第四章 高速铁路的时间效益与时空竞争力

第一节 高速铁路的时间节约效益

一 时间节约效益的概念及其测度指标

社会评价中对时间节约效益进行的评价，就是分析测算高速铁路项目建成运营后，引起旅客旅行时间的节约所带来的一切社会效益，并据此从时间节约角度分析和评价项目与社会的相互适应性。

随着我国经济近几十年来的高速发展，交通运输业也进入了历史上规模最大、发展最快、持续时间最长的快速增长期，实现了跨越式发展。近年来，我国的人均收入和生活水平都在不断提高，人们对于速度的追求越来越高，社会对于发展高速铁路也产生了越来越强劲的需求。速度是高速铁路技术水平的最主要标志，各国都在不断提高列车的运行速度。京沪高铁在试运行中跑出了416.6公里/小时的世界运营铁路最高速度。高速铁路的试验速度已经超过500公里/小时，最高运行时速在300公里以上，今后将更快。目前小汽车最高构造速度仅240公里/小时，一般则在200公里/小时以内；高速公路一般限速120公里/小时；飞机比高速列车快，但计算往来机场和登记时间在内，在300～700公里范围内，高速铁路仍然有快捷优势。几种运输方式综合比较，高速铁路优势明显。和航空相比，高铁显然具有安全优势、准时优势、价格优势等；和传统铁路、高速公路相比，高铁的快速大大缩短了两地间的时间距离。对于作为公共服务基础设施的高速铁路而言，其创造的可计算的社会价值，有相当大部分是以旅行时间的节约表现的。因此，科学合理地计算高铁节约出行时间而带来的社会效益，对于全面评价高铁具有非常重要的意义。

时间节约效益的测度指标为时间价值。出行时间即为旅客在旅途中花费的时间。从哲学的意义上讲，时间与空间一起，构成物质存在的基本形式，对于整个物质世界来讲是无限的。但从经济学的观点看，时间对于每一具体事物而言则是有限的，因而时间也是一种资源，具有机会成本和价值。旅客的旅行时间价值和一般意义的时间价值有所不同。居民在从事社会经济生产活动的时间内直接为社会创造价值，即该段时间作为某种生产要素投入而产生价值，体现在商品价值中。与此同时，旅客在旅行过程中并不为社会创造财富，但旅客出行时间的节省和其他资源一样会产生价值，旅行时间的价值计算是通过计算旅行时间的减少而增加的从事其他活动的时间价值得到的。时间价值就是指由于时间的推移而产生的效益增值量和由于时间的非生产性消耗造成的效益损失量的货币表现。对不同的旅客而言，其时间价值也各不相同。

一般而言，时间价值受旅客类型、旅客收入、出行目的、出行时间及出行方式等多种因素的影响。大城市出行节省的时间价值不同于小城市，城市间的出行时间节省价值不同于农村地区出行，经济发达地区的出行时间节省价值不同于经济落后地区。在通常情况下，旅客的收入越高，其时间价值也就越高；经济发展水平越高的地区，当地居民的时间价值越高；由于工作目的出行的时间节省价值要高于非工作目的出行节省的价值；紧急时间所节省的价值要高于非紧急时间；工作日出行的时间价值要高于非工作日。综上所述，由于影响时间价值因素的多样化以及时间价值本身的复杂性，故对时间价值的确定分析，应在抽象化、简单化、普遍化的基础上进行。

时间价值一直是国内外学者关心的一个主题，其中对旅客时间价值的计算常用的方法主要有机会成本法和支付意愿法，模型包括Logit模型、多维Logit模型等。计算项目时间价值的方法一般可归纳为直接估算法和间接估算法两类。其中直接估算法包括产品法、收益法、时间成本法、收入－费用法和生产－费用法等。间接估算法包括显示偏好分析法和陈述偏好分析法等。

机会成本法测算原理是节省时间用于工作的价值应为用于工作时的收益减去丧失休闲的收益。人的活动主要分为生产活动和休闲活动，因此相应的时间分为生产时间和休闲时间，若旅客时间价值按节省时间用于工作与用于休闲两个目的来理解的话，则还应乘以相应的概率来计算。

