来逢波，耿 聪，王海萍

(山东交通学院，山东 济南 250357)

习近平总书记在十九大报告中提出了交通强国的宏伟目标，明确了交通强国的基本内涵、总体思路、战略目标。交通强国的目标紧扣我国社会矛盾的发展变化，以“五位一体、四个全面”为战略布局，以改革、创新、开放为基本驱动力，对全面建成绿色智慧、开放融合、经济高效、安全便捷的现代化交通运输体系具有重要的统领作用。自交通强国战略提出以来，我国二十多个省市相继公布了交通投资计划，累积投资总额已达数万亿元。交通基础设施投资与其他固定资产投资不同，交通基础设施投资虽不直接作用于经济活动，但其涉及规模大、涉及产业广，对产业需求以及产业结构优化具有重要的引导作用。从交通基础设施投资视角来看，不同类型的交通基础设施投资对区域产业发展的作用机理趋于相同或者相似，但对产业发展的作用强度具有一定的差异性。鉴于此，研究通过交通基础设施投资与产业发展的双重视角进行分析，论证交通基础设施投资对不同产业发展产生的差异性作用强度。

一、文献综述

从亚当·斯密(Adam Smith)的《国富论》到克鲁格曼(Paul Krugman)的“新经济地理学”，都较多涉及到了交通基础设施建设与区域经济增长的关系问题。Aschauer(1989)将基础设施投资从经济总投资中进行分离，将基础设施作为独立因子进行计量分析。自此，国内外学者开始广泛关注并从产业发展、人口分布、社会福利等多个方面研究交通基础设施投资与经济增长的作用关系。

David Alan Aschauer(1989)认为公共资本投资的产出弹性为0.39，而导致全要素生产率下降的主要原因是公共资本投资增速降低导致的[注]Aschauer D A.，“Is Public Expenditure Productive?”，Journal of Monetary Economics,1989,23(2):177-200.。Munnel(1990)利用与Aschauer相同的实验数据，建立了规模报酬不变模型，得出了与Aschauer相同的结论[注]Munnel，“Is There a Shortfall in Public Capital Investment An Overview”，New England Economic Review,1991(2):89-102.。Hansson(1992)以瑞典连续28年的数据为支撑，以最小二乘法为基本方法，进行交通基础设施投资对经济产出的测度，得出交通基础设施对经济增长的产出弹性为0.149[注]Berndt ER,Hansson B.，“Measuring the Contribution of Public Infrastructure Capital in Sweden”，Scandinavian Journal of Economics，2002,94(1):51-68.。Thopson(2000)对美国公路投资进行考察，得出部分产业因生产成本的降低得到进一步发展，部分产业因公路的建设出现产业聚集现象[注]Chandra Thompson E.，“Does Public Infrastructure Affect Economic Activity? ”，Evidence From the Rural Interstate Highway System，2000,30(4):457.。Demurger(2001)通过对中国各省市的交通基础设施与经济产出进行研究，研究认为交通基础设施投资对于区域经济增长具有重要的推动作用[注]Demurger S.，“Infrastructure Development and Economic Growth：An Explanation for Regional Disparities in China?”，Journal of Comparative Economics，2001,29(1):95-117.。Herrendorf(2012)对美国19世纪中叶的民众社会福利、收入水平、人口分布、就业等因素进行分析，认为如果没有交通基础设施投资，人均总福利将减少一半[注]Herrendorf B,Schmitz J A,Teixeira A.，“The Role of Transportation in U.S.Economic Development 1840-1860”，International Economic Review，2012,53(3):693-715.。Kaynak(2012)以土耳其为例，研究认为发展提升交通基础设施投资对土耳其的经济增长具有不可替代的重要推动作用[注]Eruygur A,Kaynak M,Mert M.，“Transportation-Communication Capital and Economic Growth：A VECM Analysis for Turkey”，European Planning Studies,2012,20(2):341-363.。Arango(2016)研究了高速公路发展对区域经济发展的影响[注]Arango R M,Zhan X,Ukkusuri S V,et al，“Direct Transportation Economic Impacts of Highway Networks Disruptions Using Public Data from the United States”，Journal of Transportation Safety & Security，2016,8(1)36-55.。

