一体化视域下高铁对合肥与南京都市圈可达性影响研究

崔琚琰，饶 娆

(铜陵学院 建筑工程学院，安徽 铜陵 244061)

2019年，长三角区域一体化发展上升为国家战略。安徽为更好对接长三角一体化战略，同江苏省共同印发《南京都市圈发展规划》(以下简称《规划》)。《规划》中提到苏皖协同建设一体化综合交通系统。交通基础设施一直是人类生产生活、经济要素流动、社会现代化发展的重要因素之一，交通技术革新和交通方式的改变，对都市圈发展具有深远的影响[1-2]。每一次交通设施以及出行方式的变革都会带动城市的发展以及空间结构的改变。城市规模和形态从步行和马车盛行的时代，到火车、电车等轨道交通时代，从呈向心集聚的单核心同心圆形态向分散结构发展[3-7]。

随着时代的进步和科技的飞速发展，高铁已经成为当今时代“交通革命”的一个重要里程碑，其运行能力强、速度快、安全可靠、环境污染小等特点大大提高了区域间的可达性，对城市发展和社会经济产生重要影响[8-12]。日本东海道新干线于1964年10月建成通车，以210km/h的速度运营成功，从此，世界高铁建设揭开了序幕[8,10,13]。在欧洲和日本等发达国家，高速铁路的发展已有60多年的历史，相关经验表明地区竞争力、经济发展和生态环保等社会经济指标均与高铁息息相关。中国高铁建设起步晚，但发展迅速，总体规模大，目前世界高铁运营总里程的50%以上在中国[14]，高速铁路覆盖了常住人口100万以上的城市和全国80%的城区[15]。

国内外学者对高铁的研究主要集中以下几个方面：首先，对城市可达性的影响。可达性是指人们从出发点到购物、工作、娱乐、就医等地点的便捷程度，与时间、距离与成本等条件相关[16]。Murayama、Coto Millan、Kim等学者研究认为高铁与城市可达性的改善具有相辅相成的关系[9]。岳洋定量分析兰新高铁对西北地区可达性及经济联系的影响[17]；韩玉刚研究宁杭高铁对沿线城市可达性的影响与区域效应[18]；姚兆钊研究高铁对泛长三角地区可达性格局影响[19]等。其次，对城市或区域空间结构的影响。李贤文分析陕西省不同时期高铁网络扩张对可达性空间格局的影响[20]；徐银凤分析高铁影响下城市空间效应研究进展的总体特征[4]等。再次，对区域经济的影响。Ahlfeldt和Feddersen基于新经济地理学的视角研究了德国科隆至法兰克福高铁对区域经济增长的影响，认为高铁对区域经济增长具有推动作用[9]。唐可月以哈大高铁和郑西高铁为例，采用有无对比法和倍差法分析高铁对站点城市经济增长和产业结构的影响[21]；汪德根等认为高铁“时空压缩”效应使都市圈辐射范围进一步扩大[10-11]；而张学良认为从“溢出效应”和“集聚效应”的量化，可以判断高铁同区域经济发展的关系[22]。

综上所述，国内外研究多在以上三个方面，但前人研究鲜有关于高铁对都市圈可达性影响。而当今时代，都市圈已然成为国际城市竞争的先锋岗，在中国日新月异的发展中，以都市圈为特征的空间布局促进了社会发展，实现财富聚集，成为新一轮的战略平台。因此，交通的便捷对于都市圈发展而言便突显得尤为重要[8,23]。面对我国交通融资缺乏和对常规机构的规划、管控等问题，结合都市间的经济交流联系和道路交通的需求迅速增长的现实情况，创新城市间轨道交通的供给与建设“轨道行进的都市圈”变得日益迫切[22]。研究高铁对于都市圈可达性的影响具有重要意义。因此，研究拟以加权均值出行时间、经济发展潜能与日可达性3个指标作为可达性综合衡量测评，分析在有无高铁的比较情况下，合肥、南京都市圈交通运输可达性的各种动态变化，并深入探讨这种变化给区域带来的时空效应。

