點數量,Pj代表節(jié)點j的權重，本文選取生產總值(GDP)和常住人口數(POP)來構造權重指標，如公式(2)所示。

(2)可達性系數

可達性系數表示節(jié)點城市i的加權平均旅行時間與研究區(qū)域內所有城市加權平均旅行時間均值之比，反映該節(jié)點在區(qū)域中可達性水平的高低，進而體現(xiàn)其在整個區(qū)域交通格局中的地位與變化趨勢。其公式為[23]：

(3)

公式(3)中：A′i代表城市i的可達性系數，Ai代表城市i的加權平均旅行時間，可達性系數越小，表示其在研究區(qū)域中的可達性水平越高，小于1表示處于優(yōu)勢地位，大于1表示處于劣勢地位。

2. 經濟聯(lián)系

可達性的提升會加強城市間的社會經濟聯(lián)系，選用引力模型測度城市間的經濟聯(lián)系強度，能夠反映節(jié)點城市對其他城市的經濟輻射能力。其公式為[20]：

公式(4)中，Rij代表i，j兩城市間的經濟聯(lián)系強度，Pi，Pj代表i，j兩城市的常住人口規(guī)模，Gi，Gj代表i，j兩城市的生產總值，Dij代表i，j兩城市間的最短旅行時間。

公式(5)中，Ri代表i城市與區(qū)域內其他城市經濟聯(lián)系總量，反映其在區(qū)域經濟聯(lián)系網絡中的地位。

(二)數據來源

本文各節(jié)點城市之間的旅行時間來源于中國鐵路12306網站，以T、K、數字開頭列車的旅行時間作為普通列車旅行時間，以G、D、C開頭列車的旅行時間作為高鐵列車旅行時間。城際之間的最短旅行時間取直達班次或一次中轉班次(包括中轉時間)中的最小值。人口與 GDP 數據來源于《安徽省統(tǒng)計年鑒》。

安徽省境內的主要高鐵線路寧安客運專線、合福高鐵于2015年開通，商合杭客運專線(北段)于2019年12月開通，因此選取2014年和2020年兩個時間斷面研究高速鐵路對城市可達性和經濟聯(lián)系的影響，2020年各城市的人口與GDP數據由2009—2018年的人口與GDP平均增速推算得出。

三、可達性及經濟聯(lián)系格局

(一)可達性及變動

1. 加權平均旅行時間

通過公式(1)，利用Excel軟件計算有無高速鐵路格局下安徽省16個地級市的加權平均旅行時間，如表1所示，利用ArcGIS軟件對分析結果進行反距離權重插值，基于自然斷裂法進行渲染圖2所示?？梢钥闯觯咚勹F路開通前后可達性總體格局變化不大，可達性水平最優(yōu)地區(qū)均位于合肥及淮南、蚌埠等樞紐城市，并向周邊蔓延，呈現(xiàn)出明顯梯度異，皖中城市可達性整體優(yōu)于皖南和皖北地區(qū)。各個城市加權平均旅行時間均值由214 min減少為125 min，提升

圖2 高速鐵路建成前后加權平均旅行時間及變化

表1 高速鐵路建設前后加權平均旅行時間及變化

幅度達40.97%，銅陵、黃山可達性提升最為顯著，分別為67.73%和56.43%，銅陵是合福高鐵和寧安客運專線的節(jié)點城市，且距離省會合肥較近，高速鐵路的開通極大地提升了其可達性水平，黃山地處邊緣地區(qū)，普通鐵路交通不發(fā)達，交通區(qū)位處于劣勢，高速鐵路開通前可達性位于末位，合福高鐵開通后，大大縮短了到其他城市的時空距離，可達性水平顯著提升。滁州、池州、淮南等城市可達性水平提升幅度超過50%，合肥、宿州、蚌埠、馬鞍山提升幅度高于平均值，而可達性水平較好的蕪湖、阜陽等城市在高速鐵路開通后，雖然提升幅度達到了30%，但相對其他城市較慢，排名下降明顯，原因是其普通鐵路線路比較完善，可達性排名較高，雖然開通了高速鐵路，但線路較少沒有形成網絡，只有到部分城市的高鐵班次。宣城尚未開通高速鐵路，可達性水平變化不明顯，可達性排名由第9位下降至16位?？蛇_性水平的顯著提高反映出安徽省高速鐵路開通的成效明顯，大大縮短了城市間的時空距離。其中合福高鐵、商合杭客運專線(北段)和寧安客運專線“兩縱一橫”的開通最為顯著。

