高速鐵路建設對我國省際可達性空間格局的影響

孟德友，陳文峰，陸玉麒

(1.南京師范大學地理科學學院，南京210046;2.商丘師范學院環境與規劃系，河南商丘476000)

0 引言

高速鐵路是指通過改造原有線路，使運營速率達200 km/h以上，或修建高速新線，使運營速率達到250 km/h以上的鐵路營運系統。從國外高速鐵路建設經驗看，日本、法國和德國的高速鐵路建設不但改善了交通，而且取得了較好的經濟效益。高速鐵路以其速度快、運量大、準點準時、安全可靠、占地少、污染輕、經濟效益高等優勢[1]，在世界范圍內呈現出蓬勃發展的勢頭。高速鐵路建設對縮短旅行時間、提升區域可達性、加強地區經濟聯系的研究也逐步受到國內外學者的關注。歐洲學者Gutiérrez和Gonzalez采用多項指標對歐洲高速鐵路網絡及馬德里—巴塞羅那—法國邊境高速鐵路修建所引致的可達性空間格局演變進行了評價[2-3]。國內學者對不同道路類型、不同尺度區域的可達性進行評價[4-6]，金鳳君、王姣娥，孟德友等對我國鐵路客運提速引致的網絡系統演進、時間節約及可達性空間格局變化進行了分析[7-10];對高速鐵路建設空間經濟效應的探討還相對較少，羅鵬飛，施文俊等對京滬、滬寧高速鐵路對沿線城市可達性及社會經濟影響進行了初步探討[11-12]，尚未有對全國高速鐵路網構建的空間經濟效應分析，主要在于我國還處于高速鐵路發展的起步階段，在相關數據的獲取上還存在很多困難。按照國家中長期鐵路網規劃，至2020年將建成京滬、京廣深、京哈、杭甬福深4條縱向和徐蘭、杭長、青太、滬漢蓉4條橫向客運專線，形成“四縱四橫”骨干快速客運通道及環渤海、長三角和珠三角城際客運系統，客運專線將達到1.6萬km，屆時所有省會城市及人口規模在50萬以上的大城市將實現快速鐵路連接。在此宏觀背景下，借鑒已有的相關研究，采用可達性評價的相關方法，結合GIS技術的空間分析功能，擬嘗試對我國高速鐵路建設所帶來的省區地帶內、地帶間及總體可達性及空間格局變動進行預測性分析。旨在通過對高速鐵路網建設前后區內、區際及總體可達性的對比分析，明晰高速鐵路建設的空間經濟意義，揭示其建設的必要性和迫切性。

1 研究方法與數據

可達性指利用特定的交通系統從給定的區位到達活動地點的便利程度;在對區域可達性評價方面，學者們大多將不同尺度的區域抽象為節點，然后選擇一種或幾種方法進行評價與比較。常用方法有加權平均旅行時間、潛能模型等[13]，加權平均旅行時間側重于從空間距離、時間節約或成本節約的角度來衡量區域可達性水平，能夠直觀地表現可達性水平及其變化。

1.1 加權平均旅行時間

加權平均旅行時間是評價一個節點到各節點的時間度量，主要由被評價節點的空間區位決定，也與經濟中心的實力及連接評價節點與經濟中心的交通設施密切相關。值越小，表示可達性水平越優，反之則越差。其公式為[4-5，13]

式中:Ai為節點i的可達性水平;Tij為節點i通過某種交通設施到達節點j的最短旅行時間;Mj為評價范圍內節點的某種社會經濟要素流的流量，表示該經濟中心的經濟實力或對周圍地區的輻射和吸引力的高低，可采用人口規模、GDP總量或交通運輸量等指標來衡量，文中采用各節點所屬省區的GDP總量為權重;n為除i點以外的節點總數。

可達性系數為節點可達性值與平均可達性值的比值，可達性系數消除了可達性具體數值的影響，表征節點的相對可達性高低，表達式為[5-6]

