高铁发展对中国交通系统的影响分析

胡宸然 周俊菊

摘 要：利用中国国家统计局整理的 2003 年—2018 年各类交通数据与国民经济数据，使用层次分析法、函数拟合法与灰色系统数学方法对它们的内在联系与变化趋势进行深入分析，研究中国高铁发展对居民交通工具选择结构、高速公路车辆通行压力以及汽车市场需求的影响，研究结果表明：高铁对旅客具有较高的吸引力;高铁的快速发展对中国人口流动具有较显著的贡献，高铁对高速公路车辆通行减压具有较高的贡献并会使汽车市场需求量在原有增长趋势上相对减缓。

关键词：高速铁路;交通工具选择;高速公路车辆通行压力;汽车市场需求

中图分类号：U238

随着中国国民经济和社会的快速发展，交通运输业也在以非常迅猛的态势发生着日新月异的进步。2007 年中国铁路第六次大提速后，首次开行200 km/h及以上的城际铁路动车组，部分区段最高速度可达 250 km/h，形成一批快速客运通道，中国正式走向高铁时代。作为一种节能环保的新型交通方式，高铁的出现与发展对于传统的交通系统造成了较大的影响，而高污染、高能耗的公路运输和航空运输则受到较大冲击。

国民经济的发展逐渐提高了人们的美好生活需求，高铁作为一种新兴的交通运输形式，正在逐渐替代原有传统交通运输工具，成为人们出行的一种新选择，在缓解高速公路交通压力的同时提高了中国整体交通运输效率，其正在并将长期对中国旅客出行的交通工具选择结构及汽车市场需求产生深远的影响。

随着新时代产业革命的不断推进，像高铁这样可供人们选择的绿色高效出行方式将会越来越多，人们也将越来越多地选择更加舒适便捷的交通方式。目前高铁较为发达且相关研究较多的其他国家主要有日本和德国等。本文基于中国国家统计局整理的2003年—2018年的各类交通数据与国民经济数据，试图通过分析这些数据的内在联系及交通数据的变化趋势，探究高铁发展对于中国交通系统所产生的影响。

1 数据分析与研究方法

1.1 数据来源

采用中国国家统计局整编的中国交通年鉴中2005年

— 2017年的铁路运营里程、高速公路投资完成额、高速公路客运线路班次、高速公路里程、公路营运车辆拥有量、全国各类交通方式客运量等统计数据，进行高速公路车辆通行压力缓解的关联分析，以及各省（除港澳台地区外）各年高铁运营里程的估算和预测。采用2003 年—2018年中国汽车保有量数据，计算汽车市场需求的年际变化。

1.2 研究方法

1.2.1 层次分析法

层次分析法是一种将与决策有关的因素分解成目标、准则、方案3个层次，并在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析结构模型建立步骤如下：

（1）将决策问题分为3个层次——目标层、准则层、方案层，每层有若干元素，各层元素间的关系用相连的直线表示;

（2）构造成对比较矩阵，用成对比较法和 1-9 尺度，构造各层对上一层每一因素的成对比较矩阵。两两元素间的比较尺度使用Saaty等提出的 1-9评价尺度——Aij取值 1，2，…，9，获它们的倒数 1，1/2，…，1/9;

（3）计算权向量并进行一致性检验，计算每一成对比较矩阵的最大特征根和特征向量，作一致性检验，若通过， 则特征向量为权向量;

（4）组合权向量，进行组合一致性检验，若通过，将多层的权向量组合作为决策的定量依据。

1.2.2 函数拟合法

2 结果及讨论

在中国高速铁路开始高速发展之前，公路运输与普通铁路运输是交通客运的主要工具，具体以“公路运输为主，普铁运输为辅，多种客运共同服务”的形式对我国人口流动产生了重要且长期的影响。其中，公路运输尤其是高速公路运输，由于其运载工具的强大普及性与对地域地形条件的广泛适用性，成为陆路交通运输系统中最传统、最主要的组成部分，主要承担长途客货运输。但在2000年后，随着中国经济的快速发展，汽车普及率开始不断提高，我国公路所承受的车辆通行压力在显著提高。由于高速公路建设工程的长期性，其对于车辆通行压力的缓解是具有滞后性的，且高速公路的空间限制使其对于车辆通行的容納能力具有客观限制性，故必须寻求一种陆路交通运输理论及技术上的创新，来解决逐年增长的交通压力。随着2009年《高速铁路设计规范（试用）》的出台，我国高速铁路的建设开始走向规范化。2009年12月26日，京广高速铁路武广段正式开通运营，列车最高运营速度可达350 km/h，首次打破我国铁路的春运瓶颈，由此，高铁运输开始在干线铁路上占据重要地位，我国正式进入高铁时代，如图1所示。

