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【摘 要】论文使用高铁带来的两地之间双向交通成本的变化测量大都市经济圈的引力强度和空间范围。结果表明地区产出对市场潜力的弹性为23.8%。旅行时间每27分钟大都市圈溢出效应减少50%，150分钟以后减少到1%。分行业分析表明高铁开通对不同部门影响大小是不同的。
【Abstract】This article uses the changes in the cost of two-way traffic caused by high-speed railway to measure the gravitational strength and space of metropolis economic circle. The results show that the resilience of regional output to market potential is 23.8%， every 27 minutes of travel time， the spillover effect of metropolitan circles is reduced 50%， and after 150 minutes， it reduces to 1%. The industry classified analysis show that the operation of high-speed railway has different effects on different department.
【关键词】高铁建设；大都市经济圈；有效距离 ；市场潜力
【Keywords】high-speed railway construction； metropolitan economic circle； effective range； market potential
【中图分类号】U2-9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0045-03
1 引言
作为一种大规模快速运送旅客的交通方式，高铁已经受到学术界的广泛关注。涌现出大量高铁经济影响方面的研究成果。学者们认为新的交通项目运营能够把外界的劳动力和消費者带入当地市场，增加了社会互动的机会和知识溢出。比如，Jenkins et al.（2011）强调在交通项目评估中考虑到大都市圈效应是重要的。Chen和Hall（2011）研究了英国InterCity 125/225线路改造对英国30多年以来的地区间的经济地理影响。该研究基于到达伦敦的旅行时间，把6条高铁线附近的26个城镇划分为三个受影响的区域。他们的研究结论表明，高铁对两小时经济圈的经济增长具有显著的影响。但是，不同的区域在影响大小上有显著差异。
在最近的一份题为《中国高铁的地区经济影响分析》（2014）的研究报告中，专家们研究了交通状况改善的大都市圈效益的概念。研究发现衡量高铁最优区域经济影响的指标是总产出的增长潜力，尤其是大都市圈经济效应带来的生产力增长、就业人数增长和旅游贸易增长三方面的潜力。
以往的研究已经提出了高铁对城市和地区的影响。大多数的研究表明高铁的存在导致了更大的经济聚集，提高了市场可达性。市场可达性的提高可以增加一个地方作为生产场所的吸引力。我们试图建立模型以反映高铁带来的可达性变化的方式，并且充分理解大都市经济圈引力的强度和空间范围。
2 实证方法
我们假设第i个县在t年的产出水平Qit，取决于有效密度Dit以及任意的县固定效应ci和年度时间固定效应dit。
其中δ1是产出对于有效密度D的边际变化的替代弹性；εit是随机误差项。我们假定，其他条件不变的情况下，能够进入更大的经济圈更能增加公司的生产力，带来更高水平的产出。我们把有效密度建模为所有高铁能够达到范围内所有县产出的函数，因此可以认为大都市经济圈引力就是所有除土地以外的投入品的生产力。具体而言，我们考虑所有县之间的双向生产力外部性，假定溢出效应随地区和地区之间有效距离而指数降低。有效距离是一个考虑到交通基础设施可获得程度的指标。我们利用市场潜力来衡量有效密度，这种方法在论文和实证文献中应用非常广泛（Fujita和Ogawa，1982；Lucas和Rossi Hansberg，2002；Ahlfeldt et al.，2015）。
其中δ2>0决定了两个地区i和j之间的有效距离增加的时候，大都市圈生产力效应空间衰减的速率。以市场潜力来衡量有效密度实际上考虑到空间外部性对生产力的影响随着到附近经济圈的有效距离的变化而变化。
