第四章 高速鐵路的時間效益與時空競爭力

第一節 高速鐵路的時間節約效益

一 時間節約效益的概念及其測度指標

社會評價中對時間節約效益進行的評價，就是分析測算高速鐵路項目建成運營后，引起旅客旅行時間的節約所帶來的一切社會效益，并據此從時間節約角度分析和評價項目與社會的相互適應性。

隨著我國經濟近幾十年來的高速發展，交通運輸業也進入了歷史上規模最大、發展最快、持續時間最長的快速增長期，實現了跨越式發展。近年來，我國的人均收入和生活水平都在不斷提高，人們對于速度的追求越來越高，社會對于發展高速鐵路也產生了越來越強勁的需求。速度是高速鐵路技術水平的最主要標志，各國都在不斷提高列車的運行速度。京滬高鐵在試運行中跑出了416.6公里/小時的世界運營鐵路最高速度。高速鐵路的試驗速度已經超過500公里/小時，最高運行時速在300公里以上，今后將更快。目前小汽車最高構造速度僅240公里/小時，一般則在200公里/小時以內；高速公路一般限速120公里/小時；飛機比高速列車快，但計算往來機場和登記時間在內，在300～700公里范圍內，高速鐵路仍然有快捷優勢。幾種運輸方式綜合比較，高速鐵路優勢明顯。和航空相比，高鐵顯然具有安全優勢、準時優勢、價格優勢等；和傳統鐵路、高速公路相比，高鐵的快速大大縮短了兩地間的時間距離。對于作為公共服務基礎設施的高速鐵路而言，其創造的可計算的社會價值，有相當大部分是以旅行時間的節約表現的。因此，科學合理地計算高鐵節約出行時間而帶來的社會效益，對于全面評價高鐵具有非常重要的意義。

時間節約效益的測度指標為時間價值。出行時間即為旅客在旅途中花費的時間。從哲學的意義上講，時間與空間一起，構成物質存在的基本形式，對于整個物質世界來講是無限的。但從經濟學的觀點看，時間對于每一具體事物而言則是有限的，因而時間也是一種資源，具有機會成本和價值。旅客的旅行時間價值和一般意義的時間價值有所不同。居民在從事社會經濟生產活動的時間內直接為社會創造價值，即該段時間作為某種生產要素投入而產生價值，體現在商品價值中。與此同時，旅客在旅行過程中并不為社會創造財富，但旅客出行時間的節省和其他資源一樣會產生價值，旅行時間的價值計算是通過計算旅行時間的減少而增加的從事其他活動的時間價值得到的。時間價值就是指由于時間的推移而產生的效益增值量和由于時間的非生產性消耗造成的效益損失量的貨幣表現。對不同的旅客而言，其時間價值也各不相同。

一般而言，時間價值受旅客類型、旅客收入、出行目的、出行時間及出行方式等多種因素的影響。大城市出行節省的時間價值不同于小城市，城市間的出行時間節省價值不同于農村地區出行，經濟發達地區的出行時間節省價值不同于經濟落后地區。在通常情況下，旅客的收入越高，其時間價值也就越高；經濟發展水平越高的地區，當地居民的時間價值越高；由于工作目的出行的時間節省價值要高于非工作目的出行節省的價值；緊急時間所節省的價值要高于非緊急時間；工作日出行的時間價值要高于非工作日。綜上所述，由于影響時間價值因素的多樣化以及時間價值本身的復雜性，故對時間價值的確定分析，應在抽象化、簡單化、普遍化的基礎上進行。

時間價值一直是國內外學者關心的一個主題，其中對旅客時間價值的計算常用的方法主要有機會成本法和支付意愿法，模型包括Logit模型、多維Logit模型等。計算項目時間價值的方法一般可歸納為直接估算法和間接估算法兩類。其中直接估算法包括產品法、收益法、時間成本法、收入－費用法和生產－費用法等。間接估算法包括顯示偏好分析法和陳述偏好分析法等。

機會成本法測算原理是節省時間用于工作的價值應為用于工作時的收益減去喪失休閑的收益。人的活動主要分為生產活動和休閑活動，因此相應的時間分為生產時間和休閑時間，若旅客時間價值按節省時間用于工作與用于休閑兩個目的來理解的話，則還應乘以相應的概率來計算。

