王宇寧，運迎霞，范志清

(1.天津大學建筑學院，天津 300072;2.國家開發(fā)銀行天津市分行，天津 300061)

1 前言

高速公路的建設(shè)通車加速了農(nóng)村城鎮(zhèn)化[1]，對沿線區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展起著長期而巨大的影響作用。高速公路的社會經(jīng)濟影響評價不僅能夠全面地衡量公路項目的直接和間接效益，為區(qū)域規(guī)劃公路提供科學的依據(jù)，更為后續(xù)項目立項決策提供依據(jù)，為資金的合理利用提供科學的參考。目前，國內(nèi)外對于高速公路項目社會經(jīng)濟影響的評價大多是定性分析[2]，在定量評價方面仍顯空白。系統(tǒng)動力學作為一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學科，在研究社會經(jīng)濟系統(tǒng)過程中有其應(yīng)用優(yōu)勢[3]。因此，這一學科已被很多學者引入到高速公路社會經(jīng)濟影響評價中來。但是總體而言，這些研究大多只給出了相應(yīng)的建模思想和步驟，缺乏對模型的數(shù)學驗證和分析。因此有必要深入分析高速公路社會經(jīng)濟效益的產(chǎn)生機制，進一步完善高速公路社會經(jīng)濟影響評價的系統(tǒng)動力學模型?；诖?，本文以具體的高速公路項目為例，運用系統(tǒng)動力學模型對其進行了檢驗和分析，以期更為深入地揭示高速公路項目社會經(jīng)濟效益的產(chǎn)生機制，從而為后續(xù)項目的開展提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。

2 高速公路項目社會經(jīng)濟效益及產(chǎn)生機制

高速公路項目的建設(shè)不僅對沿線區(qū)域的國民經(jīng)濟產(chǎn)生重大影響，同時也對區(qū)域社會的發(fā)展具有一定貢獻，一般而言公路建設(shè)項目所體現(xiàn)出來的社會經(jīng)濟效益主要包括直接投入效益、產(chǎn)出效益、開發(fā)效益、波及效益、傳遞效益和潛在效益[4]。從這幾類經(jīng)濟效益的本質(zhì)和發(fā)展作用來看，公路建設(shè)、運營對于社會經(jīng)濟發(fā)展的作用機制可描述如下。

2.1 直接建設(shè)投資引發(fā)的直接投入效益

高速公路項目的直接投資可通過市場機制轉(zhuǎn)化為對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的間接投資，刺激了區(qū)域內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)(主要是第二產(chǎn)業(yè))的發(fā)展，從而促進區(qū)域國民經(jīng)濟的增長[5～8]。高速公路直接投入效益的作用機制如圖1所示。

2.2 區(qū)域運輸變化引發(fā)的產(chǎn)出效益

高速公路項目建成通車后，區(qū)域交通狀況將會發(fā)生改善，運輸成本降低，區(qū)域間客貨運量增長?？拓涍\量的增加對第一、二、三產(chǎn)業(yè)凈產(chǎn)值的增長將做出一定的貢獻[8～10]。產(chǎn)出效益的作用機制如圖2所示。

圖1 直接投入效益產(chǎn)生機制圖Fig.1 The mechanism of the equity investment benefits

圖2 產(chǎn)出效益機制圖Fig.2 The mechanism of the output benefits

2.3 區(qū)域交通改善引起區(qū)域優(yōu)勢增強、投資環(huán)境改善、便于資源開發(fā)而引發(fā)的效益

該部分效益主要包括公路建設(shè)項目引發(fā)的開發(fā)效益、波及效益、傳遞效益及潛在效益。高速公路的建設(shè)可以促進沿線區(qū)域的自然、旅游等資源開發(fā)，導(dǎo)致土地增值而產(chǎn)生效益;同時由于公路的修建致使區(qū)域交通情況改善，區(qū)位優(yōu)勢增加、競爭能力增強;高速公路建設(shè)項目還能帶動區(qū)域其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加速商業(yè)、零售業(yè)的聚集效應(yīng)[10～14]，而圍繞該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又出現(xiàn)新的需求，從而加快區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展。該部分效益的產(chǎn)生機制如圖3所示。

圖3 其他效益產(chǎn)生機制圖Fig.3 The mechanism of other benefits

3 高速公路社會經(jīng)濟效益評價系統(tǒng)動力學模型

3.1 區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)因果關(guān)系

根據(jù)上文對于區(qū)域經(jīng)濟與區(qū)域公路交通發(fā)展的分析和描述，以及綜合各個效益環(huán)，可得出區(qū)域經(jīng)濟與公路交通發(fā)展的因果關(guān)系圖，如圖4所示。

圖4 區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)因果關(guān)系圖Fig.4 The causal relationship of regional economy and highway development

圖4主要列出了區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)中的各要素因果關(guān)系，該系統(tǒng)中主要有以下幾條路徑較長、影響較大的因果關(guān)系反饋回路。