刘生龙(2009)通过分析中国28个省市连续21年的面板数据，研究得出交通基础设施投资对区域经济产出具有明显的正向影响[注]刘生龙：《交通投资对中国经济增长的影响》，《科学决策》，2009年第7期。。范九利(2004)对交通基础设施投资与经济产出的研究方法进行了分析统计[注]范九利，白暴利，潘泉：《基础设施资本与经济增长关系的研究文献综述》，《上海经济研究》，2004年第1期。。李忠民(2011)测算出了高速公路里程增长对区域经济发展的促进作用系数[注]李忠民，刘育红，张强：《“新丝绸之路”交通基础设施、空间溢出与经济增长—基于多维要素空间面板数据模型》，《财经问题研究》，2011年第4期。。冯伟(2013)从产业发展、产业聚集、产业升级、生产效率改进等几个因素研究了交通基础设施投资与经济产出的关系，并从上述几个方面进行了具体的理论阐述[注]冯伟，徐康宁：《交通基础设施与经济增长：一个文献综述》，《产经评论》，2013年第3期。。徐曌(2017)通过划分区域的发展阶段，认为交通基础设施投资对区域不同的发展阶段具有不同的促进作用[注]徐曌：《交通基础设施投资促进区域经济增长的阶段性差异研究》，博士学位论文，北京交通大学,2017年。。蔡新民(2017)认为交通基础设施投资的本质是通过改善区域可达性、提升产业需求、增加就业来带动区域经济增长[注]蔡新民：《经济增长视角下交通基础设施投资研究》，博士学位论文，吉林大学，2017年。。赵鹏(2018)基于连续15年的基础设施投资数据，通过论证交通基础设施投资对经济增长的作用关系，指出不同区域的基础设施投资具有不同的作用效果[注]赵鹏：《交通基础设施对区域经济增长的影响》，博士学位论文，吉林大学，2017年。。

综上所述，国内外专家学者从不同视角，结合不同的研究方法得出诸多相似的结论。从研究方法及结果看，主要是利用静态的面板数据进行研究，阐述了交通基础设施投资与产业发展的作用机理，对交通基础设施投资建设的影响和作用进行了剖析，但关于交通基础设施投资建设所引发的长期效应以及对产业发展持续性作用的研究相对较少。

二、交通基础设施投资与产业发展的作用机理

1776年，亚当·斯密在其著作《国富论》中指出，市场范围限制社会的劳动分工，而社会分工的不断细化是生产效率提升的根本保障，亚当·斯密通过市场范围这一概念，将空间因素引入到经济发展中。在《国富论》发表后的100年，交通运输方式日新月异。1930年，新古典经济学将消费行为与交通运输水平相结合，提出市场范围与消费行为的作用关系。而后，新兴经济学派的代表杨小凯在其著作《新兴古典经济学与超边际分析》中提出交易费用与经济发展的关系，将交易费用、市场范围与交通运输体系的发展等外生性因素整合到一个分析框架中，开拓了全新的研究领域。随着后续研究的不断深化，交通运输体系的发展与区域经济增长被分为直接效应、间接效应以及交通运输体系的外生性层面的作用关系。本文在上述研究的基础上，通过两者的作用机理分析，进行进一步的论证。

(一)交通基础设施投资对区域经济发展的作用机理

交通基础设施投资通常作为政府部门进行宏观经济调控和拉动经济发展的有效手段，通过加大交通基础设施投资来完善区域交通运输体系，提升交通运输效率，加强区域对周边产业的吸引与辐射能力，从而实现区域产业结构的优化升级。但交通基础设施投资规模及模式应与区域经济发展、产业结构相适应，否则经济产出将会偏离最优点，产生资源浪费现象。根据经济学最优投入要素的无差异分析法进行进一步分析(如图1、图2)。

图1 交通基础设施投资与区域经济产出 图2 成本变化下的交通基础设施投资与经济产出

图1中，横轴和纵轴分别代表交通基础设施投资与其他资本投资，将交通基础设施投资与其他资本投资作为产出函数的输入变量。Y1、Y2为等产量线，R为等成本线。从中可以看出，当非交通基础设施投资量由M2降低到M1，交通基础设施投资由N1增长到N2时，区域总产出由Y1增长至Y2。因此，区域可以通过调节交通基础设施与其他资本的投入量来调控区域经济产出，促使区域经济总产出达到合理水平。上述情况是指区域成本曲线不变，短时间内进行的决策分析。在考虑区域经济发展的情况下，成本线也将会随之增长，伴随着成本线的增长，区域应选择合理的交通基础设施投资量(如图2所示)。

