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2020 , Vol. 40 >Issue 1: 79 - 88

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2020.01.010

中国高铁网络结构特征及其组织模式

  • 钟业喜 ,
  • 郭卫东
展开
  • 江西师范大学地理与环境学院, 江西 南昌 330022

钟业喜（1973-）,男,江西南康人,教授,博导,主要从事经济地理与空间规划研究。E-mail: zhongyexi@126.com

收稿日期: 2019-02-01

  要求修回日期: 2019-05-10

  网络出版日期: 2020-03-17

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国家自然科学基金项目(41561025)

国家自然科学基金项目(41701141)

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High-speed Rail Network Spatial Structure and Organization Model in China

  • Zhong Yexi ,
  • Guo Weidong
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  • School of Geography and Environment, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, Jiangxi, China

Received date: 2019-02-01

  Request revised date: 2019-05-10

  Online published: 2020-03-17

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摘要

基于2018年高铁网络OD数据,运用社会网络分析方法从高铁网络、城市节点等方面探讨中国城市高铁网络结构特征及其地域组织模式,结果表明：①中国高铁网络整体较为松散,东北地区网络密度最高,东部和中部地区作为整体网络的中介作用明显;②重要高铁线路的“廊道效应”突出,中心度呈现出以京广、京沪和沪昆高铁组成的“三角旗状”空间格局并向两侧城市呈不规则递减的态势;③多层级网络识别出紧密关联高铁线路和四横四纵向八横八纵格局的转变;④高铁网络的地域组织形式表现为点-轴串珠模式、双核组团模式和极核模式,高铁网络的完善使组织模式由单核趋向于网络化转变。

关键词： 高铁网络; 社会网络分析; 地域组织模式; 中国

本文引用格式

钟业喜 , 郭卫东 . 中国高铁网络结构特征及其组织模式[J]. 地理科学, 2020 , 40(1) : 79 -88 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.2020.01.010

Abstract

High-speed rail is an important part of modern transport infrastructure. It has an important impact on the flow of production factors, the expansion of urban space, and the reconstruction of regional spatial structure. Based on the O-D data of high-speed rail network in 2018, the social network analysis is used to discuss the structural characteristics of high-speed rail network and other organizational modes from HSR network and urban nodes. The results show that: 1) China's high-speed rail network has experienced four stages of germination, start-up, tortuous development and prosperity. China's high-speed rail network is relatively loose overall, the northeast region has the highest network density and western network density is sparse. High-speed rail links between the western region and the northeastern region are sparse. The intermediary role of the central and eastern regions in the overall network is obvious; 2) The “corridor effect” of the important high-speed rail channel is remarkable. The area along the Beijing-Shanghai high-speed railway and the Beijing-Guangzhou high-speed railway has become hot spot with high central value region. On the whole, it has a “triangular flag” composed of Beijing-Guangzhou, Beijing-Shanghai and Shanghai-Kunming high-speed railways. Spatial pattern and the trend of decreasing toward the cities on both sides. The centrality of the intermediary shows that the random distribution of the central hub city can better play a cohesive role; 3) The first-level high-speed rail network shows the high-speed rail corridors closely related to Shanghai-Nanjing Intercity, Beijing-Tianjin Intercity and Wuhan-Guangzhou High-speed Railway. The second-level network basically reveals the road network planning of China's high-speed railways and the provincial cities in the high-speed rail network as a prominent intermediary role; The third level identifies the trend of the high-speed rail network from four horizontal and vertical expand to eight horizontal and eight vertical. The fourth level of China's high-speed rail network shows overall spatial network details; 4) The territorial organization models of high-speed railway network is characterized by point-axis beading mode, dual-core grouping mode and polar core model, the perfection of the high-speed railway networkhas transformed the organizational model from a single core to a network.

