軌道交通四網(wǎng)融合與都市圈協(xié)同發(fā)展問題研究

倪藝文 楊茜婷 唐 銳 王 超

（北京交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100044）

引言

從1995年至2020年，都市圈在中國經(jīng)濟(jì)中的地位不斷提高，集聚能力急速加強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)總量迅速擴(kuò)大，中心城市的經(jīng)濟(jì)勢能不斷強(qiáng)化。“十四五”時(shí)期我國軌道交通將進(jìn)入新的發(fā)展階段，都市圈等城鎮(zhèn)化主要發(fā)展載體對軌道交通的差異化發(fā)展提出了新的要求[1]。當(dāng)前我國的干線、城際、市域（郊）鐵路和城市軌道交通呈現(xiàn)多網(wǎng)快速發(fā)展及融合的趨勢。之前學(xué)者的研究主要是單獨(dú)針對都市圈發(fā)展或者軌道交通四網(wǎng)融合，很少將二者結(jié)合研究并應(yīng)用一定的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識進(jìn)行分析。因此本文將從兩者的相互影響以及協(xié)同發(fā)展中的一般性和特殊性現(xiàn)狀進(jìn)行探究。

1 相關(guān)概念

1.1 都市圈

都市圈是城市群內(nèi)部以超大城市、特大城市或輻射帶動功能強(qiáng)的大城市為中心、以1h通勤圈為基本范圍的城鎮(zhèn)化空間形態(tài)。都市圈的合理半徑以100～150km為宜，最遠(yuǎn)不超過200km。例如北京首都圈地勢平坦，且北京作為首都居于核心地位，呈現(xiàn)出以北京為中心的圈層結(jié)構(gòu)。

表1 軌道交通四網(wǎng)分類表

1.2 軌道交通四網(wǎng)

由都市圈概念可見，實(shí)現(xiàn)中心城市和周邊地區(qū)的1h內(nèi)通勤，顯然即使汽車按最高時(shí)速運(yùn)行也很難達(dá)到該通勤需求，這就需要速度更快的軌道交通來完成。

我國軌道交通從功能層次上分為4類（表1），其服務(wù)功能和圈層不同，主要特征如下：干線鐵路（普鐵和高鐵）服務(wù)全國各大城市群的快速聯(lián)系，兼顧部分重點(diǎn)城鎮(zhèn)聯(lián)系；城際鐵路服務(wù)城市群內(nèi)部各城市、重點(diǎn)城鎮(zhèn)間的快速聯(lián)系，兼顧部分外圍組團(tuán)聯(lián)系；市域（郊）鐵路：服務(wù)中心城區(qū)邊緣與市域范圍各中小城鎮(zhèn)（城市副中心或組團(tuán)）的出行，運(yùn)行速度高于城市軌道交通；城市軌道交通（含地鐵、輕軌、有軌電車等）服務(wù)都市區(qū)內(nèi)部重點(diǎn)版塊、樞紐之間的聯(lián)系，支撐城市主要客流走廊，服務(wù)范圍以城市市區(qū)內(nèi)部中長距離為主，可適當(dāng)外延[2]。

2 軌道交通四網(wǎng)分布與都市圈

2.1 軌道交通四網(wǎng)與都市圈空間形態(tài)的關(guān)系

21世紀(jì)以來，我國的城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速。隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速增長，城市人口數(shù)量不斷增加，給城市發(fā)展帶來動力的同時(shí)也帶來了壓力。現(xiàn)有的城市空間無法滿足日益增長的人口，于是城市不斷擴(kuò)張，漸漸形成都市圈，使城市空間形態(tài)逐漸向外拓展，部分職能得到疏散。軌道交通在連接都市圈內(nèi)部城市時(shí)，多條軌道線路往往匯聚于核心城市。因此整體中心城市較為密集的都市圈更容易構(gòu)成網(wǎng)狀的軌道交通線路，呈多中心輻射；地勢復(fù)雜的地區(qū)軌道交通與城市順延地形走向，線路容易不規(guī)則分布，相互之間聯(lián)系較少。

2.2 不同軌道交通方式與不同圈層的關(guān)系

都市圈各圈層的軌道交通主要為：第1圈層即城市最中心區(qū)域（一般在15km以內(nèi)），是屬于整個都市圈最發(fā)達(dá)繁榮的區(qū)域，人口分布極其密集，客流量巨大，以城市軌道交通為主；第2圈層即核心城市區(qū)域（15-30km），該區(qū)域整體規(guī)模較大、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市功能較完善，人口密度適中，但由于直徑距離較長，為加強(qiáng)城市邊緣的郊區(qū)和城市中心的聯(lián)系，所以以城市快軌與市郊鐵路為主；第3圈層（30-50km）區(qū)域緊鄰核心城市區(qū)域，同時(shí)也是與其他城市接軌的區(qū)域，因此一體化發(fā)展的程度較高，主要以市域（郊）鐵路和城際鐵路為主[3]，50km以外的圈層則主要依靠城際鐵路和干線高鐵。

