中国高速公路网的发展演化及区域效应研究，本文主要内容关键词为：中国论文,效应论文,区域论文,公路网论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F512.99
1 引言
公路是综合交通体系的重要组成部分，目前其地位和作用不断提升，成为我国经济发展和社会进步的重要支撑。但从地理角度研究公路交通还很少。20世纪30年代后期，地理学家徐近之和严德一先后分析了西南的国际公路交通[1—2]；随着铁路的兴起，地理学对公路交通的研究逐渐减少；50～70年代，黄盛璋考察了川陕的公路交通[3]，耿大定等探讨地理—气候与公路自然区划的关系， 确定了区划论据和标志[4]。进入80年代，郑弘毅等从宏观层面探讨了我国公路发展战略[5]；而曹小曙等则以公路为主，分析了交通网络演化对通达性的影响[6]， 并探讨了干线公路网络连接的城市通达性[7]。
从以上研究看，我国对公路交通的地理研究不够重视；高速公路产生后，其发展及空间效应引起了部分学者的关注，牛树海分析了河南高速公路网的时空收敛效应[8]；而多数学者则关注高速公路对沿线经济的影响，朱晓刚构想了合宁高速公路经济带[9]，韩增林等对高速公路经济带的布局、演化规律进行了研究[10～12]；部分学者关注高速公路对城镇和交通联系的影响[13]。以上研究主要是对公路网进行分析，或对其空间效应尤其高速公路经济带进行宏观描述，缺少定量评价，未分析高速公路网的布局和区域效应[14]；本文主旨在于深入分析我国高速公路网的演化过程，考察对区域尤其对城镇密集区和中心城市的空间效应，为我国高速公路网的构筑和产业布局提供借鉴。
2 高速公路网络的空间演化及组织模式
2.1 高速公路网络的空间演化
（1）1997年前高速公路建设。与发达国家相比，我国高速公路建设较晚， 始于80年代末。1988年第一条高速公路—沪嘉线建成通车，此后相继建成沈大和京津塘高速。1988—1997年，高速公路建设处于起步阶段，发展缓慢，规模有限；如图1—A所示，1997年高速公路布局主要呈现以下特征。①多数省区已有高速公路，主要布局在华北、东北和华东及西南地区，而西部的新、青、甘、云、藏及湘和闽等省区尚未建设高速公路。②高速公路主要采取分省、分段的方式进行建设，首先集中在本省区建设，然后考虑跨省区的路线衔接和联网，其建设具有很强的“属地化”特征。③高速公路数量很少，仅4771km，主要为“线性”布局模式，尚未形成网络；路线连续运距短，运输规模经济尚未产生；几乎所有路线为断头路，但多数路线开始延伸，少数路线开始联结并渐显成网趋势，如京广高速的北段北京—石家庄—郑州和长江三角洲的合宁—沪宁—沪杭—杭甬高速。④多数高速公路以省会城市为起点，向本省其他重要城市进行延伸，这说明高速公路布局主要采取以大城市为核心的辐射拓展模式，既有路线主要为各地核心城市间的骨干对接路线，体现了高速公路建设服务于区域大城市的特征。
图1 中国高速公路网布局演化
Fig.1 The distribution evolution of express way networks in China
（2）1998年至今高速公路网络构筑。1998年始， 在国道主干线规划的指导下，高速公路进入快速建设时期，2004年达3.4万km，居世界第二。如图1—B所示，2004年其布局呈以下特点。①除西藏外，所有省区均已建高速公路，形成较大规模，并集中在华北、华东和东南地区；连续运距明显扩大，运输规模效益显现。②高速公路布局在各地呈不同模式，包括线性、辐射式和网络式等；多数地区进入区际网络化阶段，部分地区开始区内网络化，少数地区为线状连接阶段。③区际网络开始形成，包括华北、山东半岛、长江三角洲和珠江三角洲，前三者已成网并向周边地区拓展延伸；辽、鲁两省已实现省会到地市全部由高速公路连接。④独立的局域网络在中西部较为明显，包括云、桂、贵、川、渝和甘等，均以省（区）为布局地域，以省会为中心向周边地区辐射和联结；但部分人口和经济已达相当规模的地市与省会间及地市间尚未通高速公路。