西北地區鐵路建設對區域可達性 空間格局的影響

宋國棟，錢勇生，曾俊偉，廣曉平

（蘭州交通大學 交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

鐵路網絡可達性研究是衡量城市經濟、人口及可達性格局演變的重要方面，西北地區鐵路網絡是我國鐵路網絡的重要組成部分，其可達性對國土空間開發和區域經濟發展有重要影響。

自Hansen[1]首次界定可達性概念后，很多學者對可達性的研究內容不斷深化，研究范式不斷豐富，逐漸形成多視角、多層次、理論與實證、定性與定量相結合的研究體系。學者們最初單一地把可達性指標作為他們的研究方向。馮長春、鐘業喜、朱思源、王明慧[2-5]計算高速鐵路開通前后，城市之間的平均旅行時間、加權平均時間、日可達性等指標，利用這些可達性值分析城市的可達性規律變化。之后，學者們將城市可達性與經濟聯系起來。孟德友、王英杰、馬愛葵等[6-8]把城市經濟與可達性聯系起來進行研究，探討鐵路網建設對區域可達性和城市經濟潛力的影響。后來，學者們通過社會網絡分析方法研究鐵路網絡結構和城市空間結構之間的內在關聯。鐘業喜、郭倩倩、方大春[9-11]運用社會網絡分析法分別從全國、西北地區、長三角城市群角度分析地域組織模式和鐵路網絡之間的發展規律?？偟膩碚f，大多數研究偏向于可達性量化指標選取的多樣化以及與城市網絡結構的研究，同時相關研究的范圍主要集中于東中部地區。

隨著西部大開發戰略的深入實施，綜合交通運輸體系建設成為西部地區交通發展的重點。新型城鎮化發展，要求在完善西部地區綜合交通運輸體系的基礎上，實現交通一體化；“一帶一路”倡議使得西部城市互聯互通成為西部地區交通建設的新目標。西北地區鐵路建設作為西部地區交通發展的重要組成部分，在國家政策疊加效應的加持下，得到了快速發展，同時也發揮著巨大作用，持續改變著西北城市間的可達性格局和社會網絡結構。因此，綜合運用可達性潛力模型和社會網絡分析法，分析“十一五”至“十三五”時期西北地區鐵路網絡的演進趨勢，以及沿線城市可達性格局的發展特征，為西北地區區域經濟發展提供借鑒和參考。

1 研究方法

交通網絡的評價指標中，可達性是一項綜合性指標?？臻g可達性是指從某一給定區位通過特定的交通方式到達目的地的通達便利程度，反映出發地與目的地經濟社會聯系的潛在發展機會與能力?？蛇_性空間格局在空間上呈現顯著的空間集聚化特征和等級差異化特征，可以使用“核心－邊緣”模式來描述其空間特征變化。鐵路作為西北地區重要的交通基礎設施，在一定程度上，引領西北地區可達性空間格局的演進，因此分別采用可達性潛力模型和社會網絡分析模型研究西北地區可達性格局的演變特征和可達性變化對城市中心度的影響。

（1）可達性潛力模型。一定時間內，采用某種交通工具形成位移的能力被稱為可達性，可以用來評估交通網絡優劣程度?？蛇_性潛力公式如下，計算結果越大說明該城市的交通越便利。

式中：PAi為城市i的可達性潛力值；Mj為城市j的城市質量；Tij為城市i，j之間鐵路旅行時間，min；Pi為城市i的人口數，萬人；GDPi為城市i的國內生產總值，億元；α為節點城市的出行摩擦系數，反映時空阻隔對任意兩節點城市之間的可達性關系的影響程度[12]。為消除由于指標間不同量綱及數量級帶來的計算誤差，利用極差法對數據進行標準化處理。

（2）社會網絡分析模型。西北地區鐵路網絡隨著“十一五”至“十三五”規劃實施，其整體變化情況可以通過社會網絡分析中的網絡密度來刻畫，網絡密度反應鐵路網內各城市之間聯系的緊密程度，公式如下。

式中：D為網絡密度；n為整個網絡內實際存在的關系數，通過鐵路互相連通的兩城市稱為一個關系數；N為整個網絡內存在的節點數，即城市數量。

2 西北地區鐵路網可達性分析

研究區域為西北地區，包括陜西、甘肅、青海、寧夏及新疆5個省(自治區)。為使研究過程更有針對性，研究結論更精確，以區域內的市(州)為基本單元。時間斷面選取2014年、2017年和2022年。2014年和2017年最短旅行時間來自鐵路12306官方網站；2022的最短旅行時間以《鐵路“十三五”發展規劃》為依據，通過測算車站間的距離，再用距離除以高速鐵路(運營速度200 km/h)和普速鐵路(運營速度120 km/h)的運營速度加上停站時間計算而得。2014年和2017年的人口、GDP等數據來源于2015—2019年《中國統計年鑒》《中國城市統計年鑒》，以及西部地區各省(自治區、直轄市)統計年鑒及發展公報；2022年的人口、GDP等數據是通過計算2015—2019年各數據的平均增長率，然后再乘以2019年各數據測算得到。