3 都市圈發(fā)展過程中居民軌道交通出行需求供給分析

在都市圈的快速發(fā)展過程中，軌道交通因其運(yùn)量大、速度快、時(shí)間短、可以有效避開通勤高峰期公路堵車的特點(diǎn)，成為交通建設(shè)的重要一環(huán)。但地鐵、城際鐵路、高鐵等軌道交通十分依賴基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從建設(shè)到運(yùn)營的每一環(huán)節(jié)均需要投入大量成本。因此借用供需曲線來進(jìn)行軌道交通出行需求與供給的分析。如圖1所示，供需曲線由需求曲線（D）和供給曲線（S）組合而成，橫軸表示出行需求Q，縱軸表示出行費(fèi)用P。橫軸表示都市圈跨區(qū)域通勤需求；縱軸表示軌道交通用于服務(wù)不同圈層運(yùn)輸形式的票價(jià)。供需曲線的交點(diǎn)E為均衡點(diǎn)，即供給滿足需求。

圖1 居民軌道交通出行供需曲線

表2 北京都市圈人口變化表

以北京為例，軌道交通運(yùn)輸承擔(dān)著北京市日常一半以上的運(yùn)量，對于緩解通勤壓力和解決都市圈人口問題發(fā)揮著舉足輕重的作用。近些年，隨著非首都功能疏解政策的逐步推進(jìn)，北京都市圈的人口出現(xiàn)了一定的變化，詳見表2。

北京總就業(yè)人數(shù)以及常住人口數(shù)量見表3，表中反映了2015-2019年北京就業(yè)人數(shù)變化情況。

綜合上述數(shù)據(jù)可以看出，北京市總就業(yè)人數(shù)不斷增加，中心城區(qū)人口數(shù)量在2015年前后5年內(nèi)大幅度減少，非中心城區(qū)人口數(shù)量顯著增加。與此同時(shí)軌道交通客運(yùn)量也在大幅度增加，印證了都市圈發(fā)展使中心城市人口外溢、軌道交通出行需求增加的特點(diǎn)。對應(yīng)圖1中的需求曲線由D1增加到D2，在軌道交通供給不變的情況下，均衡點(diǎn)由E1上升到E2。根據(jù)供需理論，此時(shí)應(yīng)調(diào)整整體票價(jià)，由P1上升到P2，以達(dá)到均衡。但為緩解都市圈人口壓力、促進(jìn)都市圈產(chǎn)業(yè)發(fā)展，滿足通勤者特別是生活工作區(qū)間跨度大的通勤者長期的生活工作需求，軌道交通的票價(jià)具有惠民的特殊性，其價(jià)格由國家和政府統(tǒng)一制定，不隨市場需求自行調(diào)整。與此同時(shí)，軌道交通的建設(shè)極度依賴基礎(chǔ)設(shè)施，需要大量的人力、財(cái)力以及時(shí)間投入，短時(shí)間內(nèi)無法增加軌道交通供給，即供給曲線S短時(shí)間內(nèi)不會向右移動。由于跨區(qū)域出行的必要性以及軌道交通的便利性，絕大部分民眾并不會因?yàn)閱挝黄眱r(jià)的變動而大幅改變對軌道交通出行的需求。所以在當(dāng)前票價(jià)下，供給S不變，需求D增加，郊區(qū)及都市圈范圍內(nèi)出現(xiàn)居民軌道交通出行供不應(yīng)求的情況。

因此在當(dāng)前難以通過增加軌道交通供給的情況下，如何有效利用已有的四網(wǎng)，使其與都市圈發(fā)展協(xié)同，最大限度發(fā)揮其運(yùn)行效率以滿足居民軌道交通出行需求，亟待研究。

表3 2015-2019年北京總就業(yè)人數(shù)變化表

4 出行時(shí)間-費(fèi)用的等距離曲線分析

圖2 出行時(shí)間-費(fèi)用的等距離曲線

借用經(jīng)濟(jì)學(xué)廠商理論中等產(chǎn)量線的分析方法（朱善利，1994；梁小民，1996；干春暉，1998），參考榮朝和[4]（2011）論文構(gòu)造“等距離曲線”（圖2），用以分析四網(wǎng)融合與都市圈發(fā)展過程中，居民出行時(shí)間與費(fèi)用的替代問題。圖2中的橫坐標(biāo)代表出行所花費(fèi)時(shí)間，縱坐標(biāo)代表在軌道交通上所支出的費(fèi)用，出行預(yù)算線的斜率就是出行時(shí)間-費(fèi)用的邊際替代率。

