《TRANSPORTATION RESEARCH PART E-LOGISTICS AND TRANSPORTATION REVIEW》：Impact Effects of Transport Structure Changes on Urban Traffic Congestion: A Case Study of Core Cities in China
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本文针对发展中国家城市化进程中因过度依赖道路运输而加剧的交通拥堵问题，以中国45个核心城市为样本，从客/货运输结构变化的比较视角切入，采用核密度估计与马尔可夫链模型解析物流-运输结构重组与拥堵的时空演化规律，并运用基准面板回归与空间计量模型实证检验其作用机制。研究发现，提升铁路在客货运输中的占比能有效抑制本地及周边城市拥堵，但存在显著的地区异质性，为优化城市综合运输体系、制定差异化治堵策略提供了重要理论与实证依据。
随着工业化与城镇化的加速推进，城市交通基础设施快速扩张，机动化水平不断提高，随之而来的以交通拥堵为代表的“城市病”问题日益凸显。在全球范围内，交通拥堵产生了巨大的负外部性。与大多数发达国家相比，作为发展中国家的中国，因其庞大的人口规模和城乡交通系统发展不平衡，城市交通拥堵问题尤为严峻。据估算，每年因拥堵造成的经济损失高达约1700亿元，且呈上升趋势。《2024年中国城市交通报告》显示，全国约68%的核心城市存在交通拥堵问题，其中北京拥堵指数最高，达2.073，重庆、广州、武汉、上海等重要城市均超过1.9。这意味着，在主要核心城市，居民的出行时间通常是畅通条件下的1.9倍以上，即使在拥堵最轻的城市，出行时间也是自由流状态下的两倍多。运输效率的下降导致居民出行时间和成本增加，生活满意度降低。与此同时，中国的运输结构面临突出矛盾，许多城市过度依赖道路运输。数据显示，在货运中，道路运输占比73.6%，而铁路仅占9.1%；在客运中，道路运输占比91.8%，铁路占6.7%。作为一种低成本、大运量的运输方式，铁路的利用不足导致物流效率降低、成本增加、运输资源浪费，这进一步加剧了交通拥堵。因此，通过优化运输结构来缓解拥堵，已受到学术界、政府和公众的广泛关注。
然而，现有关于交通拥堵影响因素及缓解措施的研究，大多集中于社会经济因素、交通基础设施、不合理的土地利用、人口规模等外部决定因素的分析，普遍忽视了物流运输系统在应对多样化、规模化物流运输需求时的内部结构转变和动态适应性。关于运输结构对拥堵的影响、其内部转变机制及溢出效应的研究尚不充分。此外，多数研究聚焦于单一区域或单一运输模式，缺乏从多模式运输比较优势的综合视角探讨结构优化对拥堵的系统性影响。
为解决上述研究空白，本研究以中国45个核心城市为观测单元，时间跨度为2015年至2023年。研究首先通过核密度估计和马尔可夫链方法，揭示了城市物流运输结构变化与交通拥堵的时空动态演化特征。研究发现，中国城市物流运输结构呈现整体时间上的优化，具体表现为客运结构（铁路与公路客运量之比）和货运结构（铁路与公路货运量之比）的向上调整，交通拥堵则呈现边际缓解态势。时空演变显示出阶梯式的不平衡格局：“东部运输结构优化占优，中西部相对较弱”，同时“东中部拥堵缓解效果较好，西部相对滞后”。马尔可夫链分析进一步表明，运输结构与拥堵的状态转移具有较高的稳定性和邻近等级转移的特征，呈现出“俱乐部收敛”现象。
在机制分析方面，研究构建了基准面板模型、包含人口规模调节效应的模型以及空间计量经济模型。全国层面的基准回归结果表明，在不考虑空间因素时，铁路客运结构(lnk)和铁路货运结构(lnh)的提升均对交通拥堵(cong)产生显著的抑制作用。当纳入空间因素后，构建的空间杜宾模型(SDM)结果显示，运输结构的优化不仅能缓解本地拥堵，还能通过空间溢出效应减轻邻近地区的拥堵压力。具体而言，铁路客运结构改善的直接效应为-0.137，间接效应（空间溢出效应）为-0.551；铁路货运结构改善的直接效应为-0.164，间接效应为-0.671，均显著为负。
然而，这种影响存在显著的地区异质性。在东部城市，铁路客货运结构的优化均能有效缓解拥堵。但在中部城市，铁路客运结构的提升反而可能因枢纽衔接不畅、客流集聚而加剧本地及周边城市的拥堵（直接效应0.187，间接效应0.041），而铁路货运结构的优化则表现出显著的拥堵缓解作用（直接效应-0.981，间接效应-0.185）。在西部城市，铁路客运发展有助于缓解拥堵，但受制于地理条件和基础设施，铁路货运结构的提升未能有效发挥积极作用，甚至在基准回归中显示出加剧拥堵的迹象。调节效应分析表明，在东部地区，铁路客运结构的发展能有效调节人口规模扩张带来的交通压力；在中部地区，铁路货运结构的优化对缓解人口增长引发的拥堵具有显著的调节作用；而在西部地区，由于基础条件限制，调节效应不显著。