2.1 “十一五”“十二五”時期西北地區可達性對比分析

通過計算不同時期西北地區各個城市的可達性潛力值，再對比分析不同時期可達性潛力值的變化，從而得到西北地區空間可達性格局的演變特征?！笆晃濉薄笆濉睍r期西北地區鐵路網可達性潛力值變化對比如圖1所示。

“十一五”時期，鐵路建設的重點是提高全國鐵路覆蓋率。交通基礎設施的建設投資額達7萬億元，約為上一時期投資的2倍，迅速增長的鐵路建設投資改變了鐵路發展滯后的局面。經過計算，西北地區的鐵路可達性潛力平均值為3.48，西安、蘭州、西寧、銀川和烏魯木齊的可達性潛力值分別為36，7，3，5，4，這一時期鐵路集中在東中部地區建設，西北地區的鐵路發展較薄弱。從圖1可以發現，陜西省各市可達性潛力值整體上比西北地區其他城市要高，西北地區鐵路網格局總體上呈現以各自省會城市為核心的“核心－邊緣”單核模式。

隨著新型城鎮化發展實施，西北地區成為國家鐵路建設規劃的落腳點，打通西北地區各省內部銜接及與外部連接的通道，極大地提升了西北地區各省的鐵路可達性?！笆濉睍r期西北地區鐵路可達性平均值達到了8.23，較上一時期翻了一番，西安、蘭州、西寧、銀川和烏魯木齊的可達性潛力值分別為69，13，10，5，7。對比發現，陜西省西安市可達性潛力值提升較大，主要是由于西寶(西安北—寶雞南)、大西(大同南—西安北)、西成(西安北—成都東)等高速鐵路和關中城際鐵路網的部分路段的建設。與此同時，蘭合鐵路(蘭州—合作)實現甘肅省甘南藏族自治州鐵路的從無到有，青海省海北藏族自治州的海晏、門源和哈爾蓋等地也相繼開通鐵路，蘭新高速鐵路(蘭州西—烏魯木齊)全線開通運營后，海東市也進入高速鐵路時代，從圖1中可以看出這些地區在可達性潛力值變化率上發生了飛躍性的變化，此時期西北地區鐵路網開始互聯互通，“十二五”時期與“十一五”時期相比平均旅行時間壓縮了9.9%，區域可達性逐漸均衡化，西北地區鐵路網格局總體上呈現為以各省省會城市為核心，周邊城市為次核心的“核心－邊緣”多核模式。

圖1 “十一五”“十二五”時期西北地區鐵路網可達性潛力值變化對比圖Fig.1 Comparison among accessibility variations in railway networks in Northwest China during the 11th and 12th Five-Year Plan periods

2.2 “十二五”“十三五”時期西北地區可達性對比分析

經過“十二五”時期的過渡，“十三五”規劃開始完善現代綜合交通運輸體系，建設和完善全國鐵路網。我國城鎮化發展也要求大力發展城際鐵路、市郊鐵路，在既有線的基礎之上開行城際列車，為旅客提供多樣化的交通出行方式選擇。在此背景下，“十三五”期間規劃的渝西高速鐵路(重慶—西安)、蘭渝高速鐵路(蘭州—重慶)、銀西高速鐵路(西安北—銀川)等，旨在重點完善優化西北地區鐵路網絡?！笆濉薄笆濉睍r期西北地區鐵路網可達性潛力值變化對比如圖2所示?！笆濉睍r期西北地區的鐵路平均可達性潛力值為16.92，西安、蘭州、西寧、銀川和烏魯木齊的可達性潛力值分別為100，25，17，23，10?！笆濉睍r期與“十二五”時期相比，各省會城市的可達性雖呈上升趨勢，但上升的趨勢并不是很明顯?？蛇_性變化率較大的城市銅川、慶陽、吳忠、塔城實現了鐵路的從無到有，是該時期鐵路網規劃的受益者。隨著“十三五”鐵路規劃的實施，銀西高速鐵路、蘭合鐵路、包蘭鐵路(包頭—蘭州)、西平鐵路(西安—平涼)、敦格鐵路(敦煌—格爾木)相繼通車，給西北地區城市的可達性再次帶來提升，“十三五”時期與“十二五”時期相比，平均旅行時間壓縮了17.8%，城市之間的聯系再次加強，為鐵路沿線城市的發展提供了更多的機遇，西北地區鐵路網格局正在形成貫穿西北地區的大通道“走廊”形態。