圖2（a）中的L1是一條等距離曲線，代表在其他條件不變的情況下，可供選擇的交通工具在該距離上所需支付費(fèi)用與花費(fèi)時(shí)間的所有組合構(gòu)成的軌跡，曲線上的點(diǎn)a代表較高的費(fèi)用Ca和較短的出行時(shí)間ta，b點(diǎn)代表較低的費(fèi)用Cb和較長的出行時(shí)間，類似對應(yīng)各中心城市之間出行選擇普通鐵路或高速鐵路。

圖2（b）中的直線Ka和Kb分別代表不同出行者所對應(yīng)的出行時(shí)間與費(fèi)用的預(yù)算線。Ka與Kb斜率的大小取決于出行者對時(shí)間價(jià)值的評價(jià)，若出行者更看重時(shí)間價(jià)值，愿意花費(fèi)較多的費(fèi)用以節(jié)約時(shí)間，則預(yù)算線斜率較大，相反，如果出行者更傾向于節(jié)約費(fèi)用，則預(yù)算線斜率較小。預(yù)算線與等距離線相切的點(diǎn)，即圖2（b）中Ka、Kb分別與L1相切的a點(diǎn)和b點(diǎn)，代表的是擁有不同時(shí)間和費(fèi)用約束的出行者在該出行距離上所做的選擇。

圖2（c）中L1、L2、L3和L4分別代表在其他因素相同的情況下不同距離的等距離曲線，形成在特定條件下互補(bǔ)相交的一組等距離曲線簇，越靠右的曲線代表越遠(yuǎn)的出行距離。隨著都市圈的不斷發(fā)展與擴(kuò)張，一些居民的通勤或出行距離也在相應(yīng)地不斷增長。通勤距離的增加也意味著高鐵、城際、市域鐵路以及城市軌道交通的換乘，此時(shí)銜接時(shí)間成為影響總出行時(shí)長的重要因素之一。結(jié)合圖2（c），若不考慮銜接問題，都市圈發(fā)展對出行的影響體現(xiàn)在個人的通勤距離增加，假設(shè)等距離曲線由L1移動到L2。在各鐵路以及城市軌道交通速度不變的情況下，若銜接時(shí)間較長，則等距離曲線會右移至L4，所耗費(fèi)用不變，總出行時(shí)間變長。若推進(jìn)軌道交通四網(wǎng)融合，加強(qiáng)運(yùn)管、功能、樞紐和站城等方面的融合，縮短銜接時(shí)間，則等距離曲線可由L4向左移動到L3。

每一條等距離曲線會與其對應(yīng)的不同時(shí)間費(fèi)用預(yù)算曲線形成相應(yīng)的切點(diǎn)，如圖2（d）中的a1、a2、a3……和b1、b2、b3……，將其分別連接，形成圖中A、B兩條不同的“出行習(xí)慣曲線”（類比于等產(chǎn)量線分析中的生產(chǎn)擴(kuò)張曲線）。其中A曲線代表在不同距離上都選擇花費(fèi)較高費(fèi)用以節(jié)約時(shí)間的出行習(xí)慣；B曲線代表不同距離上都選擇費(fèi)用低且耗時(shí)長的出行方式，一般對應(yīng)時(shí)間約束較小或者收入水平較低的出行者。如果有關(guān)部門通過合理的計(jì)劃或管理優(yōu)化，在四網(wǎng)融合的背景下推進(jìn)“一票到底”、實(shí)行票務(wù)優(yōu)惠等政策，節(jié)約出行者的費(fèi)用支出，就體現(xiàn)在等距離曲線向左移動。結(jié)合上文圖2（c）對銜接時(shí)間的分析，若能實(shí)現(xiàn)軌道交通四網(wǎng)融合與都市圈協(xié)同發(fā)展，隨著銜接的不斷優(yōu)化以及優(yōu)惠政策的推行，可以使等距離曲線較大幅度向左移動，為跨區(qū)域出行的居民帶來更多的便利和福利。