使用机会成本法测算时间的价值，计算简单，操作性强，但是却没有将旅行时间延长给旅客带来的精神上的痛苦等无形损失包括在内，违背了旅客支付意愿的原则。通过对旅客的抽样调查或通过旅客对不同交通运输方式进行选择这种市场行为揭示消费者的偏好，通过回归分析和参数估计而得出时间价值的方法被称为支付意愿法。

1．时间价值测算模型

Logit模型是最早的离散选择模型，也是目前应用最广的模型。Logit模型由Luce（1959）根据IIA特性首次导出。Marschark（1960）证明了Logit模型与最大效用理论的一致性。Marley（1965）研究了模型的形式和效用非确定项的分布之间的关系，证明了极值分布可以推导出Logit形式的模型。McFadden（1974）反过来证明了具有Logit形式的效用模型的非确定项一定服从极值分布。此后，Logit模型在心理学、社会学、经济学及交通领域得到了广泛的应用，并衍生发展出其他离散选择模型，形成完整的离散选择模型体系，如Probit模型、NL模型（Nest Logit model）、Mixed Logit模型等。这些模型的共同点是，根据可观察变量x以及包含不可观察因素的影响的反映合理误差的变量ε，得到反映和提供决策依据的行为函数的y值。

假设上面所设的ε是一个均匀分布的有极值的独立变量，反映个体n从可以相互替代的出行方式集合J中选择某一出行方式i的Logit选择概率为：

其中，Pni为个体n从可以相互替代的出行方式集合J中选择出行方式i的概率，e为自然对数，Vni为个体 n 选择出行方式 i 时可以观察到的效用。

Logit模型对于出行者确定的情形适用，一旦出行者随机不确定出行时便不能很好应用，且此模型只能计算每次出行的结果，不能进行连续决策情况的计算，存在明显局限。

而多维Logit模型比Logit模型复杂，但却灵活。它摒弃了Logit模型中由于独立同方差假设而产生的限制。多维Logit模型可以适用于随机出行的问题。其计算公式为：

其中，Lni（β）为Logit模型的概率公式，f（β）是一个密度分布公式，进而可以算出最佳出行路线。

2．不同时间价值测算方法说明

产品法。在利用产品法（生产法）计算时间价值时，首先将旅客的劳动视为生产要素之一，旅客旅行时间的缩短会释放出这部分资源，因而使产量增加，提高国民生产总值和国民收入。采用产品法的前提条件为：缩短的旅行时间能解放生产要素，缩短的工作时间可以真正用于工作；被解放的生产要素能用于生产过程中；劳动力短缺是利用产品法的必要条件，即社会存在充分就业或劳动力不足的环境。

利用产品法时，旅行时间的价值是根据每小时的产出来度量的。为了计算一小时旅行时间的价值，可以将国民生产总值除以从事生产的人及小时数。即：

式中，Vp为用产品法计算每小时旅行时间的价值；GNP为一年内国民生产总值；P为一年内平均就业人数；2000为一年中有效工作时间的平均值（一年365天，法定工作日约250天，每天工作8小时，故有效工作时间大约为2000小时）。产品法从企业角度客观测量旅客旅行时间价值，但未考虑旅客的偏好及个人收入。

收益法。收益法又称收入法或工资法，即按不同的旅行者的收入的一定百分比来计算其旅行时间的节省价值。采用这种方法的基本假设为：旅客在其可支配的时间内，有选择劳动时间和闲暇时间如何结合的自由；由于旅行时间消耗旅客的自由支配时间，妨碍旅客寻找其他工作并获得收入，因此，旅客将旅行时间视为工作时间；旅客把旅行节省的闲暇时间用于工作上的时间越多，其收入就越高。

休闲时间的价值在很大程度上是社会发展的函数，发展水平越高，休闲时间就越宝贵，也就刺激人们为它付出越多。因此人们认为，收入法高估了旅行时间节省的价值，对休闲时间、长途旅行时间的价值，不能按完全工资水平计算，而只能按其一定的比例计算。

时间成本法。假设旅客的旅行时间和旅行成本可以相互替代，即旅客可以采用慢些但更为便宜的旅行方式，或者速度快但价钱更贵的旅行方式。此时，时间也就间接地被认为是消费的替代物。在较慢而较便宜的运输方式和较快而较贵的运输方式之间的费用差和时间差之比，即旅行的成本贡献值，便是旅行时间的节省价值，其表达式为：

