我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成與演化機制研究

陳俁秀 王冰艷

文章編號：1002-3100（2024）03-0066-03

摘? 要：大中型機場是我國航空運輸系統(tǒng)中的重要組成部分。為了探究我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的形成與演化機制，利用隨機指數(shù)圖模型實證內(nèi)生因素和外生因素等對其演化的影響作用，解析網(wǎng)絡的演化規(guī)律。研究表明，我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成過程中高鐵網(wǎng)絡、機場能效等內(nèi)外生因素對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的形成和演化具有顯著的負向影響。

關鍵詞：航線網(wǎng)絡；復雜網(wǎng)絡；網(wǎng)絡演化；隨機指數(shù)圖模型

中圖分類號：F560? ? 文獻標志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.03.016

Abstract： Large and medium-sized airports are an important part of China's air transport system. In order to explore the formation and evolution mechanism of passenger route network of large and medium-sized airports in China， the stochastic index chart model is used to empirically verify the influence of endogenous factors and exogenous factors on its evolution， and analyze the evolution law of the network. The results show that the endogenous factors such as high-speed rail network and airport energy efficiency have a significant negative impact on the formation and evolution of the passenger route network of large and medium-sized airports in China.

Key words： airline network; complex network; network evolution; random exponential graph model

0? 引? 言

航空運輸網(wǎng)絡是我國綜合交通系統(tǒng)的重要組成，在我國的社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。研究航空運輸網(wǎng)絡的形成機制和演化過程可以解釋社會經(jīng)濟因素對航空網(wǎng)絡的影響，為我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的航線布局提供一定的理論指導。

研究航空運輸網(wǎng)絡的形成和演化機制，實際上是探究哪些因素會影響網(wǎng)絡關系的形成以及這些因素會對該網(wǎng)絡產(chǎn)生何種影響的問題^[1]。已有研究指出影響航空運輸網(wǎng)絡的因素眾多，有城市體系^[2]、經(jīng)濟發(fā)展、城市區(qū)位條件^[3]等因素，也有其他相關網(wǎng)絡與其相互交織的情況共同影響航空網(wǎng)絡的形成和演化^[2]。在航空網(wǎng)絡演化發(fā)展過程中，高鐵與民航運輸相互競爭和發(fā)展?，F(xiàn)有研究主要著眼于兩者的競合關系^[4]。而未從將“高鐵網(wǎng)絡”作為獨立因素的視角探究這兩種網(wǎng)絡在交互的過程中，高鐵網(wǎng)絡對民航網(wǎng)絡的發(fā)展和演化產(chǎn)生的影響；同時，民航高質(zhì)量發(fā)展所要求的綠色可持續(xù)發(fā)展促使航空公司和機場將減少溫室氣體和污染物、提高航油利用率等為己任以推動民航產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。而現(xiàn)有研究未將民航綠色的發(fā)展要求貫穿在航空運輸網(wǎng)絡演化過程中。鑒于此，本文將綜合考慮高鐵網(wǎng)絡和影響機場綠色發(fā)展的相關因素對航空運輸網(wǎng)絡形成和演化的影響。

在探究外界環(huán)境因素影響航空網(wǎng)絡形成和演化時發(fā)現(xiàn)，目前傳統(tǒng)的線性分析框架和復雜網(wǎng)絡分析方法不能對交互網(wǎng)絡之間的影響效果進行探究^[5]。而隨機指數(shù)圖模型（ERGM）是一種研究網(wǎng)絡關系的模型，可以探究交互網(wǎng)絡之間的影響效果，綜合考慮網(wǎng)絡結(jié)構的演變原因^[6]。目前ERGM在研究網(wǎng)絡形成機制方面^[7]和網(wǎng)絡演化方面^[8]應用廣泛。

民航高質(zhì)量發(fā)展需要我國大中型機場運營和發(fā)展的支持^[9]。為了探究我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的形成與演化機制，本文利用ERGM模型分析該網(wǎng)絡形成機制和演化動因，為我國航空公司以及航空客運市場持續(xù)發(fā)展提出精細化的改革方案。

1? 數(shù)據(jù)來源與研究對象

我國國內(nèi)運輸中年旅客吞吐量超過500萬人次的大中型機場，其航線數(shù)量和客運量在全國占比較高，見表1。大中型機場承擔著民航運輸業(yè)的主要運輸任務，因此以我國大中型機場為研究對象，可以探究我國客運航線網(wǎng)絡的主要形成機制和演化動因。本文以年旅客吞吐量超過500萬人次的大中型機場所在城市為節(jié)點，航線為邊構建無向不加權的航線網(wǎng)絡^[10]。所需數(shù)據(jù)來源于OAG數(shù)據(jù)庫和民航局發(fā)布的《機場吞吐量排名》。

