高速鐵路對江西省虹吸效應的影響分析

范士娟，何 姍，徐玉萍，陸 宇

（1.華東交通大學運輸與物流學院，江西 南昌330013；2.中國鐵路廣州局集團有限公司廣州南車站，廣東 廣州510000）

國內(nèi)外學者針對高速鐵路與區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展關(guān)系存在著不同的觀點，就區(qū)域經(jīng)濟而言，國內(nèi)大部分研究結(jié)果表明高速鐵路的建設(shè)可拉動投資， 促進沿線產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是旅游業(yè)、零售業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)等。如徐玉萍[1]指出在國際金融危機下高速鐵路建設(shè)投資對區(qū)域經(jīng)濟的促進作用尤為突出；郭軍華等[2]學者使用雙重差分模型對11 個設(shè)區(qū)市7 年數(shù)據(jù)進行了分析， 結(jié)果表明高速鐵路能夠顯著提升沿線經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量。來逢波等[3]論述高速鐵路對三次產(chǎn)業(yè)的增長皆有促進作用，對第三產(chǎn)業(yè)有持續(xù)性促進特點。目前國內(nèi)學者對于空間格局的影響的分歧在于高鐵是促進區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)發(fā)展和優(yōu)勢互補從而形成“均衡化多中心”的空間格局，還是促進生產(chǎn)要素向區(qū)域中心城市聚集從而形成“核心—邊緣”的空間格局。 其中王姣娥等[4]學者之處高速鐵路發(fā)展縮小了全國城市對外經(jīng)濟聯(lián)系總量之間的差距，而姚兆釗等[5]學者則認為高鐵開通與未開通區(qū)域“核心—邊緣”格局已初現(xiàn)端倪。 國外對于高速鐵路是否能長期促進區(qū)域經(jīng)濟增長存在分歧：一種觀點如Jin F 等[6]學者認為高速鐵路建設(shè)可以促進經(jīng)濟增長； 另一種觀點如Givoni M等[7]認為高速鐵路僅僅拉動投資帶來短暫的經(jīng)濟效益，長期而言對區(qū)域經(jīng)濟促進作用不明顯；Preston J等[8]指出對于小城市或者邊緣城市甚至還存在的負面影響，如虹吸效應和極化效應。 因此，本文在此基礎(chǔ)上引進引力模型和空間計量模型， 對比分析各城市間的經(jīng)濟關(guān)系強度， 淺析高速鐵路對江西省的虹吸效應的影響。

1 區(qū)域虹吸效應演變作用機理分析

高鐵“虹吸效應”（siphon effect）[9]指：高鐵開通后，由于區(qū)域中心城市與沿線中小城市之間的經(jīng)濟發(fā)展水平差異而形成的發(fā)展梯度落差，人流、物流、資金、信息等經(jīng)濟發(fā)展要素由高鐵沿線中小城市向區(qū)域中心城市轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)為高鐵開通促進了區(qū)域核心城市的經(jīng)濟增長，卻可能抑制邊緣地區(qū)的經(jīng)濟增長，最終增強了區(qū)域經(jīng)濟的極化作用。 根據(jù)對國內(nèi)外研究成果的歸納總結(jié)，高鐵的開通提高了區(qū)域可達性，加快了區(qū)域生產(chǎn)要素的流動，形成了集聚效應和擴散效應。 區(qū)域城市之間的虹吸效應是一直存在的，高鐵作為一種媒介和催化劑，加速了城市的空間集聚與擴散。

區(qū)域的集聚擴散主要有三個階段[10]，分別為初步集聚、擴散階段；集聚、擴散增強階段；過度集聚、擴散階段，如圖1 所示。 擴散效應的增強會促進區(qū)域“多中心”均衡發(fā)展而減弱區(qū)域虹吸效應；集聚效應增強則只會促進要素向核心城市集聚，限制了周邊中小城市發(fā)展，形成“核心—邊緣”的空間格局，進一步加深了虹吸效應。

圖1 虹吸效應演化作用機理圖Fig.1 The evolution of siphon effect and its mechanism of action

2 研究方法

2.1 可達性評價方法

2.1.1 加權(quán)平均旅行時間

加權(quán)平均旅行時間計算公式為

式中：Ai表示區(qū)域內(nèi)節(jié)點i 的加權(quán)平均旅行時間，其值越小，節(jié)點i 可達性程度越高；tij為節(jié)點之間最短時間，對區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點最短時間總和記為最短交通時間Ti；Mj表示城市j 的“質(zhì)量”；n 為評價系統(tǒng)內(nèi)除i 以外的節(jié)點總數(shù)。

