1 引言

交通运输与区域发展的关系研究一直是城乡规划领域研究的热点，可达性^[1]作为衡量交通系统便捷程度的重要指标而被广泛应用于交通与区域发展研究之中^[2-6]。高速铁路作为现代铁路史上的重大革新，其产生的时空“收敛效应”影响着区域之间相互作用的强度和方向，导致城市间相对区位结构的改变，从而带来地域空间结构的重大变化^[7]。国外学者较早开展高铁可达性的研究：Gutierrez^[8]和Martin^[9]对马德里—巴塞罗那—法国边境高铁的可达性影响进行了实证研究；Murayama^[10]和Sasaki^[11]等对日本新干线引起的可达性变化对区域经济、人口扩散、城镇体系等的影响开展了研究；Justin^[12]等通过分析高铁开通后韩国首尔都市圈可达性的区域差异，确定了高铁最佳投资区域。

随着近年来我国高铁建设的不断升温，高铁对区域可达性的影响也越来越多地受到了国内学者们的关注。金凤君^[13]等分析了东亚地区现状和规划高速铁路对城市交通圈和可达性的影响；蒋海兵^[14]等比较有、无高铁情形下京沪地区中心城市可达性空间格局变化，评价京沪高铁对沿线中心城市可达性的影响；陶卓霖^[15]、汪德根^[16]等分析高铁和非高铁情形下可达性指标及其变化，评价了高铁建设对长三角地区县域和都市圈可达性的影响。当前，国内研究主要呈现出三个趋势：研究对象上，由对单条高铁线的研究^{[17, 18]}转向对综合高铁网络的研究^{[19, 20]}；研究内容上，由可达性研究^{[21, 22]}转向对可达性引起的城市体系和经济变动进行深入挖掘^[23-26]；研究方法上，综合运用加权栅格法^{[16, 27]}和网络分析法^{[15, 28]}测度出行时间。但现有研究一般为全国尺度^{[21, 28]}、省域尺度^{[20, 29]}以及区域尺度^{[15, 16, 27, 30]}，鲜有从城市群尺度开展，且对高铁建设所带来的城市群内部城市体系与结构的变动研究不足。在指标选取上，学者一般选取加权平均出行时间、经济潜力、日常可达性三类指标，较好地解释了高铁建设对区域城市之间的作用强度与联系便捷程度的影响，但忽略了城市相对区位的变化。同时，既有研究多将市域作为研究单元，以市辖区作为市域的中心，忽视了外围区县与市辖区在交通基础设施建设水平上的差异。

有鉴于此，本研究以西部地区唯一的超大城市群——成渝城市群为研究对象，以区县作为研究单元，采用网络分析法测算出行时间，兼顾了高速公路与铁路的封闭性问题。通过比较成渝城市群在无高铁、现状高铁和规划高铁三种情况下各城市（分析单元）可达性指标及其变化，评价高铁建设对成渝城市群区域可达性的影响，并进一步分析可达性变化对城市相互作用格局的影响。

2 研究区与研究单元

成渝城市群位于中国西部（图 1），是中国西南地区最重要的社会经济发展综合体，也是国家推动长江经济带与“一带一路”倡议的重要支撑，在全国“两横三纵”城市化战略格局中具有十分重要的地位。本研究所划定的成渝城市群范围来源于《成渝城市群发展规划》（2016—2020），包括重庆市29个区县以及四川省15个地级市的部分地区，总面积18.5万平方公里，2014年常住人口9094万人。

本研究以县（区）划分研究单元，考虑到重庆和成都大都市区的实际特征和可比性，将重庆市主城九区（含渝中、大渡口、沙坪坝、九龙坡、南岸、巴南、渝北、江北、北碚），成都市市区（金牛、武侯、青羊、锦江、成华五区）予以合并；同时，将其他地级市市区范围内的市辖区合并为一个研究单元，作为市区进行研究（如将自贡市的大安区、自流井区、贡井区以及沿滩区合并为“自贡市区”）。合并后共划分出116个研究单元。

