董賓芳

基于已運營和新規(guī)劃的中國高鐵運網(wǎng)功能分析

董賓芳

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430212）

利用運網(wǎng)連接率、高速鐵路網(wǎng)絡(luò)類型和通達指數(shù)等指標(biāo)分析了我國高速鐵路運網(wǎng)功能現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢。結(jié)果顯示，我國目前的高速鐵路布局不平衡，中東部地區(qū)特別是華東地區(qū)主要城市的連接率高，且華東地區(qū)的運網(wǎng)類型相對成熟，整個西部地區(qū)主要城市的連接率低，其運網(wǎng)類型比較簡單。規(guī)劃鐵路建成后，我國各大區(qū)域主要城市的運網(wǎng)連接率都有顯著的提高，整個高鐵網(wǎng)絡(luò)類型更加成熟。無論是現(xiàn)在還是規(guī)劃高鐵建成以后，我國高速鐵路網(wǎng)通達性的空間格局是呈同心圓狀分布，由中心向外圍通達性變差，規(guī)劃鐵路建成后高鐵網(wǎng)的中心區(qū)域同現(xiàn)在相比向西部有所偏移。

高速鐵路；已運營；新規(guī)劃；運網(wǎng)功能

隨著我國高速鐵路的建設(shè)和發(fā)展，高速鐵路網(wǎng)已初見規(guī)模。到2015年底，我國原鐵路規(guī)劃中的“四縱四橫”高鐵線路建設(shè)基本完成，運營里程達1.9萬公里，高速鐵路在各主要城市間和各大區(qū)域之間的聯(lián)系中發(fā)揮越來越重要的作用。2016年7月國務(wù)院通過了修編的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》（規(guī)劃期為2016—2025年），規(guī)劃方案指出：要在原規(guī)劃“四縱四橫”主骨架基礎(chǔ)上，形成以“八縱八橫”主通道為骨架、區(qū)域連接線銜接、城際鐵路補充的高速鐵路網(wǎng)。新規(guī)劃的高鐵網(wǎng)絡(luò)建成后，其運網(wǎng)功能較目前將有極大的提高。

所謂運網(wǎng)功能是指運網(wǎng)中各點的連接程度和通達狀況，它取決于運網(wǎng)中點和線的數(shù)目以及它們之間的連接程度[1]。在各種交通運輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)功能研究中，通達性是研究的重點。目前對交通運輸網(wǎng)絡(luò)通達性的研究多集中在公路網(wǎng)絡(luò)上[2-6]，也有對城區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)的通達性做過研究[7]。金鳳君等對中國普通鐵路網(wǎng)擴展及其空間通達性做過分析[8]。近年來我國高速鐵路發(fā)展相對較快，高速鐵路網(wǎng)的通達性日益受到關(guān)注和研究[9-10]，但這些研究都是基于當(dāng)時和原有規(guī)劃的高速鐵路。由于最新的高速鐵路規(guī)劃剛出臺不久，其運網(wǎng)功能有何變化尚無人研究，對比分析目前已經(jīng)運營和最新規(guī)劃的高速鐵路運網(wǎng)功能的空間變化，對搞好我國高速鐵路布局具有現(xiàn)實意義。

一、研究對象和方法

（一）研究對象

本文以以目前已經(jīng)運營的高鐵線路和2016年7月國務(wù)院批準(zhǔn)公布的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》（規(guī)劃期為2016—2025年）中高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃方案為依據(jù)，將高速鐵路網(wǎng)作為研究對象，分析主要城市高速鐵路連接程度和通達狀況。本研究中的主要城市是指4個直轄城市、27個省會城市和5個計劃單列市共計36個主要城市（香港、澳門、臺灣暫不作研究），并將其作為高鐵網(wǎng)的節(jié)點，主要城市之間的高鐵線路則為高鐵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的線路（包括有動車運營的線路）。已運營的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)是指到2016年7月主要城市間有高鐵線路連接的網(wǎng)絡(luò)，無論是直接連接還是間接連接均視為高鐵網(wǎng)的一部分，構(gòu)成一個統(tǒng)一的高鐵網(wǎng)，部分高鐵線路（如烏魯木齊至蘭州段）已經(jīng)運營但并未與中東部的高鐵網(wǎng)絡(luò)連通，則不視為高鐵網(wǎng)的一部分；規(guī)劃期的高鐵網(wǎng)絡(luò)以2016年國家公布《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的高鐵網(wǎng)絡(luò)圖為準(zhǔn)，到2025年，視規(guī)劃鐵路全部建成。

