王姣娥团队在高铁与航空研究方面获得新进展

  在国家自然科学优秀青年基金项目(41722103)的资助下,地理资源所王姣娥团队在过去两年中持续开展高速交通与区域发展方面研究,并在该领域取得了如下研究成果: 

  1. 揭示了高铁经济效应:交通区位重塑与空间溢出效应 

  高速铁路对区位的影响主要表现在两个方面:一是缩短旅行时间,提高城市可达性;二是提高城市间运输联系强度和便捷性,改变城市在交通网络中的连通性。城市经济增长在空间上存在自相关性,即一个城市的经济增长会受到周围城市各社会经济要素的影响。研究采用2007-2015年的面板数据,将反映交通区位特征的可达性和连通性两个指标引入到空间计量经济模型中,分析和评价高铁区位特征对城市经济增长的影响,并探析其空间溢出效应。研究发现:(1)高铁的经济影响主要是通过改善铁路网的可达性和连通性来实现的,而高铁虚拟变量(即反映是否有高铁开通的变量)对区域经济增长的影响不显著。(2)高铁网络化对经济增长的影响具有空间异质性。(3)高铁网络化对城市经济增长具有显著的溢出效应。 

  2. 比较了高速铁路对城市与农村空间扩张的影响 

  过去三十年中,中国城市与农村都得到了较大发展,并对生态与环境造成了很大的挑战。本研究以长江中游地区为例,比较了2005-2015年期间,高铁建设对城市与农村空间扩张影响的差异。研究发现,高铁建设加速了城市和农村空间扩张,并扩大了农村土地利用斑块的规模和复杂度。其中,高铁列车频率、与高铁站的距离成为两个关键的影响因素。 

  3. 揭示了高铁、民航与长途客运汽车在新冠疫情传播中的作用 

  为了理解不同交通运输方式在新冠疫情城际传播中的作用,以中国为例,研究揭示了疫情早期各地的确诊病例数与武汉的距离、交通时间、交通运输联系强度(高铁、民航和长途客运)之间的关系。通过模型分析发现,各城市与武汉的距离、时间、高铁和航空的联系频次与确诊病例数密切相关,而交通枢纽则容易成为疫情早期传播的影响地。此外,研究发现,由于武汉对外社会经济联系与交通运输联系的空间偏好,东部地区的城市比西部地区的城市、南部地区比北部地区的城市出现疫情时间早,大城市比小城市疫情出现早。以上,均与我国的高速交通发展、城市之间的“流空间”交互关联网络强弱密切相关。该研究发现对其他国家如何在疫情时期采取切断交通运输联系、有效防控疫情具有支撑作用。 

  4. 城市连通性与城市网络体系重塑:基于高铁列车和长途客车网络的比较 

  连通性是指交通运输网络中某一地点(节点)与其他地点联系的便捷程度和状态,体现该地点及其活动进行社会交流的难易程度与便捷性,及其在网络中的功能地位。一般从运输设施联通和运营组织频率两方面进行评价。高速铁路的建设不仅可以大幅度缩短城市间的旅行时间,产生显著的时空收敛效应,提高可达性;同时,高铁开通整体上也会大幅度增加列车频率,提高城际之间的运输联系强度以及人们出行的便捷性,并进而对城市网络结构体系的重塑产生一定的影响。研究以高铁列车(high-speed train, HST)和长途汽车(inter-city coach, ICC)为代表,基于2018年的时刻表数据构建了全国尺度的铁路和公路客运组织网络,采用客流组织系数和社区挖掘的方法,对比分析了两种运输方式在空间结构方面的异同性,并归纳总结了高铁和长途汽车的3种空间组织模式,反映了不同区域、不同发展阶段的交通运输组织网络模式差异。研究发现:高铁列车和长途汽车网络在空间组织结构方面存在一定的相似性和差异性,技术经济特征、自然环境、设施网络、地理空间、管理体制等对两种交通方式具有明显的影响。整体上高铁表现出全国或区域尺度的轴线结构,长途汽车表现出地方化的“核心-边缘结构,两者存在一定的竞争和互补关系,在不同区域、不同发展阶段形成了差异化的空间组织模式。 

  5. 揭示了近40年中国航空网络演化的鲁棒性参数阈值 

  随着中国航空网络的不断完善,应对天气、传染病等意外事件的网络鲁棒性(可靠性)值得研究。基于1975-2017年中国航空网络的演化数据,采用基于中心性的研究方法,发现,在网络节点随意失效时,中国航空网络的韧性较高,只有在80%的机场失效情况下,网络处于瘫痪状态;而按中心性排序的前20%机场失效时,网络基本瘫痪。在过去40年中,虽然中国航空网络规模不断扩大和完善,然而面对按中心性重要程度的网络瘫痪基本参数阈值——20%却并未发生变化,这反映了中国航空网络具有的自组织特性,也体现了20%机场在中国航空网络中的枢纽地位。 

