田时沫,李潭峰,袁春毅,王明智,田 鹤,张 硕
(交通运输部规划研究院综合交通规划数字化实验室,北京 100020)
2000年以来,与经济高速增长、城镇化快速推进同步,我国高速公路里程增长迅猛,2020年高速公路通车里程达到16.1万公里,稳居全球首位,面积密度达到1.68公里/百平方公里,超过美国、英国等发达国家。高速公路网络日臻完善,通达99%的城镇人口20万以上的城市及地级行政中心,连接全国86%的县(市、区),高速公路网骨架作用突出,整体呈现出较高的经济效益。
随着我国转向高质量发展阶段,国土开发保护格局、产业结构和布局、国民出行需求等形势将发生重大变化,对高速公路发展提出了新的要求:一是高速公路发展仍然存在不平衡不充分的问题,国家核心城镇走廊、城市群之间高速公路通道能力需要提升;二是生态文明背景下,环保、土地约束不断加大,要求高速公路发展走集约节约的路径;三是不同区域交通需求增长呈分异态势,部分地区高速公路需求支撑不足、存量债务风险不断加大,要求提高高速公路发展质量。在此背景下,精准把握高速公路需求演变,促进高速公路由大规模建设向精细化发展转变,是建设交通强国、推动我国交通高质量发展的重要任务。
交通量是体现交通需求和供需情况最直观的指标,熊琴等[1]通过研究江苏省新型城镇化的阶段及空间特征,采用定性与定量相结合的方法,分析了江苏省交通需求的变化趋势,江瑞明[2]结合社会经济发展状况和有关交通发展规划,对福建省高速公路交通量的发展趋势做了分析,彭冬梅[3]通过对2002年到2010年间全国国道交通量、车型比例、运输量等数据进行统计分析,研究了这一时期交通量发展趋势、交通量中车型比例构成的变化以及与GDP的相关关系等内容。由于缺乏全国范围内长周期的公路交通量观测数据,既有研究多集中在局部地区,对全国层面区域差异化需求特征分析较少,且较少从城市群和都市圈的角度对交通需求的变化进行研究。
本文基于交通运输部公路交通情况调查系统,对我国不同地区高速公路的需求特征、发展趋势等进行分析,重点对分区域、分通道差异化特征进行研究,以期为开展高速公路建设工程可行性研究及评估、高速公路交通量预测、高速公路建设风险评估、制订国家及地方高速公路网规划等提供有益借鉴。
本文交通量有关数据主要来源为交通运输部公路交通情况调查系统。2020年后受疫情影响,交通量数据发生较大波动,为保证数据的可比性,准确把握主要矛盾,本文采用2019年之前的交通量观测数据进行分析研究。
2019年,全国各类公路交通情况调查站点共计4.5万个,高速公路网观测里程为65429公里,观测里程覆盖率为43.7%;其中国家高速公路网观测里程为52904公里,观测里程覆盖率为48.7%,对整个高速公路网尤其是国家高速公路网有相对较为全面的观测,基本能够满足本研究的需要。
国家高速公路是我国公路网层次最高的公路主通道,是具有全国性政治、经济、国防意义的重要干线公路[4],在高速公路发展中具有主体地位。本文综合考虑国家高速公路的重要性和观测点的覆盖率,重点对国家高速公路展开分析。
区域或路线的交通量数据是在各观测路段的年平均日交通量基础上,按观测里程加权平均得到,计算公式如下:
式中V为某一区域或路线年平均日交通量,pcu/d;Lj为观测区段j的长度,km;P为观测区段的年平均日交通量,pcu/d;Qi为观测区段在一年中某日的换算成标准当量车的交通量,pcu/d。
拥挤度是表征公路忙闲程度的指标,在交通量的基础上计算得到,计算公式如下:
式中VOC为某一区域或路段年平均拥挤度;Cj为j路段的适应交通量,表征公路的通行能力,采用《公路工程技术标准》(JTG B0—2003)所规定的各等级公路的适应交通量上限。