2? 指標選取和模型構建

利用ERGM可以實證檢驗多維度影響因素對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡演化的影響效應，以此完成該網(wǎng)絡形成和演化機制的探究。

2.1? ERGM指標選取。ERGM可以綜合考慮自身結(jié)構變量、個體屬性變量和網(wǎng)絡協(xié)變量三種變量對網(wǎng)絡形成和演化的影響作用，其中前兩個為內(nèi)生因素；后者為外生因素。本文在選取三種變量時主要考慮：選擇經(jīng)濟發(fā)展水平等基礎因素檢驗該模型研究航空運輸網(wǎng)絡演化動力的適用性和準確性；選擇其他學者較少考慮的因素，例如，環(huán)境因素、高鐵網(wǎng)絡等測度其對該網(wǎng)絡演化的影響。

（1）網(wǎng)絡的自身結(jié)構變量。網(wǎng)絡自身結(jié)構變量強調(diào)網(wǎng)絡模式的形成來源于內(nèi)部系統(tǒng)的作用。借鑒已有研究^[11]，本文選取邊數(shù)（Edges）和交替k-三角形（Gwesp）測量網(wǎng)絡形成和演化的基礎效應和形成閉合三角結(jié)構傾向性。

（2）個體屬性變量強調(diào)節(jié)點自身特性對網(wǎng)絡形成和演化的影響。在國際緊張的氣候變化形勢和國內(nèi)嚴峻的節(jié)能減排形勢的影響下，“四型機場”建設目標已成為機場發(fā)展的趨勢和導向，因此在考慮城市機場自身特性影響航空運輸網(wǎng)絡的形成和演化時，將機場能效作為重要指標考慮在內(nèi)。本文選擇每客能耗來表征機場在綠色民航建設過程中的行為；城市經(jīng)濟發(fā)展狀況用“GDP”衡量。

（3）網(wǎng)絡協(xié)變量屬于外部因素。本文選擇地理網(wǎng)絡、城市行政隸屬關系網(wǎng)絡以及高鐵網(wǎng)絡來檢驗外生網(wǎng)絡對主要客運航線網(wǎng)絡演化的影響。變量選擇及數(shù)據(jù)來源如表2所示。

2.2? ERGM模型構建。ERGM通過類似邏輯回歸的統(tǒng)計形式考察多層次變量對網(wǎng)絡連接關系形成的影響^[8]，模型中的解釋變量為網(wǎng)絡結(jié)構變量、個體屬性變量以及網(wǎng)絡協(xié)變量。ERGM一般形式為：

3? ERGM實證結(jié)果分析

ERGM模型的估計結(jié)果中，若系數(shù)為正值，表明該指標有利于觀測網(wǎng)絡連邊關系的形成，即對觀測網(wǎng)絡的形成和演化具有正向影響；反之也成立。由表3可知：Edges均為負值且顯著，即增加網(wǎng)絡的邊數(shù)，不利于該網(wǎng)絡形成新的網(wǎng)絡結(jié)構；2016、2018和2019年的Gwesp系數(shù)顯著為正，節(jié)點之間傾向于形成閉合三角結(jié)構的伙伴關系。但綜合觀察2016—2020年Gwesp系數(shù)，該網(wǎng)絡并不穩(wěn)定，未形成穩(wěn)定的聚集性結(jié)構。

行政隸屬關系對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成的正向影響較大且持續(xù)增長。具體來說，2016年加入行政隸屬關系變量后該網(wǎng)絡邊的形成概率是原來的1.397 102=exp0.334 4倍，到2020年其形成概率升至2.244 763倍。行政隸屬關系的正向影響表明我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡中同行政等級的城市之間傾向于相互連接，直轄城市/省會城市和地級市之間傾向于內(nèi)部連接。

地理網(wǎng)絡對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成和演化的影響并不顯著。本文選取的研究對象為年旅客吞吐量500萬人次以上的大中型機場所在城市，這些城市航空客運市場需求量大，城市之間的航線連接與其航空運輸?shù)默F(xiàn)實需求相關。當城市之間存在大體量的航空運輸任務時，兩者之間不論距離遠近都可能形成航線連接。所以對于大中型機場所在城市形成的航線網(wǎng)絡，地理網(wǎng)絡對該網(wǎng)絡的形成和演化影響作用較小。GDP對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡具有顯著的正向影響，但是其影響作用較小且相對穩(wěn)定。因此地理網(wǎng)絡和GDP都不是我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡演化的決定因素。