2. 可達性系數

圖3 高速鐵路建成前后可達性系數分布圖

高速鐵路的建設壓縮了城市出行時間，使更多的地區(qū)獲得良好的區(qū)位。通過公式(2)，利用Excel軟件根據各城市的加權平均旅行時間計算有無高速鐵路格局下各城市的可達性系數，如表2所示，例用ArcGIS軟件基于自然斷裂法進行渲染圖3所示。在無高速鐵路格局下(圖3a)，可達性系數不超過1的分析單元數量為9個，占分析單元總數的56%，區(qū)域中可達性最優(yōu)的區(qū)域(可達性系數小于0.8)包括合肥、蚌埠、蕪湖、淮南四個城市，這些城市普通鐵路發(fā)達，地理區(qū)位好，黃山市為可達性最差的區(qū)域(可達性系數大于1.4)。在高速鐵路格局下(圖3b)，可達性系數不超過1的分析單元數量略有增加，為10個，占分析單元數的63%，銅陵替代蕪湖進入可達性最優(yōu)區(qū)域，由于宣城尚未開通高速鐵路，成為省內可達性最差的區(qū)域。淮北、阜陽、蕪湖、安慶、亳州等城市在高速鐵路建設的同時可達性系數隨之增高，說明這些區(qū)域雖然可達性有所提高，但是提升速度不及合肥、銅陵等城市，在安徽省的排名有所下降，高速鐵路的建設反而弱化了這些地區(qū)的競爭力。

表2 高速鐵路建設前后可達性系數

對安徽省各城市可達性系數進行極差分析，高速鐵路建成前后，可達性最差與最優(yōu)區(qū)域可達性系數極差分別為1.17和1.08，說明優(yōu)勢區(qū)域與邊緣地區(qū)的可達性絕對差異呈縮小趨勢。以極商和標準差衡量可達性的均衡程度，高速鐵路建成前后，可達性最差與最優(yōu)區(qū)域可達性系數極商分別為2.93和3.05，各城市可達性系數標準差分別為0.26和0.28，說明優(yōu)勢區(qū)域與邊緣地區(qū)的可達性相對差異擴大，邊緣地區(qū)在安徽省的交通地位將越發(fā)不利，兩極分化現(xiàn)象逐漸加劇。

(二)中心城市輻射能力提升

以城市交通圈測度有無高速鐵路格局下中心城市輻射能力的變化,提取合肥、蕪湖、蚌埠 3個城市作為皖中、皖南、皖北地區(qū)的中心城市，根據城市間鐵路交通最短通行時間統(tǒng)計其中心城市1小時、2小時、3小時內對外出行可達城市數量，如表3所示。1小時交通圈中，各中心城市連接城市數量伴隨著高速鐵路建成均增至4個。在2小時交通圈中，高速鐵路對各中心城市連接城市數量的提升作用最為明顯，合肥市連接城市數量增長量最大，由4個增至13個。3小時交通圈(一日交通圈)中，合肥實現(xiàn)省內城市全部連接，蚌埠由6個增至14個，連接除宣城外所有城市，蕪湖連接城市數量變化不大，由9個增至11個，原因是蕪湖本身普通鐵路交通比較完善，輻射能力較強，目前只有寧安客運專線一條高鐵線路經過蕪湖，主要連接皖南部分城市，而蕪湖與這些城市的普通鐵

表3 高速鐵路建設前后中心城市3小時可達城市數變化

路通行時間基本在3小時范圍內，只增加了蚌埠、宿州兩個城市。總體來看，高速鐵路對合肥和蚌埠兩個中心城市輻射能力的提升最為顯著，對蕪湖的輻射能力提升相對較弱。

(三)經濟聯(lián)系格局及變動

通過公式(4)和公式(5)，利用Excel軟件計算安徽省各城市間經濟聯(lián)系強度和經濟聯(lián)系總量，經濟聯(lián)系總量見表4。隨著交通可達性水平的快速提升，2014—2020年各城市間經濟聯(lián)系總量將大幅度增加，均值將由454.93經濟度(1億元*1萬人/1min2)[25]增至3986.74經濟度，增長8.76倍。合肥的經濟聯(lián)系總量最大，將由1445.15經濟度增至12918.48經濟度，增長近9倍，反映合肥對省內其他城市的輻射帶動作用增強。銅陵市對外經濟聯(lián)系總量將由130.4719經濟度增至2706.384經濟度，增長20.74倍，為增速最快的城市。大多數城市的經濟聯(lián)系總量都將提升至2000經濟度以上，只有淮北、宣城和黃山等邊界的經濟聯(lián)系總量可能不足1000經濟度。

表4 高速鐵路建設前后各城市經濟聯(lián)系總量

選取2014年城市間5經濟度以上的經濟聯(lián)系進行聚類分析，基于ArcGIS軟件繪制空間格局圖，如圖4(a)所示，呈現(xiàn)以合肥為中心的經濟聯(lián)系格局，但整體態(tài)勢比較松散，邊緣效應顯著。合肥與六安經濟聯(lián)系強度最高，達到454經濟度；與淮南、蕪湖、蚌埠、阜陽的經濟聯(lián)系強度高于100經濟度；與宿州、安慶的經濟聯(lián)系強度介于50至100經濟度之間；與亳州、銅陵、滁州的經濟聯(lián)系強度介于20至50經濟度之間，與黃山的經濟聯(lián)系強度最低，僅4.07經濟度。合肥是安徽省會城市，位于鐵路樞紐位置，經濟發(fā)展水平較高可能是其與省內城市經濟聯(lián)系強度較高的主要原因，也反映了合肥在安徽省經濟發(fā)展中處于主導地位，發(fā)揮了強大的輻射帶動作用。另外，距離較近的宿州與亳州，蕪湖與馬鞍山和宣城，蚌埠與淮北經濟聯(lián)系強度也高于100經濟度。黃山和亳州與省內大多數的經濟聯(lián)系強度都比較低，黃山與其他城市經濟聯(lián)系均不足5經濟度。