估计参数δ1和δ2是具有挑战性的。首先，要控制包含ci的所有区位因素是非常困难的，因为它们会影响到生产力，且与大都市经济圈潜在相关。第二，由于因变量（Qit）也出现在地区市场潜力的表达式中，模型存在机制内生性问题。第三，对产出的冲击是空间相关的，内生性问题也存在于附近的地区之间。
第一个问题能够以差分的形式估计方程（1）来解决，那些不可观察的不随时间变化的区位因素被差分消除。在我们的研究中，采用跨越整个高铁建设期的长差分形式。第二个问题能够通过加总右边地区j为更大的空间单元而缓解。第三个问题甚至更难以解决，因为附近地区的产出冲击可能不仅存在空间相关，而且在时间趋势上也是相关的。
为了从实证上解决上面提到的问题，我们把所有区位的产出都设为2002年的水平Qjt=2002，因此，产出的变化完全来自于有效距离的变化。我们的估计方程采取以下形式：
我们强调（3）式并不是传统的一阶差分方程，因为市场潜力的一阶差分是被旅行时间变化驱动的，而不是产出驱动的。方程（3）可利用非线性最小二乘法把参数δ1和δ2同时估计出来。利用估计得到的参数，我们可以把区位的经济圈规模增加一个单位对第i个县的以市场潜力表示的产出效应表达为双边有效距离的函数形式： 为了实证上估计（3）式，我们需要对研究样本中的每一对县之间的双边旅行成本进行计算（用有效距離衡量）。为了计算有效距离，我们使用地理信息系统和交通基础设施信息。在考虑两个县联系的时候，我们选取位于一对县城之间的最大城市作为经济圈的中心。我们假设交通成本唯一地由旅行时间决定，线路的选择基于旅行时间最小化。
2002年以后，为了进一步对列车进行提速，铁道部选定了几条连接我国主要城市的铁路进行更新改造，从此我国开始了大规模的高铁建设。2010-2012年间，五条总长2842公里的主要高铁线投入运营。这五条线路占现存高铁线的一半，覆盖了中国大部分中东部地区。所以本文研究2002年到2012年间高铁建设造成的大都市圈溢出效应的定量测度及应用。中国所有县的铁路状态信息可以从最近出版的《中华人民共和国铁路地图册》上查到。市县国民经济统计数据来自于中国知网提供的“中国经济社会发展统计数据库”。分行业价值增加总值数据来自于万得资讯宏观数据库。从县城到地级市的旅行时间本文参考12306网站官方公布的列车运行时间表。
3 市场潜力对产出的效应
表1第一列汇报了方程（3）估计结果，使用的产出变量是对数地区GDP。估计结果表明高铁发展的大都市圈具有正的溢出效应，这种效应随距离增加而衰减。由于产出对市场潜力的弹性为23.8%，市场潜力增加一倍意味着GDP增加27%（），大都市圈效应的衰减强度为每分钟3.1%。有效距离在150分钟以外的地区溢出强度会衰减到1%左右。我们用各个行业部门的价值增加总值（GVA）代替地区国内生产总值（GDP）重新估计方程（3）。估计结果列于表1的2-6列。从估计结果可以看出，除了其他服务部门以外，市场潜力弹性系数都大于全样本估计值。所以，除了金融服务的其他服务业对高铁的大都市经济圈效应并不敏感。而对于建筑、采矿、制造和金融部门，产出对于市场潜力变化的弹性是非常大的。制造业和金融部门对于高铁开通反应最为敏感。
基于估计的空间衰减参数，我们绘制了市场潜力变化图。图1中的黑实线显示，以市场潜力衡量的经济圈规模每增加1%对生产力提高的影响程度。其他线表示部门生产力溢出效应。
我们的估计结果与Ahlfeldt et al.（2015）类似。他们的研究对溢出效应的估计结果更加区域化，认为在大约半公里以内溢出效应会衰减到0。与这些研究相比，我们估计方法更加能够反映不同的空间外部性，所以估计的高铁大都市经济圈效应衰减速度更慢。我们的结果表明，高铁大都市经济圈溢出效应主要是通过资源共享、劳动市场匹配、消费品市场和生产者市场而起作用的。这种解释也与Hanson（2005）发现的较低空间衰减速度结论相一致。
4 结论
本文分析了高铁的大都市经济圈效应，估计了溢出强度和空间范围。我们发现产出对于有效密度（即市场潜力）的弹性是23.8%。我们结果意味着生产力对于有效密度的弹性是3.1%。我们的实证结果还表明，旅行时间每增加27分钟，大都市圈溢出强度就衰减一半，旅行时间增大到200分钟，溢出效应衰减到0。高铁带给边缘地区的利益形成的机制主要包括知识传播、劳动资源共享、市场外部性等。
【参考文献】
【1】Ahlfeldt， G. M.， Redding， S. J.， Sturm， D. M.， & Wolf， N. The Economics of Density： Evidence from the Berlin Wall[J]. Econometrica， forthcoming，2015（12）：183.