一、合肥与南京都市圈研究概况与数据来源

(一)研究区域

南京都市圈以南京为中心，是国内第一个横跨苏皖两省的都市圈，位于中国东部、长江中下游沿江城市地带核心地区。经历了1986年经济圈试点，2003年政府批准规划建设，确定南京都市圈下辖地级市8个。合肥都市圈，是长三角城市群五大都市圈之一，位于长三角西大门。在经历2016年国务院批准加入《长江三角洲城市群发展规划》后，合肥都市圈现下辖8个地级市。南京与合肥都市圈都在倾力打造“1小时生活圈”和“1小时通勤圈”，研究轨道交通对都市圈的影响势在必行。研究以“合肥、南京都市圈”区域为研究范围，开展高铁对都市圈可达性研究。

(二)数据来源

城际通行时间数据来源于“铁路客户服务中心”，搜索始发地与目的地，并将搜索车次信息分为两种，其中以Z、T、K4位字母开头火车运行时间均值作为无高铁时的均值出行时间，另一类以G、D、C字母高速列车运营时间均值作为有高铁时的均值出行时间。若没有直达的列车，则选择通行时间最短但不计换乘时间的换乘城市进行换乘。若始发地与终点地某段甚至全程段没有列车出入，则利用导航工具查询获得的驾车出行时间作为均值出行时间。社会经济数据主要来源于2019年《安徽统计年鉴》、《江苏统计年鉴》、各地市国民经济和社会发展统计公报和国家统计局网站。图形数据通过将中国地图出版社2018年出版的苏皖两省地图数字化获得，运用ArcGIS 10.2.2计算并作图。

二、都市圈高铁对可达性研究的方法

(一)可达性分析指标

可达性这一概念于1959年由Hansen首次提出，最初定义为交通网络中各节点相互作用的机会大小。随着相关研究的深入，有关可达性的精确定义虽无法形成共识。但一般而言，有交通可达性、日可达性等不同测算方式，经综合考虑，本文综合选用加权均值出行时间、经济潜能和日可达性三个模型对可达性进行评估，可直观而精确地反映研究区的可达性演变状态。

(二)研究方法

1.加权均值出行时间

加权均值出行时间是表征某城市抵达都市圈其他城市的加权时间，加权值包括空间规模、区位、综合实力、设施完善度等方面。研究中加权值使用城市GDP与常住人口数来表征。

其计算公式为：

(1)

式中：Ai为城市i的加权均值出行时间，n为除节点i之外的都市圈城市数量；Tij为从城市i到达城市j的交通时间；Mj为j城市的GDP与常住人口的算术平方根。

2.日可达性

日可达性是指城市在一天内在都市圈所能到达的最大区域，本文采用等时圈来表征一日内的可达范围，等时圈面积计算公式为：

α=λ×n

(2)

式中：α为等时圈面积；λ为栅格单元大小；n为等时圈占栅格数量。

3.经济潜能

为精确测度可达性指标，本文引入经济潜能模型，在兼顾时空距离上，测算各城市在某点承接潜能或概率的合力，可对加权均值出行时间模型加以补充。其计算公式为：

(3)

式中：Pi为都市圈城市i的经济潜能，Tij、Mj同上。

三、都市圈高铁对可达性研究的分析结果

(一)加权均值出行时间分析

表1 高铁运营前后加权均值出行时间变化

基于ArcGIS中的反距离加权空间插值工具，对各城市在有无高铁情况下的加权均值出行时间进行插值，拟合出合肥、南京都市圈加权均值出行时间的动态演化过程，结果如图1。