使用機會成本法測算時間的價值，計算簡單，操作性強，但是卻沒有將旅行時間延長給旅客帶來的精神上的痛苦等無形損失包括在內，違背了旅客支付意愿的原則。通過對旅客的抽樣調查或通過旅客對不同交通運輸方式進行選擇這種市場行為揭示消費者的偏好，通過回歸分析和參數估計而得出時間價值的方法被稱為支付意愿法。

1．時間價值測算模型

Logit模型是最早的離散選擇模型，也是目前應用最廣的模型。Logit模型由Luce（1959）根據IIA特性首次導出。Marschark（1960）證明了Logit模型與最大效用理論的一致性。Marley（1965）研究了模型的形式和效用非確定項的分布之間的關系，證明了極值分布可以推導出Logit形式的模型。McFadden（1974）反過來證明了具有Logit形式的效用模型的非確定項一定服從極值分布。此后，Logit模型在心理學、社會學、經濟學及交通領域得到了廣泛的應用，并衍生發展出其他離散選擇模型，形成完整的離散選擇模型體系，如Probit模型、NL模型（Nest Logit model）、Mixed Logit模型等。這些模型的共同點是，根據可觀察變量x以及包含不可觀察因素的影響的反映合理誤差的變量ε，得到反映和提供決策依據的行為函數的y值。

假設上面所設的ε是一個均勻分布的有極值的獨立變量，反映個體n從可以相互替代的出行方式集合J中選擇某一出行方式i的Logit選擇概率為：

其中，Pni為個體n從可以相互替代的出行方式集合J中選擇出行方式i的概率，e為自然對數，Vni為個體 n 選擇出行方式 i 時可以觀察到的效用。

Logit模型對于出行者確定的情形適用，一旦出行者隨機不確定出行時便不能很好應用，且此模型只能計算每次出行的結果，不能進行連續決策情況的計算，存在明顯局限。

而多維Logit模型比Logit模型復雜，但卻靈活。它摒棄了Logit模型中由于獨立同方差假設而產生的限制。多維Logit模型可以適用于隨機出行的問題。其計算公式為：

其中，Lni（β）為Logit模型的概率公式，f（β）是一個密度分布公式，進而可以算出最佳出行路線。

2．不同時間價值測算方法說明

產品法。在利用產品法（生產法）計算時間價值時，首先將旅客的勞動視為生產要素之一，旅客旅行時間的縮短會釋放出這部分資源，因而使產量增加，提高國民生產總值和國民收入。采用產品法的前提條件為：縮短的旅行時間能解放生產要素，縮短的工作時間可以真正用于工作；被解放的生產要素能用于生產過程中；勞動力短缺是利用產品法的必要條件，即社會存在充分就業或勞動力不足的環境。

利用產品法時，旅行時間的價值是根據每小時的產出來度量的。為了計算一小時旅行時間的價值，可以將國民生產總值除以從事生產的人及小時數。即：

式中，Vp為用產品法計算每小時旅行時間的價值；GNP為一年內國民生產總值；P為一年內平均就業人數；2000為一年中有效工作時間的平均值（一年365天，法定工作日約250天，每天工作8小時，故有效工作時間大約為2000小時）。產品法從企業角度客觀測量旅客旅行時間價值，但未考慮旅客的偏好及個人收入。

收益法。收益法又稱收入法或工資法，即按不同的旅行者的收入的一定百分比來計算其旅行時間的節省價值。采用這種方法的基本假設為：旅客在其可支配的時間內，有選擇勞動時間和閑暇時間如何結合的自由；由于旅行時間消耗旅客的自由支配時間，妨礙旅客尋找其他工作并獲得收入，因此，旅客將旅行時間視為工作時間；旅客把旅行節省的閑暇時間用于工作上的時間越多，其收入就越高。

休閑時間的價值在很大程度上是社會發展的函數，發展水平越高，休閑時間就越寶貴，也就刺激人們為它付出越多。因此人們認為，收入法高估了旅行時間節省的價值，對休閑時間、長途旅行時間的價值，不能按完全工資水平計算，而只能按其一定的比例計算。

時間成本法。假設旅客的旅行時間和旅行成本可以相互替代，即旅客可以采用慢些但更為便宜的旅行方式，或者速度快但價錢更貴的旅行方式。此時，時間也就間接地被認為是消費的替代物。在較慢而較便宜的運輸方式和較快而較貴的運輸方式之間的費用差和時間差之比，即旅行的成本貢獻值，便是旅行時間的節省價值，其表達式為：