3 研究方法与数据 3.1 交通可达性

为了全面地反映各城市之间相互作用的潜力与机会大小以及城市相对可达性水平的变化，本研究选取加权平均出行时间、日常可达性指数、经济潜力指数与可达性系数四项指标，用以评价高铁建设给区域可达性带来的影响。

（1）加权平均出行时间

加权平均出行时间表示某个城市到其他城市最短出行时间的平均水平，反映城市之间相互联系、相互作用的难易程度，侧重于从时间成本角度衡量区域间可达性水平。该指标既受交通建设水平的影响，也与城市规模相关，反映经济总量、人口规模等城市属性对城际联系的影响^[31]。加权平均出行时间指标得分越低，反映可达性水平越高，与其他城市联系越密切。公式如下：

(1)

(2)

式中：AT_i表示城市i到区域内其他城市的加权平均出行时间；T_ij表示城市i到城市j的最短出行时间；M_j表示城市j的社会经济发展规模，用城市j的人口规模P_j与经济规模G_j计算；n表示区域内城市（分析单元）的数量。

（2）日常可达性指数

日常可达性指数表示某个城市在一定时间内所能到达的经济活动规模或人口规模^[32]，反映城市在一定交通格局下的市场潜力规模，侧重于从城市通过交通网络所获得的机会数的角度来衡量城市的可达性水平。通常以三小时为时间截止点，本研究统计各城市对外联系三小时等时圈覆盖的人口规模。公式如下：

(3)

式中：DA_i表示城市i的日常可达性指数；P为城市人口规模：δ_ij为系数，如果城市i到城市j的最短时间在三小时以内，则δ_ij =1，反之为0。

（3）经济潜力指数

经济潜力指数表示某个城市克服时间成本，可以到达的经济活动的数量，反映各地接受中心城市的空间“合力”或经济辐射能力^{[8, 28]}，侧重于从城市通过交通网络在整个区域中获得的区位优势潜力的角度来衡量城市的可达性水平。计算公式如下：

(4)

式中：PA_i表示城市i的经济潜力指数，其值越大，表明城市i受其他城市经济辐射能力越强；M_j表示城市j的社会经济规模；β为距离摩擦系数，取1。

（4）可达性系数

可达性系数为城市可达性值与网络所有城市可达性平均值之比，反映城市在网络中可达性水平的高低，进一步体现城市在交通格局中的地位与变动趋势^[33]。公式如下：

(5)

式中：AT_i′为城市i的可达性系数；AT_i为城市i的加权平均出行时间；可达性系数越小，表明城市i的相对可达性水平越高，在城市中的交通区位越优越，1为区域平均水平，小于1表示在区域中占据优势，大于1表示在区域中处于相对不利地位。

3.2 城市经济联系

基于“流”空间的理论，城市对外经济联系总量反映某一城市对外“流”的总和，更能反映城市在区域城市空间相互作用网络中的地位^[25]。为了进一步测度高铁建设所带来的可达性的变化对成渝城市群城市相互作用格局的影响，本文借用引力模型计算城市之间的经济联系强度^[26]，通过城市对外经济总量表征城市在区域城市相互作用网络的地位。公式如下：

(6)

(7)

式中：L_ij表示两城市间的经济联系强度；L_i表示城市i对外经济联系总量；M为城市社会经济规模；T_ij表示城市i到城市j的最短出行时间。

3.3 数据获取与计算

成渝城市群各城市的人口规模和经济总量分别用常住人口与地区生产总值（GDP）来替代，数据来源于《四川统计年鉴2016》和《重庆统计年鉴2016》，为2015年数据。各分析单元数据由区县数据合并而得。

交通网络数据通过获取成渝城市群所在区域的ArcGIS瓦片数据（数据源为百度地图），通过人工数字化而得，数据获取时间为2017年3月。规划高铁数据来源于《成渝城市群发展规划（2016-2020）》。铁路包括现状高速铁路、规划高速铁路、动车线路以及普通铁路，公路包括高速公路、国道、省道、普通公路（县道）（图 2）。

