高速铁路与产业结构升级的关系研究

李 中

（江苏海事职业技术学院 经济与管理学院，江苏 南京 211139)

0 引言

高速铁路的经济增长效应已经得到广泛认可。一般而言，高速铁路可以缩短两地间的旅行时间，降低商品(服务)的运输成本和时间成本，促使各种生产要素的自由流动，通过优化资源配置，促进沿线城市经济增长[1-2]。关于高速铁路与产业结构关系的研究方面，金凤君等[3]认为铁路提速后，制造业(包括房地产业)会向劳动力和土地成本更加低廉的区域转移，而服务业特别是高端服务业会成为铁路沿线城市发展的主导产业；冯兵等[4]分析了湖北高速铁路对不同产业的拉动作用，研究发现高速铁路开通对第一产业、第二产业和第三产业产业份额均有显著提高作用；张克中等[5]发现交通基础设施的改善(高速铁路开通)不仅可以有效促进经济增长，同时还促进产业在空间上转移，并验证了高速铁路开通的虹吸效应，并且这种虹吸效应主要发生在第二产业和第三产业。

总的来看，学者们普遍强调高速铁路可以促进产业在区域间转移，高速铁路沿线城市对非沿线城市会产生“虹吸效应”。事实上，只有高速铁路沿线城市诱发知识密集型产业份额的增加，才能说明沿线城市的产业结构水平得到有效提高。为此，建立一个包括高速铁路与产业结构水平的模型，从理论上阐述高速铁路对产业结构水平作用的传导机理。

1 高速铁路与产业结构升级关系理论模型的构建

Andersson[6]首次在比较优势的框架下建立了技术差异与产品知识含量的模型，分析了企业人力资本与研发投入对产品知识含量的影响，指出知识对价格的边际效应决定了产品的知识含量的大小。因此，研究在该模型的基础上引入知识溢出项，建立包含高速铁路、知识溢出与产业结构的理论模型。

假设存在n个城市(地区)，每个城市存在一个代表性厂商和产品；产品(服务)的价格取决于该产品的知识含量，厂商生产产品的意愿取决于人力资本投入和所吸收的外部知识量，因而产品市场价格Pi(i = 1，2，…，n)是一个内部知识投入Ki(i = 1，2，…，n)、外部知识流 Iji(i，j = 1，2，…，n)(主要源自于本区域和其他区域研发活动)的函数。另外，假设产品的知识含量仅取决于内部知识存量和外部知识溢出，而产品的数量则由低技能劳动力Li(i = 1，2，…，n) 决定，产品的知识含量内生于厂商利润最大化的条件之中，代表性厂商利润最大化条件如下。

式中：πi为利润；Pi为产品市场价格；Qi为生产量；Ki为内部知识投入；Iji为外部知识流；Li为低技能劳动力；ri和wi为知识和劳动力的投入价格；τji为城市j与城市i之间的的知识溢出成本，即从城市j吸收知识的交易成本；Pi(·)和Qi(·)假设为单调递增，连续的和可导的函数。

利润最大化条件要求

公式 ⑵ 意味着要素投入知识价格的差异，以及知识对于价格的边际效应决定本地区最优的知识投入，因而也决定该地区产品的知识含量。如果该地区是完全竞争的要素市场，要素价格能够反映出该区域要求的边际产出效率，则区域间边际产出效率将没有任何差别。

根据利润最大化条件，外部知识的最优投入表达为

公式 ⑷ 反映最优外部知识的投入依赖于外部知识对于价格的边际效应和知识获得的交易成本。假定外部知识的交易成本τji是空间距离的增函数。通过研发产生的新知识通常是地区粘性的，因而新知识的分布主要依赖于面对面的交流。一般而言，距离越远，交流知识的频率也就越低。不失一般性，假定