随着建设的加快，这些局域网络渐成联网趋势，并融入全国网络；这验证了高速公路的属地化和服务大城市的建设特征。⑤区际通道开始形成，成为骨干交通通道，包括京珠、京沪、京哈、东南沿海等高速，并多为纵向通道；横向区际通道渐显雏形，如连霍、沪杭—浙赣—湘黔、京包—包兰等高速；同时省际通道普遍形成，反映了不同局域网渐成区际联网的趋势。⑥网络布局差异明显，主要集中在东部，中西部较少，如表1所示，从东向西呈依次递减；从长度看，主要集中在鲁、粤、苏、辽、冀、川等省，而青、甘、内蒙、黔等规模较小，西藏尚未建设；从密度看，东部省市均超过全国水平，沪、津和京最高，其次是苏、鲁、琼、浙、辽和粤等沿海省份，而内蒙、新、甘、黑、黔、云等中西部省份最低。
2.2 高速公路网的组织模式
高速公路网呈现不同的组织模式，并承担不同的功能。（1）区际通道：沿重要经济带，以大城市为节点，跨区连接形成大型通道，构成全国公路网的骨架，为主要经济中心和区际间的社会经济联系提供快速和大容量交通。这类通道较多，规模较大，运距较长，主要有京珠、京沪、京哈、连霍、东南沿海等高速。（2）环城网络：围绕核心城市，连接市区、近远郊及周边县区，形成环城网络，主要为城市尤其市区同郊区之间提供快捷交通，并疏解过境交通，包括北京、沈阳、成都、长春、广州、杭州、长沙、武汉、西安、太原、天津、重庆等城市，其中北京由两层环线组成（主要指五环与六环高速公路）。（3）双核城市通道：以区内两中心城市为节点形成骨干通道，主要为中心城市提供便捷、高速和大容量交通。该类路线较多，运距适中，主要有京津塘、广深、福厦、济青、成渝、沪宁、沪杭、长吉、沈大等高速，部分路线连接中心城市和港口，构成集疏运系统。（4）城市疏解路线：围绕市区，针对重要出口或交通流较大或混合交通严重的路段，连接市区和对外通道，提高通行能力，减轻城市交通压力，如机场高速、大桥高速等，这类路线较多，但规模有限。（5）旅游通道：围绕旅游区连接交通枢纽及主要城镇，或核心城市连接近远郊景区，为游客提供快捷而方便的疏散交通，这类路线较少，运距较短，规模有限，如西安—临潼、贵阳—黄果树、杭州—黄山等高速。
3 数据说明与研究方法
3.1 数据处理
我国公路运输的统计数据较少，尤其O—D数据甚少。本文采用1995、2004年全国城际间O—D数据进行分析，考察高速公路网的区域效应。由于原始数据为自然车辆流，首先将各车型自然交通量进行标准化，换算成当量数据，获得该方向或全断面的总交通量。公式如下。
城市通达性评价可分为网络通达性和节点通达范围两类[15]，后者指对不同时段内节点在固定时间内通达的地域进行测度，以评价节点的通达腹地。本文采用后者，具体采用最少时间模型，假设：（1）任何两点的交通时间要达最少， 允许路段间的交通转移；（2）县城代表县域，限制时间内到达县城即为通达该县。 设中心城市i在限制时间的通达地域D[,i]函数为：
4 高速公路网络的区域效应
4.1 公路交通流的空间格局演变
（1）公路交通流的运距
现代交通技术的发展促使各种交通的经济运距不断调整。如图2所示，1952年以来公路运距不断变化，但增长是主导趋势。货物运距持续增长，从1952年的11km增长到2004年的63km；旅客运距形成两个发展阶段，1952～1980年呈下降趋势，1981～2003年呈增长趋势。1997年始，公路运距增长明显加快，此时恰逢高速公路快速发展。2004年公路客运距为53.9km，货运距为63km；从高速公路运行时速看，按120km／H计，客货平均运距均在30分钟交通时间内。
图2 全国公路交通平均运距变化
Fig.2 Average road transportation distance change of road transportation in China
从不同距离看，高速公路对近程交通流增长影响较大。如表2所示， 高速公路对3小时以内的交通有较大影响，尤其对30分钟和1小时的交通流增加有重要影响；而该交通时间和交通距离是都市圈内相对合理的通学和通勤时间。高速公路的网络化改善了区域间尤其是城市间的交流条件，以此为动力的资源优化配置和空间结构调整将是我国区域发展的主要倾向。