2019年,我国高速公路总里程达到14.96万公里,比上年增加约7000公里,同比增长4.91%。2017~2019年高速公路里程年均增幅在4%~5%之间,相较于2015年前高速公路里程增速基本维持在10%以上的高位(如图1所示),近几年增速呈现明显放缓趋势。但从绝对值看,高速公路建设仍维持着一定的强度,年新增高速公路里程仍维持在6000公里以上。
图1 2010~2019年全国高速公路里程及增速
路网流量增速较快。如图2所示,2019年国家高速公路网平均交通量达到28600 pcu/d,近五年高速公路交通量年均增长率约为3.5%。在高速公路网规模不断扩张的情况下,高速公路网总体交通负荷仍保持快速增长,反映出新增高速公路未显著降低既有网络负荷,我国高速公路交通需求整体仍处于上升通道。
图2 2010~2019年全国高速公路交通量及拥挤度
路网拥挤度不断提高。国家高速公路网平均拥挤度由2010年的0.365提高至2019年的0.464。2019年,国家高速公路网拥堵度0.95以上路段里程占比达到11.3%,比2015年年增长4.9%,拥堵度低于0.33路段占比达到47.5%,比2015年下降了6.0%。虽然路网拥挤度整体不高,但增长速度较快,反映出我国高速公路发展仍处于需求支撑较强的阶段。
“忙闲不均”特征仍较为突出。公路服务水平通常划分为五级,分别为道路畅通、基本畅通、一般、拥挤、堵塞[5]。通过2019年与2015年路段分级情况对比(如表1,2所示)可以看出,拥挤(0.81~0.95)、堵塞(>0.95)路段占比达到14.8%,而畅通(<0.33)路段占比仍接近一半,反映出整体路网“忙闲不均”的现象仍较为突出。
表1 2015,2019年国家高速公路分级拥挤度所占里程及比重
表2 2015,2019年地方高速公路分级拥挤度所占里程及比重
地方高速整体拥挤度相对较低。从国家高速和地方高速比较看,地方高速网整体拥挤度显著低于国家高速网。2019年,地方高速中58.5%路段拥挤度低于0.33,较国家高速高出11%,8.6%路段拥挤度高于0.95,较国家高速低2.7%。
随着交通需求的集聚性增长,在基础设施建设、里程规模增长有所放缓的情况下,需要分区域、分层次对交通需求进行分析,才能更好精准施策,适应未来交通需求空间分异的变化趋势。
西部地区引领我国高速公路里程增长。各地区高速公路里程增长都经历了增速逐渐放缓的过程,但地区间存在较大差异。西部地区的高速公路总里程自2013年后始终位居首位,2019年西部地区总里程达到5.7万公里,同时也始终保持着最高的增长速度。东部地区高速公路建设时间较早,路网已经较为成熟,相较于2012年前较快的里程增长,近年来已趋于稳定(如图3,4所示)。中部地区高速公路也呈现高位稳定增长态势,东北地区经过2011年的高速公路里程增长高峰后,高速公路网基本稳定。
图3 2010~2019年分地区高速公路里程变化
图4 2010~2019年分地区高速公路里程增长率变化
东、中、西、东北地区交通负荷呈显著的梯度特征。如图5所示,各地区国家高速交通量差异较大,东部地区交通量明显超过其他三个地区。2019年东部地区国家高速公路平均日交通量为41973 pcu/d,是中部地区的1.5倍,是西部地区的2.4倍,是东北地区的3.2倍。从变化趋势来看,东部、中部地区交通需求始终保持上升,且东部与中部增速相当。东北地区、西部地区交通需求整体偏低,需求增长不明显。
图5 2015~2019年分地区国家高速公路交通量变化