根据国家公路技术标准，结合区域情况，道路行车速度设置如下：高速铁路运行速度设置为200km/h，开行动车组列车的普速铁路运行速度设置为150km/h，其他普速铁路运行速度设为90km/h，高速公路、国道、省道以及普通公路运行速度分别设置为120、80、60以及30km/h。利用ArcGIS10.2网络分析工具箱中的OD成本矩阵工具测算任意城市之间的最短出行时间。考虑到铁路与高速公路的封闭性问题，其他类型的道路与铁路、高速公路之间只能经由铁路站点和高速公路出入口相连，通过设置连通性组实现^①。

将现状道路系统中的高速铁路剔除，用以计算现状无高铁网络下城市之间的最短出行时间；利用现状道路系统计算现有高铁格局下城市之间的最短出行时间；在现有道路系统下叠加规划高铁网络，用以计算规划高铁建成后城市间的最短出行时间。由于本研究只关注高铁对可达性的影响，因此不考虑其他规划道路信息。最终获得无高铁、现状高铁和规划高铁三种交通格局下城际间出行时间的OD成本矩阵，计算可达性指标并比较其差异，用以分析高速铁路对区域可达性的影响。

4 结果分析 4.1 加权平均出行时间及变化

（1）新增高可达性区域主要集中于高铁沿线，高铁建设表现出显著的廊道效应。无高铁格局下（图 3a），加权最短出行时间呈现以大英县—遂宁市区—合川区为中心，向外围呈圈层式递增的趋势。其中，遂宁市区可达性程度最高，得益于城市群中心的区位优势，加权平均出行时间为2.83h，成为无高铁格局下的可达性中心。处于城市群边缘的川南、川北以及渝东北部分县域可达性最差。现状高铁格局下（图 3b），高可达性区域沿高铁线路扩展，并向外围可达性水平逐渐降低。可达性中心向高铁站点靠近，合川区（2.53h）取代遂宁市区成为可达性最优区域。由于渝万客运专线以及成绵乐客运专线的开通，沿线区域可达性水平提升幅度较大，尤其是高铁途经的城市群外围区域。同时，成渝客运专线除提升沿线城市可达性水平之外，也间接影响了毗邻的川南地区，导致该区域低可达性水平城市数量有所减少。在规划高铁格局下（图 3c），区域整体可达性水平进一步提升，高可达性区域呈现以南充市区—重庆主城区一线、绵阳市区—乐山市区一线以及成都市区—泸州市区一线为中心的布局。区域可达性中心转移到偏北部的高铁站点城市蓬溪县（2.13h）。新增高铁优化了区域高铁网络，在降低沿线城市出行时间的同时使得成绵乐客运专线与成灌快铁沿线部分城市获得高可达性。

（2）高铁建设大大缩短城市对外出行时间，尤其对边缘地区可达性改善最为显著，区域可达性水平趋于均衡。高铁建设在提升沿线区域可达性的同时也起到了放大区域可达性整体效应的作用，区内城市的加权出行总时间由高铁建设前的502.45h减少为规划高铁建成后的388.72h，变化率达23%。可达性水平较优区域（< 4h）范围不断扩大并占据城市群的主体，到规划高铁建成之时，仅有15%的城市加权平均出行时间大于4h。依据高铁建成前后各城市加权平均出行时间位序—规模分布（图 4），高铁建设使得大部分城市出行时间趋于一致，可达性水平趋于均衡。从变化的程度上看（图 3d），现状高铁对川南地区、城市群西北部以及渝东北地区的提升作用最为显著，即高铁对其所经过或邻近的城市群边缘区域的可达性提升作用最为明显。城市群中部地区由于传统的区位优势显著，整体可达性水平较高，尽管有新建高铁，但加权平均出行时间变化幅度不大。