（2）公路交通流的空间格局
根据公式（2～5）进行计算并绘制成图3。如图3—A所示，1995年高速公路仅2141km，规模有限，国道是公路网的主体，承担了主要交通流，并呈以下特点。（1）交通流集中发生在东部，而西部和部分中部地区交通流较少，尚未形成规模；这同区域经济格局相吻合。（2）交通流呈三大组团：①以北京为中心，向北辐射至长春，向西辐射至集宁、太原，向南辐射至武汉、济南，向东辐射至天津、烟台等，形成规模较大的华北交流圈；②以上海为中心，向西辐射至武汉、重庆，向南辐射至南平，形成华东交流圈；其中南京—黄山交通流也较大；③以广州、深圳为中心，向东西两翼辐射，向东北辐射至福州，向西南辐射至湛江，形成沿海岸拓展的交流圈。（3）北京、天津、杭州、广州等成为主要的交流枢纽，南京、上海、郑州、石家庄和济南及西安和武汉也具有一定的交流枢纽地位。（4）部分区域通道的交通流也形成一定规模，如重庆—贵阳、成都—西安、太原—银川、哈密—兰州—西安、武汉—西安、桂林—南宁等。
表2 1995和2004年各交通圈的交通流累计比重
Tab.2 Traffic flow scale of transportation time circle in 1995 and 2004
交通区段时间距离1995年2004年交通区段时间距离1995年2004年
30M交通圈
30 60 0.14 1.26 3H交通圈150 300 38.95 41.65
40 80 0.99 2.37 180 360 49.53 51.34
1H交通圈50 100 1.27 3.38 210 420 57.45 59.37
60 120 6.35 8.65 240 480 7069.85
70 140 10.32 13.51 270 540 72.99 73.19
75 150 11.93 16.26 6H交通圈300 600 78.5 78.33
2H交通圈90 180 14.28 18.24 330 660 84.69 85.09
120 240 26.01 28.18 360 720 90.3 90.96
图3 基于高速公路的公路交通流格局演化
Fig.3 Traffic flow of road transportation based on express way networks in China
高速公路作为新型快速交通，其发展改善了区域及全国公路网的技术结构与空间格局，并改变了区际联系方式和密切程度，重塑了交通流格局。2004年全国公路流如图3—B所示。
（1）与图1—B对比，可发现全国公路流格局同高速公路网有较好的空间耦合，这说明高速公路开始承担各地主要的公路交通量，成为公路交通体系的主体。
（2）在高速公路建设倾向于东部的驱动下， 公路流继续向东部集聚并形成庞大规模，占全国总量的绝对比重；中西部的公路流未能形成规模。在西部，以省会城市为中心的交流圈逐步形成，如云、桂、渝、陕等，这与高速公路网相吻合。
（3）随着高速公路在华北和华东及东北的联网， 三大组团继续扩大规模并连接成线或成网，形成自辽东半岛连接环渤海、长江三角洲、闽东南、珠江三角洲的沿海交通走廊。
（4）网格状的交通流格局开始形成，并以纵向交通流为主， 说明我国南北间存在较多的社会经济联系，这与纵向高速公路通道的形成直接相关；横向交通流规模较小，这反映了东中西部尚缺乏紧密的社会经济联系，但开始逐渐发育，这与全国高速公路网相吻合。
（5）区际交通流逐渐增多，规模性交流通道开始形成，如沿海、哈大、 京哈、京珠、京沪等，这与全国主要高速公路通道相吻合。
（6）交流枢纽的交通流增长很大；但格局未发生变化，广州、上海、杭州、 北京和天津为五大枢纽；上海的枢纽地位明显提高，这与以上海为中心的长江三角洲高速公路网直接相关；此外济南、南京、石家庄、郑州、武汉、南昌、合肥、福州和沈阳及西安等也具有一定的枢纽地位；以上交流枢纽与高速公路网的交通枢纽相吻合。
4.2 城镇密集区的公路交通流
