基于时间价值的中国高速轨道交通发展时机研究

 　　摘 要:交通运输本质上是派生性需求。 本文从高速铁路客运的核心问题“时间价值”入手,将日本、法国历史数据与中国情况进行对比,以“居民人均收入”与“需求量”为重要经济指标,依据相关数据创建了速度-收入模型,计算出自 2009 年后的时间价值对旅行速度的需求范围,进而推出对高速轮轨铁路和高速磁悬浮铁路产生需求的时间价值。认为既有“高铁战略”的推出较好地契合了经济社会发展构建“高效率、高质量、全维度、低成本”交流体系的内在需求,带来了交通运输时空网络的变化,但高速磁悬浮交通的大规模建设为时尚早。关键词:时间价值;技术需求;高速轨道交通

　　中图分类号:F50 文献标识码:A 文章编号:16 72-8106 (201 9 )02-0023-1 3

　　《人民交通》(月刊)杂志创刊于2007年07月，是我国交通领域大型时政类期刊。杂志以“大交通”得理念充分报道中国交通改革发展和洞悉社会热点，充分为交通管理者和交通参与者提供权威、及时的新闻信息。

　　一、引 言

　　社会的进步与交通运输的发展是密切相关的,经济的发展离不开运输条件的进步。运输的发展扩大了市场交换的地理区域,形成了更大的市场。其中,交通运输的速度在很大程度上决定了资源流动的速度———包括物质资源和人力资源。在诸多运输方式当中,轨道交通运输拥有运量大、可靠性高、能耗低等优点,成为一些国土面积辽阔、资源地与消费地时空距离较大国家的主要运输方式。随着技术的发展,轨道交通的速度也在不断提高。表 1 总结了本文所探讨的轨道交通的分类和概念界定。

　　交通运输良性发展的前提在于契合源需求。中国幅员辽阔,资源地、生产地、消费地因历史原因形成较大跨度的空间布局,对物资的流动性要求很高,更需要有强大的铁路网络进行调度。可以说,铁路运输状况直接关系到中国国民经济的发展。其中,提高列车速度是铁路赖以生存和适应社会发展的重要途径之一。日、德、法等国相继开展了高速轮轨列车的研究和试验工作,并在 20 世纪末大量建设高速铁路干线,使铁路运输步入了一个崭新的阶段。中国的高速铁路也经历了近二十年的筹备和最近十年的建设施工与运行,网络形态逐渐完善,正在改变着中国的交通运输格局,提升着交通运输的服务质量,塑造着人们新的出行文化。继“十二五”规划提出建成“四纵四横”客运专线后,201 6 年 6 月 29 日,国务院常务会议原则上通过了《中长期铁路网规划》,中国将打造以沿海、京沪等“八纵”通道和陆桥、沿江等

　　“八横”通道为主干,城际铁路为补充的高速铁路网①。截至 201 6 年 9 月 10 日,随着郑徐高铁的开通运营,中国高速铁路运营里程已突破 2 万公里,位居世界第一。但是,高铁的票价在一段时间内为人们所诟病,其在中国的发展一直以来饱受争议,对于其科学性存在不同的认识和相当多的质疑。

　　随着城市范围的扩大、人口的增加、交通的进步和经济节奏的加快,人们对交通技术的需求也随之提高:不仅追求运行速度,也会追求不同交通方式之间的衔接速度。目前,同时具备了速度和“点对点”无缝对接的磁悬浮线路也在世界一些国家实现了应用。德国在 1 977 年开发出各种类型的磁悬浮系统,并决定选择长定子驱动和电磁悬浮系统的技术路线(即后来上海高速磁悬浮采用的 Transrapid 系统); 2004 年初,上海高速示范线正式商业运营,最高时速 430 km;日本于 2005 年开通世界首条中低速磁悬浮运营线路。201 5 年,山梨试验线(超导高速磁悬浮)最高时速 603 km,正在修建时速 505 km 的高速磁悬浮中央新干线,从首都东京到工业城市名古屋的线路预计于 2027 年完工,原计划于 2045 年开通东京-大阪的线路,JR 东海铁道也尝试在政府贷款资金顺利到位的前提下争取在 2037 年之前开通;韩国开始在仁川机场至龙游车辆基地区间进行试运行中低速磁悬浮线;中国长沙磁悬浮快线设计时速100 km,201 6 年 5 月 6 日正式通车试运营,截至 201 6 年 1 1 月,已累计开行 1 7 5 92 列次,总运营里程340 95 6 km,日均运营里程 1 6 1 5 .9 km,累计运送客流达 142 .6 万人次,日均客流为 7 3 1 2 人。