【2】Fujita， M.， & Ogawa， H. Multiple equilibria and structural transition of non-monocentric urban configurations[J]. Regional Science and Urban Economics， （1982），12（2）： 161-196.
【Abstract】This article uses the changes in the cost of two-way traffic caused by high-speed railway to measure the gravitational strength and space of metropolis economic circle. The results show that the resilience of regional output to market potential is 23.8%， every 27 minutes of travel time， the spillover effect of metropolitan circles is reduced 50%， and after 150 minutes， it reduces to 1%. The industry classified analysis show that the operation of high-speed railway has different effects on different department.
【关键词】高铁建设；大都市经济圈；有效距离 ；市场潜力
【Keywords】high-speed railway construction； metropolitan economic circle； effective range； market potential
【中图分类号】U2-9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0045-03
1 引言
作为一种大规模快速运送旅客的交通方式，高铁已经受到学术界的广泛关注。涌现出大量高铁经济影响方面的研究成果。学者们认为新的交通项目运营能够把外界的劳动力和消費者带入当地市场，增加了社会互动的机会和知识溢出。比如，Jenkins et al.（2011）强调在交通项目评估中考虑到大都市圈效应是重要的。Chen和Hall（2011）研究了英国InterCity 125/225线路改造对英国30多年以来的地区间的经济地理影响。该研究基于到达伦敦的旅行时间，把6条高铁线附近的26个城镇划分为三个受影响的区域。他们的研究结论表明，高铁对两小时经济圈的经济增长具有显著的影响。但是，不同的区域在影响大小上有显著差异。
在最近的一份题为《中国高铁的地区经济影响分析》（2014）的研究报告中，专家们研究了交通状况改善的大都市圈效益的概念。研究发现衡量高铁最优区域经济影响的指标是总产出的增长潜力，尤其是大都市圈经济效应带来的生产力增长、就业人数增长和旅游贸易增长三方面的潜力。
以往的研究已经提出了高铁对城市和地区的影响。大多数的研究表明高铁的存在导致了更大的经济聚集，提高了市场可达性。市场可达性的提高可以增加一个地方作为生产场所的吸引力。我们试图建立模型以反映高铁带来的可达性变化的方式，并且充分理解大都市经济圈引力的强度和空间范围。
2 实证方法
我们假设第i个县在t年的产出水平Qit，取决于有效密度Dit以及任意的县固定效应ci和年度时间固定效应dit。
其中δ1是产出对于有效密度D的边际变化的替代弹性；εit是随机误差项。我们假定，其他条件不变的情况下，能够进入更大的经济圈更能增加公司的生产力，带来更高水平的产出。我们把有效密度建模为所有高铁能够达到范围内所有县产出的函数，因此可以认为大都市经济圈引力就是所有除土地以外的投入品的生产力。具体而言，我们考虑所有县之间的双向生产力外部性，假定溢出效应随地区和地区之间有效距离而指数降低。有效距离是一个考虑到交通基础设施可获得程度的指标。我们利用市场潜力来衡量有效密度，这种方法在论文和实证文献中应用非常广泛（Fujita和Ogawa，1982；Lucas和Rossi Hansberg，2002；Ahlfeldt et al.，2015）。
其中δ2>0决定了两个地区i和j之间的有效距离增加的时候，大都市圈生产力效应空间衰减的速率。以市场潜力来衡量有效密度实际上考虑到空间外部性对生产力的影响随着到附近经济圈的有效距离的变化而变化。
估计参数δ1和δ2是具有挑战性的。首先，要控制包含ci的所有区位因素是非常困难的，因为它们会影响到生产力，且与大都市经济圈潜在相关。第二，由于因变量（Qit）也出现在地区市场潜力的表达式中，模型存在机制内生性问题。第三，对产出的冲击是空间相关的，内生性问题也存在于附近的地区之间。