2.1.2 經(jīng)濟潛力

構(gòu)建GTC 模型[11]以基于交通出行成本的經(jīng)濟距離作為城市距離，將旅行時間價值、出行成本、交通費用等轉(zhuǎn)化為貨幣成本值[12]；最短耗時交通方式的貨幣成本計算方式

經(jīng)濟潛力計算公式為

式中：GTCij表示城市i 到城市j 的最短耗時交通方式的貨幣成本；Ctrans表示最短耗時交通方式單位距離所需成本；dij表示該交通方式下城市i 前往城市j的運輸距離；Cwage表示出行者單位時間的收入；Pi表示節(jié)點i 的區(qū)位優(yōu)勢潛力值，其值越高，區(qū)位優(yōu)勢潛力越大；Dij表示城市i 前往城市j 的距離；r 為距離摩擦系數(shù)，對于是否同省以及有無高鐵確定不同的系數(shù)。

2.2 城市引力模型

在空間回歸分析中，地理空間之間的相互作用可以用空間相關(guān)性進行描述，本文構(gòu)建城市引力模型測算區(qū)域內(nèi)城市之間的引力強度，計算公式如下

式中：Rij表示城市i 受到城市j 的吸引力；Kij為改進的引力系數(shù)[13]；Mi和Mj分別表示城市i 和城市j的“質(zhì)量”， Dij、r 均同上。 本文通過建立城市評價指標，使用均方差確定各指標權(quán)重后得出。

同時引入空間聯(lián)系隸屬度的概念，計算公式如下

式中：Eij表示城市i 受到城市j 的引力占城市i 受到區(qū)域內(nèi)其他城市吸引力之和的比例， 其值越高表示城市j 對城市i 的引力作用影響越大。城市的對外吸引總量與所受的被動吸引總量之差即為城市的凈吸引量， 即為城市所受到的虹吸效應強度，SEi表示第i 個城市虹吸效應，計算公式如下

2.3 空間計量模型

1） 空間自回歸模型（SAR）

式中：y 是n×1 列的決策變量觀察值向量；W 是n×n的空間權(quán)重矩陣，W 為空間一階滯后因變量；ρ 是空間自回歸參數(shù)；X 是k 個外生變量觀察值的n×k 階矩陣；β 是n+1 階回歸系數(shù)向量；ε 是隨機誤差序列向量。

2） 空間誤差模型（SEM）

式中：ζ 是n×1 列的區(qū)域內(nèi)隨機擾動項；假定ψ 和ζ 是服從獨立同分布且互不相關(guān)；λ 是空間自相關(guān)系數(shù)。

2.4 研究范圍及數(shù)據(jù)來源

根據(jù)蔣海兵[14]的研究，GDP 是影響城市空間聯(lián)系的根本因素。 本文將與江西省相鄰的安徽省、湖北省、湖南省、廣東省、福建省、上海市均納入待定研究范圍，再對江西省及鄰省各地級市的GDP 進行K 均值聚類分析，顯示上海、廣州、深圳經(jīng)濟實力最強；合肥、武漢、長沙、佛山、杭州、寧波等城市經(jīng)濟實力較強；其余城市經(jīng)濟實力較弱，對江西省空間作用較小，可以忽略；因此，本文確定研究范圍為江西省所有地級市以及上海、廣州、深圳、佛山、杭州、寧波、合肥、武漢、長沙。 城市“質(zhì)量”指城市經(jīng)濟發(fā)展水平，本文基于創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享理念建立了指標評定體系如表1 所示。

表1 城市評價指標體系Tab.1 City evaluation index system

城市評價指標中的數(shù)據(jù)主要來源于各城市統(tǒng)計年鑒或統(tǒng)計公報；城市之間的交通時間主要來源于中國鐵路客戶服務中心（12306 網(wǎng)站）和各城市客運站售票官網(wǎng)等。

3 江西省虹吸效應分析

3.1 城市“質(zhì)量”