　　由高速铁路在中国的发展可知,轨道交通发展面临的实际问题是一个技术(速度)与现实需求之间的矛盾关系。例如:尽管低速磁悬浮列车已经展现了一定的市场需求,但高速磁悬浮列车似乎短期内很难找到理想的市场空间。但是,交通的发展不单单是满足客运需求,而是要从整个宏观的层面去考察。因此,以何种表征来判断高速轨道交通的建设时间,在什么时机发展高速轨道交通比较合适,这将是本文需要探讨的问题。

　　二、文献综述

　　201 8 年关于中国高铁的最新研究成果一是宏观视角谈高铁作用(姚树洁[1 ],201 8 );二是提炼高铁创新经验(贺俊等[2 ],201 8);三是微观视角揭示高铁影响生产率的机理(张梦婷等[3 ],201 8 )。关于中国高铁的研究依然缺乏恰当的经济基础理论的探索。本文是作者继发表高铁经济基础理论未来走向的学术论文之后[4],继续致力于并立论于高铁技术经济基础理论的核心问题,即高铁技术与经济发展之间的矛盾统一关系,从基础理论入手解释高铁最佳产业化时机的选择,也就是高铁最佳建设时机应该由哪些基础经济变量影响,交通出行研究领域的基础变量时间价值在其中发挥怎样的作用,时间价值与高铁建设时机之间存在怎样的基础关系。

　　荣朝和[5 ](2002)对影响时间价值的要素进行了分析和探讨,尤其在运输需求这一部分中更是引入包含经济指标的客运需求模型,并在之后[6 ](201 6 )的研究中指出了经济与运输之间的关系,划分了中国运输化的几个阶段。认为,目前中国运输化阶段性转变对运输业提出的要求,已经不再仅表现为交通基

　　础设施和运输数量的大幅度增长及技术装备水平的进步,而更多的是体现在运输结构和服务质量的明显提升,并关注经济全球化对中国运输业发展所提出的新要求。Lythgoe 和 Wardman[7 ](2002 )对影响通往机场的铁路线客流量的因素也做了解释,同样重视速度(运输)与 GDP(经济)这两方面数据,并提出了非速度因素对运输的影响。甘勇[8](2005 )从经济效益分析的角度考量,认为高速铁路的最佳建设时机应该从国内高速铁路技术的成熟性、国民经济发展对客货运输能力的要求和项目建设资金的供给条件这三方面来确定。对于运输与经济之间的模型也有一定研究。张韬等[9 ](2004)对影响铁路客运客户价值取向,也就是旅客对旅行方式、工具的选择偏好的影响因素做了分析,并根据各种数据总结出了客户价值分析模型,其指标包括 GDP 年增长率、人口总数、人均收入、旅行速度、恩格尔系数、私家车拥有程度等因素,并提出“旅客对于不同运输方式的选择是铁路客运价值分析的重要组成部分”、“利用模型推算出不同收入水平的旅客对各种运输方式的选择,从而带来的客户价值收益”。孙海林,胡兆杰[1 0] (2004)对中国较发达城市的乘坐火车的旅客量做出了精确的计算,其中,使用了 Logit 模型,通过此模