图1 有无高铁加权均值出行时间空间演化图

如图1结果显示，在无高铁情况下，合肥市、蚌埠市、六安市、淮南市、淮安市、扬州市六城市加权均值出行时间Ai介于4.77～3.12h，Ai较大，可达性普通；滁州市、马鞍山市、芜湖市、南京市、宣城市、镇江市六城市加权平均旅行时间Ai较小，介于2.00～2.80h，可达性略好于其他城市。说明以南京为中心的城市可达性较好，而合肥周边的可达性较差，边缘城市可达性较差，呈现省际差距和同心圆差异。探究原因，可能与该城市历史发展的基础设施、城市区位、地理状况有关。处于都市圈边缘的六安市由于资源要素的流动性为单向或不畅，可达性最低。有高铁情况下，各城市Ai值均有断崖式下降，Ai总均值由无高铁的3.14h缩短到有高铁的1.33h，缩减率达到了57.64%。合肥市、六安市、淮南市、蚌埠市、淮安市、扬州市六城市Ai较大，介于1.40～2.03h，可达性有所增加但相比较变化不大；滁州市、马鞍山市、芜湖市、南京市、宣城市、镇江市六城市Ai介于0.86～1.12h，Ai相对较小，可达性优越。总体来看，高铁优化了都市圈内各城市的可达性。从变化率来看，合肥市、镇江市、淮南市、南京市可达性优化程度依次增加，表明高铁的建设优先于城市基础较好的大都市，高铁线路的布设并不是均质化考量，除地理因素外，人口密集和经济良好是高铁建设的充分条件。线路布设不均导致都市圈内区域发展不均衡，出现部分地区边缘化现象，使得边缘城市的资源向中心城市流动，都市圈同心圆递减现象显著。因为加权均值出行时间主要是从时间维度对可达性进行评估，而城际出行时间是以高铁和公路线数据为准，部分原因可能是高铁运营时速差异以及城市间的原有交通基础设施差异导致。

(二)日可达性分析

通过等时圈面积计算日可达性的可达范围，研究以3h圈作为一日(1d)等时圈，具体步骤如下：将矢量交通数据栅格化，选择栅格大小为0.1km×0.1km，对路网赋值并将空值设为陆地即步行可以到达的地方，赋值5km/h。依据《中华人民共和国行业标准：公路工程技术标准》(JTGB01-2014)，设定各道路类型时速。

利用ArcGIS空间分析模块中的成本距离工具，以12个城市政府所在地为源点，分别计算各城市的可达时间，得到“有无”高铁情况下等时圈分类图，结果如图2所示。

图2 有无高铁两情况下都市圈等时圈对比分析

提取图2中各时圈的栅格数，代入公式(2)，分别计算得出有无高铁时合肥、南京都市圈内省级行政中心可达面积和区县数量，结果如表2、表3所示。在无高铁的提取结果中，30～60min的可达面积占比达到了29.36%，为最大值；0～60min内可达面积占比为40.49%；1d交流圈(3h)面积占比达到98.81%，几乎已经完全达到1d交流圈的条件。30min能到达的区县数目达到17个，60min能到达合肥、南京都市圈的有41个区县，占据了一半以上的数量。在观测有高铁时发现，30～60min可达面积依旧最大，占比增长至33.24%；60min内的可达面积变化量最高，占比由40.49%增至48.28%，面积增加到1.1万km2，几乎达到一半占比。而都市圈内一小时以外的区域面积则相应减少，1h可到达合肥、南京都市圈的区县数目由原来的41个增加到45个，2h内都市圈可达区域占比达到了90.23%，1d交流圈面积占比达到99.21%，几乎囊括了整个合肥、南京都市圈地区，高铁的开通实现了1d都市圈的计划。可以预见，高铁的开通使得合肥、南京都市圈的“1h生活圈”规划成为可能。日可达性水平的提高，实现了都市圈内城市间资源要素的有效流动，使得人们在教育、医疗、旅游等方面实现了圈内城市资源共享，改善了人们出行和生活的便利，推动了合肥、南京都市圈的一体化高质量发展。生活圈、经济圈、通勤圈以“1h交通圈”为基础，而距离中心城市、高铁站越近，交通条件越好的区域，可达性越高。如图3可明显看出，在高铁开通之后1h等时圈的范围扩大，中心城市可到达的区域不断增加，周围区县的可达性虽有所改善但没有明显的提高，表明目前高铁对小城镇和边缘区可达性改善不够，都市圈内空间分布仍不完善。未来高铁建设将会更加密集，稳步实现1h都市圈规划。