1)公路里程—運輸量—第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)—交通投資—運輸供給。

2)公路里程—運輸量—第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—GDP—交通投資—運輸供給。

3)公路里程—運輸量—第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—GDP—交通投資—運輸供給。

4)公路里程—第二產(chǎn)業(yè)投資—第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—GDP—交通投資—運輸供給。

5)公路里程—第三產(chǎn)業(yè)投資—第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—GDP—交通投資—運輸供給。

6)公路里程—第一產(chǎn)業(yè)投資—第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值—GDP—交通投資—運輸供給。

3.2 區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)動力學結(jié)構(gòu)模型

系統(tǒng)動力學模型的本質(zhì)是一階微分方程組。在模型中狀態(tài)方程系統(tǒng)描述了水準(狀態(tài))變量的變化規(guī)律，用歐拉法數(shù)值積分表示，其一般形式為

式(1)中，L.K，L.J分別為K，J時刻的狀態(tài)變量;IR.JK，OR.JK分別表示流入速率與流出速率，K表示現(xiàn)在時刻，J表示與K相鄰的前一時刻，DT是步長且DT=JK。

根據(jù)前述區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展因果關(guān)系圖，可建立區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)動力學結(jié)構(gòu)模型，如圖5所示。值得說明的是，在以往的研究中[4，6]，很少涉及里程與交通量的關(guān)系研究，本文在前人工作的基礎(chǔ)上，對區(qū)域經(jīng)濟與交通發(fā)展的系統(tǒng)動力學流程圖進行了改進，利用Vensim PLE軟件建立系統(tǒng)動力學模型，并畫出系統(tǒng)流程圖以及進行相應(yīng)的仿真。

區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)模型涉及的主要變量及變量解釋如下。

1)水平變量:區(qū)域國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)，區(qū)域第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，區(qū)域公路里程。

2)速率變量:國內(nèi)生產(chǎn)總值正、負增長(用“增加”、“減少”表示)，產(chǎn)值增長率一、二、三(第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長率)，公路里程增長率。

3)輔助變量、參數(shù)和其他變量:產(chǎn)值初始值一、二、三(第一、二、三產(chǎn)業(yè)初始值)，第一、二、三產(chǎn)業(yè)投資，投資增長系數(shù)一、二、三(第一、二、三產(chǎn)業(yè)投資增長系數(shù))，產(chǎn)業(yè)投入系數(shù)一、二、三(第一、二、三產(chǎn)業(yè)投資系數(shù))，公路里程初始值，公路刺激系數(shù)一、二、三(交通改善對第一、二、三產(chǎn)業(yè)的刺激系數(shù))，客運量短缺量，客、貨運量短缺影響系數(shù)，貨運量，客運量，貨運彈性系數(shù)一、二、三(貨運量增長對第一、二、三產(chǎn)業(yè)的彈性系數(shù))，客運彈性系數(shù)三(客運量增長對第三產(chǎn)業(yè)的彈性系數(shù))，客、貨運需求量，客、貨運能力，客、貨運能力系數(shù)(公路里程對客貨運能力的影響系數(shù))，客、貨運需求系數(shù)(區(qū)域經(jīng)濟增長對貨運、客運的需求系數(shù))。

圖5 區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)流程圖Fig.5 The flow chart of regional economy and highway development system

4 津薊高速公路實例分析

利用上述區(qū)域經(jīng)濟—公路交通發(fā)展系統(tǒng)動力學流程圖，可以對高速公路建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展進行仿真模擬，并通過對模擬結(jié)果的分析，了解兩者發(fā)展的狀況和趨勢。以津薊高速公路為例進行實證研究。津薊高速公路是連接天津市薊縣到天津市中心的高速公路，全長102.6 km，于2001年正式開始施工，2003年9月26日全線竣工通車。該工程是天津市“十五”期間大型重點基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目之一，是至今為止天津市高速公路建設(shè)中路線最長、投資最多、工程量最大的工程。本文按照軸線—軸心法[7]，以公路所經(jīng)過行政區(qū)域來劃分津薊高速公路的影響區(qū)域。鑒于數(shù)據(jù)的可獲得性，將天津市作為津薊高速公路的影響區(qū)域，涉及數(shù)據(jù)來源于1995—2007年天津市統(tǒng)計年鑒。

4.1 系統(tǒng)仿真誤差檢驗

仿真模擬以天津市1995—2006年經(jīng)濟、交通數(shù)據(jù)為依據(jù)，計算出各個參數(shù)帶入模型，以1995年為基本年，時間步長為1年，仿真完成時間為11年。模型仿真得到的天津市1995—2006年GDP如圖6所示。

圖6 1995—2006年天津市GDP仿真結(jié)果Fig.6 The simulation results of Tianjin’s GDP during 1995—2006

將系統(tǒng)仿真計算出來的GDP走勢與1995—2006年天津市實際GDP進行對比，可得到該系統(tǒng)仿真的誤差，從而檢驗該系統(tǒng)動力學模型的穩(wěn)定性(見表1)。

