數學物理方法在高速公路交通的應用

文/陳世陽，北京師范大學株洲附屬學校

高速公路交通作為一種動態性系統，受到物質影響會誘發經濟現象。可將優勢化作勢能引力因素。類似于自然界磁場、電場一樣客觀存在。自然界中存在諸多物理場，在研究物理能量場特性時，物理意義存在差異，但是關系基本一致。本文將對數學物理方法在高速公路的應用進行分析。

1 高速公路場區

1.1 根據場內部因素，可對各種經濟變量進行分析，高速公路場區中經濟發展程度決定因素為區位優勢，區位優勢能夠對交通流量產生影響，經濟發展與物質流通量息息相關，高速公路場區與公訴交通流量相關。若交通量為q，公路中心線為（x1.y1），（x2，y2）。高速公路對區域經濟影響的區位優勢可以利用u1，u2表示，兩點位勢優勢則可以利用△u=u2-u1表示。兩點在x軸距離利用△x=x2-x1表示。若D表示距離阻尼率，那么位勢變化率為：

在此公式中符號位勢自x方向減小，距離公路中心線y軸遠，位勢越低。利用表達式可以將高速公路理解為場區，形成經濟發展的引力場，此引力場會形成勢能量。位勢差值大，所傳遞速度快，儲存能量越大。在應用中高速公路場區運行的車輛可以比作電子流動，高速公路場類似于電磁場，根據電流大小能夠判斷場勢強弱。在實際分析過程中，需要將高速公路開通時誘發及轉移作用產生的交通流量因素剔除，此過程可以不計位勢優勢及流量儲存，并考慮到高速公路沿線地理問題。

2 高速公路區位優勢探討

2.1 數學物理分析空間優勢

經過數學物理公式推導后，能夠發現高速公路會使區域位勢差產生，將線路經濟系統原始均衡感打破。高速公路沿線使地區通達性提升，成為生產要素集聚成為可能，區域人口、產業、城鎮等向通達區域靠近，形成高速公路經濟帶。極化作用使得區位越優越的地區，產業關聯度增強，并迅速發展成為經濟中心，經濟中心出現會使地區非均衡發展占據主導。人口及工業發展條件，會在一定作用下，形成空間聚集。

2.1.1 高速公路開通能夠使沿線資源得以充分利用，資源中包括無法開采的自然資源，比如部分農村地區含有一定礦產資源，也包含城市鄉村聯通的勞動力、土地等資源。

2.1.2 現代工業社會要求產業分工及專業化水平不斷提升，現代企業各個部門具有錯綜復雜的聯系性，形成企業發展網絡體系，將與企業發展聯系不強的條件逐漸削弱，實現產業聚集化效應。

2.1.3 產業發展基礎為設備及資金，高速公路的開通會使企業運輸費降低，運輸流量增加，使企業競爭力提升。現代產業在市場機制為主的資源配置環境下生存，除了需求各種技能外，豐富勞動力及廉價原材料能夠保障企業更好的發展，但是市場空間也是重要組成部分，高速公路開通增加運輸量及運輸距離，企業聚集除可創造價值外，還能夠提升市場空間范圍，發展自身潛力。

2.2 集聚反應

集聚規模到達一定水平后，正向作用便會降低，集聚區產業要素便會向外擴散并占據主導地位，對原集聚區經濟發展產生影響。集聚到一定程度后，某種優勢下集聚繼續發展便會產生市場惡性競爭，使得優勢逐漸消失。產業集中到一定程度后會出現飽和現象，引發土地不足等問題，對集聚經濟產生負面影響。消除集聚經濟負面影響的根本是要將群落或者企業轉移至其他地區。這種轉移方式不需通過外力，只需要在市場機制下使企業尋求轉移式發展即可，通過企業轉移，集聚中心在規模調下得以繼續發展，企業產業轉移形成的擴散作用會不斷影響其他地區發展。

3 高速公路產業帶集聚及擴散

3.1 產品創新

市場機制在不斷完善及發展過程中使得企業相互競爭，企業及產業生命力提升及技術及產品創新有關。集聚初期，企業產品能夠滿足市場需求，產品處于成長階段，市場利潤處于上升階段。企業穩定發展，市場容量會不斷飽和，產品進入成熟階段，產品銷售利潤達到一定水平，企業此階段任務便是使產品生命周期得以延長。

3.2 延長產品生命周期方法

第一種方式為將產品銷售方向向周邊地區轉移，這種做法有利于開辟新的市場，并降低資源成本，還能夠提升市場份額，獲得更多利潤。在經濟實力不斷增長的同時，利用技術改變老產品，不斷推陳出新，滿足客戶群體對新產品的需求。這種方式將利潤作為動機，將技術作為動力，將市場作為手段，使得企業在技術創新下產品銷售途徑轉移，形成擴散趨勢。這種擴散使集聚水平提升，并保障原料供給，擴大市場，獲得收益。

4 結束語

地區經濟發展依賴交通通達性，利用數學物理法對高速公路產業帶集聚及擴散效應進行分析，能保障地區經濟發展。高速公路在建設初期，出入口地區集聚效應會占據主導地位，此過程中經濟得以快速發展。集聚及擴散機制為高速公路產業帶空間表現形式，兩者共同作用，進而形成高速公路產業帶。