长野新干线视角下交通运输与经济增长关系研究

李明真，林晓言，伊力扎提·艾热提

（北京交通大学 经济管理学院，北京 100044)

纵观冬奥会举办历史，共有3条高速铁路专门为东道国冬奥会的顺利举办提供通勤保障服务，分别是为1998年长野冬奥会提供服务的日本长野新干线(东京—长野)，为2018年平昌冬奥会提供服务的韩国首尔—江陵高速铁路，以及为2022年北京冬奥会提供服务的京张高速铁路(北京北—张家口)。交通基础设施对地区经济社会发展的影响需要在较长一段时间才能表现出来，研究基于新发展理念，探索交通运输发展所带来的交通便利性如何促进经济发展以及其与经济发展的关系，研究贡献主要体现在2个方面：一是从理论角度出发，提出交通运输与经济增长的辩证统一关系，并利用迪克西特-斯蒂格利茨-克鲁格曼模型(Dixit-Stiglitz-Krugma，DSK)进行验证；二是采用单项嵌入式案例研究方法，系统整理1990—2018年长野冬奥会举办前后新干线的建设和运营情况，以及对应时间内长野地区的主要经济发展变化，为验证交通运输与经济增长的辩证统一关系提供现实依据。

1 交通运输与经济增长的关系：协调发展

“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念是我国发展规律新认识的理论化和制度化体现。其中，协调发展作为发展手段和发展目标，也是评价发展的标准和尺度，要求从辩证统一的角度认识事物，从客观事物的内在联系把握事物发展的本质，认识并处理问题，从而增强发展的整体性与协调性。基于此，研究认为，交通运输与经济发展之间存在辩证统一关系，交通运输业发展离不开经济力量的支持，其正向促进经济增长取决于以下2个方面。

（1）交通运输业发展能否有效降低运输成本、扩大市场规模，进而形成有效市场。交通基础设施对运输成本的大小起决定作用，在现实世界中，不同的经济主体分布在一定的空间范围内，在公路、铁路等现代化交通运输方式出现之前，经济活动被局限在狭小的地理空间内，高昂的运输费用阻断了市场供求联系，减少了人们的交易需求，而便利的交通基础设施在很大程度上可以降低运输成本。交通运输对经济增长的影响路径，即“交通运输—运输成本/交易成本降低—市场规模扩大—专业化分工程度提高—效率提高—经济增长”，其中市场规模是提高经济效率、实现经济增长的充分条件，如果交通便利化带来的运输成本降低并未扩大市场规模，则增加交易行为不会对经济增长产生正向促进作用。

（2）交通运输业供给结构能否与经济社会发展阶段相互匹配。交通运输与区域经济相辅相成、相互影响、不可分割，区域经济是交通运输系统赖以生存的基础和服务对象，决定交通运输子系统的现代化程度[1]。刘秉镰等[2]认为交通运输存在区域性差别，交通运输发展(交通运输网络密度)与区域经济发展的3个重要变量(国内生产总值、工业化与城市化)之间存在格兰杰因果关系，因而交通运输发展战略的制定需要遵循宏观经济发展的客观规律。王岳平[3]认为交通运输业与经济发展的阶段有着较强的相关性，其中经济总量是影响货物运输的主要因素，而城镇化和产业结构是影响旅客运输需求的主要因素，交通运输业发展对满足经济结构的快速变化趋势至关重要。高翔等[4-5]认为具有人口、产业和市场等优势的地区，从交通基础设施发展中获利更多，侧面印证了区域经济与交通发展的整体性、协调性。

高速铁路等交通基础设施作为一项先进的生产技术，对不同地区的影响各异，既有正向的促进溢出效应，也对部分地区的生产要素流动产生虹吸效应，这些都是运输发展规划与地区经济结构匹配/不匹配的结果。因此，交通运输并不一定会带来经济增长，“要想富，先修路”是实现经济增长的必要非充分条件。

2 理论推导：DSK空间经济模型

2.1 基本假设

（1）假设一个封闭的经济体中有2个地区，分别为a和b，每个地区有2个部门，一个是规模报酬不变的传统部门，提供无差异化产品，另一个是规模报酬递增的现代部门，提供差异化产品。

