基于两城市空间均衡分析的城际高铁车站选址研究

doi:10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2023.02.005

摘要/Abstract

摘要：

本文提出一个新的整合城际高铁车站位置的两城市空间均衡模型，家庭可以在城市内通勤、城市间迁移和城市间通勤。该模型明确考虑车站选址对城市空间结构、家庭居住选择和住房市场的影响，并给出所有可能的两城市空间结构。理论分析指出车站选址会影响家庭的居住选择，管理部门忽略人口迁移带来的城际通勤会低估出行需求。数值结果表明，尽管改造既有站不是家庭效用水平最大的方案，但从节省拆迁成本的角度可能是福利最优方案；特定城市间的城际交通改善可能导致家庭向低收入城市迁移，起到平抑高收入城市人口和住房租金价格的作用。

关键词: 两城市模型, 城际高铁, 车站选址, 空间均衡, 城际通勤

Abstract:

This paper proposes a novel spatial equilibrium model integrating station locations of intercity high-speed rail (HSR), which allows for households.intracity commuting, intercity migration, and intercity commuting. The proposed model explicitly investigates the effects of station location on urban spatial structure, households. choices of residence and workplace, and housing market. We systematically analyze and summarize all spatial structures for two cities, as a result of a great diversity of station location. The analysis result reveals that station location will affect households.choices of residence and workplace, and administration will underestimate travel demand when ignoring intercity commuting due to population migration. Numerical results indicate that although the reconstruction of existing stations is not the best scheme for household utility, it may be the best one for social welfare from the perspective of saving demolition costs. It is also found that the improvement of intercity transport between specific cities may lead to population migration to lower-income cities and then flatten the urban population and housing rental prices of higher-income cities.

Key words: two-city system, intercity HSR, station location, spatial equilibrium, intercity commuting

中图分类号:

F570

杨星琪, 黄海军. 基于两城市空间均衡分析的城际高铁车站选址研究[J]. 运筹学学报, 2023, 27(2): 79-94.

Xingqi YANG, Haijun HUANG. Station location of intercity high-speed rail based on spatial equilibrium analysis of two cities[J]. Operations Research Transactions, 2023, 27(2): 79-94.

图/表 7

图1

图2

表1

算例中输入参数的符号和基线值"

符号	定义	基线值
$ {{Y}_{j}} $	城市$ j $工作的年平均工资/元	$ ({{Y}_{1}}, {{Y}_{2}})=(67 990, 42 976) $
$ L $	城市间的距离/km	110
$ B_{i}^{-}, B_{i}^{+} $	城市$ i $的左、右侧边界/km	内生
$ B_{ij}^{-}, B_{ij}^{+} $	城市$ i $居住且城市$ j $工作的家庭居住区域左、右侧边界/km	内生
$ {{d}_{i}} $	城市$ i $选择市内和城际通勤可支配收入相等的位置/km	内生
$ {{r}_{A}} $	土地机会成本/(元$ \cdot {\rm m}^{-2} \cdot {\rm a}^{-1} $)	200
$ N $	两城市系统的总家庭数/人	$ 1.563\times {{10}^{7}} $
$ {{b}_{i}}(x) $	城市$ i $位置$ x $处的土地开发强度/(m$ ^2 \cdot $ km$ ^{-1} $)	$ 2.5\times {{10}^{6}}\text{ , }{{r}_{i}}(x)>{{r}_{A}}, i=1, 2 $
$ {{N}_{i}} $	城市$ i $居住的家庭数/人	内生
$ {{N}_{ij}} $	城市$ i $居住且城市$ j $工作的家庭数/人	内生
$ u $	家庭均衡效用水平	内生
$ \alpha, \beta, \gamma $	家庭对三种要素的消费偏好	$ (\alpha, \beta, \gamma )=(0.3, 0.3, 0.4) $
$ \varphi $	每年的工作天数/天	250
$ {{\Delta }_{j}} $	家庭消费1单位城市$ j $的商品/服务所需的出行次数	$ ({{\Delta }_{1}}, {{\Delta }_{2}})=({{10}^{-4}}, {{10}^{-4}}) $
$ k_{i}^{R} $	城市$ i $家庭道路出行的里程费用/(元$ \cdot $km$ ^{-1} $)	$ (k_{1}^{R}, k_{2}^{R})=(2.5, 1.5) $
$ {{k}_{H}} $	城际高铁出行的里程费用/(元$ \cdot $ km$ ^{-1} $)	0.75
$ {{b}_{H}} $	单次城际高铁出行的固定成本/元	20
$ {{S}_{i}} $	城市$ i $的车站位置/km	决策变量
$ {{\mu }_{L}}, {{\mu }_{S}} $	年线路固定成本、年车站固定成本	$ ({{\mu }_{L}}, {{\mu }_{S}})=({{10}^{7}}, 5\times {{10}^{5}}) $
$ {{\theta }_{L}}, {{\theta }_{S}} $	年线路拆迁成本系数、车站拆迁成本系数	$ ({{\theta }_{L}}, {{\theta }_{S}})=({{10}^{4}}, 4\times {{10}^{-3}}) $
$ {{\delta }_{L}}, {{\delta }_{S}} $	年线路建设成本系数、车站建设成本系数	$ ({{\delta }_{L}}, {{\delta }_{S}})=(5\times {{10}^{6}}, 10) $
$ \sigma $	效用单位的转换系数/元	50
$ \Lambda $	新建城际高铁的其他效益/元	0
$ {{\Omega }_{i}} $	城市$ i $站址选择的备选集合/km	$ ({{\Omega }_{1}}, {{\Omega }_{2}})=\left( [0, 35], [75, 110] \right) $
$ {{\Phi }_{i}} $	城市$ i $的既有站集合/km	$ ({{\Phi }_{1}}, {{\Phi }_{2}})=(6, 109) $

表1

图3

图4

图5

表2

参考文献 26

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方案	福利/亿元	效用	城1家庭/万人	城2家庭/万人		城1边界/km		城2边界/km		住房租金/(元$ \cdot {\rm m}^{-2} \cdot {\rm a}^{-1} $)
方案	福利/亿元	效用	城1家庭/万人	市内通勤	城际通勤	左侧边界	右侧边界	左侧边界	右侧边界	CBD$ _1 $位置	CBD$ _2 $位置
0	/	1 183	1 150	413	0	$ -30.6 $	30.7	92.3	127.5	1 605	502
1	26.7	1 188	1 143	420	0	$ -30.5 $	30.6	92.3	127.7	1 600	509
2	17.2	1 187	1 134	422	7	$ -30.5 $	30.5	74.6	127.7	1 594	509
3	26.9	1 188	1 142	421	0	$ -30.5 $	30.5	92.3	127.7	1 601	509