其中，V为每小时旅行时间的价值；C2、t2为旅行方式2（较快而较贵）的旅行成本及旅行时间；C1、t1为旅行方式1（较慢而较便宜）的旅行成本及旅行时间。上述公式不尽合适，主要是因为对于收入低的旅客来说，减少旅行费用比减少旅行时间更重要。在这种情况下，这类旅客宁肯选择慢而便宜的运输方式。

收入－费用法。鉴于收入法关注的只是职工收入和休闲时间，费用法关注的只是旅客费用和旅行时间，没有考虑影响旅行时间的所有因素，美国学者英泽斯和威廉逊提出了收入－费用法，其表达式为：

式中，S为小时工资。

收入－费用法低估了偏好休闲时间的旅客的新增收入或可能减少的收入，而高估了偏好工资收入的旅客的收入。

生产－费用法。把生产所考虑的旅客时间节省的工作时间价值和所利用的运输方式差异所付出的额外代价结合起来，其表达式为：

式中，GNP为年国民生产总值；D1、D2分别为利用运输方式1、2的出差费用（不包括运输费用）； E为选择较慢运输方式引起的损失；2000是人均年工作小时数；Np为全国总人口。

间接估算法计算时间价值。间接估算法包括显示偏好分析法和陈述偏好分析法等。

显示偏好分析法主要是通过对出行者出行次数的观察统计或调查数据来推算时间价值。这种估算方法能较好地解释实际观察到的出行者选择行为（例如，在快速而昂贵的运输方式和慢而便宜的运输方式之间的选择），但是，在实际工作中，这种方法的费用太大，而且存在很大的不确定性，因为即使存在一种选择，也只能按出行者所选择的出行方案进行直接实证，而不能对所放弃的方案进行实证。

陈述偏好分析法通过对出行者行为进行问卷调查或直接询问、交谈来推算出行者的行为价值，可以克服显示偏好分析法的费用大和不透明的缺点和限制，可在较大范围内进行，通过问卷回答可以得到许多可信的选择信息。在一次简单的实证调查中花费不大。结果表明，用陈述偏好分析法所推算的时间节省价值一般都低于显示偏好分析法的估算结果，但趋势是一致的。

成本效益法计算时间价值。成本效益分析是通过比较项目的全部成本和效益来评估项目价值的一种方法。成本－效益分析作为一种经济决策方法，将成本费用分析法运用于政府部门的计划决策之中，以寻求在投资决策上如何以最小的成本获得最大的收益。常用于评估需要量化社会效益的公共事业项目的价值。对高速铁路而言，借鉴Delucchi的系列研究思路，其表现在旅行时间节约方面的社会价值计算公式为：

其中，V为由缩短旅行时间而降低的社会成本，即社会效益的增加；PTd是总的时间节约量，用“个人·小时”表示；Chd是单位时间的机会成本；Cpd为单位时间的内涵成本。

进一步考虑不同工作类型旅客的单位时间价值不同，根据成本效益分析理论，Button提出的居民时间节约的社会价值计算公式为：

其中，分别表示在交通方式m变化前后，从事a工作的旅客利用交通方式m来往于i、j两个城市之间的次数，相应的分别表示旅行需要的时间，并且 VOTam表示从事 a 工作旅客的单位时间价值。

二 高速铁路的客运时间价值节约——以京沪高速铁路为例

高铁的主要功能之一是节省乘坐者的时间。以京沪高铁为例。北京到上海乘夕发朝至列车需要的时间是14个小时左右，乘高铁需要的时间是5个小时左右。也就是说，乘坐高铁要比乘坐夕发朝至列车节省9个小时，这对于时间价值高的人来说，高铁无疑会成为飞机之外的首选。京沪高铁全长1318公里，途径7省市24个车站，以北京至济南、徐州、南京及上海4个城市为例，只考虑乘坐不同交通方式的时间，换乘等忽略不计，对比不同交通方式的费用及时间，如表4－1所示。