（2）a，b地区的初始资源禀赋不同，经济体中劳动者总人数为L(单位进行无量纲化处理，下同)，a地区的劳动者份额为θ≥0.5，b地区的劳动者份额为(1 -θ)。经济体的资本存量与人口规模L相等，a地区的资本投资份额为λ，b地区的资本投资份额为 (1 -λ)。

（3）2个地区的无差异化和差异化产品可以自由流动，其中无差异化产品的运输成本为0，差异化产品的运输成本为τ，用“冰山交易成本”来衡量[6]，当有τqab单位商品从a地区运往b地区，仅有qab单位商品到达，则运输成本为(τ- 1)qab单位商品，且满足τ≥1，当τ= 1时，地区之间不存在运输成本。随着交通基础设施不断完善，τ逐渐减少。

式中：pab(i)为i产品在a地区生产在b地区的销售价格，需要不低于在a地区的销售价格pa(i)。

2.2 消费者需求：效用最大化

假设a，b地区居民的消费偏好都相同，可以用柯布-道格拉斯函数U表示如下。

式中：C为正的常数，为了使间接效用函数的系数标准化为 1，C-1=μ μ(1 -μ)1-μ，μ为消费者购买工业品的比例；A为无差异产品数量；M为一组差异化产品集合，可以用不变替代弹性函数表示。

式中：na为a地区的厂商数量；nb为b地区的厂商数量；由于每个厂商只生产一种差异化产品，整个经济体的差异化产品种类和厂商数量均为N，满足N=na+nb；qaa(i)为i产品在a地生产并销售的数量；qba(i)为i产品在b地生产a地销售的数量；ρ为参数，与工业品间的差异化程度反向相关，σ为差异化产品的替代弹性。

在a，b地区产品自由流通的背景下，以a地区消费者为例，其预算约束如下。

式中：pba(i)为i产品在b地区生产在a地区的销售价格；Ea为a地消费者在差异化产品上的所有支出，满足Ea=μIa，Ia为a地区的消费者收入水平。

联立公式 ⑶ 和公式 ⑷，构建拉格朗日函数，并对qaa和qba求偏导，可以得到

式中：pb(i)为i产品在b地区的销售价格；Pa为a地区的工业品价格指数 ，有

2.3 生产者供给：利润最大化

差异化产品的生产消耗L和K，每个劳动力拥有1单位的L和1单位的K，劳动力可以在部门间进行自由流动，传统部门和现代部门的工资相等。现代部门厂商的生产成本包括固定的资本成本和变动的劳动成本。

式中：q(i)为工业品i的销售数量；f为工业品i的资本需求；r为资本收益率；m为单位产品的边际劳动需求(工资ω= 1)。

厂商利润函数π(i) =p(i)q(i) -C[q(i)]，其中p(i)为工业品i的销售价格，对q(i)进行一阶求导，可以得到公式 ⑻。a地区工业品价格指数Pa可以进一步整理为公式 ⑼。

式中：pa*(i)为利润最大化时的工业品i的价格；φ为“空间贴现”因子，与运输成本和产品的交叉替代弹性呈反向变化，φ=，φ∈ [0，1]。

2.4 交通运输与经济增长

2.4.1 市场规模

参考库姆斯[7]的研究思路，用需求规模和资本规模代表地区市场规模。此外，厂商数量越多也可以说明市场规模越大。市场出清时，厂商数量为此时市场上所有厂商的利润均为πa=pa* qaa+τpa* qab-m(qaa+τqab) -fra(λ) = 0。

式中：ra(λ)为a地区的资本收益率，与a地区的资本份额有关；qa为a地区的总市场需求，且qa=qaa+τqab。

qa可以进一步整理如下。

式中：Eb为b地消费者在差异化产品上的所有支出；Pb为b地区的工业品价格指数；Ib为b地区的消费者收入水平。

由于τ≥ 1，τ-(σ-1)≤ 1，因而当 2 个地区的收入和差异化产品的价格指数相同时，运输成本的存在使得外地产品的到货价格高，其市场需求比本地市场需求低τ-σ倍，本地市场效应对差异化产品的市场影响更大，厂商在较大区域(a地区)的供给量大于在较小区域(b地区)的供给量，运输成本的存在影响需求规模的扩张。对公式 ⑾ 作进一步整理如下。