根據(jù)建立的城市評價指標體系對各城市的城市經(jīng)濟發(fā)展水平進行標準化處理， 計算出2014 年至2019 年各城市“質(zhì)量”，其各年各城市“質(zhì)量”變化曲線圖如圖2 所示。

圖2 2014—2019 年各城市“質(zhì)量”變化圖Fig.2 “Quality” change charts of cities during 2014—2019

通過對2014—2019 年各城市“質(zhì)量”曲線變化圖可以發(fā)現(xiàn)從2017 年開始江西省內(nèi)各個城市 “質(zhì)量”發(fā)生了明顯的平行下降趨勢，而上海、武漢等城市“質(zhì)量”則顯著上升，后續(xù)2018 年則在2017 年的基礎(chǔ)上拉大了這個趨勢，2019 年又有整體上升的趨勢。 本文為進行江西省的虹吸效應研究， 選取了2017 年作為重點年份進行分析。

3.2 空間作用引力強度分析

高鐵開通后，城市之間往來的最短耗時隨之迅速改變，根據(jù)式（1）～式（3）可以計算出城市之間的最短耗時交通方式的貨幣成本和該城市的經(jīng)濟潛力也隨之改變，因此將長期的改變各城市之間的空間格局。

江西省位于華東地區(qū)，處于長江三角洲和珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)的中心腹地，交通較為便利。 在2017年1 月前，江西省除吉安、贛州、景德鎮(zhèn)外，均已開通高速鐵路線路。

根據(jù)高速鐵路對區(qū)域影響作用的機理以及引力模型相關(guān)理論，本文采用“有無對比法”，將有無高鐵兩種情況進行對比更好地衡量高速鐵路對區(qū)域虹吸效應的作用。 首先根據(jù)公式（4）計算得到各城市之間空間相互作用強度；再根據(jù)公式（5）得到江西省各城市在區(qū)域內(nèi)的空間聯(lián)系隸屬度, 得出以下結(jié)論：

1） 高速鐵路沿線聯(lián)系加強。對于空間聯(lián)系隸屬度，滬昆高鐵開通后，南昌，上饒，景德鎮(zhèn)與上海空間聯(lián)系的隸屬度分別由7.2%，11.9%，13.9%提高至12.5%，17.5%，20.5%； 武九高鐵使得九江對武漢的隸屬度由13.8%增加至17.4%。 說明高速鐵路的開通打破了省域之間的地域界限， 縮短了時空距離，加強了高鐵沿線城市的聯(lián)系。

2） 形成新的要素集聚點。高鐵開通后，上海、上饒、杭州、長沙被隸屬度發(fā)生了明顯的上升，而南昌被隸屬度略有上升，說明了高速鐵路開通使得南昌在省內(nèi)的核心地位雖未改變，但省內(nèi)其他城市對于上海、杭州的依賴度有所提高。 被隸屬度上升最明顯是上海和上饒，被隸屬度分別由88.3%、61.1%上升至114.3%、76.3%， 意味著上海對江西省各城市的吸引明顯增強，產(chǎn)業(yè)集聚效應明顯。

3） 部分城市存在被邊緣化風險。贛南地區(qū)高速鐵路發(fā)展滯后，與贛北地區(qū)、長三角地區(qū)的空間相互作用未發(fā)生明顯變化。

3.3 虹吸效應強度分析

根據(jù)公式（6）計算出有“無”高鐵情況下江西省各城市所受虹吸效應的強度值，得到南昌在有高鐵情況下的虹吸效應強度值為40 002，在沒有高鐵情況下的虹吸交應強度值為12 000，可以看出南昌市作為江西省會城市無論有“無”高鐵，其對周邊小城市的吸附作用都特別明顯， 但在高鐵的開通作用下，南昌市的正向虹吸效應得到了大幅增強。 而江西省內(nèi)除南昌之外的小城市，受到了高鐵開通后的負虹吸效應的影響，在有高鐵情況下的虹吸效應強度值均低于沒有高鐵情況下的虹吸效應強度值，其中有“無”高鐵情況下的虹吸效應強度值對比差距最大的城市是萍鄉(xiāng)、新余、鷹潭和宜春；其次是景德鎮(zhèn)、上饒和撫州；而九江、贛州所受的負向虹吸效應較低，虹吸效應強度值對比差距也相對較小。