2.1 高铁发展对国民出行方式选择的影响

讨论高铁发展对于人们出行方式选择的影响，需要从旅客主观选择角度出发。对于飞机、高铁、公路客运、私家车及普通铁路对旅客的吸引力，使用层次分析法构建评价指标体系来进行分析。根据旅客出行目的的不同，可将其分为3类：商务公务类出行、旅游探亲类出行与外出务工类出行，不同出行目的的旅客对于交通工具的舒适度、方便度、经济性、安全性和时效性皆有不同要求。层次分析结构模型建立步骤如下。

2.1.1 构建层次结构图

构建层次结构图后，对准则层5个指标的评价体系进行具体设置，结果如图2所示。

2.1.2 由准则层评价体系实现定性到定量的转化

由以上运算结果我们可以看出，对于商务公务类、旅游探亲类、外出务工类3类人群，高铁在多种交通工具选择中吸引力权重都较高，分别为0.2299，0.2323 及 0.2326。对于旅游探亲类和外出务工类人群，高铁是最佳选择;而对于商务公务类出行旅客，高铁的吸引力以极小的差距仅次于私家车出行，这是由于对于大部分商务公务类出行旅客而言，私家车出行可为该类旅客提供更加安静的工作及休息空间。对于中远距离旅行，在距离高铁站不是特别远的情况下人们更倾向于乘坐高铁，其次是私家车和飞机，只有部分消费较低的人群，出于节省经费考虑会选择价格相较更低的客运汽车或普通客运列车。从多角度综合评判，由于高铁具有出色的运行速度、载客能力和方便性以及日趋完善的线路网络密集程度和单位时间运营频次，其对于3类人群的交通出行来说都是较好的选择，这也是其改变中国居民交通选择结构的内在原因之一。

结合图1进行验证，可以清楚地看到，高铁客运量占比由2010年的0.14% 上升到2016年的4.88%，在7 年内翻了近34倍，在所有交通运输方式中增长速度最快。同时其在除公路运输外4种交通客运量中的占比也由2010年的2.21% 上升到了2016年的22.57%，翻了近10倍，这验证了其他交通运输方式客运量的增长因高铁的不断发展而发生一定减缓。尤其是对于公路客运，其客运量占比甚至出现逐年下降。高铁对于整体交通效率的贡献连年增加，中国整体交通效率也受到其一定程度影响而同样呈现出逐年上升的趋势，且这样的增长将随着高铁的高速发展而以更快的速度持续攀升。

2.2 高铁建设对于高速公路车辆通行压力缓解的影響

高速公路车辆通行压力可用其道路拥挤度来表示，高铁建设与高速公路道路拥挤度的关联程度越高，则说明其对高速公路车辆通行压力缓解的作用越强;而高速公路客运对道路拥挤度的影响体现在其对于交通工具载客空间利用率的提高上。以高铁运营里程作为高铁建设的表征值，对高铁运营里程、高速公路投资完成额、高速公路客运线路班次、高速公路里程及公路营运车辆拥有量对高速公路道路拥挤度的灰色关联度进行计算，得到结论，对于中国大陆地区30个省级行政区，高铁运营里程关联度最高，次之的依次是高速公路客运线路班次与高速公路里程，三者相差较小。而对于另外2个因素，高速公路投资完成额与公路营运车辆拥有量来说，其对于道路减压的影响则较小，这是由于高速公路投资大多用于道路维护与修复，而用来进行道路拓宽增长的只占其中一部分，如图3所示。

2.3 高铁建设对于汽车市场需求变化的影响

高铁的迅猛发展对于中国高速公路压力的缓解与整体交通效率的提高起到了显著而重要的作用，在此背景下，中国汽车市场需求量也一定会受到一定程度上的影响。由于汽车购买意愿作为国民的主观意识而难以进行直接统计，本文使用汽车购买量来表征汽车市场的需求量;在不计二手汽车购买的前提下，汽车购买量即国内汽车保有量年际差值。

2009年我国正式进入高铁时代，使用2003年—2009年及2003年—2018年2组中国汽车保有量数据进行灰色系统数列预测，以对比不受高铁快速发展影响与受高铁快速发展影响下的汽车需求量变化。

通过图4可看出时间响应函数拟合程度较好，可以使用。根据图5可看出二者皆呈逐年递增趋势，但蓝色曲线的增长趋势相较橙色明显大大减缓。这是由于：随着中国国民经济的快速增长，国民购买能力提升，其对于美好生活的需求不断上升，加之汽车对于城内交通与城际交通具有较高的自主支配性，所以，汽车市场需求量年际变化的基本趋势是逐年递增的;但在2010年后高铁开始高速发展的影响下，理想状态下的汽车市场需求量变化趋势受到一定程度冲击而大大减缓，在实际情况下便会呈现为增长趋势相较更缓的曲线。综上所述可以得出，高铁的大量投入运营会对汽车市场造成较大的影响，会使汽车市场需求量在原有增长趋势上相对减缓。

图6验证了这一结论， 2000年中国汽车市场开始快速发展，汽车需求量增长率不断上升;到了2003年，汽车需求量的增长率略有下降后趋于稳定;直到2010年，中国高铁开始高速发展，汽车需求量的增长率开始逐年快速下降。

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收稿日期 2020-08-14

责任编辑 冒一平