鐵路提速對可達性空間格局演化的影響——以蘭新鐵路沿線區域為例

張曉州，白永平，張勝武

(西北師范大學地理與環境科學學院，蘭州 730070)

0 引言

可達性是人文地理學、城鄉規劃、地球信息科學、交通運輸經濟學等學科的研究熱點之一。交通網絡的評價方法很多，其中，可達性被認為是一項有效的綜合性指標。簡言之，可達性是指利用特定的交通系統從某一區位到達指定活動區位的便捷程度，這一概念已廣泛應用于交通地理學相關研究中。隨著可達性研究的不斷深入，其計算方法亦日益豐富，目前，常用的可達性度量方法主要包括［1］:距離法、累積機會法、等值線法、重力模型法、概率法、頻率法、平衡系數法、時空法、效用法、基于矩陣的拓撲法、基于空間結構的拓撲法等等。其中，國外學者Hansen首次提出了通達性的含義，將其定義為交通網絡中各節點相互作用的機會大小［2］，Bruinsma對通達性的衡量方法進行了歸納和總結［3］，Murayama探討了鐵路對日本城市體系通達性的影響［4］，Javier等對歐洲鐵路網絡的通達性變化進行過評價，認為各節點之間的鐵路旅行時間和運輸距離的變化可引起彼此間的相對距離改變，從而導致通達性變化［5］。國內學者在可達性對區域發展的影響和交通網絡發展對可達性空間格局的影響等方面做了研究，陸大道研究了可達性變化對區域發展的影響［6］，曹小曙等研究了經濟發達地區交通網絡演化對通達性空間格局的影響［7］，金鳳君等對20世紀我國鐵路網擴展及可達性演變進行了研究［8］。在城市尺度內，我國可達性的研究側重于公交最短路徑的計算、城市路網結構評價、居民出行可達性的計算機輔助評價等方面。吳威等對長江三角洲公路網絡的可達性空間格局及其演化進行了研究［9］。但大多數學者常采用多指標或加權平均旅行時間指標，加權平均旅行時間指標數學表達式為:

式中:Ai為i節點在交通網絡中的可達性值;Tij為節點i到節點j的最短距離，采用時間衡量;Mj為節點j的質量，可以是節點j的人口或地區生產總值。城市的經濟規模影響著人們的移動意愿進而影響到城市的可達性，因此，本研究采用地區生產總值為權重，以加權平均旅行時間為指標，從鐵路提速演化入手，探討1994年以來蘭新鐵路沿線主要城市可達性空間格局及其演化，并初步分析可達性對城市發展的影響。

1 研究區域與方法

1.1 研究區域的選擇

以我國西北地區主要鐵路干線蘭新鐵路沿線為研究區域，包括9個市級行政單元，甘肅省的蘭州、武威、金昌、張掖、酒泉、嘉峪關和新疆的哈密、吐魯番、烏魯木齊。目前西北地區以公路和鐵路為主的綜合交通運輸體系已初步形成，鐵路在其運輸體系中占有重要地位，隨著鐵路提速及客運分線的不斷深入，鐵路運輸的優勢將會進一步凸現，其在運輸結構中的地位還會繼續加強。

1.2 數據與方法

以2010年為基準年，將研究區域內的主要城市抽象為空間節點并假定這些地域單元不隨時間而變化，研究區域內共包含9個節點，根據1994，2000，2010年中國鐵道出版社出版的“全國鐵路旅客列車時刻表”3個時間斷面時刻表為資料來源，利用SPSS的統計功能求出不同時間斷面各節點城市與其他節點城市之間的最短路徑(最短旅行時間)，由公式(1)計算各城市與其他城市間的加權平均旅行時間，以此作為原始數據進行后續分析評價。

2 可達性空間格局及其演化

2.1 可達性空間格局

利用公式(1)計算出蘭新鐵路沿線主要城市在不同時間斷面的可達性值(表1)。為了突出列車提速演化對可達性的影響，3個時間斷面權重皆取2009年各城市地區生產總值(數據來源于2010年甘肅和新疆統計年鑒)。

表1 1994，2000，2010年蘭新沿線主要城市可達性值Tab.1 Accessibility value of the main cities along Lan-Xin Railway Line in 1994，2000，2010

1)可達性值形成以張掖、酒泉等城市為核心向蘭新線兩端地區逐漸增高的不規則環狀分布格局。從3個時間斷面上看，可達性值低的城市(可達性水平高)位于蘭新線的中間，而蘭新線兩端的城市可達性差，從蘭新沿線區域整體來看，蘭新線甘肅段城市的可達性要優于新疆段，可達性水平高的城市位于甘肅省。