其中，V為每小時旅行時間的價值；C2、t2為旅行方式2（較快而較貴）的旅行成本及旅行時間；C1、t1為旅行方式1（較慢而較便宜）的旅行成本及旅行時間。上述公式不盡合適，主要是因為對于收入低的旅客來說，減少旅行費用比減少旅行時間更重要。在這種情況下，這類旅客寧肯選擇慢而便宜的運輸方式。

收入－費用法。鑒于收入法關注的只是職工收入和休閑時間，費用法關注的只是旅客費用和旅行時間，沒有考慮影響旅行時間的所有因素，美國學者英澤斯和威廉遜提出了收入－費用法，其表達式為：

式中，S為小時工資。

收入－費用法低估了偏好休閑時間的旅客的新增收入或可能減少的收入，而高估了偏好工資收入的旅客的收入。

生產－費用法。把生產所考慮的旅客時間節省的工作時間價值和所利用的運輸方式差異所付出的額外代價結合起來，其表達式為：

式中，GNP為年國民生產總值；D1、D2分別為利用運輸方式1、2的出差費用（不包括運輸費用）； E為選擇較慢運輸方式引起的損失；2000是人均年工作小時數；Np為全國總人口。

間接估算法計算時間價值。間接估算法包括顯示偏好分析法和陳述偏好分析法等。

顯示偏好分析法主要是通過對出行者出行次數的觀察統計或調查數據來推算時間價值。這種估算方法能較好地解釋實際觀察到的出行者選擇行為（例如，在快速而昂貴的運輸方式和慢而便宜的運輸方式之間的選擇），但是，在實際工作中，這種方法的費用太大，而且存在很大的不確定性，因為即使存在一種選擇，也只能按出行者所選擇的出行方案進行直接實證，而不能對所放棄的方案進行實證。

陳述偏好分析法通過對出行者行為進行問卷調查或直接詢問、交談來推算出行者的行為價值，可以克服顯示偏好分析法的費用大和不透明的缺點和限制，可在較大范圍內進行，通過問卷回答可以得到許多可信的選擇信息。在一次簡單的實證調查中花費不大。結果表明，用陳述偏好分析法所推算的時間節省價值一般都低于顯示偏好分析法的估算結果，但趨勢是一致的。

成本效益法計算時間價值。成本效益分析是通過比較項目的全部成本和效益來評估項目價值的一種方法。成本－效益分析作為一種經濟決策方法，將成本費用分析法運用于政府部門的計劃決策之中，以尋求在投資決策上如何以最小的成本獲得最大的收益。常用于評估需要量化社會效益的公共事業項目的價值。對高速鐵路而言，借鑒Delucchi的系列研究思路，其表現在旅行時間節約方面的社會價值計算公式為：

其中，V為由縮短旅行時間而降低的社會成本，即社會效益的增加；PTd是總的時間節約量，用“個人·小時”表示；Chd是單位時間的機會成本；Cpd為單位時間的內涵成本。

進一步考慮不同工作類型旅客的單位時間價值不同，根據成本效益分析理論，Button提出的居民時間節約的社會價值計算公式為：

其中，分別表示在交通方式m變化前后，從事a工作的旅客利用交通方式m來往于i、j兩個城市之間的次數，相應的分別表示旅行需要的時間，并且 VOTam表示從事 a 工作旅客的單位時間價值。

二 高速鐵路的客運時間價值節約——以京滬高速鐵路為例

高鐵的主要功能之一是節省乘坐者的時間。以京滬高鐵為例。北京到上海乘夕發朝至列車需要的時間是14個小時左右，乘高鐵需要的時間是5個小時左右。也就是說，乘坐高鐵要比乘坐夕發朝至列車節省9個小時，這對于時間價值高的人來說，高鐵無疑會成為飛機之外的首選。京滬高鐵全長1318公里，途徑7省市24個車站，以北京至濟南、徐州、南京及上海4個城市為例，只考慮乘坐不同交通方式的時間，換乘等忽略不計，對比不同交通方式的費用及時間，如表4－1所示。