4 高鐵可達性與虹吸效應空間計量分析

4.1 變量的選取及自相關(guān)檢驗

全局空間的自相關(guān)性分析是用來衡量各個區(qū)域間的整體差異程度和空間關(guān)聯(lián)度，一般是用莫蘭指數(shù)進行測量。 莫蘭指數(shù)值越接近1 表明具有相似的屬性集聚在一起，值越接近-1 表明具有相異的屬性集聚在一起。 以高速鐵路形成的虹吸效應作為被解釋變量，高鐵的可達性相關(guān)指標、城市“質(zhì)量”作為解釋變量。 各變量莫蘭指數(shù)如表2 所示，其中表示可達性相關(guān)指標最短交通時間，表示加權(quán)平均旅行時間，為經(jīng)濟潛力，其他相關(guān)指標同上文。

表2 各變量莫蘭指數(shù)表Tab.2 The Moran’s index of variables

從莫蘭指數(shù)可以看出，各變量莫蘭指數(shù)均為負值，表現(xiàn)出較強的空間異質(zhì)性，且有高鐵情況下均通過了0.05 顯著性水平檢測，“無”高鐵情況下也通過了0.1 顯著性水平檢測， 且在有高鐵的情況下，可達性相關(guān)指標莫蘭指數(shù)值更接近于1，說明在高鐵開通后可達性相關(guān)指標的地區(qū)差異性進一步擴大。

4.2 高鐵可達性與虹吸效應相關(guān)性分析

根據(jù)式（7）和式（8），建立虹吸效應（SEi）與最短交通時間（Ti）、加權(quán)平均旅行時間（Ai）、經(jīng)濟潛力（Pi）和城市“質(zhì)量”（Mi）的空間計量模型。 模型擬合中，考慮到江西除南昌以外其他各城市虹吸效應均為負值，因此將南昌虹吸效應值記為0，其余各城市均取絕對值， 然后取對數(shù)進行回歸分析，結(jié)果如表3 所示。

表3 模型回歸結(jié)果Tab.3 Regression results of the model

通過比較回歸結(jié)果中R-squared，LogL，AIC 和SC 的大小， 最終選取SEM 模型分析可達性與虹吸效應的相關(guān)性。 城市“質(zhì)量”與加權(quán)平均旅行時間回歸系數(shù)的絕對值相近且均低于經(jīng)濟潛力，表明城市“質(zhì)量”對負向虹吸效應的影響弱于經(jīng)濟潛力，但由于經(jīng)濟潛力這一可達性指標與城市“質(zhì)量”相關(guān)。 因此，可達性對區(qū)域負向虹吸效應影響最強，但城市經(jīng)濟發(fā)展水平是影響虹吸效應的根本原因。 可達性對于區(qū)域要素流動是把雙刃劍，經(jīng)濟實力強大的城市會因可達性的提高產(chǎn)生正向虹吸效應而促進經(jīng)濟增長，而經(jīng)濟發(fā)展水平較差的城市則會產(chǎn)生截然相反的經(jīng)濟效應。

5 結(jié)論

1） 高鐵的開通提高了空間的隸屬度，縮短了城市間的旅行時間， 在短期內(nèi)提高了區(qū)域可達性，隨后會逐漸形成虹吸效應，在長期過程中使大城市更容易獲利。 上海、杭州、武漢等經(jīng)濟發(fā)展水平較高城市的被隸屬度更高，九江因為高鐵的開通而削弱了其在區(qū)域內(nèi)的核心作用，上饒卻憑借合福高鐵和滬昆高鐵成為了新的要素集聚點而增強了對周邊城市的影響，吉安、贛州等地因未通高鐵而存在被邊緣化的風險。

2） 高速鐵路的開通使得虹吸效應作用強度的空間分布發(fā)生明顯變化，所受負向虹吸效應的城市由沿省域邊界分布轉(zhuǎn)為沿高速鐵路沿線分布，各城市所受虹吸效應強度差異性進一步擴大。

3） 可達性對區(qū)域負向虹吸效應影響強于城市經(jīng)濟發(fā)展水平，但后者是影響虹吸效應的根本原因。 可達性對于區(qū)域要素流動是把雙刃劍，經(jīng)濟實力強大的城市會因可達性的提高產(chǎn)生正向虹吸效應而促進經(jīng)濟增長，而經(jīng)濟發(fā)展水平較差的城市則會產(chǎn)生截然相反的經(jīng)濟效應。