我国高速公路建设以大都市为中心形成网络，基于这种网络的城镇密集区的交通流呈现怎样的格局，须进一步考察。根据前文公式和O—D表，对1995和2004年长江三角洲和珠江三角洲的公路流进行计算，并绘制图4。
（1）交通流存在一定的区域集聚，江浙沪地区集聚在长江三角洲， 广东则集中在珠江三角洲；这说明公路交通流有集聚于城市群的地域特征。（2）交通流格局的中心节点明显，成为各区公路交通组织的核心，其中上海和广州成为两大区域的交流中心；次级中心也开始发育，包括苏州、杭州、佛山等。（3）规模化的交流通道开始形成，连接主次两大交流中心，距离较近，包括上海—苏州和广州—佛山；其他规模的交流通道也开始形成。（4）交通流的空间格局与城镇体系存在一定分异，主要体现为：第一，中心城市并不一定成为区域交流的中心节点；第二，中心城市间的交通流并不一定规模较大。
分析O—D交通流，在于考察城市间的相互作用和关系。如图4所示，基于公路尤其高速公路的交通联系，主要城市群的交流网络呈以下特点。
（1）区域性轴辐交流系统开始形成， 并成为城镇密集区的主要交流组织形式。长江三角洲形成三大系统，其中上海系统较大，覆盖杭州湾以北城市；南京和杭州系统较小，分别覆盖苏中和浙中地区。珠江三角洲形成广州和佛山系统，前者辐射粤南、粤北和粤东，后者辐射粤西。
（2）各系统的Hub均为中心城市，包括上海、南京、杭州、广州、佛山等，其中广州和佛山形成组合Hub；显示出城市群的交流组织主要以中心城市为Hub，联系周边市县。
（3）呈现一定的城市关联网络， 部分城市通过线性连续衔接而构成交流体系，各系统间也通过关联节点形成网络，如浙南城市、泰州—南通—上海、镇江—常州—无锡—苏州—上海、宁波—绍兴—杭州—上海等，说明江水质沪地区尚未形成一体化的城镇体系，并由此显示出因公路适合中短途交通而导致公路流有很强的“属地化”特征。
图4 我国主要城镇密集区的公路交通流格局
Fig.4 Road traffic transportation system in main China urban region
4.3 省会城市的及时化交通圈
高速公路的发展改善了中心城市的通达性，扩大了腹地，形成以省会为中心辐射周边城市的交通圈，其中30分钟和1小时交通圈可实现通勤、通学等日常活动。根据前文公式，以沪嘉高速为时间点，对1988和2004年省会的通达性进行测度。
（1）从通达政区看，省会交通圈有较强的通达和服务能力；1988 年省会公路主要是国道和省道，30分钟和1小时交通圈通达政区占全国的6.8％和17.7％；高速公路的发展促使省会快速交通圈的形成，提高了通达范围，2004年通达政区占全国的12.6％和30.4％。从通达范围看，我国已有一定比重的国土能在短时间内抵达省会；1988年30分钟和1小时交通圈的通达比重为2.3％和6.3％，2004年提高到5％和11.4％。（2）高速公路促使部分省会交通圈实现连接；1988年30M交通圈仅京津实现衔接，2004年京津、沪杭、南京—合肥等30分钟交通圈已连片；1988年1小时交通圈仅京津、合宁、沪杭实现衔接，而2004年东北地区已形成1小时交通带，同时长江三角洲和华北大面积形成1小时交通圈，此外西宁和兰州也实现衔接。（3）30分钟交通圈内，1988年北京、上海、成都、石家庄、天津和杭州等通达政区较多；2004年高速公路促使通达范围扩大，北京、石家庄最多，西安、上海、成都、杭州、长沙和天津等较多；其中，西安、北京、石家庄、沈阳等增幅较多。从通达范围看，北京、乌鲁木齐、上海、南宁等通达地域较广，受政区面积影响，乌鲁木齐和南宁的通达地域与政区存在分异；2004年乌鲁木齐、北京、拉萨等通达地域较广；长春、银川、海口、长沙等增幅均3倍以上，这些城市原本交通落后，高速公路的建成明显拓展了服务地域。（4）1小时交通圈内，1988年北京、石家庄、成都、广州等通达政区较多，均18个以上；2004年通达政区急剧增多，郑州、石家庄、北京、成都、西安等均为30个以上，这些城市均是全国或局域高速公路网的中心节点；郑州通达政区增加最多，这与京珠和连霍高速的交叉相关，此外石家庄、西安、成都、长沙、北京和杭州等增加较多。从通达地域看，通达政区与地域范围的分异继续显现，呼和浩特和乌鲁木齐最广，其次北京和昆明；高速公路促使这种效应更为突出，2004年乌鲁木齐、呼和浩特和北京等最广，长沙、哈尔滨、长春、沈阳、兰州、西安、南宁和昆明等中西部城市也较广；其中南宁、兰州、贵阳、郑州、西安和沈阳等增幅较高（图5）。