式中:Ai'為節點可達性系數，大于1說明該點可達性水平低于區域平均水平，小于1說明該點的可達性優于區域平均水平;Ai表示節點i的可達性值;n為節點數。

1.2 主要數據來源

初始數據源于石開網絡科技有限公司2008年推出的石開列車旅行時刻表。如果兩省會城市間有可直通的旅客列車，則選擇所有旅客列車班次中線路里程或旅行時間最短者為兩城市間的交通里程或時間距離;如果兩省會城市間沒有直通旅客列車班次，在遵循最短路徑原則的基礎上，取所有可供選擇的中轉站點中距始發地里程或時間最短的省會為中轉點，來獲取兩個間接聯系的省會城市間的最短交通里程或旅行時間，暫不考慮中轉滯留時間。由于列車在上行和下行過程中最短交通里程或旅行時間存在一定差異，文中取節點間上行和下行班次中最短交通里程或旅行時間的平均值。由此可獲得2008年除香港、澳門、臺北之外的全國31個省會城市間31行×31列的最短交通里程或旅行時間矩陣。由于2020年省會城市間的最短旅行時間目前還無法準確獲得，暫依2008年省會城市間的最短交通里程按《國家中長期鐵路網建設規劃》中高速鐵路建設目標，設定由客運專線連接的路段按300 km/h換算，新建鐵路復線和既有線路電氣化改造或擴能改造的路段按200 km/h換算。涉及到的社會經濟方面的數據主要來源于《2009年中國統計年鑒》，2020年地區社會經濟方面的數據以2008年為基期，以該年份的全國年均增長率9%推算得到。接下來分東、中、西三大地帶分別對各省區地帶內、地帶間及總體可達性及空間格局的狀況進行探討。

2 地帶內可達性格局及變動

高速鐵路建設使各省區的地帶內省際可達性獲得了不同程度的提升，但提升幅度和變化率相差很大。東中西三大地帶內各省區區內可達性平均值由2008年的19.41 h降為2020年的6.38 h，降低了67.13%;絕對提升幅度較高的為西部地帶，平均提升17.74 h;相對提升率較高的為東部地帶，提升率平均達69.76%，這不但與各地的提升幅度有關，還與各省區的區內可達性初始值相關。

對各節點區內可達性而言，2008年，東部各節點可達性優于平均水平的有北京、上海、天津、濟南和南京等，可達性值在14 h以內，可達性系數不足0.7，而南部沿海各城市的可達性還相對較高，海口高達27.34 h，可達性系數達1.41;中部各城市的可達性高于平均水平的有南昌、鄭州、合肥、武漢、長沙等，加權平均旅行時間在18 h以內，可達性系數在0.9以內。西部省區中可達性高于區內平均水平的有重慶、蘭州和成都，可達性值在20 h以內，可達性最差的拉薩市，加權平均旅行時間高達44.65 h，是區內平均水平的2.3倍。

至2020年東部省區的區內可達性都降至8 h以內，可達性高于平均水平的節點中，南京、濟南、石家莊和廣州的地位有不同程度的提升，尤其是南京獲居首位，僅為3.68 h，可達性系數為0.58;而沿海省區的區內可達性還都在平均值以上，但提升幅度較高，尤其是海口在高鐵建成前后提升了19.54 h。中部省區的可達性值都降至9 h以內，合肥取代南昌而居地帶內首位，區內可達性降至3.78 h，長春、哈爾濱和呼和浩特的可達性雖與區內平均水平還存在一定差距，但提升幅度都在11 h以上，反映了高速鐵路建設對邊遠地區可達性的顯著影響。西部除烏魯木齊和拉薩外，其余城市的區內可達性都在9 h以內，而烏魯木齊和拉薩還在15 h以上，但提升幅度都在27 h以上，遠高于西部地帶內的其他節點。