为开展上述研究，作者主要应用了以下几类关键技术方法：1. 指标构建与数据收集：基于综合交通评价框架，构建了铁路-公路客运量比(lnk)和铁路-公路货运量比(lnh)作为核心解释变量，交通拥堵延迟指数(cong)作为被解释变量，并控制了经济发展水平、人口密度、路网密度等一系列变量。数据来源于《中国统计年鉴》、《中国城市统计年鉴》及Wind数据库，样本涵盖2015-2023年中国45个核心城市。2. 时空演化分析：采用核密度估计法刻画运输结构与拥堵的分布动态、延展性及极化趋势；运用马尔可夫链分析其状态转移概率，揭示空间跃迁特征。3. 计量经济模型：使用面板固定效应/随机效应模型进行基准回归和异质性检验；通过引入交互项检验人口规模的调节效应；借助空间计量经济模型（空间自回归模型SAR、空间误差模型SEM、空间杜宾模型SDM）和莫兰指数(Moran's I)检验空间相关性并分解直接效应与间接效应。4. 稳健性检验与内生性处理：采用替换核心变量（铁路线密度与地形起伏度的交互项）的方式进行稳健性检验，并利用系统广义矩估计(System GMM)方法处理潜在的内生性问题。
研究结果
1. 运输结构与拥堵的时空演化特征
核密度估计结果显示，全国层面铁路客货运结构的主峰中心在观测期内均呈现右移趋势，表明铁路相对公路的运输份额持续增长。拥堵状况则经历了先缓解（2015-2017）、后加剧（2017-2019）、再缓解（2019年后）的波动过程，但整体呈缓解态势。区域异质性明显：东部地区结构优化与拥堵缓解同步推进；中部地区客运结构呈现从单峰向双峰演化，分化加剧；西部地区则长期处于低水平均衡状态，结构转型难度较大。马尔可夫转移概率矩阵表明，无论是运输结构还是拥堵水平，其状态转移都表现出“俱乐部收敛”特征，即高水平和高水平城市、低水平和低水平城市各自集聚，且转移主要发生在相邻等级之间，跨级转移概率极低。
2. 运输结构对拥堵的直接影响及异质性
基准面板回归证实，全国范围内，提升铁路在客货运输中的份额能显著抑制拥堵。但分区域看：东部城市铁路客货运结构优化均能缓解拥堵；中部城市铁路货运结构优化缓解拥堵效果显著，但铁路客运结构提升可能因衔接不畅而加剧拥堵；西部城市铁路客运发展有助于缓堵，但铁路货运受基础设施制约，其提升未能有效缓解拥堵。
3. 人口规模的调节作用
调节效应分析发现，在全国层面，铁路货运结构的优化能显著缓解人口增长带来的拥堵压力。在东部地区，铁路客运结构的发展能调节人口集聚的交通效应。在中部地区，铁路货运结构的优化对缓解人口引发的拥堵具有调节作用。西部地区因基础条件限制，调节效应不显著。
4. 空间溢出效应
空间计量结果显示，运输结构优化存在显著的空间溢出效应。全国SDM模型表明，铁路客货运结构的提升不仅能缓解本地拥堵，还能显著减轻邻近地区的拥堵压力。区域分析进一步揭示，中部地区铁路客运结构提升存在负向空间溢出（加剧周边拥堵），而铁路货运结构优化则存在正向空间溢出（缓解周边拥堵）。东部地区铁路货运优化主要作用于本地，空间溢出不显著。
结论与意义
本研究通过系统的时空演化分析、严谨的计量经济模型和空间效应检验，深入探讨了中国核心城市物流运输结构变化对交通拥堵的影响机制。主要结论包括：中国城市物流运输结构呈现总体优化态势，但区域差异显著；提升铁路运输份额是缓解交通拥堵的有效途径，但其效果受地区经济发展、基础设施、人口规模及空间关联性的共同影响；运输结构优化存在明显的空间溢出效应，需从区域协同视角进行治理。
研究的理论意义在于，构建了涵盖“时空演化-直接影响-调节机制-空间溢出”的综合分析框架，丰富了运输结构与城市交通拥堵关系的理论研究，为理解多模式运输系统的协同效应提供了新的视角。实践意义在于，研究结论为城市交通规划者和政策制定者提供了重要启示：首先，应充分重视运输结构优化在缓解拥堵中的作用，加大铁路基础设施投入，促进“公转铁”。其次，政策制定需考虑区域异质性，东部地区可继续强化客货运协同优化，中部地区应重点改善客运枢纽衔接并发挥货运优势，西部地区则需优先补齐基础设施短板。再次，需建立跨区域交通协调机制，应对拥堵的空间溢出效应，实现区域联防联控。最后，在人口持续集聚的背景下，应注重运输结构优化与人口政策的协调，发挥其调节作用。该研究发表于《Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review》，为全球范围内，特别是面临快速城市化与交通拥堵挑战的发展中国家大城市的可持续交通发展提供了有益的经验借鉴和决策参考。