东部地区供需压力持续加大。东部地区保持着较高的需求增长,但里程增速已明显放缓,未来供需矛盾将会持续凸显。根据表3对分地区的高速公路分级里程数据分析可以看出,拥挤和堵塞路段里程均有非常明显的上升,但不同区域差异较大。东部地区国家高速公路拥挤度为0.637(如图6所示),高拥挤度(>0.95)路段占比达20.54%,远高于其他区域,不同区间呈现层层递进趋势,反映出东部地区路网成熟度较高,交通量呈现稳定增长态势。
图6 2015~2019年分地区国家高速公路拥挤度变化
表3 2015,2019年分地区国家高速公路分级拥挤度里程占比
中部地区路网拥挤度排在第二位,不同区间也呈现层层递进增长特征,但与东部地区路网拥挤度有较大差距,反映出中部地区路网成熟度较高,但需求水平显著低于东部。
西部、东北地区低拥挤度路段占比较高,尤其东北地区拥挤度低于0.33路段占比近80%,不同区间分层递进的态势相对较弱,反映出两区域路网流量整体水平不高。但这不表示两个地区所有高速公路拥挤度水平都处于较低水平,西部、东北地区流量高度集中于部分重要通道的特征较为突出,路网流量不均衡性较高。
随着城市群的快速发展,城市群内部交流日益频繁,交通量快速上升(如图7所示)。主要城市群中,长三角、珠三角、京津冀三个城市群的交通量较大,与其他城市群之间差距明显。
图7 2015~2019年主要城市群国家高速公路交通量变化(注:由于2017年前成渝城市群高速公路观测站较少,数据代表性不强,未进行分析。)
2019年,珠三角地区国家高速公路年平均日交通量为56739 pcu/d,是全国平均水平的3.8倍,是全国高速公路最为繁忙的地区。广州和深圳是区域核心,以广州-佛山、深圳-东莞为代表的新型都市区之间往来极为密切,珠三角环线(G94)交通量巨大,在区域联通中发挥了重要的作用。高速公路拥挤度接近于1.0,交通拥堵呈区域化态势。
长三角地区国家高速公路年平均日交通量为29306 pcu/d,为全国平均水平的2倍。以上海市为核心,城市群内部几大核心城市间的交通往来较为频繁,东西方向交通量大于南北方向,沪昆高速(G60)、沪蓉高速(G42)两条通道是长三角内部较为拥堵的两条线路。相较于京津冀地区交通量呈明显放射状,长三角地区交通量多点局部拥堵的特征更为明显,无锡、徐州、苏州、南通等城市周边均出现了交通拥堵。
京津冀地区国家高速公路年平均日交通量为23904 pcu/d,是全国平均水平的1.6倍。京津冀城市群内部,交通拥堵路段集中在北京周边,城市出入口拥堵频发,区域中心地位非常明显。相比之下,天津市的核心功能较弱,境内京哈、荣乌、长深、滨保等几条主要通道平均拥挤度仅为0.47,与北京市0.88的拥挤度差距明显。货运是京津冀地区的重要组成,京津冀地区国家高速公路货车占比达到60%。作为东北进出关、西煤东运的枢纽,北京的过境交通量巨大,“大七环”G95首都环线高速日均交通量超过30000 pcu/d。同时,雄安新区及周边交通量增速迅猛,2019年交通量相比2017年增长25.3%。
省域交通量维持着“东高西低”的整体趋势,2019年高速公路年平均日交通量前5位的省份依次是上海、北京、浙江、江苏、四川,后5位的省份依次是西藏、黑龙江、吉林、内蒙古、甘肃。其中,四川省平均日交通量较高的原因与观测点的空间分布有关,四川省观测点覆盖率不高,且多数集中在成都周边,分布不均衡,数据具有一定误差。整体看,交通量较大的省份集中在东部发达地区。
从分省交通量增长情况看,“南高北低”现象较为突出。如图8所示,在西部地区交通需求整体增长缓慢的情况下,四川省和重庆市分别保持了10%和5%以上的年均增速,“第四极”的发展趋势逐渐显现。河南、江西、安徽等中部地区省份也保持着稳定增长,中部地区崛起战略在“十三五”阶段发挥了重要的作用。