圖2 “十二五”“十三五”時期西北地區鐵路網可達性潛力值變化對比圖Fig.2 Comparison among accessibility variations in railway networks in Northwest China during the 12th and 13th Five-Year Plan periods

3 社會網絡分析

3.1 基于社會網絡分析的城市可達性分析

基于西北地區鐵路網絡可達性數值(發車頻次)，運用社會網絡分析法，分析“十一五”到“十三五”期間鐵路建設對西北地區城市中心度的影響。

（1）“十一五”時期西北地區鐵路網絡中的“核心城市”少于“邊緣城市”。隨著經濟社會的發展，城鄉之間的差距在日益擴大，為縮小這一差距，必須深入推進城鄉一體化的發展戰略。鐵路作為一種快速、高效的交通方式，對帶動城鄉之間的發展、促進城鄉之間的交流、推動城鄉一體化發展發揮了重要作用?！笆晃濉睍r期西北地區城市核心邊緣結構如圖3所示。圖中每個方塊代表一個城市，方塊面積越大代表中心度越大，對其他城市的引力也越大。由于西北地區交通運輸配套設施不夠完善，交通運輸設施投資相對缺乏，“十一五”時期西北地區各城市鐵路發車頻次僅為1.4608次?！笆晃濉睍r期城市可達性格局是明顯的“核心－邊緣”模式，核心城市西安、咸陽、寶雞、蘭州等都是隴海線(蘭州—連云港)的沿線城市，邊緣城市數量明顯多于核心城市數量。

圖3 “十一五”時期西北地區城市核心邊緣結構Fig.3 Urban core edge structure in Northwest China during the 11th Five-Year Plan period

（2）“十二五”時期鐵路網絡中的“核心城市”大幅度增加。經過“十一五”時期的發展，西北地區綜合交通運輸網骨架初步形成，西北地區交通基礎設施的發展突飛猛進，鐵路營運里程增加 8000 km?！笆濉币巹澮笕嫣嵘齼汝戦_放型經濟發展和沿邊開發開放水平，建設成蘭鐵路(成都—蘭州)擴能區際干線，以及西成高速鐵路、西蘭高速鐵路(蘭州—西安)?！笆濉睍r期西北地區城市核心邊緣結構如圖4所示?！笆濉睍r期西北地區各城市鐵路發車頻次上升到2.5581次，這一時期的西北地區交通運輸發展速度快，國家投資力度較大，效果也相對明顯。隨著蘭新高速鐵路、西渝高速鐵路通車，庫格鐵路(庫爾勒—格爾木)、太中銀鐵路(太原—中衛—銀川)、西平鐵路(西安—平涼)等一批國鐵干線和地方鐵路的建成，與“十一五”時期對比，海東、甘南、隴南、石嘴山、伊寧、喀什、阿圖什地區依托鐵路建設演變成為核心城市，核心城市數量增加為26個，邊緣城市數量和核心城市的數量幾乎持平，此時期城鄉之間的鐵路得到極大發展，縮短了城鄉距離，拉動了城鄉一體化發展。

圖4 “十二五”時期西北地區城市核心邊緣結構Fig.4 Urban core edge structure in Northwest China during the 12th Five-Year Plan period

（3）“十三五”時期鐵路網絡中的“核心城市”超過“邊緣城市”。經過“十二五”時期的鐵路建設，西部地區新建鐵路1.5萬km，城鄉統籌和新型城鎮化建設得到極大發展，但交通基礎設施仍是西北地區發展的薄弱環節，西部大開發和“十三五”規劃等國家政策中提出繼續加強交通基礎設施建設，這從根本上提升了西北地區綜合運輸保障能力?！笆濉睍r期西北地區城市核心邊緣結構如圖5所示?！笆濉睍r期西北地區各城市鐵路發車頻次提升為2.7511次，銀西高速鐵路、蘭渝鐵路、蘭合鐵路的相繼建成，使整個西北地區鐵路網形成一定規模，慶陽、銅川、塔城、吳忠加入核心城市行列。和“十二五”對比，核心城市的數量增加為34個，核心城市的數量達到邊緣城市數量的2倍，城鄉差距進一步縮短?！笆濉逼陂g，西安、蘭州、西寧和漢中相繼建設高速鐵路，中心度變化最大?！笆濉币巹澋你y西高速鐵路建成后，慶陽、銅川、吳忠和塔城的城市中心度也將大幅提升。