（二）研究方法

交通運輸網(wǎng)絡(luò)的測度方法除運網(wǎng)密度外，還有其他較常用的度量指標(biāo)，如連接率、環(huán)路指數(shù)和通達性等等。本研究采用以下方法：

1．運網(wǎng)連接率

運網(wǎng)連接率是測度運網(wǎng)中節(jié)點的連接程度的重要指標(biāo)，具體是指交通網(wǎng)絡(luò)中線路數(shù)與節(jié)點數(shù)的比值。其計算公式：

這里，β為高鐵運網(wǎng)的連接率，E為高鐵線路數(shù)，V為城市（節(jié)點）的數(shù)目。β等于1，表明為單一回路連接的網(wǎng)絡(luò)；β小于1，即線路數(shù)小于點數(shù)，為不能構(gòu)成回路連接的網(wǎng)絡(luò)，運網(wǎng)連接差；β大于1則網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出較高的連接性。β值愈大則連接狀態(tài)愈好。

2．節(jié)點的通達性

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的通達性，是指該點到網(wǎng)絡(luò)其他各點最短徑道所經(jīng)過的線路數(shù)目的總和。其計算公式為：

這里，Ai定義為高鐵運網(wǎng)中某城市i（節(jié)點）通達性值，通達性值愈小，則該城市的通達性愈好。本研究采用Map Info Professional 7.0軟件，對2016年國家公布《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的高鐵網(wǎng)絡(luò)圖進行配準(zhǔn)，尋找節(jié)點之間最短徑道。

3．通達指數(shù)

某城市通達指數(shù)是指該城市（節(jié)點）的通達性值與網(wǎng)絡(luò)中城市（節(jié)點）通達性值的平均值之比，其大小可以說明該城市在高鐵網(wǎng)絡(luò)中通達性水平的相對高低。其計算公式為：

通達指數(shù)小于1表明該城市通達性水平好于網(wǎng)絡(luò)中各城市的平均水平，系數(shù)越小，通達性水平越高。

4．變異系數(shù)

利用變異系數(shù)測度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主要城市通達性差異的大小，其計算公式為：

變異系數(shù)大則主要城市通達性差異大，反之亦然。

二、高速鐵路網(wǎng)中各大區(qū)主要城市連接率和網(wǎng)絡(luò)類型的變化

（一）各大區(qū)高鐵網(wǎng)絡(luò)連接率的差異和變化

運網(wǎng)連接率是衡量區(qū)域運網(wǎng)功能的重要指標(biāo)之一。為認識我國各個地區(qū)高鐵網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平，根據(jù)地理區(qū)劃，將我國共分為七大地理區(qū)域：華東（滬、蘇、魯、浙、閩、皖、贛、臺）、華北（京、津、晉、冀、蒙）、東北（黑、吉、遼）、華中（鄂、豫、湘）、華南（粵、桂、瓊、港、澳）、西南（渝、川、貴、滇、藏）和西北（新、陜、寧、甘、青）。各大區(qū)內(nèi)部的高鐵網(wǎng)絡(luò)連接率見表1。

可以看出，目前各個區(qū)域的連接率有較大的差異，其中華東地區(qū)內(nèi)部高速鐵路網(wǎng)絡(luò)連接率最高，達到1.20，表明華東地區(qū)內(nèi)部主要城市的連接狀態(tài)較好，而其他各個大區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接率均小于1.00，說明其余各大區(qū)內(nèi)部連接性都較差，其中西南地區(qū)的連接率最低。但全國高鐵網(wǎng)絡(luò)連接率為1.14，基本形成了簡單閉合連接網(wǎng)絡(luò)。2025年國家規(guī)劃的高速鐵路全部建成后，除東北地區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接率沒有變化外，其余各大區(qū)內(nèi)部的連接率大都有明顯提高。其中：西南地區(qū)網(wǎng)絡(luò)連接率提高幅度最大，為現(xiàn)在的5倍；連接率較高的區(qū)域有華東、華北和西北，其中華東地區(qū)最高達1.50，表明了該三大地區(qū)高鐵網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)較高的連接狀態(tài)；同時全國高速鐵路網(wǎng)的連接狀態(tài)也得到極大改善，路網(wǎng)連接率達到2.03，提高為現(xiàn)在的1.78倍。到那時全國高速鐵路網(wǎng)的連接狀態(tài)將進一步完善。