Key words： HSR network; Social Network Analysis; territorial organization models; China

交通网络一直是经济地理和交通地理研究的重点领域,铁路凭借其高速、高效和安全舒适的优点迅速成为大区域和全国尺度上交通运输体系的核心。2003年秦沈客运专线的开通运营标志着中国开始进入高铁时代。高铁网建设的推进使高铁日益成为相关学科的研究热点。早期对高铁的研究主要集中在高铁沿线区域和高铁城市可达性[1,2,3,4,5]、高铁与其他交通运输方式的竞合关系[6,7,8]等方面。随着高铁网络向八横八纵格局的全面展开,高铁网络空间效应和网络化特征成为研究的重点,高铁网络的要素集聚效应[9]、节点-场所效应[10]、非均衡时空收敛效应[11]已成为共识。高铁网络结构特征的研究则相对较弱,从流空间理论和复杂网络理论对网络特征进行分析和比较是研究的主要切入点,如初楠臣等基于日高铁流量对中国高速铁路网络空间特征进行了分析[12],刘果等结合复杂网络理论对高铁的演化及网络特征进行了分析[13],赵映慧等则从对比视角出发分析中国三大城市群之间的高铁网络结构的差异化特征[14]。
高铁作为新兴的交通运输方式在中国综合交通运输体系中占据着重要的地位,城市间不同交通联系所体现出的地域组织模式表现出不同的特点。金凤君、王姣娥等通过研究发现,中国铁路和航空网络的组织模式分别呈现出双核联系模式和轴-辐侍服模式[15,16],陈伟、柯文前等则通过公路班次等数据对公路网络的组织模式特征进行了探讨[17,18]。然而,相比研究较为成熟的航空、公路和铁路网络,高铁网络的组织模式探讨却相对缺乏,高铁在城市网络中是否遵循着某种地域组织模式?高铁网络的地域组织模式在空间上存在怎样的特征?这些问题仍有待回答。此外,受限于高铁网络发展不充分,早期高铁网络特征的分析往往是偏重于东中部地区,对全国层面的网络特征分析相对不足,难以反映宏观上的整体网络特征。
基于此,本文从流空间理论出发,借鉴社会网络分析和空间插值方法对中国高铁网络的特征进行探讨,以期揭示中国高铁城市网络特征并探讨其地域组织模式,为优化高铁网络建设和相关国土空间规划提供科学依据。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1） 网络密度。该指标反映网络节点之间的联系程度,网络密度越大,网络节点之间的关系越密切。其公式为：
D = ∑ i = 1 k ∑ j = 1 k d ( i , j ) / k ( k - 1 )
式中, D 为网络密度; k 为城市数; d ( i , j ) 为城市 i 与城市 j 间的高铁联系量。
2） 中心度。中心度则用节点度的大小进行衡量,反映了该节点与网络中其他节点发生直接联系的可能性大小。
C i = ∑ j = 1 , j ≠ i n X ij
式中, C i 为中心度; n 为城市个数; X ij 是城市 i 到城市 j 的高铁班次数量。
3） 中介中心度。表示网络中2个非邻接城市间的联系依赖于其他城市的程度;反映网络中的城市对其他城市间联系控制的程度。其公式为：
CB ( i ) = ∑ j n ∑ k n g jk ( i ) g jk
式中, CB ( i ) 为中介中心度; g jk 为城市 j 和城市 k 间存在的捷径数目; g jk ( i ) g jk 表示城市 i 处于城市 j 和城市 k 间捷径上的概率。

1.2 数据来源

高铁车次数据来源于盛名“列车时刻表（http://www.smskb.com/）”,以2018年12月31日前开通高铁的209个城市（不含港澳台数据）作为始发站和终到站,根据高速铁路定义,统计车次类型包括高铁、动车和城际列车,构建209个城市的关联矩阵。