将公式 ⑻ 和 ⑼ 代入公式 ⑿ 中 ，可以得到如下公式。

式中：qa*(λ)为市场出清时，a地区厂商的均衡产量，与a地区的资本份额λ有关。

由于每个劳动力拥有1单位的K，a地区的收入水平Ia= [1 +ra(λ)]θL，b地区的收入水平Ib= [1 +rb(λ)](1 -θ)L，联立公式 ⒀，a地区的资本收益率如下。

式中：ra为a地区的资本收益率；rb为b地区的资本收益率。

同理可以得到ra(λ)，由于资本可以自由流动，会流向资本回报率r更高的地区，因而均衡时ra(λ)=rb(λ)。因此，市场均衡时的资本收益率λ*(θ)如下。

由于φ＞ 0，a地区的劳动者份额可以得到运输成本的存在，使得初始资源禀赋较多地区的资本投资份额大于劳动者份额，初始资源禀赋比较少的地区会向规模比较大的地区输出资本。较大地区的资本投资份额增长速度要高于当地劳动者份额的增长速度。随着资本投资份额增加，a地区的厂商数量也不断增加，市场规模扩大，而初始资源禀赋相对较少的b地区，市场规模缩小。并且随着运输成本的降低，这一趋势会更加明显。

2.4.2 市场规模与经济增长

对公式 ⒁ 进行重新整理如下。

将公式 ⒂ 代入到Ia中，整理如下。

对Ia求λ的一阶偏导，整理如下。

3 现象观察：长野新干线与日本长野冬奥会

随着全球一体化进程的不断推进和加深，越来越多的城市通过大型的国际会议和高端赛事活动，使得地区的交通基础设施建设超前于经济发展，实现快速现代化。例如，2008年北京奥运会中，举办帆船比赛的城市青岛，其实际交通基础设施建设发展比规划提前5年；2009年济南全运会中，投资700多亿用于快速公交、立交桥等交通基础设施项目，使得交通基础设施建设发展至少提前7 ～ 8年。然而，从长期的社会成本和效益来看，交通基础设施与经济增长之间并不存在必然联系。

3.1 长野新干线与“通勤冬奥会”

围绕“交通运输与经济增长”之间的相互关系，研究梳理国内外交通基础设施项目及其经济社会效益。其中，日本长野新干线作为第18届长野冬奥会的“通勤保障线”，对赛后长野地区的经济社会发展产生关键影响。基于此，系统整理1990—2018年间长野冬奥会前后新干线的建设和运营情况，以及对应时间段内长野地区的主要经济发展变化，为验证交通运输与经济增长的辩证统一关系提供现实依据。

1988年，为了满足冬奥会期间东京和长野之间的通勤需求，同时将长野与其他大都市连接起来，日本政府决定修建第4条新干线——长野新干线。1997年10月，长野新干线建成运营，全长222.4 km，其中东京—高崎部分与上越新干线(东京—新潟)共线，新建高崎—长野线路。长野新干线将东京和长野之间的通勤时间由原来的3 h减少为1 h 28 min，缩短了乘客的通勤时间，还实现了高速铁路直达，因而长野冬奥会也被称为“通勤冬奥会”。2015年3月，长野—金泽新干线开通，长野新干线更名为北陆新干线，途经长野。

长野新干线的开通提高了长野县与外界的交通便利程度。在交通便利程度的定量描述方面，Janelle[8]利用“时空收敛率”衡量1658—1966年间伦敦和爱丁堡在时空上互相接近的程度，之后该指标被国内外学者广泛用于表示由交通技术进步引起的时空收敛现象[9-10]。具体来说，由于交通技术进步使得列车运行速度不断提高，导致a，b两地区的通勤时间缩短，则被缩短的时间与m，n两个时点跨度之差的比重即为时空收敛率，时空收敛率计算公式如下。

式中：ρts为时空收敛率，min/a；Tamb为m时点a，b两地区之间高速铁路最短通行时间，min；Tanb为n时点a，b两地区之间高速铁路最短通行时间，min；ΔTab为m，n时间段内a，b两地区之间高速铁路最短通行时间差，min；Δt为tm和tn之间的时间跨度，年。