  6. 比较研究了中国与欧美等国低成本航空公司的空间服务市场与运营效率 

  航空放松管制以来,美国和欧洲均经历了低成本航空迅速增长的阶段。中国作为全球最大的航空运输市场之一,低成本航空也逐步发展。本研究试图从旅客运量、空间服务范围、网络结构以及运营效率等方面,将中国最大的低成本航空公司春秋航空,与欧洲与美国最大的低成本航空公司—RyanairEasyJetSouthwestJetBlue进行比较。研究发现:相比于其他四大低成本航空公司,春秋航空仍属于小型或成长型的低成本航空公司,由于中国航空运输市场主要由三大国有航空公司占领,低成本航空进入部分繁忙机场与繁忙航线的制约性较大。相比其他低成本航空公司,由于管理有效,春秋航空的运营效益和财务表现良好。 

  7. 揭示了高速铁路对国内民航旅客运输替代效应 

  高速铁路的快速建设,对国内民航客运的发展产生了较大的影响。基于事后分析视角,研究从直达联系角度建立了国内高铁-民航运输的空间叠合网络,定量分析高铁建设前后民航旅客运输的变化特征,并基于航空客流增速变化识别出高铁影响下的四种航段类型及其空间分布。基于2007-2014年全国277对高铁-民航运输重叠城市对的8 年面板数据,以航空客流为因变量,建立随机效应模型,研究高速铁路介入后对国内民航客运系统、北上广枢纽机场以及其他机场航线的替代效应。结论表明:(1)高速铁路对重叠网络的民航旅客运输产生了较强的替代效应,且高铁列车速度越快、城市间距离越短,替代效应越明显。(2)由于航班网络联系的多元化、旅客出行偏好选择以及对时间敏感性不同,枢纽机场航线较非枢纽机场航线受高铁建设的影响相对较小。 

  8. 拓展了高铁与民航竞争的研究范式:从空间到空间-时刻维度 

  以往研究往往从票价、时间、距离、服务、设施布局等视角研究高铁与民航的竞争,随着出发与到达时刻越来越受到旅客的重视,而时刻表编制也成为运营主体配置运输资源、优化服务水平、提升竞争优势的重要手段。本研究借鉴霍特林模型(Hotelling Model)的分析框架,引入时间窗概念,构建了高铁与民航重叠网络以及潜在竞争的理论框架,将高铁与民航运输的竞争从空间拓展至空间-时刻维度,从时刻资源配置视角探讨了两种运输方式的竞争关系。基于2017年的高铁与民航列车时刻表数据,研究揭示了高铁与民航运输在时刻资源配置上的差异性,探讨了高铁-民航竞争网络在“日”尺度下的空间格局动态变化特征,构建时刻资源竞争强度评估体系并总结归纳出五种竞争模式:单一运输方式主导型、高频完全竞争型、低频完全竞争型、错位竞争型、时刻互补型。研究结果对于高铁、民航运营主体针对性地优化时刻资源配置策略,提升综合运输服务供给水平具有一定的参考意义。     

  相关发表成果: 

  【1】    Zhang Y. Zhang A. Wang J.*. Exploring the roles of high-speed train, air and coach services in the spread of COVID-19. Transport Policy, 2020, 94: 34-42. DOI:10.1016/j.tranpol.2020.05.012.    

  【2】    Jiao J., Wang J.*, Zhang F.*, Jin F., Liu W. Roles ofaccessibility, connectivity and spatial interdependence in realizing the economic impact of high-speed rail: Evidence from China. Transport Policy, 2020, 91: 1-15. DOI: 10.1016/j.tranpol.2020.03.001.    

  【3】    Wang J.Huang J., Jing Y. Competition between high-speed trains and air travel in China: from a spatial tospatiotemporalperspective. Transportation Research Part A, 2020, 133: 62-78. DOI: 10.1016/j.tra.2019.12.030.   

  【4】    Chen Y., Wang J. *, Jin F. Robustness of China’s air transport network from 1975 to 2017. Physica A, 2020, 539: 122876. DOI: 10.1016/j.physa.2019.122876.    

  【5】    Wang J.Du D., Huang J.Inter-city Connections in China: High-speed train vs. inter-city coach. Journal of Transport Geography. 2020, 82: 102619. DOI:10.1016/ j.jtrangeo.2019.102619.    

  【6】    Dobruszkes F., Wang J.Developing a low-cost airline in a semi-protected regime: comparing China to Europe and the US. Journal of Transport Geography, 2019, 77:48-58.   

  【7】    Zhang G., Zheng D., Wu H., Wang J., Li S. Assessing the role of high-speed rail in shaping the spatial patterns of urban and rural development: A case of the Middle Reaches of the Yangtze River, China. Science of the Total Environment. 2020, 704: 135399. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135399.   

  【8】    王姣娥,景悦, 杨浩然. 中国高铁-民航竞争网络的空间演化模式及影响因素. 地理科学. 2020, 40(5):675-684.    

  【9】    王姣娥, 景悦, 杨浩然. 高速铁路对国内民航旅客运输的替代效应测度. 自然资源学报. 2019, 34(9):1933-1944. 

   


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