式中：Rj为城市j的知识存量；γ为参数，反映研发活动对产品的技术相关程度； λ为参数，反映城市 j的技术吸收能力。

联列公式 ⑷ 和公式 ⑸，城市j到城市i的知识流量可以写为

不失一般性，假定τji= 1/tji，其中tji为城市间的旅行时间，σ为时间敏感程度。

进一步对公式 ⑺ 求和为

显而易见，公式 ⑻ 右端正是传统的通达性测量方法，也就是说，在一定条件下通达性不失为表征外部知识流量的可靠指标，因而城市j所获得外部知识流量Ij取决于其自身通达性水平的高低。在通达性相对较高的城市，知识流动较为畅通，该城市厂商获得外部知识溢出较为丰裕，因而本地厂商具有生产高知识含量产品的比较优势；反之，通达性相对较低的城市不具备生产高知识含量产品的比较优势。

高速铁路开通后，从城市i到城市j的旅行时间缩短至βtji，其中0＜β＜1，将βtji代入公式 ⑻，并对两边取对数可得

公式 ⑼ 左端表示城市i获得其他城市知识溢出的总量；右端分为2个部分，即ln β和其中ln β表示高速铁路开通缩短地区间旅行时间所额外增加的知识流量表示高速铁路开通前沿线城市j的通达性。

比较公式 ⑻ 和公式 ⑼，不难发现，高速铁路开通后，溢出至城市j的知识总量不仅取决于开通前的通达性水平还与ln β有关。高速铁路开通后，沿线城市将额外获得-ln β的知识增量。这说明在其他条件不变情况下，沿线城市厂商生产产品的知识含量得到一定提高，即相比于高速铁路开通前该城市更加适合知识密集型产业发展。由此可以得到以下命题：高速铁路的开通缩短区域间旅行时间，降低面对面交流的成本，增加知识交流的频率，促进沿线区域知识密集型产业的发展，产业结构水平得到有效提高。

2 计量模型、变量说明和数据

2.1 计量模型

沪宁城际铁路(南京—上海)和沪昆高速铁路(上海南—昆明)沪杭段是我国目前最繁忙的铁路运输区段之一，这2个铁路区段对长三角地区国民经济起着非同寻常的作用。因此，选择这2条线路考察高速铁路对产业结构升级的影响，其结果具有一定的代表性。

将2010年沪宁城际铁路和沪昆高速铁路沪杭段的开通看作一个开通高速铁路的自然实验，同时为全面评价高速铁路开通效果，引入2007年京沪铁路(北京—上海)沪宁段和沪昆铁路(上海—昆明)沪杭段动车组列车开通的运营样本资料。为了既考察高速铁路沿线城市与非沿线城市之间的横向差异，又比较高速铁路开通前后的纵向差异，利用倍差法评价其对产业结构升级和区域协调发展的影响。

基于以上分析，产业结构升级指标回归方程为

式中：uisit为产业结构升级指标；accit为通达性；δ表示通达性对沿线城市产业结构水平的影响；Xit为其他一些影响产业结构升级的变量；φ为影响水平；ti为时间趋势项；β表示开通高速铁路对沿线城市产业结构水平的影响；duit为虚拟变量，高速铁路沿线城市为1，非沿线城市为0；dtit为时间虚拟变量，高速铁路开通前为0，开通后为1；i和t分别表示截面单元与时间。

2007年4月，全国铁路实施第6次大提速，分别考察2007年京沪铁路沪宁段和沪昆铁路沪杭段速度200 km/h动车组列车运营，以及沪宁城际铁路和沪昆高速铁路沪杭段的开通对沿线城市产业结构水平的影响效果，以此来验证命题的合理性。根据倍差法原理，设考察的京沪铁路沪宁段和沪昆铁路沪杭段动车组列车开通的时间段为2008—2011年，选取2003—2007年作为未开通时间段。同时，考察沪宁城际铁路和沪昆高速铁路沪杭段开通的时间段为2012—2016年，选取2003—2007年作为高速铁路未开通时间段。

2.2 变量说明

（1）被解释变量：产业结构升级指标uisit。开通高速铁路的沿线城市更加适合发展知识密集型产业，因此，采用知识密集型产业从业人员数占全社会总从业人员数之比表示产业结构升级指标。鉴于数据的可得性，采用知识密集型服务业单位从业人员占服务业单位从业人员的比重表示产业结构水平[7]。知识密集型服务业包括4类：信息传输、计算机服务业和软件业，金融业，商务服务业，科学研究和技术服务业[8]。