表1 中國各大區(qū)域高速鐵路網(wǎng)連接率

（二）各大區(qū)高鐵網(wǎng)絡(luò)類型的變化

交通運輸網(wǎng)的發(fā)展有一定的過程，不同的發(fā)展階段形成不同的運網(wǎng)類型。一般認為運輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展首先是從最簡單的孤立徑道運網(wǎng)類型開始的，隨著連接節(jié)點的交通線路增多，進一步發(fā)展為樹狀徑道網(wǎng)絡(luò)類型和回路徑道網(wǎng)絡(luò)類型，最終形成成熟的格狀徑道網(wǎng)絡(luò)類型。就目前我國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)來看，不同的區(qū)域處于不同的發(fā)展階段和水平，高速鐵路的發(fā)展在空間上還不平衡。從圖1、2可以看出：我國西部地區(qū)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)還是一種較簡單的初級運輸網(wǎng)絡(luò)，西北地區(qū)的烏魯木齊到蘭州段的高速鐵路雖已經(jīng)開始運營，但未與整個高鐵網(wǎng)連接，而西南地區(qū)的成都還是以孤立的徑道與網(wǎng)絡(luò)連接；東北、華北、華中和華南地區(qū)發(fā)展水平相對較高，為樹狀徑道網(wǎng)絡(luò)；發(fā)展水平最高的是華東地區(qū)，已經(jīng)形成成熟的格狀徑道網(wǎng)絡(luò)；從全國范圍來看，格狀徑道網(wǎng)絡(luò)的雛形基本形成，但目前整個運網(wǎng)的功能還不完善。到新規(guī)劃的高速鐵路網(wǎng)建成后，我國各大區(qū)域的運網(wǎng)類型幾乎都發(fā)生了極大的變化，除東北地區(qū)仍然為樹狀徑道網(wǎng)絡(luò)外，華中和華南地區(qū)發(fā)展為回路徑道網(wǎng)絡(luò)，華北、西北和西南地區(qū)發(fā)展為格狀徑道網(wǎng)絡(luò)，而華東地區(qū)格狀徑道網(wǎng)絡(luò)則更加成熟，全國則已經(jīng)形成了各大區(qū)域緊密連接的極為完善的高速鐵路網(wǎng)。

圖1 2016年我國各大區(qū)高速鐵路網(wǎng)

圖2 新規(guī)劃后各大區(qū)高速鐵路網(wǎng)

三、高速鐵路網(wǎng)中主要城市通達性分析

（一）目前（2016年）主要城市的通達狀況

從表2可以看出，鄭州的通達性值為65，在所有的城市中最小，表明其通達性最好，這是由于鄭州位于我國中部地區(qū)，其處于整個高速鐵路網(wǎng)通的中心地帶；而哈爾濱的通達性值最大，為152，其通達性最差，這與其位于我國東北區(qū)北部處于整個高速鐵路網(wǎng)的邊遠地帶有關(guān)。在這些城市中，通達指數(shù)不大于1的共有15個城市，占整個路網(wǎng)中城市總數(shù)的53.57%，說明有一半還多的城市通達性水平好于全國平均水平。網(wǎng)絡(luò)中的28個城市通達性值的變異系數(shù)為0.206，表明整個網(wǎng)絡(luò)中各城市之間通達性具有較大的差距。其中排序前15的城市通達性值的變異系數(shù)為0.122，通達性差異較小，而后13個城市的變異系數(shù)為0.125，表明通達性差的城市其通達性差異較大。另有8個城市還未能與高鐵網(wǎng)連接或不通高鐵?？梢娔壳暗母咚勹F路網(wǎng)還很不完善。