　　型明确了“速度、安全性、运费等因素”对于“旅客对交通工具选择情况”的敏感程度,并提出采用分段价格来满足不同消费群体的需求。

　　除一些基础性探讨外,关于高速铁路的建设时机、高速铁路的时间价值已有一定研究。 凌起[1 1 ] (2001 )通过对台湾高速铁路可行性与修建时机进行论证,得到高速铁路的建设论证与传统铁路论证不同,对于沿线区域经济发展程度要求较高,投资需经过慎重论证。刘万明[1 2 ](2002 )分别从旅客的交通工具选择行为和高速铁路建设项目经济效益角度研究高速铁路的最佳建设时机。 蒋维州[1 3 ](2004 )基于产业结构、区域结构、城市潜力与投入成本等角度进行研究,对京沪高铁的建设提出了暂缓的意见。刘明君[1 4](201 2 )利用日本、韩国、台湾等国家和地区的人口密度、经济水平的历史数据,直观的推断了高速铁路的建设时机。Wu et al[1 5 ](2014)将时间价值与地区的收入相联系,认为从全国旅客平均时间价值来看修建普通铁路更经济合理,一些人口密集、相对富裕的地区适合建设高速铁路,但在西部地区和一部分贫困地区,人口收入低,时间价值低,建设高速铁路是不合理的;即便是交通网的建设提高了整体运量,也不足以弥补铁路的投资。Zhao et al[1 6 ](201 5 )考虑了夜间列车对高铁这种昼间列车时间价值

　　的替代,这种时间分配模型可以解释为什么中国大规模高速铁路建设可能面临着巨大的市场风险和高经济损失。林晓言等[1 7 ](201 5a)认为,区域质量为人均 GDP20 000 元以下、第三产业就业及结构比例较为平均,且具有丰富旅游资源时,高铁对于区域产生的社会效用最高,是高铁的最佳建设时机;区域质量为人均 GDP 50 000 元以上,第三产业就业及结构比例较为均衡时,高铁对于区域的社会效用较高,高铁建设将使区域的发展得到二次提升;当区域质量不符合上述条件时,尽管高铁投资效应会对区域经济产生一定的促进效果,但因高铁作用的长期发挥需要与当地经济社会发展和谐契合,如果时机选择不当则甚至容易造成经济发展的短期停滞。林晓言等[1 8](201 5 )建立了高铁时空竞争力模型并以京沪高铁等项目为例予以实证。

　　综上所述,首先,运输与经济之间有相当密切的联系。当然,对于运输与经济的理解尽管不相同:运输可以是客运量、旅行速度,有可能是安全程度;经济的考察范围包括收入、GDP、旅行支出占收入比重等方面,需要视具体情况而确定。其次,经济对运输的影响是多方面的;而反过来,能影响运输的经济因素也有多种。以上所列举的文献,尽管在其模型中都涉及到了运输与经济这两方面指标,也有文献直接探讨“时间价值”这一与收入、速度直接相关的指标,但是忽略了时空经济中“趋利避害的社会人”(荣朝和 [1 9 ],2014)对速度这一技术需求可能会超过“理性经济人”简单的通过收入来衡量的时间价值。 本文将采用更易懂、更便捷的方法来清晰地表达运输与经济之间的相关关系,不仅考虑时间价值,还根据高铁的客运量与总人口的比值判断对高铁的需求,进而预测对高速磁悬浮的需求。

　　具体来讲,日本和法国用国家人均经济指标来计算,中国选几个代表城市的数据来计算。 因为日本、法国的农村与城市之间的经济差异并不是很大。而中国则具有城市、农村经济差距大,东部、西部经济差距大,城市内部贫富差距大等特点。本文选取东部地区城镇居民可支配收入作为衡量对象①。 日本、法国高速铁路穿越的东京、大阪、神户、巴黎、里昂、勒芒等,这些城市不仅在国内,而且在国际上也属于繁华的大都市。在以经济指标为主的同时,适当考虑人口以及运输服务水平这两项“软指标”的影响。在实际的计算中将取这些城市经济指标的平均水平。