（2）核心变量解释：通达性accit。通达性是决定产业结构水平高低的重要因素。选用经济潜能指标来表示通达性水平的高低，表达式为其中，Pi为节点i的经济潜能值；Mj为评价系统范围内某经济中心和活动目的地的某种社会经济要素流的流量，即表示该经济中心的经济实力或对周边地区的辐射力或吸引力，可以采用GDP总值、人口总量或社会商品销售总额等指标，在此强调知识作为要素投入对产业结构升级发挥重要重要，采用知识存量作为社会经济要素流的指标；表示通过某交通设施和网络从节点i到经济中心或活动目的地j所花费的时间、费用或是途中距离等，旅行时间可以通过历年铁路时刻表获得；α为距离摩擦系数，一般取1；n为评价系统内除i地以外的节点总数。

（3）控制变量：分别从需求和供给2个角度选择控制变量。供给方面的控制变量包括：人力资本(hc)，以人均病床数表示健康维度的人力资本；技术进步(rd)，采用每万人拥有的专利数表示技术水平的发展程度；对外开放(inex)，衡量开放度的指标包含外商直接投资(fdi)和进出口总额(trade) 2类，以fdi 和进出口总额占 GDP 的比重分别衡量外商直接投资和进出口总额对产业结构升级的影响。需求方面(con)，按照一般性做法，采用人均GDP衡量此指标。另外，考虑到政府支出(gov)的产业结构效应，以政府支出占GDP的比重来衡量各地区的政府支出规模。

2.3 数据说明与描述

在构造的实验组中，选用高速铁路沿线地级市。需要说明的是，上海、南京和杭州3个城市被排除，主要原因在于这些城市的经济发展水平相对较高，无法构造与其相匹配的控制组。另外，虽然南通、扬州、泰州、宁波、湖州、绍兴、舟山和台州并未直接与沪宁城际铁路和沪昆高速铁路沪杭段连通，但考虑到这8个城市与铁路沿线城市空间距离较近，有可能间接地受益于高速铁路的开通，因而将这些城市也纳入实验组。对于控制组的选择，为了保证使用倍差法的准确性，选择南京至上海至杭州沿线所经省份中，未经过的地级市作为控制组的成员。另外，出于样本点的考虑，补充了在地理位置上较为邻近的安徽东部部分地级市作为控制组成员。这种选择策略主要是基于空间相邻的样本之间差异相对较小的假设。

样本数据均来自《中国统计年鉴》(2003—2016年)和各省市自治区统计年鉴，以及各省市自治区国民经济和社会发展统计公报。数据包含江苏省、浙江省、上海市，以及合肥、芜湖、蚌埠和马鞍山2003—2016年的面板数据。在数据分析中剔除了价格变化因素的影响。按照一般性做法，利用当期美元对人民币的汇率分别将实际利用外资和进出口贸易总额换算成人民币。数据的一般性描述如表1所示。

表1 数据的一般性描述Tab.1 General description of data

3 计量结果及说明

为更好地证实高速铁路开通的产业结构升级效应，控制变量被逐步引入实证方程。高速铁路对产业结构升级影响的回归结果如表2所示。表2中，实证结果1表示核心解释变量与所有控制变量对产业机构升级的影响效果；实证结果2表示仅考虑高速铁路开通对产业结构升级的影响结果；实证结果3在实证结果2的基础上加入通达性变量，通过比较实证结果1、实证结果2、实证结果3中高速铁路开通变量的符号变化及显著程度，可以判断2007年动车组列车开行对沿线城市产业结构升级是否存在推动作用，以及这种推动作用是否稳健。同样，实证结果5考察2010年高速铁路开通促进沿线城市产业结构升级的效果。另外，引入实证结果4，仅采用控制变量作为解释变量，将实证结果1中控制变量符号与实证结果4中的进行比较，判断沿线城市产业结构升级的主要贡献来源。