其中，北京至济南、徐州、南京、上海4个城市自驾的距离分别为431公里、713.5公里、1065.9公里和1261.4公里。以平均每百公里汽车耗油8升为基准，假设每升汽油价格为7元，计算油费并加上高速收费，计算得到自驾需要的费用。另外，京沪高铁的票价为二等座票价，普通铁路为K字头火车硬座票价，民航机票为2014年10月22日到28日一个星期的平均价格。

目前京沪通道各种运输方式的票价率分别为：铁路既有线路0.24元/人公里；高铁列为0.40元/人公里，高速公路客车为0.25元/人公里，自驾为0.93元/人公里。且问卷调查中，对京沪高铁不满意集中在票价方面，65%的乘客在不同程度上认为京沪高铁的票价略贵。以北京到济南段为例，各运输方式费用及时间如图4－1所示。京沪高铁的运行时间仅略微高于飞机，而远小于普通铁路、长途客车及自驾所需的时间。

高速铁路的发展大大缩小了各地之间的距离，加快了我国区域经济一体化的发展。京沪高铁使京沪两地间的火车旅程缩短至5个小时左右，每天往返动车组各90班次，实行时速300公里和250公里两种速度等级混跑的开行模式，其中G字头列车往返各76班次，D字头列车往返各14班次，平均每16分钟发车一次，串起了沿途7个省市24个车站，不仅切实有效地改善了沿途各省市的经济及社会现状，也在相当程度上节约了旅客的出行时间。京沪高铁途径的3个区间段，即北京至德州、德州至徐州、徐州至上海虹桥的高铁线路长度及较最快的普通K字头列车节省的时间如表4－2所示。

其中，北京至德州、德州至徐州、徐州至上海虹桥平均每个乘客每百公里节省时间分别为0.74、1.08、0.83小时（即44分钟、1小时5分钟、50分钟），即京沪高铁途径的24个站点中，不同车站区段内由于距离、运行速度等方面的不同平均每百公里节省的时间也不尽相同。到2012年9月底，京沪高铁共实现旅客周转量42712260千人公里，其中北京至德州、德州至徐州、徐州至上海三个区间段分别为11092849、11820366、19799045千人公里，分别乘以各区间段每人百公里至少节省的时间，可得京沪高铁自2011年6月至2012年9月在三个区间内至少分别节约了0.82亿、1.28亿、1.64亿小时，总计京沪高铁至少共节省出行时间3.74亿小时，相当于全国人民每人节省15分钟。

在出行费用方面，京沪高铁的费用仅为民航的1/4，低于自驾的一半，略高于长途汽车和普通铁路所需费用。对京沪高铁列车旅客问卷调查的结果发现，全部乘客中以出差为目的出行的公职人员及经营者比重高达87%，且其余乘客大多为探亲旅游，所以对几乎全部京沪高铁乘客而言，减少旅行时间的重要程度比减少出行费用大得多。所以此时可用时间成本法初步判断京沪高铁是否由节约时间带来了可观的社会效益。设京沪高铁为旅行方式1，民航为旅行方式2，由时间成本法计算每小时旅行成本如表4－3所示。

若北京至济南、徐州、南京三个城市的乘客的单位时间价值分别小于991元、245元、62元，则乘坐高铁比飞机带来较多的社会效益；而北京到上海则因为飞机速度较高铁快、价格比高铁低，更占优势。假设京沪高铁为旅行方式2，则分别设长途客车、自驾和普通火车为旅行方式1，用时间成本法初步计算每小时的旅行成本，如表4－4所示。

由表4－4可知，若乘客的时间价值高于29元/小时，选择京沪高铁出行均能降低出行成本。与长途客车相比，若旅客的时间价值高于16元/小时，高铁便能降低其出行成本。总之，若旅客的单位时间价值小于8元，则高铁仅比自驾有优势；单位时间价值处于8～16元时，较自驾和部分区间内的长途客车有优势；若旅客单位时间价值处于16～26元时，除普通铁路外，高铁较其余出行方式，均能降低出行成本。若旅客单位时间价值位于26～29元时，高铁在部分区间内较普通铁路有优势，较其余任意出行方式都降低了旅客的出行成本。由此可见，京沪高铁极大地缩短了居民出行的时间，也在一定程度上降低了居民的出行成本。具体而言，旅客的单位时间价值与高铁是否可以降低出行成本的关系及高铁占绝对优势的区段如表4－5和表4－6所示。