2 中国高铁网络发展阶段

中国高铁网络的发展阶段划分主要以重要高铁事件的时间节点,根据高铁线路通车时间,结合相关高铁规划对中国高铁网络进行阶段划分。

2.1 萌芽阶段（1978~2002年）

中国高铁萌芽于对国外高铁技术的跟踪,1978 年邓小平访问日本乘坐新干线的画面传回国内引起高铁概念的大普及。1990年中国铁路总公司（原铁道部）完成的《京沪高速铁路线路方案构想报告》成为中国高铁建设的最初构想,随后兴起了关于中国高铁建设标准方案和建造时间的讨论,1998年广深铁路实现电气化改造,率先提速成为准高铁。但该时期中国仍未出现真正意义上的高铁,高铁建造技术依然存在诸多不足,总体上交通网络仍处于普通铁路的主导时代。

2.2 起步阶段（2003~2008年）

2003年秦沈客运专线全线双线电气化实现时速250 km的突破,标志着中国开始进入高铁时代[11],国内高铁城市开始出现并依托高铁线路逐步向网络化拓展。2004年经国务院批准实施的《中长期铁路网规划》提出修建四横四纵的铁路网络,实现客运专线1.2万km的目标;2008年国务院修编并调整了规划,提出了扩大线路建设规模、扩建客运专线的目标。同年京津城际全线通车,作为中国自主研发具有完全知识技术产权的高铁,标志着中国真正掌握了高铁建造的核心技术,高铁实现引进-消化吸收-自主创新的巨大飞跃,为高铁建设打下了坚实的基础。

2.3 快速发展阶段（2009~2015年）

随着高铁和新技术的掌握,中国进入史无前例的高铁建设热潮,2009年铁路基本建设投资达6 000亿元,2011年已经开通具有一定规模的线路16条,高铁城市发展至85个,中国进入高铁建设的快速发展阶段[11]。同时,7.23甬温高铁重大事故为高铁发展产生一定的消极影响,直接导致高铁运营速度下调、建设标准降低、建设资金枯竭等问题。这一时期,高铁建设发展过程曲折但并未停滞,2013年中国高铁运营里程突破1万km,高铁通车城市年增长在10%以上,同时四横四纵高铁网络初步形成[12],高铁建设总体处于快速发展阶段。

2.4 繁荣阶段（2016年至今）

2016年,沪昆、京沪、京广和哈大等重要高铁运输通道均全线通车（图1）,四横四纵高铁网络基本形成,通车地级市达184个,基本覆盖中国大部分地区的主要地级城市。同时又提出构建八横八纵的高铁网络格局的规划,实现大中城市1~4 h交通圈、城市群0.5~2.0 h交通圈的目标,力争2025年高铁里程实现3.8万km的目标。此时期,高铁建设重心逐渐由中部向西部地区转移,中国高铁由区域性网络向全国性网络转变,高铁进入全面繁荣阶段。
图1 中国主要高铁网络建设时序图谱