3.1 高速铁路和通达性对产业结构升级的影响效果

比较实证结果1与实证结果2，估计系数β均显著为正，命题得到验证，即开通高速铁路缩短地区间旅行时间，强化区域间的经济联系，由此激发隐性知识溢出，刺激沿线城市知识密集型服务业发展，提升其产业结构水平。2003—2011年期间，β为0.032 2，并通过显著性水平为5%的检验，说明与非沿线城市相比，沿线城市的产业结构水平高出3.22个百分点。另外，根据实证结果5，沪宁城际铁路和沪昆高速铁路沪杭段的开通对产业结构升级影响系数为0.040 1，高于动车组列车运营的影响系数，说明高速铁路的开通更加刺激沿线城市知识密集型服务业的发展，从侧面验证了命题。

从实证结果3来看，通达性指标通过了1%的显著性检验，影响系数达到0.067 6，说明通达性较高的城市更具有发展知识密集型服务业的比较优势，因而在其他条件不变的情况下，其产业结构水平要高于通达性低的城市。科技创新、人力资本等表征内部知识积累的指标显著为正，与理论预期一致。此外，通过对比实证结果1和实证结果4，发现引入高速铁路变量与通达性变量后，科技创新变量影响系数从0.050 6增加至0.055 2，同时人力资本变量值也从0.207增加至0.223，上述2类表征内部知识积累指标值分别产生一定幅度的提高。实证结果表明，通达性变量与高速铁路变量对科技创新、人力资本等表征内部知识积累的指标具有正向的调节作用，高速铁路的开通促进知识在城市间自由流动，提高城市内部知识积累水平，进一步提高技术进步与人力资本对产业结构升级的促进作用。

表2 高速铁路对产业结构升级影响的回归结果Tab.2 Regression results about the influence of high-speed railway on the upgrading of industrial structure

外商直接投资的系数显著为负，实证结果说明该地区绝大部分外商直接投资都投向了加工制造业与劳动密集型产业[9]，而对于服务业，特别是知识密集型服务业作用有限。进出口总额对产业结构升级影响不显著，主要是由于目前该地区贸易结构主要以货物贸易为主，造成进出口贸易促进产业结构升级的影响作用并不显著。

需求因素对产业结构升级影响为负，与预期不符。收入分配则是造成上述结果的主要原因，当前长三角地区收入分配差距明显扩大，长期收入分配不均使得投资率偏高，全社会固定资产占GDP的比例过大，遏制服务业发展的速度，服务业增长严重滞后于工业，影响产业结构升级[10]。政府支出规模对产业结构升级影响系数为0.032 9，显著为正[11]。

3.2 稳健性检验

基于经验判断，南通、扬州、泰州、宁波、湖州、绍兴、舟山和台州与高速铁路沿线城市空间距离相对较近，其产业结构水平有可能间接地受益于动车组列车的开通[12]。为了验证这种分组方法的合理性，将所有实验组与控制组样本城市分为3组：第1组为高速铁路沿线站点所在城市，包括常州、无锡、苏州、嘉兴和镇江；第2组包括南通、扬州、泰州、宁波、湖州、绍兴、舟山和台州；第3组为控制组样本城市。将3组城市中的2组数据分别进行倍差估计，如果第1组和第2组的倍差估计量β不显著，而第1组与第3组，以及第2组与第3组的估计量显著，就说明样本城市分组的合理性。分组考察高速铁路对产业结构升级的回归结果如表3所示，实证结果第3列与第4列所示的β值分别为0.17和0.023 5，并且都通过了5%的显著性检验，而实证结果第2列所示β值为正但并不显著，意味着对样本城市划分是合理的。

表3 分组考察高速铁路对产业结构升级的回归结果Tab3 Regression results about the influence of high-speed railway on the upgrading of industrial structure in groups

4 结束语

建立包括高速铁路与产业结构的理论模型，通过模型推演，发现高速铁路的开通缩短了区域间旅行时间，降低了面对面交流的成本，增加了知识交流的频率，促进知识密集型产业的发展，产业结构水平得到有效提高。当然，研究仅从城市视角考察高速铁路对沿线城市的产业结构水平的影响效果，而对于区域及城市群产业结构水平如何变化尚未涉及。同时，在高速铁路促进城市产业结构水平提高的同时，其产业结构会呈现出何种特征，都将是进一步研究的方向。