经计算发现，自1997年长野新干线开通至2020年，东京和长野之间的时间距离以平均每年3.5 min的速率在减少，同时从东京出发的中间站段之间的时空收敛率分别达到0.04 min/a，0.2 min/a，2 min/a。长野—东京时间距离及时空收敛率如图1所示。因此，可以认为长野新干线的开通带来的“时空收敛”现象不仅可以减少长野县与东京的时间距离，促进首都人文资源和长野冰雪资源的高度融合，而且可以增加长野县与外界的交通便利程度。

图1 长野—东京的距离及时空收敛率Fig.1 Distance and space-time convergence rate of Nagano-Tokyo journey

3.2 长野新干线加剧“后奥运效应”

由于长野县地处高原地区，长野新干线的建设成本巨大。长野新干线共计投资7 900亿日元，新建线路117.4 km，平均建设投资成本为每公里67.29亿日元，仅次于1982年运营通车的上越新干线。然而冬奥会结束后，这条投资巨大的长野新干线并未像预期一样，刺激赛后长野地区的经济发展。冬奥会闭幕当年，长野县出现严重的经济倒退，制造业下滑30%，有211家企业破产，下降速度创造日本二战以来地方经济衰退的最高记录[11]，表现出严重的“后奥运效应”，即“奥运低谷效应”，一般与国家的经济规模和举办城市在这个国家经济中所占的比重息息相关。与此同时，由于长野新干线开通缩短了长野到东京及其他大城市之间的旅行时间，极为便利的交通对长野县的支柱产业——旅游业发展造成巨大冲击，加剧“后奥运效应”。

3.2.1 旅游消费模式改变

冬奥会期间，长野新干线成为日本国内外游客前往长野观看赛事的主要交通工具，使得长野—东京之间的朝发夕返和错峰住宿得以实现，更多游客选择在东京而非长野预订酒店住宿。由于供大于求，长野奥委会被迫取消4 000个房间的预定，接近全部客房预订的1/4，滑雪村的入住率从预计的80%下降到实际的60%左右[12]，冬奥会的举办未能给长野县带来预期的客流和旅游收入。

随着时间推移，长野新干线的开通表现出明显的过滤效应和虹吸效应，改变了长野县的区位优势和旅游消费模式，外地游客和过夜游游客数量不断下降。一方面，由于长野本身的旅游资源知名度较低，但位于东京周边，具有一定的区位优势，然而，长野新干线开通以后，便利的交通使得偏远地区知名度较高的旅游城市进入竞争，使得前往长野的外地游客数量不断下降，产生过滤效应。另一方面，通勤时间的缩短降低游客的过夜选择，更多的过夜游游客涌向东京等其他大都市，表现出明显的虹吸效应。长野新干线开通前后长野县旅游消费模式变化如图2所示。1990—2018年间，长野县旅游市场的本地游客和一日游游客数量基本稳定，但随着长野新干线的开通，外地游客和过夜游游客数量不断下降且趋势愈加明显。

图2 长野新干线开通前后长野县旅游消费模式变化Fig.2 Changes in tourism consumption patterns of Nagano before and after the opening of Nagano Shinkansen

3.2.2 旅游市场供给减少

游客规模的下降使得长野县的旅游市场供给减少，部分滑雪场、酒店等旅游基础设施相继关停，进一步缩小长野县的旅游市场规模。长野新干线开通前后长野县旅游市场供给变化如图3所示。1998年冬奥会结束后，由于客流量大量减少，滑雪场的数量从最多时的110所(1992年、1996年)，减少为96所(2010年)。与此同时，民宿、旅馆和酒店等住宿业发展也较差，1995年冬奥会举办之前，长野县共有4 114家民宿、3 813家旅馆和464家酒店为游客提供住宿餐饮服务，2000年冬奥会结束后，民宿、旅馆和酒店分别减少361家、466家和21家，分别减少8.8%，12.2%和4.5%。

图3 长野新干线开通前后长野县旅游市场供给变化Fig.3 Changes in the supply of tourism market of Nagano before and after the opening of Nagano Shinkansen