2)研究期內根據可達性值的大小，可以將區域內的城市分為3個層次:可達性好的城市包括張掖、酒泉、嘉峪關，可達性一般的城市包括武威、金昌、哈密、吐魯番，可達性差的城市包括蘭州、烏魯木齊。張掖、酒泉、嘉峪關一直為區域內可達性最好的城市。本研究討論的可達性指標是以地區生產總值為加權因子的加權平均旅行時間，因此，我們認為，這一結果除了受區位因素、交通基礎設施狀況的影響外，還受到城市本身的經濟總量及與區域經濟中心城市的時間距離的影響。蘭州、烏魯木齊雖然地區生產總值比較大，但是位于蘭新線的兩端，區位因素影響了它們的可達性，張掖、酒泉、嘉峪關3個城市居于蘭新線中部，具有區位優勢，且三城市之間的時間距離小。由此看出，可達性受區位、交通基礎設施和距區域經濟中心城市的時間距離3個因素的共同影響。在地區生產總值不能占絕對優勢的情況下，可達性受時間距離的影響大于地區生產總值的影響。

3)3個時間斷面可達性空間分布都呈現一定的區域交通主干道指向性，即可達性的分布有沿蘭新線向兩端外突的特征，由于1994年蘭新鐵路線沒有提速，所以在1994年時間斷面上表現更為明顯。

2.2 可達性動態演化

1)可達性值變化幅度與其初始值有關。一般來說，可達性值初始值越大的城市，其可達性值變化絕對值也越大，可達性值變化幅度與可達性值呈現較為一致的分布特征，以蘭新線張掖、酒泉為中心，沿蘭新線向兩端可達性值變化幅度逐漸增加(圖1)。但在研究期內，不同時間段變化幅度的分布呈現不同特點，第二階段可達性值變化幅度低于第一階段。

2)隨著不同時間斷面區域鐵路提速的進一步發展與完善，各城市的可達性均有大幅提高。1994—2000年間，除了蘭州可達性值變化率為37.27%外，其余的8個節點城市可達性值變化率均高于38%。沿線節點城市可達性均 值從 19.38 減至 11.91，減少了 7.47(38.53%)。2000—2010年間，蘭州可達性值變化率為16.08%，變化率小的城市是烏魯木齊和吐魯番，分別是9.17%和7.9%(圖2)。可以看出，在不同階段減少幅度差別較大，這與不同階段鐵路提速的發展演化的特征有關。蘭新鐵路新的客運專線還沒有竣工，交通基礎設施沒有改變，可達性的提高主要由鐵路提速導致平均行車速度提高而獲得。2000年，隨著蘭新鐵路的大幅度提速，使平均行車速度大為提高。2010年以后鐵路提速的幅度不大，導致平均行車速度提高較為緩和。

圖1 1994—2010年蘭新鐵路沿線城市可達性值變化Fig.1 The changes of accessibility value of the cities along the Lan-Xin Railway during 1994—2010

圖2 1994—2010年蘭新鐵路沿線城市可達性值變化率Fig.2 The changes of the rate of accessibility value of the cities along the Lan-Xin Railway during 1994—2010

3)可達性值隨著鐵路提速由可達性低值中心向兩端呈不同速度擴展。1994年沒有可達性值小于10的城市，2000年經過鐵路的第三次大提速，蘭新線上可達性值小于10的城市有張掖、嘉峪關和酒泉。到了2010年，除了蘭州、吐魯番和烏魯木齊外，其余6個城市的可達性值都低于10。

2.3 相對可達性及其演化

可達性系數指各節點可達性值與網絡內各節點平均可達性值的比［8］，反映了節點城市的相對可達性。

式中:Adi為節點城市的可達性系數;n為蘭新沿線節點的數目。本研究引入該指標以分析各城市相對可達性水平及其演化(表2)。

表2 1994，2000，2010年蘭新鐵路沿線節點城市可達性系數Tab.2 Accessibility coefficient of majorcities along the Lan-Xin Railway in 1994，2000，2010

1)1994年和2000年可達性水平高于平均水平(可達性系數＜1)的城市均為7個，2010年為6個，這說明在3個時間斷面大部分城市的可達性都優于平均水平，同時也從另一個方面反映出位于鐵路兩端邊緣位置的城市可達性狀況較差。