圖5 “十三五”時期西北地區城市核心邊緣結構Fig.5 Urban core edge structure in Northwest China during the 13th Five-Year Plan period

3.2 “十一五”至“十三五”部分城市中心度變化趨勢

依照時間發展順序，基于可達性潛力值對西北地區城市中心度變化進行縱向對比之后，再將“十一五”至“十三五”期間西北地區城市中心度變化較大的城市，按照中心度值從高到低的順序進行排列和橫向對比。依然選取2014年、2017年和2022年的數據進行對比。城市中心度變化如圖6所示。

圖6 城市中心度變化Fig.6 Variations of urban centrality

由圖6可知，“十一五”時期西北地區城市中心度整體偏低，部分地區城市中心度為0，表示這一時期該城市未開通鐵路。隨著“一帶一路”倡議和西北地區新型城鎮化戰略的實施，“十二五”時期是西北地區基礎設施建設的高潮期，漢中、隴南、甘南等城市的中心度提升明顯?！笆濉睍r期是西北地區基礎設建設的完善期，銀西高速鐵路是這一時期的關鍵項目，項目竣工后，沿線城市的可達性和中心度將發生質變。

4 結論與建議

西部大開發以來，尤其是“十二五”至“十三五”規劃期間，西部地區鐵路建設成為全國鐵路建設的重點，西北地區的鐵路路網密度和干線等級不斷提升，西北地區可達性格局得到極大改善，中心城市的引力進一步增加?！笆晃濉睍r期西北地區的鐵路網格局是以省會為中心的單核心形態；“十二五”時期城市之間可達性差異縮小，鐵路網格局形成多核心形態；在“十三五”時期，這兩者結合演變為“核心+走廊”形態。與此同時，隨著鐵路網絡結構的完善，社會網絡結構中核心城市的數量也慢慢超越了邊緣城市的數量。各種政策疊加效應的影響下，鐵路建設將更好地帶動西北地區交通網絡的協調發展，為了使西北城市能夠更好地融入到“一帶一路”倡議、西部大開發和新型城鎮化戰略發展當中，根據對可達性潛力和城市引力的分析，提出以下西北地區鐵路建設建議，以期為相關交通部門提供借鑒。

（1）鞏固核心城市的支撐點地位，增強核心城市的輻射帶動作用。通過對城市可達性與中心度的計算結果，可以看出可達性與中心度基本呈正相關關系，可達性好的城市中心度也相對較高。為把西寧、銀川、烏魯木齊、蘭州、西安建設成為西部現代化中心、支撐絲綢之路經濟帶的重要節點城市，應繼續提高這些城市的鐵路可達性，提高中心城市對周圍區域的輻射帶動作用，依托鐵路發掘核心城市潛能，拓展對外經濟聯系，推進區域一體化發展，為絲綢之路經濟帶的高效建設及科學發展提供交通基礎設施保障。

（2）依托“走廊”形態鐵路交通設施，推動西北地區城鄉一體化發展。西北地區鐵路網逐漸在向一體化的“走廊”方向發展，鐵路走廊對西北地區城鄉一體化的發展起到重要的推動作用，產生的集聚效應使沿線城市的整體性進一步加強。鐵路沿線小城市應因地制宜發展旅游、生態服務等特色產業，以鐵路干線作為產業集聚和發展軸線，加速城鄉人流、物流和信息流等的集聚與自由流動，實現城鄉基礎設施的一體化建設，帶動周邊農村經濟發展，從而改善鄉村生存空間質量，最終形成城鄉共同繁榮的新型城鄉關系。

（3）擴大西北地區鐵路建設投資，加快“一帶一路”交通基礎設施聯通?！笆濉笔俏鞅钡貐^鐵路基礎設施發展的黃金時期，根據這一時期各城市之間的鐵路可達性潛力值，可以看出區域之間的聯通性得到了提升，區域內部“一帶一路”沿線城市的互聯互通可以加快城市間的經濟文化交流。陜西省應加快省內高速鐵路網和關中城際鐵路網的建設，形成承東啟西、連接南北、高效便捷的立體大通道。甘肅省是“一帶一路”的黃金段，應借助鐵路通道優勢，提升天水、武威、酒泉、嘉峪關的交通樞紐地位，加快國際物流大通道建設。青海省應合理規劃省內鐵路交通建設，加快融入“一帶一路”。寧夏應以打通交通基礎設施關鍵通道和關鍵節點為首要任務，實現鐵路提速并強化內外聯動。新疆作為“一帶一路”上中歐經貿往來的重要節點，應完善鐵路網建設，提升鐵路運輸能力，打造絲綢之路經濟帶核心區交通樞紐。