表2 2016年中國主要城市高速鐵路通達性水平

（二）新規(guī)劃的高速鐵路（2025年）主要城市的通達狀況

從表3中可以看出，到2025年新規(guī)劃的高鐵網(wǎng)絡(luò)建成后，除拉薩外，我國其余主要城市與高速鐵路網(wǎng)均已連通，整個路網(wǎng)的范圍進一步擴大，覆蓋范圍更廣，連接的城市更多。由于高速鐵路網(wǎng)中的城市（節(jié)點）增多，多數(shù)城市的通達性值較目前都有所增大，其中：鄭州的通達性值為78，在這些城市中依然最小，通達性最好；而哈爾濱的通達性值還是最大，為193，其通達性最差。網(wǎng)絡(luò)中的35個城市通達性值的變異系數(shù)為0.219，各城市通達性存在較大的差異，且較目前有所增大；這些城市中通達系數(shù)不大于1的共有22個，表明大多數(shù)城市的通達性水平高于全國平均水平；從變異系數(shù)來看，通達指數(shù)大于1的后13個城市是前22個城市的1.46倍，表明通達性差的城市其通達性差異亦較大。

表3 2025年中國主要城市高速鐵路通達性水平

四、全國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)通達性的空間變化

從通達指數(shù)等值線圖（圖3、4）可以看出，目前我國高速鐵路運網(wǎng)地區(qū)布局不平衡，36個城市中有8個城市未與高速鐵路網(wǎng)連通（烏魯木齊至西寧段通車但未與高鐵網(wǎng)連通），占主要城市總數(shù)的22.22%，這些城市絕大多數(shù)分布在我國西部。但中東部地區(qū)高速鐵路網(wǎng)的雛形已經(jīng)形成，其通達性呈現(xiàn)出以鄭州和合肥為中心的同心圓狀分布的空間格局。同時，由中心向外通達指數(shù)不斷降低，且等值線密度由稀疏變得密集，表明越往網(wǎng)絡(luò)外圍通達性差異越大且通達性水平也低，其中東北地區(qū)的這種特征最為突出，這跟其位于高鐵網(wǎng)絡(luò)東北部的邊緣且以單一徑道連接網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。由同心圓中部向南等值線稀疏且通達指數(shù)較小，說明該區(qū)域城市通達性差異不大且通達性較好，這跟該區(qū)域處于運網(wǎng)的中部且主要城市之間形成格狀連接線路，網(wǎng)絡(luò)較為成熟有關(guān)。

規(guī)劃期高鐵全部建成后，除拉薩外，其余主要城市全部連接，我國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)進一步完善，廣大的西部地區(qū)與中東部地區(qū)聯(lián)系更加方便快捷，高速鐵路網(wǎng)布局地區(qū)不平衡的現(xiàn)狀徹底改變。從建成后的通達性空間格局來看，等值線以鄭州為中心呈同心圓分布，通達指數(shù)由中心向外不斷減小，整個高鐵網(wǎng)的中心向西偏移，鄭州將成為整個網(wǎng)絡(luò)的“心臟”。網(wǎng)絡(luò)中心區(qū)域等值線密度較現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的中心區(qū)域更加稀疏，且稀疏區(qū)域的面積較現(xiàn)在更大，說明規(guī)劃高鐵建成后中心區(qū)域主要城市的通達性差距縮小，這跟規(guī)劃高鐵建成后，主要城市點對之間直接連接增多，線路更密集有關(guān)。而東北地區(qū)主要城市通達性差的狀況沒有發(fā)生明顯改變，同時該地區(qū)的通達性系數(shù)較現(xiàn)在有所增大，這跟整個高鐵網(wǎng)絡(luò)擴大，節(jié)點增多而其呈單一徑道連接網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀未變有關(guān)。

圖3 2016年全國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)通達性的空間格局

圖4 2025年全國高速鐵路網(wǎng)絡(luò)通達性的空間格局

五、主要城市高鐵通達性水平差異

依據(jù)通達指數(shù)，將我國主要城市的通達性水平劃分為五個等級，分別為：高（≤0.80）、較高（0.81～1.00）、較低（1.01～1.20）、低（≥1.20）和無連接（即不通高鐵或通高鐵但與高鐵網(wǎng)無連接）。主要城市的通達性水平等級見表4。從表4中可以看出，規(guī)劃鐵路建成后，由于高鐵網(wǎng)絡(luò)向西擴展，幾乎覆蓋全國所有的主要城市，盡管網(wǎng)絡(luò)連接的主要城市節(jié)點增多，由于節(jié)點之間直接連接的線路也比現(xiàn)在增加較多，通達性等級高和較高的城市比目前城市數(shù)量都有所增加，相應(yīng)地分別增加了16.67%和66.67%，而通達性水平等級較低、低和無連接的城市數(shù)量之和較現(xiàn)在減少了33.33%，說明整個高鐵網(wǎng)絡(luò)的通達性水平等級明顯提高。網(wǎng)絡(luò)的西擴使西部地區(qū)的西安、重慶、成都、貴陽、銀川、蘭州等城市通達性等級均有所提高，也使處于東部地區(qū)的上海和青島通達性等級有所降低。大連由于高鐵沿海通道建設(shè)，通達性等級有所提高，而位于網(wǎng)絡(luò)邊緣只有單一線路與之連接的烏魯木齊、?？凇㈤L春和哈爾濱通達性則始終是處于低的等級水平。