圖3 用運(yùn)行圖表示的時(shí)間距離示意圖

5 運(yùn)行圖分析運(yùn)行與銜接時(shí)間

榮朝和[4]（2011）用圖3所示的運(yùn)行圖分析時(shí)間距離，指出銜接時(shí)間不但現(xiàn)實(shí)存在，而且由于銜接效率的改進(jìn)往往跟不上運(yùn)行速度的提高，銜接時(shí)間在時(shí)間距離中所占的比重會明顯上升，甚至可能超過運(yùn)行時(shí)間。圖3中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示空間位置距離，運(yùn)行曲線包括兩個部分：銜接時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。從a地到b地，方式二相較于方式一，雖然將運(yùn)行時(shí)間由4單位縮短為2單位，但兩端的銜接時(shí)間仍然不變?？梢妴渭冞\(yùn)行時(shí)間的縮短并不能成比例地縮短整個兩地之間的時(shí)間距離。如果運(yùn)行速度進(jìn)一步縮短而銜接時(shí)間始終保持不變，則總的銜接時(shí)間就會超過運(yùn)行時(shí)間。

與此相類似，在都市圈與軌道交通四網(wǎng)融合的發(fā)展過程中，隨著通勤距離的增加，市郊鐵路不斷發(fā)展。由于市郊鐵路的服務(wù)范圍為城市郊區(qū)或者衛(wèi)星城，服務(wù)范圍大，同時(shí)運(yùn)行速度也高于城市軌道交通，為跨區(qū)域出行提供了便利，縮短了出行時(shí)間（可類比于圖3中方式一的運(yùn)行時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞蕉倪\(yùn)行時(shí)間），但市郊鐵路在銜接上的問題卻尤為突出。由上文分析可知，由于都市圈的發(fā)展，跨區(qū)域通勤使郊區(qū)至中心城區(qū)有著非常大的客運(yùn)需求。而現(xiàn)今市郊鐵路存在的普遍問題就是其運(yùn)營與城市發(fā)展的“時(shí)空格局”[5]失配，如發(fā)車間隔大、車次太少，同時(shí)接駁不便，換乘效率低。以副中心線為例，根據(jù)官方公布的通州副中心線運(yùn)營時(shí)刻表，北京西站至副中心線方向，早高峰時(shí)段僅有S101、S103及S105三趟列車，發(fā)車間隔分別為15min、20min；副中心往房山方向晚高峰時(shí)段僅有S104、S106及S108三趟列車，發(fā)車間隔分別為31min、26min（表4）。

表4 通州副中心線運(yùn)營時(shí)刻表

與此同時(shí)，北京市郊鐵路與其他交通方式接駁不便，集中體現(xiàn)在安檢次數(shù)多、時(shí)間長，并且現(xiàn)有市郊鐵路站場周圍缺乏地鐵、常規(guī)公交等交通方式銜接，或有接駁但空間組織設(shè)計(jì)不合理，致交通組織混亂，額外延長換乘銜接時(shí)間。

以通州副中心線北京東站為例，早高峰期間喬莊東至良鄉(xiāng)方向，根據(jù)官方公布的運(yùn)營時(shí)刻表乘坐S102“喬莊東—北京東”僅需24min，“通州—北京東”僅需15min。但由于周邊缺乏合理的接駁銜接（公交線路少），由該站出站前往周邊1km的就業(yè)地點(diǎn)，不管是乘坐公交還是步行，所需時(shí)間均接近或超過20min[6]。

6 總結(jié)

都市圈與軌道交通四網(wǎng)兩者的發(fā)展相互影響，密不可分，由上文可以看出，都市圈的發(fā)展使跨區(qū)域出行需求猛增，推動軌道交通四網(wǎng)融合，雖然近年來取得了相當(dāng)豐碩的成果，但仍然存在供需不平衡、銜接時(shí)間長等一系列共性問題。因此需要將兩者結(jié)合共同研究，探索協(xié)同發(fā)展，解決現(xiàn)有問題，以便更好提升社會總體績效。

隨著軌道交通四網(wǎng)融合發(fā)展，軌道與公路等多種通勤方式結(jié)合，未來若實(shí)現(xiàn)地面線路和地下線路無縫換乘并且可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“一票到底”，人們出行將更加方便，無論是時(shí)間成本還是經(jīng)濟(jì)成本都會大大降低，帶給每天需花費(fèi)大量時(shí)間通勤的通勤者“經(jīng)濟(jì)實(shí)惠”的福利。但是實(shí)現(xiàn)此種設(shè)想的前期投入將非常巨大，無論是人力物力財(cái)力，還是將原有道路軌道修整，又或是重新編排車次和路線以做到無縫銜接，都將投入不菲。但是考慮到數(shù)以萬計(jì)甚至更多通勤者的需求，考慮到都市圈協(xié)同發(fā)展，這將是“功在千秋，利在萬代”。