如表4－5、表4－6所示，京沪高铁对单位时间价值在26～991元的旅客分别在不同区段上占绝对优势，但当旅客单位时间价值小于26元或大于991元时，高铁在降低出行成本、提高社会效益方面虽无绝对优势，但仍较部分交通运输方式在提高社会效益方面更为明显。即高铁在很大程度上降低了居民的出行成本，带来了可观的社会效益。

为了计算高铁运营一年多后由于节约出行时间所带来的社会价值，首先考虑到不同旅客群体的单位时间价值不同，在京沪高铁的运行时间和总周转量已知条件下，旅客类别可以通过调查问卷结果进行分类，因此通过比较项目的全部成本和效益来评估项目价值的成本效益方法在这里比较适用。此时，假设高铁运营中乘坐高铁的旅客，在无高铁这一新型交通工具的情形下，将乘坐普通铁路出行，则成本收益法计算公式可简化为：

京沪高铁全长1318公里，全程运行5小时，而普通列车需运行20小时，比高铁的运行时间长15小时，即每位旅客通过乘坐京沪高铁每百公里可节省时间最多达到1.16小时（即1小时10分钟），每位旅客乘坐一次高铁每百公里可节省的价值为1.16×VOTam。对不同的旅客而言，其单位时间价值不同，通过调查发现，大约87%的高铁旅客都是出差的公职人员或经营者，其余13%的旅客的出行目的则基本为旅游探亲。则上式可继续简化为：

此时，若计算京沪高铁的时间节省价值，只需确定不同类型旅客的单位时间价值即可。

一般而言，由于我国现阶段不同地区、不同部门的经济发展水平不同，各职业人群单位时间可实现的GDP水平也不同，所以若计算京沪高铁在全国大范围内的时间节约价值，对乘坐京沪高铁出差的这部分旅客的时间价值按生产法计算较为合理。但此时乘坐京沪高铁出差的旅客从事的行业基本为第二、三产业。如表4－7所示，故按照高铁途经7省市分产业的地区生产总值及就业人数估算，这些地区第二、三产业的人均年生产总值为92274元。考虑到以出差为目的乘坐京沪高铁的旅客每小时可实现的GDP远高于当地GDP的一般水平，假设这部分旅客年创造的价值为京沪高铁途经7省市人均GDP水平的5倍。按年有效工作日大约为250天，每日工作8小时计算，则出差人员的时间价值大约为243元/小时；但我国人均年工作时间在全世界属最高之列，平均大约为275个工作日，而且公务出差旅客的工作时间通常较平均水平要高，因此按300天工作日计算，则其时间价值大约为203元/小时。进一步考虑，假如旅客全年都在工作，即按年365个工作日，每天工作8小时计算，则其时间价值大约为166元/小时。

收入法，又称工资法，即用旅客收入的一定百分比来计算其旅行时间节约的价值，其优点在于不仅可以估算旅客的单位工作时间价值，还可以估算其单位休闲时间价值。京沪高铁目标旅客群体中仅有13%的旅客不是以出差为目的的出行，所占比重较小，且出行目的较为分散，所以就全国大范围而言，以收入法计算这部分旅客时间节约的价值较为合理。京沪高铁白天运行、晚上检修的特点决定了绝大多数旅客只能选择工作时间出行，而京沪高铁相对较高的票价又决定了这部分旅客的时间价值需按京沪高铁途经7省市的城市较高人群的人均年收入进行计算。如表4－8所示，途经各地区的城市在2011年6月至2012年9月的人均年收入大约为25000元，而就全国范围而言，较高收入人群的人均收入大约为全国人均收入的3倍。按这一比例进行计算，与公务出差旅客的时间价值计算方法相同，分别按一年250、300和365个工作日，一天工作8小时算得这部分旅客的时间价值分别大约为37、31和26元/小时。

将上述各单位时间价值代入公式中，且京沪高铁自2011年6月至2012年9月共周转旅客42712260千人公里，据此可计算出京沪高铁由于出行时间节约而带来的社会价值量，如表4－9所示。

由表4－9可知，京沪高铁开通15个月出行时间节约创造的社会价值介于700亿～1000亿元之间，基本在900亿元左右。