表1 天津市GDP仿真誤差表Table 1 The error of the simulation of Tianjin’s GDP

續(xù)表

從表1可以看出，前幾年和后幾年的仿真誤差較小，基本上在0.05左右，而在2000—2002年，模型的仿真誤差基本上接近于0.1，主要因為仿真的前5年正好處于“九五”規(guī)劃，天津經(jīng)濟發(fā)展迅速，經(jīng)濟運行質(zhì)量良好，模擬效果較為穩(wěn)定。“十五”期間是天津市經(jīng)濟社會發(fā)生歷史性變化的5年，生產(chǎn)總值增長速度比“九五”更快，故仿真結(jié)果出現(xiàn)稍許偏差?？傮w而言，該模型的仿真誤差平均低于0.1，模擬結(jié)果與區(qū)域GDP的實際值有較高的擬合度，故可認為該模型仿真效果較為良好，性能較為穩(wěn)定，能夠用來進行后續(xù)的模擬分析預(yù)測。

4.2 有無對比結(jié)果演示

通過前面的擬合階段分析，可以知道模型對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的擬合是比較準確的，因此可以通過該模型預(yù)測區(qū)域經(jīng)濟以后的發(fā)展趨勢，用相同的模型參數(shù)來預(yù)測已建高速公路與不建高速公路時區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，為了保證預(yù)測的準確性，預(yù)測年限不宜過長，文章設(shè)置該模型的預(yù)測到2013年為止，2003—2013年已建和未建津薊高速公路的天津經(jīng)濟情況擬合結(jié)果見圖7。

圖7 已建津薊高速與未建津薊高速的GDP對比分析圖Fig.7 The comparison of the GDP of Jinji highway being built or not

根據(jù)有無對比分析法，以兩者的差值作為津薊高速公路運營所帶來的社會經(jīng)濟效益總和。由于區(qū)域外部環(huán)境可能會發(fā)生變化，為了保證模型預(yù)測的準確性，預(yù)測年限設(shè)定為2013年，其中2003—2007年GDP選取實際值，2007—2013年根據(jù)預(yù)測的津薊高速公路建成后各年度的國內(nèi)生產(chǎn)總值與不建該高速公路預(yù)測的各年度國內(nèi)生產(chǎn)總值，用上述方法計算出各年所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益(見表2)。

表2 津薊高速公路社會經(jīng)濟總效益Table 2 The social-economic benefits brought out by Jinji highway

4.3 津薊高速公路社會經(jīng)濟效益評價系統(tǒng)仿真結(jié)果分析

1)津薊高速公路所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益基本上逐年增加。需要說明的是，2005年津薊高速公路產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益從2004年的7.83億元增加到325.1億元，表明高速公路社會經(jīng)濟效益的釋放需要一段時間，經(jīng)過人們的認知、使用、認可，當公路使用者對其達到認可后，社會經(jīng)濟效益便會步入一個快速增長通道，從而形成一個公路投資帶動社會經(jīng)濟效益增長的良性發(fā)展路徑。至2013年，其產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益將達到1108.06億元，可見津薊高速公路的修建對天津經(jīng)濟發(fā)展的影響十分巨大。

2)本文利用進行公路項目宏觀社會經(jīng)濟效益后評價所建立的系統(tǒng)動力學模型，通過對區(qū)域經(jīng)濟與交通之間相互演進機理的模擬，來分析未來整個區(qū)域經(jīng)濟的增長趨勢。采用了一個假設(shè)前提，即區(qū)域所處的外部環(huán)境(如政策環(huán)境或宏觀經(jīng)濟環(huán)境等)沒有大的振蕩。基于目前我國改革開放的良好政治、經(jīng)濟環(huán)境，以及國民經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展的基本態(tài)勢，同時考慮目前天津市經(jīng)濟建設(shè)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的具體情況，項目影響區(qū)域內(nèi)這種內(nèi)外部經(jīng)濟環(huán)境是基本符合上述假設(shè)前提的。

5 結(jié)語

高速公路項目的建設(shè)和運營給沿線區(qū)域帶來了巨大的有形和無形的社會經(jīng)濟效益。為了更為客觀和定量地對高速公路社會經(jīng)濟效益進行評價，本文建立了區(qū)域交通—經(jīng)濟增長系統(tǒng)動力學模型，利用Vensim軟件畫出系統(tǒng)動力學流程圖。最后引入了天津市津薊高速公路實例，在對模型仿真誤差進行驗證的基礎(chǔ)上，證實了該系統(tǒng)動力學模型效果較佳、性能良好。對已建高速公路和未建高速公路的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展趨勢進行預(yù)測，根據(jù)有無對比法計算出了津薊高速公路在2003—2013年所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟總效益。根據(jù)結(jié)果可知津薊高速公路的建設(shè)對天津經(jīng)濟發(fā)展的影響是十分巨大的。本文得出的結(jié)論與所采用方法，對于今后我國高速公路項目社會經(jīng)濟效益的提高具有重要的借鑒意義。

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