4.2 日常可达性变动

日常可达性以成都市区、重庆主城区、绵阳市、乐山市、宜宾市、泸州市、南充市、永川区、涪陵区和万州区等10个中心城市为研究对象^②。

（1）高铁建设扩大了中心城市的辐射范围。提取区内10个中心城市市区中心在一定时间内对外出行可达城市数，整理得表 1。在出行1小时以内，除涪陵而外，各中心城市连接城市数量伴随着高铁建设有一定程度的增加。其中，成都市区增长量最大，连接城市数量最多，万州和宜宾均在高铁开通后突破0个，但总体上增长幅度较小。在出行2小时以内，乐山市连接城市数量增长量最大，达20个，在规划高铁建成后位居第三（32个），成都和重庆分别为第一和第二。在出行3小时以内，高铁对各中心城市连接城市数量的提升作用最为明显。其中，重庆主城区（69）增长幅度最大，达35，在规划高铁建成后超过成都（68），与南充市并列第一。排在末位的万州区也在高铁建成后由11个增长至31个。各中心城市均有高铁开通，高铁对于3小时可达城市数量提升作用最为明显。

（2）高铁建设在大幅提升中心城市日常可达性指数的同时使区域市场潜力中心向成都市区和重庆主城区转移。计算10个中心城市在无高铁、现状高铁和规划高铁格局下的日常可达性指数，整理得表 2。在无高铁格局下，南充市日常可达性指数最高，为10297.9，永川区（8369.99）位列第二，两城市均位于偏中部地区，在传统交通格局下，其市场潜力甚至超过了区域核心城市重庆主城区和成都市区。边缘地区的万州、泸州和宜宾受交通可达性的局限，日常可达性指数排在末位。现状高铁格局下，除宜宾市外，各城市日常可达性指数均有不同程度增加，高铁经过的边缘城市万州增长幅度最大，重庆主城区超过成都位列第二，仅次于南充。规划高铁建成后，重庆主城区增长幅度较大，日常可达性指数接近排在第一的南充，新开通高铁的宜宾、泸州、南充增长规模最为突出。从整体上看，高铁建设对传统交通不发达的城市群边缘地区（万州、宜宾、泸州）的日常可达性指数提升率最大，表明高铁建设能够明显提升边缘地区的市场潜力。中部地区的优势逐渐丧失，重庆主城区和成都市区两大高铁枢纽的市场潜力得到加强，从而巩固了两大核心城市的地位。与此同时，各城市的日常可达性指数差距逐渐缩小，次级城市潜力不断提升，其实力将在高铁格局下得到壮大。

4.3 经济潜力指数及变化

（1）高铁建设使经济潜力优越区沿高铁线路扩张，“时空收敛”效应强化沿线外围城市与中心城市的经济联系。无高铁格局下（图 5a），经济潜力优越区主要分布于成都市区、重庆主城区以及南充市区周边，并向外围潜力指数逐渐递减。川南地区和渝东北地区交通可达性差，远离经济中心，潜力指数相对较低。其中，双流区经济潜力指数最高，为9871，最低值位于川南的金口河区，为2242。现状高铁格局下（图 5b），区域整体潜力指数有所提升，潜力优越区沿高铁线路扩展，形成以成都市区为中心的放射状格局，郫都区成为潜力指数最大的区域（13180）。规划高铁格局下（图 5c），新增潜力优越区主要位于南充—重庆一线两侧，泸州、宜宾两市部分县域也进入潜力优越区行列。但位于区域中心的大足、安岳和乐至等县域缺少与高铁衔接的快速交通网络，其经济潜力指数并没有因为高铁建设而发生较大的变化。规划高铁建成后，潜力指数的极大值也位于郫都区（13742）。尽管高铁建设前后潜力值最大的区域均临近核心城市——成都，但高铁的建设使更多远离核心城市的区域加入到潜力优越区行列，高铁所带来的时空“收敛效应”在一定程度上弱化了空间距离的影响。

（2）高铁能够提升区域整体的经济潜力指数，但表现出明显的区域差异，形成非均衡的提升空间。区内城市经济潜力指数总和由无高铁格局下的659556增长为规划高铁格局下的845972，变化率为28%，整体提升效果显著。其中，成绵乐客运专线、成灌快铁、渝万客运专线以及川南地区新建高铁沿线城市经济潜力提升幅度较大，成渝客运专线沿线城市潜力值变化相对较小（图 5d）。一方面，成渝客运专线沿线城市地理位置优越，经济潜力值较高，提升空间小，另一方面，该区域交通设施尚不完善，高铁效应未能充分发挥。成绵乐城市带在经济潜力指数较高的情况下通过高铁建设进一步提升了潜力值，在城市群内部的竞争力也将得到进一步加强，而以重庆主城区为中心的东部地区在经济潜力方面明显弱于西部的成都地区，高铁建设弱化了重庆主城地区的竞争力。