不含港澳台基础数据

Fig.1 Chronology of HSR’s operation year in China

3 高铁城市网络特征

3.1 网络密度

中国城市高铁网络密度为8.69,标准差达到15.92。将网络中以存在联系的城市值设为1,不存在联系设为0的方式进行对分,以反映高铁网络整体发育特征,得到中国高铁城市网络密度值为0.25,表明在中国高铁网络中仅1/4左右城市在高铁交通流网络中建立相互联系,高铁交通网络整体结构相对松散,城市间高铁联系有待于进一步加强。
为探讨高铁城市网络发展区域差异状况,以四大板块①(① 根据国家统计局《东西中部和东北地区划分方法》,四大板块分别为东、中、西和东北地区。东部地区包括北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南10个省市;中部地区包括山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南6省;西部地区包括重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、内蒙古、广西12省市区;东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江三省。)为单元计算得到中国地级市高铁客运联系网络密度表（表1）。从地区间的密度来看,中国地区高铁网络密度呈东北向西部递减的态势。东北地区高铁网络密度达到了0.73,居于四大板块首位,受京沈、哈大高铁等多条高铁干线的串联作用,城市间高铁流动较为频繁。值得一提的是,东北地区规模相对较小,高铁的建设和完善在网络密度中的提升作用较为显著。东部地区密度为0.41,区域内高铁线路密集,交流频繁,但受制于区域边界及城市空间分布导致南北城市间的联系较少。中部地区网络密度为0.36,区域内京广高铁、沪昆高铁等数条国家运输动脉穿境而过,为区域整体联系提供了较好的基础;西部地区密度仅为0.26,受限于经济发展和自然环境的影响,西部地区成为高铁网络发展中的谷地,高铁网络有待于进一步的发展。从板块间的联系看,大量的联系出现在板块内部,而板块之间联系相对较少,东部地区在整体网络中的中介作用突出,尤其与中部地区联系紧密;中部地区则主要表现出与东部和西部较强的连接状态,与东北地区的联系则呈弱连接状态;而东北地区与西部地区之间受距离衰减作用和地域阻隔的影响,联系极为微弱。
表1 中国地区高铁网络密度

Table 1 HSR network density in China

东北 东部 中部 西部
东北 0.73 0.22 0.09 0.01
东部 0.22 0.41 0.34 0.16
中部 0.09 0.34 0.36 0.17
西部 0.01 0.16 0.17 0.26

注：不含港澳台基础数据。

3.2 中心度特征

中国高铁网络中心度的值域区间为[1, 145],受到地理区位、经济水平、高铁建设等因子的影响,城市节点间的网络交往能力存在明显的区域差异,突出表现为中心度以国家重要交通通道向周边区域递减。从节点上看,上海、南京、北京、郑州、武汉等中东部地区城市的中心度居于前5位,这与高铁直达城市数量的位序耦合程度极高;徐州、西安、长沙和广州等中心和枢纽城市的中心度水平均处于高级别,整体上京广高铁、京沪高铁由于较好的地理居中性和经济水平,高铁交流十分频繁,使得两条高铁沿线城市的中心度普遍较高,而中心度较低的城市主要位于海南、内蒙古及新疆等相对偏远地区。基于中心度对城市高铁网络进行空间自相关分析得到系数为0.13,结果呈现出显著的正相关性,表明中心度在地理空间上呈现出一定的集聚特征。通过自然断裂法将中心度划分为热点区、次热点区、次冷点区和冷点区4类。结果显示长三角地区以上海为核心形成了明显的热点区组团,京广和京九高铁及沪昆高铁东中段呈现出带状次热点区域并将热点区包裹在内;西北和东北以及西南等地区形成了较为明显的冷点集聚区。通过对中心性进行反距离权重插值得到图2,中心度插值结果显示长三角、京津冀、中原城市群以及山东等地区出现明显的高地,京沪高铁和京广高铁作为中国纵向铁路运输最为繁忙的线路,贯穿上述地区使其有效的提升其中心度水平。其次,上海-南昌-长沙-贵阳-昆明等中心城市串联组成的沪昆高铁沿线城市也出现了次一级的综合联系交往能力,中心度水平明显较高;西部地区的新疆、西藏、宁夏以及内蒙古西部地区成为较为明显的孤立低值区,高铁线路缺失加上相对边缘的区位对其利用高铁进行要素集散产生了巨大的障碍。总体上中心度高值区形成以京广、京沪和沪昆高铁组成的“三角旗状”空间格局并向两侧城市呈不规则递减状态,重要交通运输动脉的“廊道效应”明显。
图2 中国高铁网络中心度空间格局