　　(二)S-R 模型的国外经验数据

　　作为世界上高速铁路发展比较迅速,技术比较成熟的国家,日本和法国可以说在这方面走在了世界的前列。两个国家的高速铁路起步比较早,发展迅速,而且高速铁路线已经在国内形成了一定规模的网络。下面就来看一看两国的高速铁路各自发展的历史情况。

　　日本的东海道新干线于 1 9 64 年投入运营,19 6 6 年开始盈利,1 972 年收回全部投资。以其安全、快速、准时、运输能力大、环境污染轻、节省能源和土地资源等优越性博得了政府和公众的支持和欢迎。东海道新干线投入运营后,高速列车的客运市场占有份额迅速上升。使包括东京、横滨、名古屋、大阪等大城市在内的东海道地区,原本旅客运输十分紧张状况迅速得到了缓和,而且大大提高了运输服务质量,同时取得了预期的经济效益。与日本新干线相比,法国的高速铁路虽然起步较晚,但拥有技术新、速度快等特点。这两个国家的国民经济发展水平也是比较高的,国民生产总值在世界属于前列,国民收入和消费水平也比较高。对于高速铁路方面,这两个国家都拥有一批优秀的科技工作者,并且早在 20 世纪60 年代时就为此做过大量的试验和论证。这都给本国的高速铁路的发展提供了良好的基础。

　　日本 1 97 1 年时的年国民人均收入是 1 782 美元,往后的数十年,直到 1 9 90 年以前都是按照人均收入每年 1 20 美元左右的速度递增。可以看出中国这几个城市的人均收入尽管在绝对数字上还与当年的日本有着一定的差距,但就最近几年居民年收入增长率的情况来看,与日本还是非常相似的。由于旅行时间价值的存在,可以说国民经济、地区经济越发达,乘客的单位旅行时间价值就越大。而在工作时间的旅行,其单位旅行时间价值更是等同于单位时间的工资。所以,本文认为,把居民人均收入作为本文的经济指标是比较合适的。法国的第一条高速铁路 TGV 东南线于 1 983 年通车,当年法国的居民人均收入为 1 5 308 美元,而其时速为 270 km,可见速度与收入并非简单的线性关系。本文认为这个问题可以用公式(1)中 u 值的变化来进行弥补:不同的国家、地区、线路的 u 值根据各种因素也有所不同,但如何根据情况进行具体的变化,后文将对此进行讨论。日本和法国的高速铁路概况见表 2 。

　　通过表 2 可以比较详细地了解到日本和法国高速铁路的基本情况。下面结合这两个国家的国民人年均收入这个经济指标来与高速铁路速度的变化发展进行比较,法国的相关数据见表 3 。

　　由表 3 可见,尽管人均收入在逐年增加,但是高速铁路的速度一直保持在 270 ~ 300 km/h 之间。样本数据过少导致不能用法国的数据来进行公式的计算。法国 TGV 速度停滞不前主要是由于技术问题的限制导致的:法国早在 1 9 97 年就在试验中运用 TGV - A 型高速机车跑出了 377 km/h 的速度。但是,由于在该速度下制动距离过长、受电弓容易打电弧、风噪分贝数过高等问题一直没有得到很好的解决,因此,法国的 TGV 在实际运营中一直被限制在了 300 km/h 以内。

　　日本方面,日本新干线自 1 9 64 年开始运营以来不断扩展新线,并且在时机成熟的时候进行机车的更新换代。相应的样本也比较多。日本的年人均收入和高速铁路运行速度的相关数据见表 4。