表2 无高铁时合肥、南京都市圈内城市点可达面积和区县数目

表3 有高铁时合肥、南京都市圈内城市点可达面积和区县数量

图3 有无高铁经济潜能空间模拟

近日，《规划》中明确把南京都市圈建设成为长江经济带重要的资源配置中心。依托南京海陆空三位一体的枢纽，吸引周边马鞍山、芜湖、滁州、镇江等都市圈内城市资源，向西辐射长三角中西部地区，向东连接上海这座国际化都市，以至世界其他国际城市。同时，合肥都市圈对接南京实现两都市圈内基础设施互联互通，真真正正实现融合一体化发展，达到1小时通达苏皖两省的便利。交通网络的完善不仅有利于当地人的出行、促进当地的经济发展，也能够带动相关行业的发展、改善社会经济状况、加快城市化的建设以及带动产业升级和结构调整。合肥、南京都市圈2007年未开通高铁时GDP为11007.25亿元，2019年达到了47797.14亿元，合肥、南京都市圈经济实力的不断提升，促进了交通网络的完善，高铁等优良的交通设施带来人口、经济、资源等要素的流动，反过来又促进了经济发展。交通网络建设越发达，城市经济就越发达，人们的生活水平也会相应提高。

(三)经济潜能分析

把都市圈内各城市GDP、常住人口和城际间出行时间数据代入公式(3)，计算得出结果如表4所示。

表4 高铁运营前后经济潜能值变率

利用ArcGIS空间分析模块中反距离加权插值工具模拟经济潜能的动态变化，结果如图3所示。

依据规律，Pi值越高可达性越便利。在无高铁情况下，南京市、合肥市、芜湖市、滁州市四城市的经济潜能Pi最高，介于433.19～1255.83之间，可达性最优。淮南市、六安市、宣城市三城市Pi最低，介于151.93～201.46之间，可达性最劣。在有高铁情况下，南京市、合肥市、芜湖市三城市Pi最高，介于1172.59～3589.30之间，淮南市、六安市、宣城市三城市Pi最低，介于380.68～442.00之间。比较无高铁的结果可知，合肥都市圈内城市的平均Pi值由高铁运营前的359.52上升到829.23，平均增长达133.23%；南京都市圈内城市平均Pi值由高铁运营前的502.88上升到1300.43，平均增长达140.50%。从经济潜能变量来看，南京市变率最大，镇江、淮南、合肥紧随其后，淮安市变率最小，这也说明了中心城市的空间距离与发展潜力的相关性。在有高铁情况下，南京、合肥都市圈内城市的经济潜能都有极大的提升，但在两中心城市之间的马鞍山却成了经济潜能提升的洼地。随着铁路、航空等交通网络完善的合肥，会吸引更多的人才，引进更多优质企业，完善产业布局，经济将得到更大的突破。南京都市圈的中心城市南京凭借地理位置优越，既是“一带一路”的交汇点，也是沿江城市；同时，南京有众多高校和科研机构，是人才济济之地；南京的第三产业优势，包括软件名城、电子产品、零售新商业等新兴产业上马，吸引了阿里巴巴集团、小米科技等落户南京。目前，由国家发改委牵头部署的集成电路设计产业创新中心项目已经落户南京江北，有发达的交通网络运输作为辅助，南京将会吸引更多的人才，为打造具有全球影响力的中国“芯片之城”奠定了基础。因此，合肥、南京等圈内中心城市无论在综合实力还是产业特色等方面都明显强于蚌埠、淮安、淮南等城市。都市圈中心城市成为虹吸城市，使得周边城市的优势资源向中心城市集聚。根据经济学规律边际效应递减的影响，当发生集聚不经济时，高铁所带来的经济潜能、可达性等会重新分配和迁移，新的城市格局就会出现。