其中，北京至濟南、徐州、南京、上海4個城市自駕的距離分別為431公里、713.5公里、1065.9公里和1261.4公里。以平均每百公里汽車耗油8升為基準，假設每升汽油價格為7元，計算油費并加上高速收費，計算得到自駕需要的費用。另外，京滬高鐵的票價為二等座票價，普通鐵路為K字頭火車硬座票價，民航機票為2014年10月22日到28日一個星期的平均價格。

目前京滬通道各種運輸方式的票價率分別為：鐵路既有線路0.24元/人公里；高鐵列為0.40元/人公里，高速公路客車為0.25元/人公里，自駕為0.93元/人公里。且問卷調查中，對京滬高鐵不滿意集中在票價方面，65%的乘客在不同程度上認為京滬高鐵的票價略貴。以北京到濟南段為例，各運輸方式費用及時間如圖4－1所示。京滬高鐵的運行時間僅略微高于飛機，而遠小于普通鐵路、長途客車及自駕所需的時間。

高速鐵路的發展大大縮小了各地之間的距離，加快了我國區域經濟一體化的發展。京滬高鐵使京滬兩地間的火車旅程縮短至5個小時左右，每天往返動車組各90班次，實行時速300公里和250公里兩種速度等級混跑的開行模式，其中G字頭列車往返各76班次，D字頭列車往返各14班次，平均每16分鐘發車一次，串起了沿途7個省市24個車站，不僅切實有效地改善了沿途各省市的經濟及社會現狀，也在相當程度上節約了旅客的出行時間。京滬高鐵途徑的3個區間段，即北京至德州、德州至徐州、徐州至上海虹橋的高鐵線路長度及較最快的普通K字頭列車節省的時間如表4－2所示。

其中，北京至德州、德州至徐州、徐州至上海虹橋平均每個乘客每百公里節省時間分別為0.74、1.08、0.83小時（即44分鐘、1小時5分鐘、50分鐘），即京滬高鐵途徑的24個站點中，不同車站區段內由于距離、運行速度等方面的不同平均每百公里節省的時間也不盡相同。到2012年9月底，京滬高鐵共實現旅客周轉量42712260千人公里，其中北京至德州、德州至徐州、徐州至上海三個區間段分別為11092849、11820366、19799045千人公里，分別乘以各區間段每人百公里至少節省的時間，可得京滬高鐵自2011年6月至2012年9月在三個區間內至少分別節約了0.82億、1.28億、1.64億小時，總計京滬高鐵至少共節省出行時間3.74億小時，相當于全國人民每人節省15分鐘。

在出行費用方面，京滬高鐵的費用僅為民航的1/4，低于自駕的一半，略高于長途汽車和普通鐵路所需費用。對京滬高鐵列車旅客問卷調查的結果發現，全部乘客中以出差為目的出行的公職人員及經營者比重高達87%，且其余乘客大多為探親旅游，所以對幾乎全部京滬高鐵乘客而言，減少旅行時間的重要程度比減少出行費用大得多。所以此時可用時間成本法初步判斷京滬高鐵是否由節約時間帶來了可觀的社會效益。設京滬高鐵為旅行方式1，民航為旅行方式2，由時間成本法計算每小時旅行成本如表4－3所示。

若北京至濟南、徐州、南京三個城市的乘客的單位時間價值分別小于991元、245元、62元，則乘坐高鐵比飛機帶來較多的社會效益；而北京到上海則因為飛機速度較高鐵快、價格比高鐵低，更占優勢。假設京滬高鐵為旅行方式2，則分別設長途客車、自駕和普通火車為旅行方式1，用時間成本法初步計算每小時的旅行成本，如表4－4所示。

由表4－4可知，若乘客的時間價值高于29元/小時，選擇京滬高鐵出行均能降低出行成本。與長途客車相比，若旅客的時間價值高于16元/小時，高鐵便能降低其出行成本。總之，若旅客的單位時間價值小于8元，則高鐵僅比自駕有優勢；單位時間價值處于8～16元時，較自駕和部分區間內的長途客車有優勢；若旅客單位時間價值處于16～26元時，除普通鐵路外，高鐵較其余出行方式，均能降低出行成本。若旅客單位時間價值位于26～29元時，高鐵在部分區間內較普通鐵路有優勢，較其余任意出行方式都降低了旅客的出行成本。由此可見，京滬高鐵極大地縮短了居民出行的時間，也在一定程度上降低了居民的出行成本。具體而言，旅客的單位時間價值與高鐵是否可以降低出行成本的關系及高鐵占絕對優勢的區段如表4－5和表4－6所示。