Fig.2 Spatial pattern of HSR urban centrality in China

中介中心度衡量了城市节点在高铁网络中作为媒介者的能力,可以衡量节点在高铁整体网络中的控制能力。由图2的中介中心度插值结果表明,中介中心度的高值区包括西安、上海、北京、兰州等区域铁路交通枢纽城市,次一级中介中心度城市包括成都、武汉、重庆、南宁和长沙等城市,基本覆盖了全国开通高铁的大部分区域,从而成为整体网络的有力控制者。基于中介中心度对城市高铁网络进行空间自相关分析,得到系数为0.008,结果显示中介中心性的空间分布特征呈随机模式,该模式相比于集聚分布对城市整体网络的交往能力提升具有较好的促进作用。总体上,区域铁路交通核心枢纽和省会城市作为整体网络的中介和桥梁,在城市高铁网络中占据着重要地位,其它高铁城市的中介能力和控制能力较弱,从而依附于中心城市同时成为了其自主发展的制约。

3.3 网络层级特征

对中国高铁城市网络的宏观格局及组织细节进行分析,根据组间最大、组内最小的原则将高铁城市网络划分为以下4个级别（图3）。
图3 中国高铁网络层级结构空间格局

由于第四层级的拓扑网络过于复杂,因此图中只表示前3层级的拓扑联系状况

Fig.3 Spatial pattern of HSR network level in China

一级联系可以判断整体网络中的紧密关联区域和客运优势地域,城市对占总量的0.6%。从高铁客运的联系网络来看,一级联系网络以沪宁城际、京津城际和武广高铁为依托,形成紧密关联的高铁廊道。其中沪宁城际沿线城市的高铁交往尤其频繁,上海-南京的城市对联系频次达到245次,无锡、常州、苏州间的频次也均在150次以上,此外,北京-天津的城市对日交往频次也高于150次。总体上,北京、上海、南京和武汉成为一级关联中的核心城市,长三角和京津冀城市群的核心城市在高铁网络中的关联表现最为突出。
二级联系的高铁网络有助于识别交通运输大动脉,城市对占整体占比约3.9%。基于高铁网络联系下的第二层级网络显示了四横四纵的高铁运输密集地带,京沪高铁、京广高铁及沪昆高铁（杭长段）成为二级联系中列车交往最为频繁的路线,八横八纵格局中的广昆通道及海南环岛高铁也被较为清晰地识别出来。此层级中,省会城市和高铁枢纽城市在网络联系中发挥重要的中介和衔接作用,总体上二级联系以东中部为主,西部及东北地区高铁交往仍处于相对弱势状态。
三级联系网络是对高层级网络的拓展和细化,其城市对占总量的13.7%。三级联系表明了四横四纵向八横八纵发展的态势,除绥满通道、陆桥通道、青银通道和呼兰通道等少数线路外,其余高铁通道均清晰可见。整体上,长三角成为高铁网络交往最频繁的区域,而京津冀地区则成为高铁城市网络的重要放射区域,同时,西部地区和东北地区的高铁交流密度有所提升。
四级联系网络体现高铁网络的全局特征,其城市对占整体比重的81.8%。四级高铁网络联系规模庞大,几乎囊括所有大中小城市节点,网络连接的通达性大幅提升,具有较强的复杂性和系统性,从而形成高铁网络的基本关联格局。内蒙古城市间的高铁关联格局得以体现,新疆借助兰新高铁连接全国高铁城市网络,西部地区的车次联系也得到进一步体现。

4 中国城市高铁网络地域组织模式

4.1 首位联系

借鉴相关研究[19,20],将首位联系定义为研究对象中与某城市交互车流量最大的城市间联系,首位联系格局基本构成高铁城市网络关联的主体格局。中国高铁城市网络中首位联系城市数量为49个,空间分布上,武汉、郑州、沈阳、上海、南京、广州等中东部核心枢纽城市承担了较多的首位联系,东部、中部地区及东北地区通过高铁干线和核心节点城市基本连接成片;西部地区高铁网络相对稀疏从而使其形成相对封闭的孤立系统,成都、兰州和西安汇集大部分西部城市首位联系。北京和重庆虽为重要的铁路枢纽且交往城市众多,但由于其他省会城市的对辖区内地级市的强吸附力,从而削减北京和重庆首位联系数量（图4）。
图4 中国高铁网络空间组织格局