2)如上所述，研究期間，沿線各節點城市可達性的總體格局沒有大的變化。可達性好、可達性一般和可達性差3個層次的城市可達性系數范圍分別為小于0.82，0.82 ～1.00，大于 1.00。各節點城市所屬的可達性層次在3個時間斷面上沒有發生大的變化，根據可達性系數及其排序，比較1994，2000，2010年3個時間斷面，各城市可達性排序變化不大，但發現各節點城市在1994—2000年間和2000—2010年間可達性系數變化趨勢不同，在1994—2000年蘭州、酒泉、哈密、烏魯木齊4個城市的可達性系數有變大的趨勢，武威、金昌、張掖、嘉峪關、吐魯番5個城市的可達性系數有變小的趨勢。2000—2010年間蘭州、金昌、張掖、酒泉、哈密的可達性系數有變小的趨勢，只有嘉峪關、吐魯番和烏魯木齊3個城市可達性系數有變大的趨勢。雖然嘉峪關的可達性系數有變大的趨勢，但是仍然具有優勢地位。

3 可達性變化對區域格局的影響

3.1 重新劃分經濟中心城市的經濟圈

鐵路提速極大地壓縮了時空距離，將城市聯系得更為緊密，這給經濟區理論帶來一定的沖擊。在蘭新沿線，烏魯木齊和蘭州經濟發展水平比較高，對周邊城市的帶動輻射影響大，可以看作是蘭新沿線上的經濟中心城市。以烏魯木齊和蘭州為核心的經濟圈有所擴大，形成雙核理論中的核心城市和邊緣城市。在經濟圈內，腹地城市可以更加暢通地接受經濟中心城市的輻射。嘉峪關和酒泉，金昌和武威城市的可達性好，城市間的距離短，城市間的吸引力加強，經濟與文化發展的互補性強，這必然進一步強化城市之間的經濟合作與聯系。考慮到河西走廊目前沒有一個大城市帶動，可將嘉峪關和酒泉從經濟上連結為一體，成為蘭新經濟帶一個新的經濟增長極，起到連接蘭州和烏魯木齊兩大都市圈的作用，促進西北地區的經濟發展。

3.2 推動新的經濟增長極的發展

鐵路提速必定對沿線城市發展起到強大的推動作用。蘭新沿線城市經濟發展水平總體不高，區域發展不平衡且差異較大，烏魯木齊和蘭州經濟較為發達，吐魯番、哈密、嘉峪關等城市經濟較為落后。鐵路提速后此類腹地地區的可達性都有很大的提高，嘉峪關和酒泉、金昌和武威之間經濟聯系加強，將充分帶動城市間的人流、資源流、資金流、技術流和信息流的流動，促進不發達地區經濟發展。在這種影響下，經濟水平領先的城市也將進行新一輪的產業結構調整和轉移，不發達地區將無障礙地接受經濟擴散。另一方面，交通可達性的提高，也促使對當地資源的開發和利用，可以將酒泉和嘉峪關建設成為以商貿、旅游為主的河西走廊區域性中心城市、航天城和不銹鋼城，把哈密建設為以采礦、冶金、能源、建材、化工、石油等為主的新型工業城市，使其成為支撐蘭新經濟帶新的增長極，以此帶動當地經濟的發展，從而有利于國民經濟的平衡協調發展。

4 結論與討論

1997年鐵路提速以來，蘭新沿線主要節點城市可達性的空間分布格局總體有一定的變化，其值以嘉峪關和酒泉為中心向兩端呈不規則沿蘭新線增高的趨勢。鐵路提速極大地提高了主要城市間的可達性，但在不同階段可達性演化特征不同，1994—2000年間可達性提升幅度較大，2000—2010年間變化幅度較小，各節點城市可達性值變化幅度與初始值有關，可達性值變化率亦是如此。區域內多數節點城市可達性狀況優于平均水平，反映出兩端邊緣城市可達性狀況相對較差，相對可達性在1994—2000年間變化較大，2000—2010年間較小，這是因為蘭新鐵路新的客運專線還沒有竣工，交通基礎設施沒有改變，可達性的提高主要由鐵路提速導致平均行車速度提高而獲得，2000年后隨著蘭新鐵路的大幅度提速，使平均行車速度大為提高。2010年以后鐵路提速的幅度不大，導致平均行車速度提高較為緩和。

從蘭新線鐵路提速的角度出發，對蘭新沿線9個節點城市間的可達性格局的演化進行了比較分析。事實上節點城市可達性應為鐵路、公路、航空、航運可達性的綜合。因此，還需對蘭新沿線主要節點城市對內及對外可達性進行綜合分析。

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［8］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.

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