　　表格中节点年表示该年度有新线路通车或有新型机车上线,也就是“刷新”了速度,把刷新速度的年份叫做节点。两个节点之间的速度差平均分配到了两点之间的各个年份。

　　四、中国高速铁路的理论速度与现实需求

　　(一)基于 S-R 模型的铁路速度需求

　　β 值的计算用数据分别采用原铁道部计划司印制的《全国铁路统计资料汇编》以及国家统计局发行的《中国统计年鉴》中全国主要车站发送旅客客运量,选取了北京(包括北京南站与北京西站)、天津、济南、南京、上海、杭州、广州、深圳、厦门、宁波这 10 个城市的年旅客发送量以及人口总和。同时考虑到, 2003 年由于主要城市大范围遭遇 SARS,对铁路客运造成了很大影响,属特殊情况,不予考虑,因此,剔

　　除该年数据,选取剩余年份的平均值,为 2 .93 。

　　将上述 10 个城市 2001 —2008 年的人均可支配收入的平均值设置为公式中的R 值,则R =3 432 .83 美元。 得出速度:

　　S =0 .004346 ×R + 7 .476 ×β+ 1 90 .067 ≈ 227 km/h

　　227 km/h 就是 2001 —2008 年期间中国主要城市对铁路客运速度的需求水平,和新干线的山阳线

　　1 985 年开始运营的 100 系机车的速度、以及 TGV 北线上的欧洲之星的速度是差不多的。这个结果也从数据上说明,当时中国几个最发达城市的平均速度需求大概处在轮轨式高速铁路的速度水平。

　　同样,根据公式(2),可以计算出京津城际开通前一年北京居民速度需求水平为 25 1 km/h,京津城际运行时速为 350 km/h,高于理论需求。但是,中国各地区发展很不平衡,而建设高速铁路的目的之一就是为了消除这种失衡状态。高速铁路不仅满足客运需求,而且可以通过调整结构充分发挥其在优化区域经济空间布局、生成新的大规模经济增长点方面的重要作用。中国未来的高速铁路应该本着实际、实用的原则,用科学的态度和方法进行理论的论证和实际的操作。

　　(二)中国高速铁路的现实需求

　　总体看来,中国高速铁路的运营速度高于理论需求。而在现实中,高速铁路不单单是满足人们对于出行速度的需求,在宏观上也起到了分担客运需求、保证经济平稳发展、促进区域交流等作用。

　　1 .中国建设高速铁路满足了客运需求

　　长期以来,中国铁路发展滞后,运输能力不能满足国民经济发展要求。 特别是在客运高峰期的春运、暑运、“十一”等特殊时期,客运能力极度紧张。从图 2 中可以很明显地看出,中国铁路客运根据季度的不同有非常大的波动性。每年寒、暑假的学生流,1 、2 月份的春运,“十一”黄金周的旅游客流等都对铁路客运量有相当大的影响。

　　近年来,中国经济发展进入新常态,经济转型升级,结构不断优化,工业化、城市化、地区和城乡协调发展进程加快。对高铁站点所在城市而言,高铁起到提升城市能级与重塑城市经济增长极的作用。自高铁站点建设至高铁线路投入运营,整个过程伴随着地区资源要素、人流、物流、信息流、商业流的流通与交互作用,由此节约成本费用并促进经济效益增加,高速铁路站点与周边城市群形成高铁经济圈。高速铁路作为交通方式引入区域经济中,其本质是可达性的上升、旅行时间减少产生的节约旅行时间的价值(Cao et al,201 3 )[2 1 ]。运输时间下降带来成本节约将加速区域各要素资源流动,释放了客运货运能力、提升运输效率,使城市群之间经济联系更加紧密,推动产业集聚与产业转移(林晓言等[2 2 ],201 5b;胡煜、李红昌[2 3 ],201 5 )。例如:“高铁游”的兴起,促进旅游资源在高铁网络上的共享,带来经济效益(汪德根 [24],201 3 ;蒋海兵等[2 5 ],2014)。从经济发展的角度考察,高铁不仅作为一项投资直接带动了区域经济增长,而且通过实现区域之间的互联互通间接促进了区域经济的发展。