Fig.4 The dominant flow of China’s HSR

采用城市的高铁列车交流频次将所有城市对的联系划分为强联系、次强联系和弱联系3种类型。强联系城市对数量少但具有较强的空间集聚性,集中分布在长三角、珠三角、京津冀地区,包括上海-南京、上海-杭州、上海-苏州、上海-无锡、南京-常州、南京-镇江、广州-深圳、北京-天津等城市对。这些城市对位于中国城市群发育最为完善的地区,区域间物质交换频繁、交流十分密切,其联系车次均在110次以上。次强联系连接了主要高铁干线的省会城市及地级城市,长三角和珠三角城市在次强联系中表现活跃,京沪高铁、京广高铁、沪昆高铁和哈大高铁沿线城市是次强联系的主力军,加上南广高铁、郑西客运专线以及成渝高铁等主要高铁线路,基本上组成了地域组织网络的骨架格局。弱联系则主要分布在甘肃、新疆、内蒙古等西北地区及高铁沿线的部分支点城市,受到高铁开通时间、线路密度、区位以及经济水平等因子的制约,城市间的交往相对较弱,高铁网络有待进一步完善。

4.2 高铁网络地域组织模式

高铁已经成为城市经济发展的重要组成部分,其地域组织模式形成差异性的模式特征。基于高铁城市网络的首位联系及联系强度,结合点轴理论等区域空间结构的相关理论对中国高铁城市网络的地域组织模式进行探讨（图5）。
图5 高铁网络地域组织模式