如表4－5、表4－6所示，京滬高鐵對單位時間價值在26～991元的旅客分別在不同區段上占絕對優勢，但當旅客單位時間價值小于26元或大于991元時，高鐵在降低出行成本、提高社會效益方面雖無絕對優勢，但仍較部分交通運輸方式在提高社會效益方面更為明顯。即高鐵在很大程度上降低了居民的出行成本，帶來了可觀的社會效益。

為了計算高鐵運營一年多后由于節約出行時間所帶來的社會價值，首先考慮到不同旅客群體的單位時間價值不同，在京滬高鐵的運行時間和總周轉量已知條件下，旅客類別可以通過調查問卷結果進行分類，因此通過比較項目的全部成本和效益來評估項目價值的成本效益方法在這里比較適用。此時，假設高鐵運營中乘坐高鐵的旅客，在無高鐵這一新型交通工具的情形下，將乘坐普通鐵路出行，則成本收益法計算公式可簡化為：

京滬高鐵全長1318公里，全程運行5小時，而普通列車需運行20小時，比高鐵的運行時間長15小時，即每位旅客通過乘坐京滬高鐵每百公里可節省時間最多達到1.16小時（即1小時10分鐘），每位旅客乘坐一次高鐵每百公里可節省的價值為1.16×VOTam。對不同的旅客而言，其單位時間價值不同，通過調查發現，大約87%的高鐵旅客都是出差的公職人員或經營者，其余13%的旅客的出行目的則基本為旅游探親。則上式可繼續簡化為：

此時，若計算京滬高鐵的時間節省價值，只需確定不同類型旅客的單位時間價值即可。

一般而言，由于我國現階段不同地區、不同部門的經濟發展水平不同，各職業人群單位時間可實現的GDP水平也不同，所以若計算京滬高鐵在全國大范圍內的時間節約價值，對乘坐京滬高鐵出差的這部分旅客的時間價值按生產法計算較為合理。但此時乘坐京滬高鐵出差的旅客從事的行業基本為第二、三產業。如表4－7所示，故按照高鐵途經7省市分產業的地區生產總值及就業人數估算，這些地區第二、三產業的人均年生產總值為92274元。考慮到以出差為目的乘坐京滬高鐵的旅客每小時可實現的GDP遠高于當地GDP的一般水平，假設這部分旅客年創造的價值為京滬高鐵途經7省市人均GDP水平的5倍。按年有效工作日大約為250天，每日工作8小時計算，則出差人員的時間價值大約為243元/小時；但我國人均年工作時間在全世界屬最高之列，平均大約為275個工作日，而且公務出差旅客的工作時間通常較平均水平要高，因此按300天工作日計算，則其時間價值大約為203元/小時。進一步考慮，假如旅客全年都在工作，即按年365個工作日，每天工作8小時計算，則其時間價值大約為166元/小時。

收入法，又稱工資法，即用旅客收入的一定百分比來計算其旅行時間節約的價值，其優點在于不僅可以估算旅客的單位工作時間價值，還可以估算其單位休閑時間價值。京滬高鐵目標旅客群體中僅有13%的旅客不是以出差為目的的出行，所占比重較小，且出行目的較為分散，所以就全國大范圍而言，以收入法計算這部分旅客時間節約的價值較為合理。京滬高鐵白天運行、晚上檢修的特點決定了絕大多數旅客只能選擇工作時間出行，而京滬高鐵相對較高的票價又決定了這部分旅客的時間價值需按京滬高鐵途經7省市的城市較高人群的人均年收入進行計算。如表4－8所示，途經各地區的城市在2011年6月至2012年9月的人均年收入大約為25000元，而就全國范圍而言，較高收入人群的人均收入大約為全國人均收入的3倍。按這一比例進行計算，與公務出差旅客的時間價值計算方法相同，分別按一年250、300和365個工作日，一天工作8小時算得這部分旅客的時間價值分別大約為37、31和26元/小時。

將上述各單位時間價值代入公式中，且京滬高鐵自2011年6月至2012年9月共周轉旅客42712260千人公里，據此可計算出京滬高鐵由于出行時間節約而帶來的社會價值量，如表4－9所示。

由表4－9可知，京滬高鐵開通15個月出行時間節約創造的社會價值介于700億～1000億元之間，基本在900億元左右。