高鐵網(wǎng)絡對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡演化產(chǎn)生負向影響。實際參數(shù)顯示，2016年和2020年在加入高鐵網(wǎng)絡指標后該網(wǎng)絡關系形成概率分別是原來的0.495 990倍和0.240 268 1倍?？梢钥闯龈哞F網(wǎng)絡的快速發(fā)展，給我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的結(jié)構帶來了沖擊。2020年疫情到來之前，高鐵網(wǎng)絡對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡結(jié)構的形成和演化負面影響從2016年的0.495? 990倍到2019年的0.972 515倍有所減少，說明民航網(wǎng)絡在與高速鐵路網(wǎng)相互競爭和發(fā)展過程中，逐漸適應并應對這一沖擊。

綠色機場建設行為對航線網(wǎng)絡影響顯著，用來表征機場能效的每客能耗指標對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡產(chǎn)生負向影響。而且這一影響正在擴大，2016年和2020年，在加入每客能耗指標后該網(wǎng)絡關系形成概率分別是原來的0.531 953倍和0.267 670 1倍。研究表明，航空運輸綠色發(fā)展的相關因素對大中型機場客運航線網(wǎng)絡的形成和演化有較大影響，但目前航空公司在設計航線時較少將相關因素考慮在內(nèi)。

4? 總結(jié)與建議

4.1? 總結(jié)。本文以我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡作為研究對象，利用ERGM實證分析我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的形成和演化機制。主要結(jié)論為：ERGM實證得知城市行政隸屬關系、高鐵網(wǎng)絡、機場能效以及GDP對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡演化具有顯著的影響。同等級的城市之間傾向于相互連接進行資源傳輸，而高鐵網(wǎng)絡以及機場能效在很大程度上阻礙了我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡的演化，這種負向影響仍在擴大。

4.2? 建? 議

（1）研究發(fā)現(xiàn)我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡內(nèi)部存在各節(jié)點傾向于與同等級節(jié)點相互連接的現(xiàn)象，影響著區(qū)域樞紐機場的建設和軸輻式網(wǎng)絡結(jié)構的構建。為了優(yōu)化我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡結(jié)構，可以選擇“空鐵聯(lián)運”，更好地利用高鐵與民航之間的互補效應，在中心度較低的短途城市之間形成更加便捷和通暢的綜合交通，促進不同等級城市的交流互通，加速我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成更具有競爭力的航線網(wǎng)絡。

（2）為實現(xiàn)“雙碳目標”，交通運輸業(yè)的格局將會有大的改變。鐵路和水路運輸能耗較小，國家開始提高鐵路和水路運輸?shù)谋壤?。航空運輸業(yè)為滿足國家降低運輸能耗和二氧化碳排放的目標提高競爭力，已從行政、技術、市場等多種角度，推進民航業(yè)節(jié)能減排工作。由于航空運輸?shù)哪茉崔D(zhuǎn)換門檻較高，很難找到其他替代能源作為航空燃料替代品，而新興的航空燃料燃油價格較高，并未普及。因此，航空運輸業(yè)短期之內(nèi)還需要利用其他途徑以完成綠色民航建設，航線網(wǎng)絡的設計和優(yōu)化將是其中重要的一環(huán)。2016—2020年間機場能效對我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡演化產(chǎn)生了較大的負向影響，而國家對綠色民航發(fā)展提出了更高的要求，所以航空公司以及機場管理者以后在進行航線網(wǎng)絡規(guī)劃時將需要考慮優(yōu)化航線網(wǎng)絡、提高能源效率、推進空鐵聯(lián)運，發(fā)展具有優(yōu)勢的長途航線以提高燃油效率來應對民航綠色發(fā)展新要求。

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收稿日期：2023-03-14

基金項目：國家社會科學基金項目“碳中和目標下中國民航‘三鏈協(xié)同脫碳研究”（22BJY020）

作者簡介：陳俁秀（1980—），女，遼寧沈陽人，中國民航大學交通科學與工程學院，副教授，博士，研究方向：航空運輸可持續(xù)發(fā)展、航空運輸戰(zhàn)略規(guī)劃管理；王冰艷（1997—），女，安徽亳州人，中國民航大學交通科學與工程學院碩士研究生，研究方向：航空運輸戰(zhàn)略規(guī)劃管理。

引文格式：陳俁秀，王冰艷. 我國大中型機場客運航線網(wǎng)絡形成與演化機制研究[J]. 物流科技，2024，47（3）：66-68.