a. 点轴串珠模式; b. 双核组团模式; c. 极核模式

Fig.5 The territorial organization models of HSR network

1） 点轴串珠模式。点轴理论揭示区域空间结构由节点和发展轴共同组成,若干代表城市或居民点的节点与社会经济密集带组成了点轴系统[21]。中国高铁城市网络中,点轴串珠模式由首位城市、高铁通道和其他城市节点组成。依托重要高铁通道,强联系首位城市间形成串珠式的点轴地域组织模式,其它城市节点依附于首位城市从而共同组成点轴串珠模式的组织形式。随着中国高铁网络的日益完善,高铁的优势区间大大突破了行政边界的限制,因而其地域组织模式相对普通铁路产生一定的变化,点轴串珠模式在组织类型上与航空网络中的轴-辐侍服模式有类似之处。
依据点轴串珠模式的组织要素及城市首位联系、联系强度,对中国高铁网络地域组织模式进行识别。东部地区、中部地区以及东北地区由于高铁网络相对完善、高铁线路分布较为密集,因此其地域组织模式以点轴串珠模式为主,京广高铁、沪昆高铁、京沪高铁、哈大高铁沿线城市分布区域为点轴串珠模式的典型代表。如中部地区依托京广高铁为主干,沪昆高铁、郑西高铁等分支组成的高铁网络,形成覆盖中部、连通西北的点轴串珠模式,武汉和长沙首位联系城市均在10个以上,两者间高铁车次达110次,形成互为首位城市的耦合强联系,郑州和南昌分别以69次以上的日高铁频次,对应武汉和长沙为次强联系的首位城市,而西安依托郑西高铁又与郑州产生次强联系,形成了以省会城市为主的枢纽城市串。此外,这些城市作为省会或者区域高铁枢纽,使许多城市节点以不同强度的联系分别依附于首位城市之中。东北地区的点轴串珠模式则较为明显,大连-沈阳-长春-哈尔滨为首位城市依托哈大高铁及其支线串联了东北地区大部分高铁城市;东部地区的点轴串珠模式则以京沪高铁、沪昆高铁及相关支线形成的以上海、杭州、合肥、南京、徐州、济南为核心首位城市,覆盖浙江、江苏、安徽、上海和山东大部分地区的点轴串珠模式。总体上该模式作为高铁网络主要的地域组织模式而广泛分布于中国东南半壁。
2） 双核组团模式。双核结构是中心城市和门户城市组成的实现区内外便利交往的最佳模式,流域是实现双核结构模式的最佳区域[22]。双核组团模式类似于区域的双核结构,受高铁网络发展、经济水平及自然环境等因子限制,区域出现显著的中心首位城市和枢纽首位城市,并实现互为首位关联的耦合联系,周边铁路干支线城市节点规模不足、联系较弱对区域的组织能力受到制约,因此分别以不同联系强度水平依附于2个核心城市之中,实现以双核为引领的区域组团模式。该模式通常分布在较小区域或省域范围内,影响范围远小于点轴串珠模式。在中国高铁城市网络中,双核组团模式包括广深双核组团、福厦双核组团、海口-三亚双核组团、南宁-柳州双核组团等。广州和深圳是珠三角城市群的核心城市,联系极为紧密、高铁往返极为频繁,形成了区域关联紧密的双核,并分别联系了粤西和粤东城市,共同组成了双核组团模式;福州-厦门双核组团模式类似于广深,二者城市等级和经济水平较高、且共同分布在沿海通道上,二者之间关联密切,并分别吸引了周边城市,加上福建省受西部武夷山脉的阻挡,削弱了福建与中部高铁线路之间的联系,从而形成省域的双核组团模式;海口和三亚独处海南岛、受到强烈的自然阻隔而隔绝于全国高铁网络之外,形成了以海口-三亚为核心的环岛双核组团模式;南宁-柳州的双核组团模式属于中心城市与高铁枢纽城市双核的典型,南宁作为中心城市吸引省域大部分城市的联系,柳州是广西对湖南和云南联系的重要门户城市,柳衡高铁、贵广高铁穿境而过,成为省域对外联系的重要高铁枢纽城市,二者依托南柳城际紧密关联共同组成了双核组团模式。
3） 极核模式。极核模式是高铁网络的第三种地域组织形式,该模式主要出现在新疆和内蒙古等地区,这些地区高铁发展较为缓慢,甚至处于起步阶段,省会城市强大的集聚和辐射能力成为该区域高铁网络的极核并吸附了周边的高铁节点城市。但由于发展程度较低,其联系强度和首位联系城市规模均与点轴串珠模式和双核组团模式有较大差距。
在高铁客运网络中,内蒙古尚未接入全国高铁网,区域高铁联系网络以呼和浩特为中心向鄂尔多斯和乌兰察布放射状分布,形成了以呼和浩特为中心的极核模式。新疆虽接入全国高铁网中,但对内交往少,仅依托兰新线与兰州等地存在少量高铁交流,故而形成了以乌鲁木齐为核心,吐鲁番、哈密为主要依附节点城市的极核模式。此外,极核模式还包括以西宁和兰州为中心的极核模式,虽然二者在空间上的距离较近,又同处兰新高铁线上,但受到经济和自然环境因子制约车次交往并不频繁,反而在其主要联系方向上形成了两个相对独立的极核模式。随着时间的推移与高铁网络的完善,兰州和西宁的极核模式也必将趋向于双核组团甚至点轴串珠模式发展。

5 结论与讨论

5.1 结论

1） 中国高铁网络整体上可划分为萌芽、起步、快速发展和繁荣4个阶段。目前整体网络较为松散,东北地区网络密度最高,东部与中部差别不大,西部地区网络联系尚不紧密。东部和中部地区的网络联系较为密切,作为中介作用突出并成为联系东北和西部地区的中转站,而西部地区与东北地区的高铁联系十分稀疏。
2） 中心度表明重要高铁通道的“廊道效应”显著,京沪高铁和京广高铁沿线区域成为中心性高值的热点区域,总体上呈现出以京广、京沪和沪昆高铁组成的“三角旗状”空间格局并向两侧城市呈不规则递减的态势,中介中心度显示出中心枢纽城市的随机分布能更好的发挥衔接作用。
3） 第一层级高铁网络显示沪宁城际、京津城际和武广高铁紧密关联的高铁廊道,第二层级网络基本揭示了中国高铁四横四纵的路网规划及省会城市在高铁网络中突出的中介作用;第三层级和第四层级基本识别了高铁网络向八横八纵拓展的态势及中国高铁网络全局空间细节特征。
4） 基于高铁整体网络特征和高铁节点联系强度特征,并结合区域空间结构的点-轴理论、双核结构等相关理论对中国高铁城市网络地域组织的点轴串珠模式、双核组团模式及极核模式3种组织形式进行探讨分析。