對省區地帶內省際可達性空間格局的分析發現，各省區地帶內現狀可達性呈現出由東部沿海向西南、西北和東北地區逐漸降低的圈層狀空間格局，可達性較優的地區主要集中在京津冀魯環渤海地區、江浙滬以及華中地區，加權平均旅行時間在16 h以內，由此向東北、西南和西北地區可達性值逐步增大，包括青藏和新疆的廣大西部地區可達性值都在30 h以上(圖1(a))。至2020年高速鐵路建成后，可達性中心區的范圍向東南沿海、珠三角、成渝和徐蘭沿線地區拓展，京津環渤海、長三角、東南沿海及中部六省和成渝等地區的區內可達性都降至6.5 h以內，西部地帶除新疆和青藏部分地區之外，也都降至10 h以內(圖1(b))。京滬客運專線、京津、滬杭及滬寧城際高速鐵路的建設使東部的區內可達性大幅度提升，京廣客運專線建設也有效地加強了東、中部省區的區內聯系，京福以及沿海高速鐵路建設也將有效縮短京津與東南沿海地區間的旅行時間，蘭新鐵路電氣化擴能改造、蘭青鐵路復線建設及蘭渝新線對增強西部地帶內的區內可達性具有突出的貢獻。

3 地帶間可達性格局及變動

東中西三大地帶各省會城市的地帶間可達性的平均值由2008年的23.41 h降至2020年的8.26 h，提升幅度達15.15 h，提升率為64.73%，高速鐵路建成后，地帶間可達性提升幅度最高的為西部省區，節點的平均提升幅度19.37 h，反映了高速鐵路對增強青藏地區與東、中部地區間的社會經濟聯系的重要影響;相對提升率較高的為東部省區，平均相對提升率在66%以上，這與東部地帶密集的高速鐵路線路和優越的可達性基礎是相關的。

圖1 2008和2020年省區地帶內可達性空間格局Fig.1 Spatial pattern of accessibility within zones in 2008，2020

比較各省區的現狀地帶間可達性水平可發現，東部各節點2008年的地帶間可達性除福州、南寧和海口外，其余各城市的可達性均高于平均水平23.41 h，最優的石家莊與中西部省區城市的可達性值僅為14.13 h，可達性系數為0.6;中部省區省會城市中武漢、鄭州、合肥等6個市的地帶間可達性值小于22 h，武漢的地帶間可達性水平居全國首位，與東西部城市加權平均旅行時間為11.91 h，可達性系數為0.51，這與武漢市連南接北、承東啟西居中的地理位置密不可分的;西部10個城市中，高于地帶間可達性平均水平的僅有西安和蘭州，最差的拉薩地帶間可達性相當于平均水平的2.11倍。

高速鐵路建成后，東部大多數省區的地帶間可達性提升幅度都在10 h以上，地帶間可達性降至8 h以內，海口仍高達13.45 h，可達性系數為1.63，是由于其位于我國南部邊陲，且受瓊州海峽的阻隔影響所導致的;中部除長春、哈爾濱和呼和浩特外，其他城市的地帶間可達性均降至6 h以內，可達性系數在0.7以內，合肥的地帶間可達性大幅度提升，加權平均旅行時間為4.32 h，居全國首位;西部省區中，高于平均水平的節點分別為蘭州、西安、重慶和成都，地帶間可達性值在8 h以內，可達性系數在0.9以內，而地帶間可達性最差的烏魯木齊和拉薩還高達19 h以上，但絕對提升幅度都在23 h以上，表明蘭青、蘭新線路的電氣化擴能改造有效地提升了其與東中部省區間聯系的便捷程度。