四、都市圈高铁可达性研究结论与展望

通过比较2019年有无高铁两种情况下合肥、南京都市圈各节点城市加权平均旅行时间、经济潜能、日常可达性三个指标的变化，主要结论如下：

(一)优化效应：都市圈可达性提高

高铁的开通使得各城市的可达性均得到了大幅优化，各城市加权平均旅行时间平均缩减了57.74%，经济潜力值平均增幅达到了136.26%，省级行政中心的一日交流圈面积占比增长至99.21%。可达性最优区域由最初的两都市圈的中心城市和共有城市一带逐渐向外扩散，高铁凭借自身优势带来了显著的时空收敛效应，不但收敛了两大都市圈之间的时空距离，也让都市圈内部城市之间的联系更加密切，高铁成为出行的首要选择。在时间和空间上，都市圈内城市之间跨越了地域限制，实现了“质”的飞跃，使两个都市圈之间的联系成本降低，交通更加便利，节约了资源要素在流动过程中时间成本，在市场的驱动下，产业之间互惠互利，效益显著提高，能更加高效地在更宽阔的区域里对资源进行分配与组合。

(二)虹吸效应：都市圈空间结构转变

高铁推动下的合肥、南京都市圈经济潜力增加明显，不但加强了都市圈内中心城市，也提高了边缘城市的经济潜力，中心城市经济潜力增长高于沿线边缘城市。但是，集聚到一定程度就会引发集聚不经济效应，高铁带来的可达性收益就会向边缘城市迁移，从而加剧了经济潜力的极化分布。随着高铁的运营，合肥、南京都市圈内城市日可达范围也在不断向外扩展。从大尺度来看，合肥、南京都市圈可达性指标是均质的，这种均质化会加速都市圈同城化、区域一体化发展，合肥与南京渐显双核模式；从小尺度来看，都市圈核心城市与节点城市的可达性差距逐渐拉大，其中可达性小的城市可能会渐渐边缘化，都市圈内空间格局可能会发生位移从而导致都市圈体系的重构。目前，“核心-边缘”格局已初现端倪。

(三)融合效应：都市圈一体化发展

南京与合肥都市圈在长三角一体化发展的背景下要协同发展，一起为东中部区域的协调发展树立典范。随着综合交通体系的不断完备、高铁可达都市圈站点城市的不断增加，减少了时间距离上的沟通成本，促进了经济要素的流动，城市间的物资、人才等得以高效、快速地流通，不仅给都市圈内大城市的发展锦上添花，同时带动发展略微落后的小城市，以轨道交通促进两大都市圈的一体化发展。坚持强化发展南京都市圈，同时重点培育合肥都市圈，才能够更好推动二者协同发展，对促进长三角一体化发展、长江经济带高质量发展、带动跨省协调发展具有深远的意义。

(四)展望：一体化与高质量双轮发展

无论在南京都市圈规划还是苏皖两省“十四五”规划中，都提出了两大都市圈加强联动的战略，符合长三角一体化规划中打造沪宁合发展轴的战略布局，有利于两个都市圈整合资源对接优势，更高质量发展。“十四五”时期，两都市圈都尽力将其核心城市打造成科技创新城。南京市将建设创新名城，要创建科技产业创新中心，建成综合性国家科学中心。合肥市加强国家战略科技力量建设，完善机制增强企业创新能力，提质增效完善创新生态体系，打造具有国际影响力的创新高地。两市在国家现代化经济体系上所需要的核心关键技术、“卡脖子”技术等具体的创新领域上都有着大量的交集，尤其是在科技创新交流上，两市的创新链环紧密相连。因此，加强密切合作是必然的发展需求，且交通网络的完善会让两个都市圈交流更加紧密，高铁的加入更会为两个都市圈带来不容小觑的经济效益，区域一体化发展也会进一步加强。