第一个问题能够以差分的形式估计方程（1）来解决，那些不可观察的不随时间变化的区位因素被差分消除。在我们的研究中，采用跨越整个高铁建设期的长差分形式。第二个问题能够通过加总右边地区j为更大的空间单元而缓解。第三个问题甚至更难以解决，因为附近地区的产出冲击可能不仅存在空间相关，而且在时间趋势上也是相关的。
为了从实证上解决上面提到的问题，我们把所有区位的产出都设为2002年的水平Qjt=2002，因此，产出的变化完全来自于有效距离的变化。我们的估计方程采取以下形式：
我们强调（3）式并不是传统的一阶差分方程，因为市场潜力的一阶差分是被旅行时间变化驱动的，而不是产出驱动的。方程（3）可利用非线性最小二乘法把参数δ1和δ2同时估计出来。利用估计得到的参数，我们可以把区位的经济圈规模增加一个单位对第i个县的以市场潜力表示的产出效应表达为双边有效距离的函数形式： 为了实证上估计（3）式，我们需要对研究样本中的每一对县之间的双边旅行成本进行计算（用有效距離衡量）。为了计算有效距离，我们使用地理信息系统和交通基础设施信息。在考虑两个县联系的时候，我们选取位于一对县城之间的最大城市作为经济圈的中心。我们假设交通成本唯一地由旅行时间决定，线路的选择基于旅行时间最小化。
2002年以后，为了进一步对列车进行提速，铁道部选定了几条连接我国主要城市的铁路进行更新改造，从此我国开始了大规模的高铁建设。2010-2012年间，五条总长2842公里的主要高铁线投入运营。这五条线路占现存高铁线的一半，覆盖了中国大部分中东部地区。所以本文研究2002年到2012年间高铁建设造成的大都市圈溢出效应的定量测度及应用。中国所有县的铁路状态信息可以从最近出版的《中华人民共和国铁路地图册》上查到。市县国民经济统计数据来自于中国知网提供的“中国经济社会发展统计数据库”。分行业价值增加总值数据来自于万得资讯宏观数据库。从县城到地级市的旅行时间本文参考12306网站官方公布的列车运行时间表。
3 市场潜力对产出的效应
表1第一列汇报了方程（3）估计结果，使用的产出变量是对数地区GDP。估计结果表明高铁发展的大都市圈具有正的溢出效应，这种效应随距离增加而衰减。由于产出对市场潜力的弹性为23.8%，市场潜力增加一倍意味着GDP增加27%（），大都市圈效应的衰减强度为每分钟3.1%。有效距离在150分钟以外的地区溢出强度会衰减到1%左右。我们用各个行业部门的价值增加总值（GVA）代替地区国内生产总值（GDP）重新估计方程（3）。估计结果列于表1的2-6列。从估计结果可以看出，除了其他服务部门以外，市场潜力弹性系数都大于全样本估计值。所以，除了金融服务的其他服务业对高铁的大都市经济圈效应并不敏感。而对于建筑、采矿、制造和金融部门，产出对于市场潜力变化的弹性是非常大的。制造业和金融部门对于高铁开通反应最为敏感。
基于估计的空间衰减参数，我们绘制了市场潜力变化图。图1中的黑实线显示，以市场潜力衡量的经济圈规模每增加1%对生产力提高的影响程度。其他线表示部门生产力溢出效应。
我们的估计结果与Ahlfeldt et al.（2015）类似。他们的研究对溢出效应的估计结果更加区域化，认为在大约半公里以内溢出效应会衰减到0。与这些研究相比，我们估计方法更加能够反映不同的空间外部性，所以估计的高铁大都市经济圈效应衰减速度更慢。我们的结果表明，高铁大都市经济圈溢出效应主要是通过资源共享、劳动市场匹配、消费品市场和生产者市场而起作用的。这种解释也与Hanson（2005）发现的较低空间衰减速度结论相一致。
4 结论
本文分析了高铁的大都市经济圈效应，估计了溢出强度和空间范围。我们发现产出对于有效密度（即市场潜力）的弹性是23.8%。我们结果意味着生产力对于有效密度的弹性是3.1%。我们的实证结果还表明，旅行时间每增加27分钟，大都市圈溢出强度就衰减一半，旅行时间增大到200分钟，溢出效应衰减到0。高铁带给边缘地区的利益形成的机制主要包括知识传播、劳动资源共享、市场外部性等。
【参考文献】
【1】Ahlfeldt， G. M.， Redding， S. J.， Sturm， D. M.， & Wolf， N. The Economics of Density： Evidence from the Berlin Wall[J]. Econometrica， forthcoming，2015（12）：183.
【2】Fujita， M.， & Ogawa， H. Multiple equilibria and structural transition of non-monocentric urban configurations[J]. Regional Science and Urban Economics， （1982），12（2）： 161-196.