图8 2014~2019年全国各省(区、市)平均日均交通量与增长率情况
同时,增长率倒数后9位的省份均为北方省份,呈现负增长趋势的5个省份都为北方省份。交通量呈现负增长的省份多是以公路货运为主导的资源型省份,交通量下降与产业结构转型和运输结构调整等因素密不可分。以内蒙古为例,2011~2019年客车交通量变化不大,但是货车交通量下降超过60%,降幅明显(如图9所示),使内蒙古自治区成为近五年交通量降幅最大的省份。随着我国产业结构的不断优化,整个交通需求的格局发生了改变。
图9 内蒙古自治区客货车交通量变化情况
基于国家综合立体交通网“678”主骨架和现代综合交通运输体系“十纵十横”大通道,结合数据的可得性和完整性,选取承担运输任务较重、覆盖主要地区、联通全国重要城市和节点的九条传统运输大通道进行分析。可以看出,我国主要通道交通量呈现出持续较快增长的态势(如图10所示),2010年以来交通量年均增长率平均超过8.0%,高于路网交通量平均增长速度,主要运输通道承担了重要的运输任务。
图10 2014~2018年主要运输通道交通量变化情况
东部沿海地区纵向骨架通道拥堵问题突出。京沪通道和京港澳通道的高速公路总体较为拥堵,线路平均拥挤度分别达到0.743和0.553。图11为京沪通道(包括京沪高速公路G2及并行国道),可以看出,普通国道交通量向并行高速公路转移趋势明显,京沪通道内临沂-扬州-上海区段的普通国道交通量还出现了下降,而同时高速公路拥堵区段正在增多,原先存在拥堵的区段拥堵情况更加严重。原因可能与公路运输对效率的要求越来越高、普通国省道货车超限超载的加强整治、高速公路“递远递减”阶梯差异化收费政策的不断普及实施等因素有关。
图11 2014年与2019年京沪通道交通情况对比图
区际通道城市群区段拥堵加重。京哈高速(G1)河北段、京台高速(G3)京津冀段、长深高速(G25)广东段、沪蓉高速(G42)江苏段、沪昆高速(G60)上海段和浙江段、青银高速(G20)山东段和河北段为中度拥堵或严重拥堵。
图12是对2019年国家高速公路网拥堵程度最高、交通量最小的各20条路段进行筛选后得到的结果。可以看出,拥堵程度较高的路段分布集中于几大城市群周边,绕城高速、区域环线等成为了新的拥堵增长点。而交通量小、下降幅度大的路段则集中在东北、西北等北方地区,其中,东北地区两极分化特征较为突出,一方面沈海等骨干通道交通量居高不下,另一方面很多区域性通道交通量持续在低位运行。同时,山西、陕西等资源性地区一些运煤公路通道上交通量下降较快。
图12 2019年国家高速公路网拥挤度最大(红)和交通量最小(蓝)路段分布情况
交通需求的增长与社会经济发展有着密不可分的关系,高速公路交通量的区域差异主要源自人口和经济发展水平的差异。图13,14是对全国30个省(市、自治区,不包括西藏自治区)2019年高速公路交通量与人口和经济相关数据进行了分析的结果,理论上讲,单位里程高速公路承载的GDP越高,其衍生出的交通需求也就越多;而人均高速公路里程越多,区段交通量也就越低。从图中可以看出,交通量与单位里程高速公路承载的GDP呈现正相关关系,而与高速公路人口密度呈现负相关关系,总体符合理论预期,具有较好的拟合关系,说明我国高速公路发展与社会经济发展整体是匹配的。但也存在部分地区与趋势线发生偏离的情况,除部分省份交通量观测数据可能存在误差外,通常反映了当地高速公路发展与社会经济发展的相关关系。
图13 2019年全国各省(区、市)交通量与单位里程高速公路承载GDP关系
图14 2019年全国各省(区、市)交通量与高速公路人口密度关系