空間分析顯示(圖2(a))，省區地帶間現狀可達性值表現出以京津冀魯、環渤海、江浙滬及華中地區為中心向西南、西北和東北地區逐漸增大的圈層狀空間格局，這些地區的地帶間可達性在20 h以內;東北、東南沿海及成渝、甘肅等地為第二圈層，可達性在30 h以內;而新疆和西藏則形成了地帶間可達性的極值區，與東中部省區的加權平均旅行時間在37 h以上。高速鐵路網絡構建顯著地改變了地帶間可達性的空間格局形態，徐蘭客運專線縮短了華東和西部省區間旅行時間，滬昆高鐵強化了長三角與中部及西南地區的經濟聯系，滬漢蓉快速客運通道橫貫東西，連接長三角以及西部成渝地區，石太客運專線強化了環渤海地區與中西部地區的交通聯系，京哈客運專線提升了環渤海與東北地區間的交通便捷性。可達性中心區的范圍沿徐蘭、石太、滬漢蓉和京哈客運專線分別向西北、成渝和東北地區拓展，包括華北、華南、華中、成渝以及甘肅在內的廣大地區的地帶間可達性都降至8 h以內;第二圈層包括吉林、黑龍江、內蒙古西部以及云貴在內的廣大地區地帶間可達性在14 h以內;最差的新疆和青藏地區的地帶間可達性在22 h以內，與2008年相比獲得了大幅度提升(圖2(b))。

圖2 2008和2020年省區地帶間可達性空間格局Fig.2 Spatial pattern of accessibility of inter-zones in 2008，2020

4 總體可達性空間格局及變動

對各省區總體可達性及變化狀況進行綜合分析，各節點總體可達性平均值由2008年的21.98 h縮減至2020年的7.66 h，減小了65.14%，反映了高速鐵路網絡的構建使全國省際可達性獲得了全面提升。總體可達性增幅較高的為西部地帶，節點平均提升幅度為19.23 h;相對提升率較高的東部地帶，各節點城市平均相對提升率為67.15%。

2008 年總體可達性高于全國平均水平城市中東部除福州、南寧和海口可達性高于24 h外，其余城市的總體可達性都在21 h以內，北京的省際可達性僅為12.22 h，可達性系數為0.56;中部除長春、呼和浩特和哈爾濱外，其余城市的總體可達性都在20 h以內，可達性系數不足0.9，武漢總體可達性值僅11.84 h，居全國首位，顯示了武漢在全國鐵路網絡中的交通區位優勢;西部除西安和蘭州外，其余城市的總體可達性都在24 h以上，可達性系數高于1.1，最差的拉薩可達性值為48.84 h，相當于全國平均水平的2.22倍。

2020 年東部大多數省區的總體可達性都降至7 h以內，福州的總體可達性獲得了大幅度提升，加權旅行時間為6.01 h，可達性系數為0.78，這得益于滬杭甬、甬福廈深快速客運通道的建設，有效提升了東南沿海地區鐵路交通可達性地位;中部省區中除哈爾濱、長春和呼和浩特外，其余城市的總體可達性均降至6 h以內，可達性系數在0.8以內，鄭州、合肥在全國鐵路網絡中的地位獲得了顯著提升，鄭州取代武漢躍居全國首位，合肥從第7位升至第2位。西部省區中高于全國平均水平的節點增至4個，重慶和成都的總體可達性都降至7 h以內，包括貴陽、銀川、西寧、昆明、烏魯木齊和拉薩在內的6個節點城市的總體省際可達性還都在9 h以上，拉薩還高達20.77 h，相當于全國平均水平的2.71倍。