表4 我國主要城市高速鐵路通達性水平等級

六、結(jié)論

本研究以目前已經(jīng)運營的高速鐵路網(wǎng)和最新規(guī)劃的國家高速鐵路網(wǎng)為對象，利用運網(wǎng)連接率分析了我國各大區(qū)域內(nèi)部主要城市的連接狀態(tài)和水平，并進一步分析了各大區(qū)的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)類型現(xiàn)狀和規(guī)劃高鐵建成后運網(wǎng)類型的變化，利用通達指數(shù)分析了我國主要城市的高速鐵路通達性現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢。研究結(jié)果顯示：我國目前的高速鐵路布局不平衡，中東部地區(qū)特別是華東地區(qū)的運網(wǎng)連接率高，整個西部地區(qū)的高鐵網(wǎng)絡(luò)連接率低。從運網(wǎng)發(fā)展類型來看，西部地區(qū)的運網(wǎng)類型簡單，而華東地區(qū)的運網(wǎng)相對成熟；規(guī)劃鐵路建成后，我國各大區(qū)域的運網(wǎng)連接率都有顯著的提高，運網(wǎng)類型也較現(xiàn)在有很大的變化，整個高鐵網(wǎng)絡(luò)類型更加成熟。通達指數(shù)顯示：無論是現(xiàn)在還是規(guī)劃高鐵建成以后，我國高速鐵路網(wǎng)通達性的空間格局是呈同心圓狀分布，由中心向外圍通達性變差。規(guī)劃鐵路建成后高鐵網(wǎng)的中心區(qū)域同現(xiàn)在相比向西部有所偏移，表明我國西部的高速鐵路建設(shè)有較好的發(fā)展，同時高鐵網(wǎng)新增了較多的節(jié)點，鄭州在各主要城市中通達性值始終是最低的，表明其通達性最好，而哈爾濱的通達性值始終是最高的，通達性最差。可以看出，位于高鐵網(wǎng)絡(luò)的地理位置對各城市的通達性有非常明顯的影響，但不是唯一的因素，城市之間是否有線路直接連接對通達性也有很大的影響。規(guī)劃鐵路建成后，“八縱八橫”的高鐵主通道將更加快捷地連接我國各個大區(qū)，并貫通各個城市群，人員出行更加暢通。值得一提的是，在現(xiàn)有高鐵規(guī)劃中，拉薩是我國唯一不通高鐵的城市，相信隨著我國經(jīng)濟和鐵路建設(shè)技術(shù)的進一步發(fā)展，高速鐵路網(wǎng)將最終覆蓋我國所有的省會和首府城市。

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[責(zé)任編輯，撫順職院：陳輝]

An Analysis of China's High-speed Rail Transport Network Function in Operation and New Planned

DONG Bin-fang
(Changjiang Institute of Technology,Wuhan 430212,China)

∶This paper analyzes the present situation of high-speed rail transport network and the development trend in the future using the indexes of the network connection rate,high-speed rail network type and accessibility index.The results show that the layout of high-speed railway in our country is unbalanced,in major cities in the central and eastern regions,especially in eastern China the connection rate is high,and the transport network type is relatively mature,while the whole connection rate is low in the major cities of western region,and its transport network type is simpler.After the completion of the planned railway,the connection rate of the major cities in China has increased significantly,and the type of high-speed rail network is more mature.The spatial framework of the accessibility displays concentric circular distribution.From the center to the periphery,the accessibility is weak.After the completion of planned railway the central area w ill drift to the west compared w ith now.

∶high-speed rail;in operation;new planned;transport network function

F591.99

A

1009—7600（2017）05—0086—05

2017-02-14

董賓芳（1971—），男，河南駐馬店人，副教授，碩士。