整体看,东部地区人口密度高、经济发展水平高,高速公路承载了较高的交通量负荷,其中,河北省高速公路交通量呈现出相对经济发展水平和人口密度偏高的特征,这与河北省高速公路承载进出京、东北进出关等过境交通任务较重有关,而福建省高速公路交通量则呈现出相对经济发展水平偏低的特征,体现出沿海与内陆经济分布的不均衡性、相对较高的高速公路人口密度的影响。
从中部地区看,在相对较低的高速公路人口密度下,河南省、安徽省未来高速公路交通量增长潜力较大,而山西省在相对较高的高速公路人口密度、不高的经济发展水平和产业、运输结构转型影响下,高速公路交通量的增长速度将受到制约。
而大部分西部和东北地区省份高速公路人口密度相对较高,经济发展水平不高,交通量增长动力不强。尤其东北地区黑龙江、吉林两省,相对经济发展和人口密度,高速公路交通量偏低,这既与该地区相对密度较高的铁路网有关,也反映了该地区经济活跃程度不高、人口流失的问题。未来高速公路规划建设要紧紧围绕人口和经济流向,充分结合其经济社会发展有关研究,做好交通需求发展趋势研判。
围绕中心城市形成跨行政区域的都市交通圈,已经成为发达地区城市群、都市圈比较显著的交通特点之一。城市群主要城市间的交通需求巨大,骨架通道同时是城际联通、城市通勤的重要通道,复合化交通需求带来巨大交通压力,导致城市群、都市圈地区部分高速公路骨架通道能力不足的问题逐步凸显。
同时,部分通道建设年代较早、通行能力整体偏低(如表4所示)是导致通道局部拥堵日益突出的重要原因之一。通过对主要运输通道的通行能力分析可以看出,京沪、京港澳等重要通道4车道及以下的区段占全部里程的60%以上,根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),四车道高速公路适应交通量为55000 pcu/d,不仅小于京沪、京港澳等主要通道的全线平均交通量,更是与沪蓉高速(G42)江苏段(105900 pcu/d)、京哈高速(G1)河北段(91400 pcu/d)等繁忙区段的需求相距甚远。部分重要通道存在关键瓶颈,整体能力不仅弱于一些次要的高速公路,也与自身承担的运输职能不匹配,未来城市群、都市圈地区,及重要运输通道的拥堵情况将更加突出(如图15所示)。
表4 主要运输通道4车道及以下区段
图15 主要运输通道车道数分布图
以青银高速为例,青银高速一直以四车道为主,受能力约束影响较大,2016年前通道平均交通量约为40000 pcu/d,但在完成山东段八车道改扩建后,交通量有了迅速的增长,全线平均交通量增长接近50%(见图10),而在山东段,交通量比四车道时增长68%,说明当前主要运输通道仍有巨大的交通需求尚未满足。
我国原材料、产成品等货物通过公路大规模、长距离调运的格局长期存在,2018年我国货运强度(单位GDP的公路货运量)为3.48吨/亿元,较2000年下降了66.4%(如图16所示),但与发达国家相比仍然较高,相当于美国的6倍、德国和日本的3倍。2018年10月,国务院办公厅印发《推进运输结构调整三年行动计划(2018~2020年)》,提出以京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等区域为主战场,以推进大宗货物运输公转铁、公转水为主攻方向,减少公路运输量,增加铁路运输量,相关政策很快起到了作用。以煤炭为例,中国铁路煤炭运量由2016年的19.0亿吨上升到2020年的23.6亿吨,在全国煤炭产量的占比提高至60.51%;而公路在持续升级的“禁汽运煤”政策的限制下,煤炭运量持续下降。未来,随着铁路等运输方式运力的加速释放,我国产业和产品结构的升级以及能源结构、运输结构的调整,可以预见,公路承担的中长距离、大宗货物运输需求增长将逐步放缓,这对以能源、冶金、建筑等产业为主的地区公路运输将产生较大影响。