　　六、结论与进一步讨论

　　(一)基本结论

　　现代交通运输对于国民经济发展的影响是巨大的,人与货物在空间位移的过程中从多个方面刺激经济的发展,而经济反过来又激励交通运输业的发展。交通运输需求本质上是一种派生性需求,中国高速铁路呈现适度超前发展的规律,这是符合中国当前和今后一段时期经济社会发展的客观规律的,适度的超前发展不仅能满足日益增加的客运需求,还能带动沿线区域经济发展,实现区域间的交流,达到资源利用效率最大化。

　　高铁因其地面快速、弹性组织及其网络异质性实现了经济成本之下时空的无尺度转换。从中国高铁满足现万实方需数求据的程度来看,中国高铁建设的阶段性成绩源于比较好地处理了高铁技术与经济之间的矛盾关系,高铁战略的推出较好地契合了经济社会发展构建“高效率、高质量、全维度、低成本”交流体系的内在需求。在今后高速铁路的建设与发展中,应逐步实现以“集散点-经济带-时空网络”为行动逻辑,以“无痕融入”为实践目标的思想①。

　　法国和日本作为当今世界上高速铁路比较发达的国家,他们的历史经验和相关数据对我国有借鉴性的帮助。影响旅客对速度需求的最大因素无疑是国民经济的发展程度,更具体地讲,就是居民人均年收入的高低。经过对日本新干线运行速度、居民收入等数据的统计计算,通过得出的模型对我国高速铁路及高速磁悬浮建设进行一些方向上的预测以及大概的推算。本文根据中国目前的经济状况对中国高速轨道交通未来的发展方向进行了预测,认为,理论上中国在 203 6 年才有对高速磁悬浮的速度需求。

　　(二)需要进一步研究的问题

　　关于 S-R 模型的合理性问题。本文根据各种统计资料及相关文献归纳出需要的速度、收入数据、乘车系数,而后利用统计软件 SPSS 进行线性回归分析。由于历史、地理以及经济发展的不平衡性,国家与国家之间、甚至一个国家内部不同地区的经济程度、运输化发展都有很大的差别。在计算中,实际采用的只是日本新干线及日本国民经济相关数据,仅作为一种尝试,用计量经济模型的方式很直接地表达出速度与经济的关系,通过这个模型来找到在经济发展影响下居民对速度需求增加的变化趋势。更准确地说是经济到底在多大程度上影响着速度需求的增加。

　　除速度外,本文没有考虑生产者、铁路建设对第三方的影响等更多方面的因素。尽管根据模型对我国未来高速磁悬浮的建设时机做了预测,但影响建设时机的因素不仅仅有模型中存在的居民收入和乘车系数———这只涉及问题的几个方面,因此,预测只是根据已有模型对未来一定时间的简单计算。更为重要的是,模型应用的复杂性在于各类因素在时空叠加中的矛盾与冲突:轨道交通的三网融合、实体交通与非实体交通的多维融合、土地制度的特殊性、城镇化过程中不同权属群体的利益冲突等,都没有在本文的模型中得到体现,还需要更深一层的研究。

　　还有一个虽然与本文没有直接关联但是更为重要的问题是,如何适当选择高铁的发展时机合理优化我国以及各区域交通运输结构。截至 201 8 年末,中国高铁营业里程达 2 .9 万公里,超过世界高铁总里程的三分之二,累计运输旅客突破 90 亿人次,在建里程超过一万公里。中国已成为世界上高铁里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家。10 年的大规模建设和安全运营,中国高铁在技术进步、满足高质量出行需求、总体促进经济社会发展等方面发挥了显著的积极作用。但与此同时,超常规发展高铁所带来的资金压力和债务负担是否会引发严重的金融风险,铁路货运市场份额大幅度下滑与建设客运专线以释放货运能力的决策初衷相悖的矛盾现象与高铁是否存在必然的关联等深层次问题有待于细致研究。

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