從空間分析可看出(圖3(a))，總體可達性現狀空間格局與地帶內和地帶間可達性空間格局表現出大體相當的狀態，京津冀環渤海、華東和華中地區構成可達性較優的地區，該范圍內各節點的總體可達性都在20 h以內;第二級圈層包括華南和東南沿海、東北三省以及西南和西北蘭新鐵路沿線的部分地區，包括廣州、福州、貴陽、重慶在內的11個節點的可達性值介于20～27 h之間，最差的新疆和西藏構成全國可達性的極值區，高達40 h以上。高速鐵路建成后，可達性較優的范圍在全國“四縱四橫”高速鐵路框架下向東南、華南、西南和西北地區延伸，干線指向性越來越強(圖3(b))，尤其是徐蘭和滬漢蓉快速客運通道的建設使可達性較優的范圍大幅度地向西寧和成渝地區延伸，包括華北、華東、華南和西南成渝在內的大部分地區的可達性都降至7 h以內，第二圈層的范圍大幅度縮減，南寧、貴陽、西寧、銀川等節點及所屬省區的可達性降至8～11 h之間;可達性水平最差的地區包括新疆和西藏在內的廣大內陸地區仍在21 h以內，雖與東中部地帶相比還存在很大差距，但線路的電氣化改造和擴能改造對加強該地區與其他地區的經濟聯系還是非常突出的。

圖3 2008和2020年省際總體可達性空間格局Fig.3 Spatial pattern of integrated interprovincial accessibility in 2008，2020

5 討論

高速鐵路建設在改善和提高地區可達性方面的效果是非常顯著的，高速鐵路建設將大幅度縮短各節點城市間的時空距離，節約地區間的旅行時間成本，顯著提升了各節點城市的地帶內、地帶間及其總體可達性水平。全國各省區無論是地帶內、地帶間還是各地區的總體可達性都呈現出自東向西逐漸降低的圈層狀空間格局，可達性中心區的范圍在高速鐵路網絡框架下大幅度拓展，干線指向性越來越強。另外，筆者在此僅是從可達性的視角預測性地評價了國家高速鐵路網絡規劃建設的空間經濟效應，鐵路交通作為目前我國省際間社會經濟聯系的主導交通方式，高速鐵路網絡的規劃建設還將進一步增強區域間經濟、社會、文化等方面的往來，強化區域聯動發展和一體化進程，促進區域生產力軸線及網絡化地域空間結構的形成，對于這些方面的問題將另文討論。

[1]周長江.高速鐵路發展概況及展望[J].科技交流，2005(2):38-42.

[2]Gutiérrez J，Gonzalez R，Gomez G.The European High Speed Train Network:Predicted Effects on Accessibility Patterns[J].Journal of Transport Geography，1996，4(4):227-238.

[3]Gutiérrez J，Urbano P.Accessibility in the European U-nion:The Impact of the Trans-European Road Network[J].Journal of Transport Geography，1996，4(1):15-25.

[4]吳威，曹有揮，曹衛東，等.長江三角洲公路網絡的可達性空間格局及其演變[J].地理學報，2006，61(10):1065-1074.

[5]吳威，曹有揮，曹衛東，等.區域高速公路網絡構建對可達性空間格局的影響——以安徽沿江地區為實證[J].長江流域資源與環境，2007，16(6):726-731.

[6]劉俊，陸玉麒.江蘇省公路交通網絡可達性評價研究[J].南京師范大學學報(自然科學版)，2008，31(3):129-134.

[7]金鳳君，王姣娥.20世紀中國鐵路網擴展及其空間通達性[J].地理學報，2004，59(2):293-302.

[8]王姣娥，金鳳君.中國鐵路客運網絡組織與空間服務系統優化[J].地理學報，2005，60(3):371-380.

[9]金鳳君，王姣娥，孫煒，等.鐵路客運提速的空間經濟效果評價[J].鐵道學報，2003，25(6):1-7.

[10]孟德友，范況生，陸玉麒，等.鐵路客運提速前后省際可達性及空間格局分析[J].地理科學進展，2010，29(6):709-715.

[11]羅鵬飛，徐逸倫，張楠楠.高速鐵路對區域可達性的影響研究[J].經濟地理，2004，24(3):407-411.

[12]蘇文俊，施海濤，王新軍.京滬高鐵對魯西南沿線主要城市的影響[J].復旦學報(自然科學版)，2009，48(1):111-116.

[13]李平華，陸玉麒.可達性研究的回顧與展望[J].地理科學進展，2005，24(3):69-78.