5.2 讨论

交通基础设施作为认识城市关系的重要途径在城市网络研究中占据重要地位,本文以高铁城市网络为研究对象,探讨了中国高铁网络的发展阶段、网络结构特征和地域组织形式,与当前的航空网络[15,16]、铁路网络[12,13,14,23]、企业组织[24,25]及创新网络[26]组成的城市网络研究相互补充,一定形式上丰富城市网络关系的研究。本文仅从静态的视角分析高铁网络特征及地域组织形式,对长时间序列的高铁网络特征演化和地域组织形式的拓展模式有待进一步研究。八横八纵高铁网络格局仍处于建设之中,随着高铁规划线路的建设运营,高铁网络特征必将发生新的变化,组织模式趋于网络化发展,这也是今后研究需要改进的方向。
目前来看,高铁网络的发展速度较快,网络联系更加紧密,东北地区作为一个巨型都市带在高铁网络建设不断推进的背景下,相对初楠臣[12]的研究网络密度有大幅提升,西部地区高铁城市数量和网络密度获得进一步发展。长三角城市群依旧是高铁网络最为密集、交往最为密切的区域,依托京沪高铁长三角、京津冀和山东半岛的一体化趋势已经初现端倪。凭借着京广高铁、沪昆高铁、沪汉蓉高铁及其接驳区域性高铁线路,通过长沙、武汉、西安、成都等重要中介节点逐渐实现社会经济要素由东部向中西部的梯度性扩散。高铁的运营可能还会对城市群内部空间结构及经济组合形式产生影响,毗邻城市群间也依托高铁产生较强的一体化趋势和同城化效应。由于高铁的时空压缩效应和廊道效应,高铁网络所表现出来的地域组织模式与王姣娥等[16]的研究有所不同,第一,高铁网络的地域组织突破行政边界限制成为常态;第二,中东部高铁网络密集区的地域组织模式类似航空网络,而西部高铁发展较慢地区的组织形式则趋于铁路组织模式。整体上高铁网络地域组织模式根据区域高铁发展程度遵循极核模式、双核模式、串珠模式、网络式组织模式的发展规律,西部地区受到自然环境和经济水平的限制,高铁网络化效应尚不明显,其地域组织模式呈现出极核模式和双核模式的低层级状态;哈大高铁的全线运营促进了东北地区的组织模式由双核模式向串珠模式的转变,而东中部地区在经济和地理居中性上具有优势,高铁网络的发育较为成熟因而以点轴串珠模式为主,可以预见的是,随着八横八纵高铁网络的全面贯通,高铁网络的地域组织将向网络化发展。
基于高铁网络研究试探讨未来高铁建设布局的优化：第一,高铁网络发达地区应尽量避免过度扩张、过度超前、重复建设、运力浪费和与其他交通方式的不协调不合理竞争问题;第二,适当推进西部地区高铁线路建设,在建设规划过程中注重以点带面,发挥省会城市和枢纽城市在高铁网络中的衔接作用;第三,高铁建设发展积极响应国家发展战略需求,推动长江经济带和京津冀高铁网络建设;积极推动高铁走出去战略,完善中国与周边国家、“一带一路”沿线国家和地区国际运输通道的建设,实现海铁联运的国际交通联系格局。

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