4.4 可达性系数

（1）高铁建设压缩了城市出行时间，使更多的地区获得良好的区位。在无高铁格局下（图 6a），可达性系数不超过1的分析单元数量为75个，占分析单元总数的65%，区域中可达性最优的区域（可达性系数小于0.8）主要集中于达成—遂渝铁路沿线，可达性最差的区域（可达性系数大于1.4）集中于川南和渝东北地区。在现状高铁格局下（图 6b），可达性系数不超过1的分析单元数量有所减少，为74个，占分析单元数的64%。成渝客运专线以及成绵乐客运专线沿线可达性最优区域有所增加，可达性最差的区域并未发生较大变化。规划高铁格局下（图 6c），可达性系数不超过1的分析单元数量为77个，略有增加，占分析单元总数的66%。位于中部地区大足、安岳和乐至在高铁建设的同时可达性系数随之增高，高铁建设反而弱化了中部地区的竞争力。

（2）高铁建设扩大了优势区域与边缘地区的相对可达性水平差距（表 3）。以极差分析区域可达性系数的变化。在无高铁、现状高铁与规划高铁的格局下，可达性最差与最优区域可达性系数极差分别为1.39、1.49、1.71，差距呈扩大趋势。以标准差衡量可达性的均衡程度。无高铁、现状高铁和规划高铁格局之下，各分析单元可达性系数标准差分别为0.26、0.28、0.29，进一步表明边缘地区在城市群中的交通地位将越发不利，两极分化逐渐加剧。

4.5 城市相互作用格局

（1）高铁建设将强化成都市区和重庆主城区在城市群中的双核心地位，但成都市区将获得更大的发展潜力。在无高铁格局下（图 7a，表 4），成都市区与重庆主城区作为区域核心，对外经济联系总量远高于其他城市。随着高铁的建设（图 7a、b，表 4），区域内部各城市对外经济联系总量均值有所增加，但重庆主城和成都市区的增长幅度远远大于整体的增长幅度。高铁建设极大提高了重庆主城和成都市区的可达性水平，加强了与区域内部其他城市间的经济联系，提升了在区域城市相互作用网络中的地位，使得二者的双核心地位进一步巩固。对比重庆主城区和成都市区的对外经济联系总量，高铁建设过程中后者的绝对值和增长幅度都高于前者，形成较大的差距，表明高铁建设使得成都市区获得更大的发展优势，并有逐渐扩大的趋势。

（2）区域中心城市的辐射能力得到强化，但区域内部的极化现象并未得到明显改善。高铁建设改善了区域中心城市的可达性水平，对外经济联系总量有了不同程度的增加（图 7d，表 4）。其中，绵阳市变化值最大，在规划高铁建成后排在区域中心城市的首位，总量最小的宜宾市联系总量也成倍增长。各中心城市可达性的优化提升了对外经济辐射水平，增强了区域影响力。由于各中心城市对外经济联系总量增长幅度远不及成都市区和重庆主城区，区域内部的极化现象依旧十分突出。

（3）高铁建设加强了中心城市间的联系，但成渝一小时交通圈并未完全衔接（图 8）。在无高铁格局下，中心城市一小时交通圈表现出沿高速公路向外扩张的趋势，各城市之间相对独立。在现状高铁格局下，成都、绵阳、乐山依托高铁建立关联，成绵乐一体化得到加强，高铁对成绵乐城市带的发育具有潜在的推动效应。规划高铁格局下，长江沿岸各城市间的联系得到进一步加强。万州区可达性水平虽有所改善，但依旧处于相对孤立的状态。成都和重庆之间虽有高铁相连，但中部地区缺乏次级中心城市，且纵向交通较少，形成中部塌陷的格局，成渝一小时交通圈并没有完全衔接。尽管高铁建设使得城市一小时交通圈沿高铁线呈“指状”扩张，但区内其他交通设施缺乏与高铁的有效衔接，制约了中心城市在区域中的辐射带动。