图5 中国省会城市交通圈拓展
Fig.5 Road traffic transportation system in main China urban region
高速公路提高了城际交通的便捷度，加快了社会经济要素在城市间的快速流通，深刻影响了产业和人口的布局。如表3所示。（1）以省会为中心的30分钟与1 小时交通圈内，社会经济集聚突出，产业集聚尤为明显，成为我国主要的社会经济地域。1988年30分钟交通圈的人口和经济已占全国10.9％和22.9％，1 小时交通圈内分别占20.7％和32.6％。高速公路产生后，30分钟交通圈人口和产业达18.2％和43.2％，1小时交通圈内则达36％和70.1％， 反映了及时化交通对社会经济的促进作用。（2）高速公路的发展，除地域拓展带来的眷带效应外， 人口和产业加速向省会交通圈集聚。高速公路产生前后，30分钟交通圈的距离差仅20km，但人口与产业的增幅仍较为明显，前者增加7.3％，后者增加20.4％；1小时交通圈的距离差扩大为40km，省会的腹地不断扩展，高速公路的空间效应显著，其中人口增加15.4％，产业增幅达37.4％。（3）30分钟交通圈内，高速公路对特大城市影响较大，人口明显增加的城市有广州、武汉和北京，此外还有西安、长沙、长春、郑州和杭州；经济增加方面，上海最明显，达8.1％，其次广州和北京，以上均为区域首位城市和发达城市；此外杭州、天津、南京、武汉、成都和济南等增幅较为明显，多为东部特大城市和内陆中心城市。（4）1小时交通圈内，高速公路对东部城市影响显著。产业方面，广州、上海等增幅最高，均在6.5％以上，此外杭州、济南和南京等增幅也达2％以上，以上城市均为东部城市；人口方面，广州、长沙、上海、济南、郑州、南京和北京等增幅较为明显，均在0.7％以上，这些城市均分布在人口密集区，并多分布在东部。
5 结论
通过上述研究，本文主要得出以下结论：（1）高速公路网演化呈两个阶段；1997年前为起步阶段，规模有限，尚未形成网络，主要布局在华北、东北和华东及西南；1998年至今为快速发展阶段，多数地区进入区际网络化，部分地区开始区内网络化，局域网络在中西部较为明显，区际通道开始形成，网络布局从东向西呈依次递减。（2）高速公路有不同组织模式，并承担不同功能，包括区际通道、 环城网络、双核城市通道、城市疏解路线和旅游通道等。（3）高速公路的发展促使公路平均运距不断扩大，在30分钟时间内对近程交通流增长影响较大；促使交通流向东部集聚，并形成沿海交通走廊；西部以省会为中心形成交流圈；网格状的交通流格局开始形成并以纵向交通流为主，区际性交通流逐渐增多，枢纽格局未发生变化，北京、天津和上海、杭州、广州等为主要交流枢纽，公路流格局同高速公路网有较好的空间耦合。（4）交通流有集聚于城市群的地域特征，枢纽交流节点明显，近距离的规模化交流通道开始形成，连接主次两大交流中心，交通流格局与城镇体系存在一定分异。（5）区域性轴辐交流系统开始形成， 并成为城镇密集区的主要交流形式；各系统的Hub均为中心城市；呈现一定的城市关联网络， 部分城市通过线性连续衔接而构成交流体系。（6）高速公路的发展改善了中心城市的通达性， 扩大了腹地，形成以省会为中心，辐射周边城市的交通圈；重新调整了城际联系，加快了各类要素在城市间的快速流通，影响了产业和人口的空间布局。
收稿日期：2006—02；修订日期：2006—09.
基金项目：国家自然科学基金重点项目（40635026 ）和自然科学基金项目（40371035）。
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