图16 全社会、公路货运强度变化情况
(1)我国高速公路发展仍未到整体供需关系变化的拐点。
在高速公路里程维持着一定增速的同时,近五年高速公路交通量年均增长率仍达到了3.5%,说明我国交通需求快速发展的总体趋势在未来一段时间内不会改变,路网负荷仍在不断加重。我国未来高速公路发展建设应适应不断增长的交通需求,继续保持一定强度的发展,但需把握不同区域需求的差异特征。
(2)西部、东北地区高速公路的投资建设应当更加谨慎。
2019年,全国收费公路债务余额6.15万亿元,是2013年的1.80倍,与6.53万亿元初始债务本金相比,仅偿还了5.82%。其中:山西、内蒙古、黑龙江、江西、河南、湖北、广西、云南、青海等九省的债务余额超过了其初始债务本金,存在“债务越还越多”的严重问题[6]。未来准确识别高速公路运输需求,确保收费公路通行费收支缺口不再进一步扩大显得更加重要。西部、东北部地区高速公路普遍存在车流量较小、单个项目里程长(或桥隧比高)、融资较大等特点。近年来需求增长速度不快,加上建设成本逐年攀升、产业结构面临转型,未来收费公路的投资回收面临挑战,有关投资建设应当更加谨慎。需要注意的是,这些地区公路建设往往承载了国防安全、民族稳定等重要使命,本文仅在需求层面展开讨论。
(3)城市群、都市圈公路网络面临较大需求压力。
城市群、都市圈是带动区域发展、支撑全国经济增长、参与国际竞争合作的主要平台,也是重塑国土均衡开发与区域关系的重要力量[7]。未来城市群、都市圈将成为国家的人口、产业和经济重心,人口分布和经济活动逐步向城市群、都市圈集中,城市群、都市圈客货运需求将成为全社会运输需求增长的重点。当前城市群、都市圈交通需求已呈现快速增长的趋势,未来城际间运输繁忙程度将继续加深,中短途交通需求将不断增加,以特大城市、大城市等区域中心城市作为交通发生和吸引源的交通需求将持续快速增长。因此,在城市群、都市圈公路建设中,针对当前出现的问题短板,应强化重点区域内城际快速通道建设,强化直通直连,对于城市群内部交通网络结构尚未形成的地区,应加强高速公路环线系统建设,同时城市出入口路段、互通式立交等建设改造将成为未来发展重点。
(4)骨干通道的扩容改造仍是未来重点工作之一。
随着区域协调发展战略推进,产业梯度转移步伐将加快,区域间经济合作与联系将更加密切,带动人员、资本、资源的跨区域流动,以主要运输通道为纽带的运输需求也仍将持续升高。北京至上海、北京经香港至澳门、长春至深圳、上海至昆明、连云港至霍尔果斯等骨干通道中的线路或区段普遍存在建设年代较早、技术指标较低、交通繁忙的情况,将越来越难以适应持续增长的高需求。在东中部地区土地和通道资源紧张、路网体系较为成熟的情况下,以这些线路为代表的高速公路通道和路段扩容改造是未来重点工作之一。
(5)亟需推动以综合交通为导向的交通需求管理。
以东部地区发达省份为代表,我国高速公路交通需求在很多地区仍处在“数量大、增速快”的发展阶段。在环保、土地等约束不断加大的背景下,要求这些地区从不断增加公路基础设施以满足交通需求增长逐步转变为对公路交通需求加以管理,使需求向适应已有基础设施的承载能力转变。在交通强国的发展背景下,以“宜铁则铁、宜水则水”为目标,不断推动公路长距离、大宗货运向其他运输方式转移。进一步完善高速铁路网络,在城市群、都市圈等未来客运需求快速增长的地区建设快速便捷的轨道交通网络,减少城际间高速增长的小汽车需求。