5 结论与讨论

本文测算了成渝城市群在无高铁、现状高铁以及规划高铁三种格局下城市可达性绝对值与相对水平的变化。同时，利用引力模型测算城市间的经济联系水平，进一步分析可达性的变化对城市群内部城市相互作用格局的影响。具体结论包括：

（1）高铁建设极大地提高了各城市的可达性水平，并表现出显著的“廊道效应”。各城市加权平均出行时间在高铁建成后明显缩短，边缘区域尤为显著，高铁沿线城市出行时间最短，并向外围呈递增趋势。中心城市日常可达性指数提升明显，辐射范围明显扩大，潜力中心向重庆主城区和成都市区转移。高铁沿线城市加权平均出行时间最短，因而在经济潜力指数上获益显著。

（2）高铁建设在显著改善部分城市可达性水平的同时，扩大了城市间相对可达性水平的差距。尽管从可达性的改善幅度上来看，高铁建设使得边缘地区在可达性上得到较大的提升，但由于边缘地区原有的交通条件较差，高铁建设反而扩大其与交通优势区域的可达性差距。中心区与边缘区在可达性系数上的差异随着高铁建设而不断扩大。高铁建设需要与其他快速交通网络相衔接，使得高铁能够惠及全域，才能真正发挥高铁的优势，实现区域发展的均衡与协调。

（3）高铁建设强化了重庆主城区和成都市区的核心地位，且使后者获得更大的发展潜力。区域中心城市辐射能力得到提升，但仍与双核心保持着极大的差距。究其原因，城市辐射能力不仅与对外交通便捷程度有关，也与自身实力密切相关。做强区域中心城市需要在改善对外交通条件的同时强化中心城市的功能，提升自身的实力。高速铁路推动了成绵乐城市带和沿江城市带一小时交通圈的衔接，加强了城市带内部城市间的相互作用，但成渝一小时交通圈未能完全衔接。从可达性指标及其变化来看，城市群中心区在可达性方面的获益上显著小于周边地区，区位优势并没有得到发挥，次级中心城市和纵向交通干线的缺乏在一定程度上导致成渝之间形成塌陷区。

为了优化交通网络布局，成渝城市群应继续推动高铁建设，实现高铁覆盖网络化。除规划乐山—泸州—重庆以及成都—南充—万州等高铁横线而外，区内应加强高铁纵线建设，尤其是针对目前中部地区塌陷的局面，建议增加南充—遂宁—内江—自贡—泸州一线的高铁或高速公路等交通干线。同时，建议在《成渝城市群发展规划（2016— 2020）》所划定的8个区域中心城市的基础上，增加成渝客运专线沿线城市——内江为新的区域中心城市，使其依托高铁等交通干线成为中部地区重要支撑。建议加强边缘地区的基础交通网络建设，加强边缘城市同高铁枢纽城市以及区域中心城市间高等级公路和铁路联系，以扩大高铁对边缘地区的带动，缩小区域发展差距。

注释：

① 为接近真实的出行情况，在计算城市间最短出行时间之时，将开放性的公路设置为连通性组1，高速公路设置为连通性组2，普通铁路设置为连通性组3，高速铁路设置为连通性组4，将高速公路出入口同时设置为连通性组1和2，铁路站点同时设置为连通性组1、3和4。此时，高速公路与普通公路间只能通过高速公路出入口相连，普通公路、普通铁路与高速铁路之间只能通过铁路站点相连。采取设置连通性组的方式就可以最大限度还原现实城市间的旅行方式。

② 文章中选择的10个中心城市的依据是：成都市、重庆主城区是区域中的两个核心城市；乐山市、绵阳市、南充市、泸州市、宜宾市以及万州区是《成渝城市群发展规划（2016）》中所划定的区域中心城市；而涪陵区和永川区人口、经济规模较大，且在成渝城市群区域交通格局和城市空间格局中占有重要地位，因此本文将两个城市作为区域的中心城市进行研究。