3.2.3 市场规模下降抑制旅游收入

旅游市场规模下降抑制着旅游业的发展，最直接的体现是游客数量减少，旅游收入大幅降低。1998年冬奥会的举办，短暂地刺激了长野当年的旅游业收入，此后长野的旅游业发展逐步进入低谷期，2018年长野全县的旅游人数为8 679.8万人，旅游收入为3 057.52亿日元，分别为1997年长野新干线开通的82.70%和71.59%。

基于“有无对比”的研究思想，通过长野新干线开通之前的旅游收入时间序列数据，利用Trend函数构建线性回归方程，预测1997—2018年间“无”长野新干线情况下长野县的旅游收入数据，并与长野新干线开通后的实际数据进行比较，通过计算“有”“无”长野新干线情况下的旅游收入差值，得出长野新干线开通对长野县旅游发展的影响。1997—2018年长野新干线开通长野县旅游收入增加值如图4所示。可以发现，除1998年冬奥会举办增加了长野旅游收入以外，长野新干线的开通抑制了长野的旅游业发展，且随着时间的推移，旅游收入损失不断增大。1997—2018年间，因长野新干线开通造成的长野县旅游损失估测值为15 561亿日元，约占同一时期长野县旅游收入的20.69%。

图4 1997—2018年长野新干线开通长野县旅游收入增加值Fig.4 Tourism revenue growth of Nagano during 1997-2018 after the opening of Nagano Shinkansen

3.2.4 长野新干线与长野旅游发展关系机制

长野新干线的开通压缩了长野—东京的时空距离，降低了广义出行成本，但并未给长野地区的旅游业等经济活动发展带来正向的促进作用。长野县作为日本内陆面积最大的一级行政区，本身的经济发展水平并不高，全县GDP不到日本GDP总值的2%，冬奥会的举办提前了长野的交通规划发展，然而长野新干线开通以后，由于时空压缩给长野带来的虹吸效应和过滤效应，过夜游游客和外地游客数量不断降低，供需不匹配使得长野县的旅游市场供给也随之减少，市场规模收缩，抑制市场的分工作用和经济效率，最终给长野的旅游业发展和经济增长带来负面影响。数据显示，自1997—2018年以后，长野的旅游收入和地区生产总值不断下降，且趋势不断增加。长野新干线与长野旅游发展关系机制如图5所示。

图5 长野新干线与长野地区旅游发展关系机制Fig.5 Relationship mechanism between Nagano Shinkansen and tourism development of Nagano area

4 研究结论

“十四五”时期，是我国全面建设社会主义现代化国家，实现“第二个百年奋斗目标”的第一个5年，作为承载发展要素的主要空间形式，京津冀等中心城市和城市群逐渐成为带动国家高质量发展的新动力源，而北京冬奥会举办和京张高速铁路开通成为其中的一个重要契机。研究基于辩证统一的思想分析交通运输发展与经济增长的关系，并利用DSK空间经济模型和日本长野新干线进行理论和现实验证，主要研究结论如下。

（1）交通运输与经济增长存在辩证统一关系。交通运输业发展正向促进经济增长取决于：一是交通运输业发展能否有效降低运输成本、扩大市场规模，进而形成有效市场；二是交通运输业供给结构能否与经济社会发展阶段相互匹配、相互协调。

（2）DSK空间经济理模型表明，在不考虑其他因素的前提下，由于运输成本的存在，初始资源禀赋较少的地区会向规模比较大的地区输出资本，较大地区的资本投资份额增长速度要高于当地劳动者份额的增长速度，从而造成区域经济的差异化发展。并且随着运输成本的降低，这一趋势会更加明显。

（3）日本长野冬奥会案例研究发现，长野新干线开通给长野旅游业发展和经济增长带来虹吸效应和过滤效应，1997—2018年间东京和长野之间的时间收敛率为3.5 min/a，但因长野新干线开通造成的旅游损失估测值为15 561亿日元，约占同一时期长野县旅游收入的20.69%。因此，交通运输发展所带来的交通便利性并未给长野县带来经济增长。

交通运输与经济增长的相互关系有着重要的政策启示。交通运输本质上是一种派生性需求，处于不同经济社会发展阶段的地区应选择不同的交通运输方式，有学者认为交通运输与经济发展的关系大致可以分为交通发展滞后、同步发展和经济发展滞后[13]，而交通基础设施适度超前发展才是实现经济与交通协调发展的关键。