圖4 高速鐵路建成前后地級市經濟聯(lián)系格局

至2020年高速鐵路格局下，各城市間經濟聯(lián)系強度顯著增加，均將高于2經濟度，選取2020年城市間30經濟度以上的經濟聯(lián)系進行聚類分析，基于ArcGIS軟件繪制空間格局圖，如圖4(b)所示，大于300經濟度的聯(lián)系主要沿寧安客運專線、合福高鐵、京滬高鐵和商合杭客運專線(北段)分布，其中寧安客運專線軸線效應明顯。合肥與各城市的經濟聯(lián)系強度均值將增至861經濟度，其中與六安、淮南、蚌埠的聯(lián)系強度將高于1000經濟度，與銅陵、阜陽、宿州、蕪湖、滁州等的經濟聯(lián)系強度將高于300經濟度。蚌埠、淮南、蕪湖、六安與各城市的經濟聯(lián)系強度均值將高于300經濟度。由此可認為安徽省未來是以合肥為核心，以蚌埠、淮南、蕪湖和六安為副中心的空間發(fā)展導向，梯度推進與鐵路干線輻射相結合，提升全省經濟實力。大多數城市與各城市經濟聯(lián)系強度均值將增至100經濟度以上。黃山、宣城、淮北與各城市經濟聯(lián)系強度均值將不足50經濟度，與2014年相比，黃山經濟聯(lián)系總量提升了10.21倍，但由于其地處邊緣，且經濟基礎較薄弱，導致其經濟聯(lián)系總量處于弱勢地位；宣城尚未開通高速鐵路，可達性變化不顯著，經濟聯(lián)系總量僅增高2倍，與其他快速發(fā)展的城市相比，排名有所降低；而淮北是除了宣城之外，可達性提高幅度最小的城市，這也說明經濟聯(lián)系強度的變化與可達性水平變動表現(xiàn)出一定程度的空間耦合性。

四、結論

本文通過GIS空間分析方法，綜合選用加權平均旅行時間、可達性系數以及經濟聯(lián)系強度指標，定量分析了有無高速鐵路格局下安徽省各地級市的可達性水平及經濟聯(lián)系的變化。研究結果表明，高速鐵路給城市交通可達性及經濟聯(lián)系帶來極大影響。具體結論包括：

1)高速鐵路的建設極大地提高了各城市的可達性水平。各城市加權平均出行時間在高速鐵路建成后縮短40.97%，銅陵、黃山可達性上升幅度最大，但整體格局變化不大?？蛇_性水平呈現(xiàn)出明顯梯度異，皖中城市可達性整體優(yōu)于皖南和皖北地區(qū)。

2)高速鐵路格局下，可達性系數不超過1的分析單元數量略有增加，銅陵替代蕪湖進入可達性最優(yōu)區(qū)域，宣城成為可達性最差的區(qū)域?；幢?、阜陽、蕪湖、安慶、亳州等城市在高速鐵路建設的同時可達性系數有所增高。優(yōu)勢區(qū)域與邊緣地區(qū)的可達性絕對差異縮小，相對差異擴大。

3)合肥、蕪湖、蚌埠3個中心城市的輻射能力顯著增強。分析高鐵開通前后各中心城市1～3小時交通圈變化，2小時交通圈中，各中心城市連接城市數量的提升最為明顯，城市交通圈基本形成；3小時交通圈中，合肥由連接10個城市實現(xiàn)全部連接，蚌埠由6個增至14個，蕪湖由9個增至11個，變化不大，這可能與蕪湖本身普通鐵路交通比較完善，而高鐵線路較少有關。

4)城市間的經濟聯(lián)系強度依托可達性水平的提高也顯著提升，各城市經濟聯(lián)系總量均值增長8.76倍。合肥市的經濟聯(lián)系總量一直處于首位，銅陵、淮南、蚌埠、池州、滁州、黃山等經濟聯(lián)系總量增長幅度較為顯著。大于300經濟度的聯(lián)系主要沿寧安客運專線、合福高鐵、京滬高鐵和商合杭客運專線(北段)分布，其中寧安客運專線軸線效應明顯。城市的經濟聯(lián)系強度的變化與可達性水平變動表現(xiàn)出一定程度的空間耦合性。

本文僅論證了高速鐵路對城市可達性及經濟聯(lián)系格局的影響，事實上，高速鐵路建設對交通經濟帶發(fā)展、產業(yè)結構調整、城市空間結構演變具有重要影響，還需做進一步研究。