图2中Y0为最低水平的产出线，Q为低水平的成本曲线。在区域经济发展处于较低水平时，成本曲线为Q。若此时增加非交通基础设施投资量至M2，成本曲线提升至R,交通基础设施投资量不变，区域总产出水平将提升至Y1，无法达到成本曲线R时的最优产出Y2。因此，区域应及时加大交通基础设施投入量至Y2，进而提升区域总产出。

上述情况是以区域成本变化为基础进行的产出分析。从现实来看，图2以及表述结果更为贴合经济发展的实际。从经济发展的实际来看，交通基础设施投资产出的边际效应是递减的。在经济发展较为落后的地区，交通基础设施投资的产出较高；相反，在较为富裕的地区，交通基础设施的产出则偏低。区域不同发展阶段的交通基础设施的产出弹性不同，交通基础设施产出的边际效益是逐渐递减的。

(二)交通基础设施投资对区域产业发展的作用机理

区域经济发展的过程是动态的，不同时期具有不同的产业结构、运输结构。区域发展的过程中主导产业的变更、产业迁移与迁出、经济格局的改变都将直接影响交通需求。因此，区域交通基础设施建设应以当前的交通运输需求为主，制定出符合当前区域发展阶段、发展实际的交通基础设施投资模式。从当前的研究结果来看，区域经济发展过程主要包括要素导向、投资导向、创新导向三个阶段(如图3所示)。

图3 区域经济发展的三阶段

1.要素导向阶段。在区域经济发展的初期，自然禀赋、地理区位等自然因素成为影响区域经济发展的主导因素。政府一般会根据区域经济发展的实际，进行合理化的资源配置，实现区域经济增长。此时，区域的主导产业为第一产业，形成较为粗放的经济开发模式，区域与外界的经济联系并不紧密，交通运输系统较为落后，交通运输需求较低。此时进行的交通基础设施建设对于第一产业具有较大的带动作用，交通基础设施投资最明显的作用是促进了区域第一产业发展，同时极大地促进了第一产业与外界的经济联系，进而促进社会经济活动的产生。

2.投资导向阶段。投资导向阶段以大量吸引经济外部资金为主，通过外资的投入，促使区域开展高效率、现代化的生产模式。通过引进成熟的生产技术以及管理模式，进行较强竞争力产业的开发，优化区域产业的同时开展技术的消化与创新。区域通过外在的资本投入与本地低廉的劳动力相结合，带动区域经济发展。在投资导向型阶段，区域交通可达性成为区域能否吸引外资的关键因素。较高的区域交通可达性意味着较低的生产成本、较低的交易成本、较高的产业利润。较高的区域交通可达性将吸引同种产业的聚集，形成规模经济，对于区域经济增长以及产业结构的优化具有重要作用。在投资导向型阶段进行经济投资主要是带动第二产业，此时区域经济发展主要以重工业为主，外在的投资商主要是考虑区域内部廉价的劳动力以及区域可达性。通过技术与资本的投入，实现投资者的经济收入。

3.创新导向阶段。区域经济的不断发展将促使区域产业结构不断优化、区域同种产业间的竞争更为激烈，引致产业间的知识扩散达到较高水平，产业为追求更高的经济利润将进行生产效率的提升或产品的差异化生产。从现状来看，产业通常以提升生产效率为主，因为产品的差异化将承担一定的市场风险。产业生产效率的提升通常以新技术的研发与创新为基本动力，通过新技术的使用，提升企业的生产效率。在创新导向阶段，交通基础设施的投资主要是以服务于以高新技术产业为主的第三产业为主，同时将带动区域物流业、服务业。因此，不同的区域发展阶段具有不同的交通运输需求、不同的需求结构。

表1 Granger因果检验

上述三种区域经济发展阶段具有不同的主导产业和不同的经济格局，产生不同的交通运输需求，因此，区域不同的发展阶段应制定不同的交通基础设施投资模式，对不同种交通运输方式进行选择性投资。

三、交通基础设施投资与产业发展的模型构建

如前所述，交通基础设施投资是区域进行宏观经济调控，保障区域经济持续增长的有效手段。从现有的研究状况来看，已有研究大多结合面板数据，分析区域交通基础设施投资对区域经济发展、产业结构优化的促进作用，在交通基础设施投资对区域不同类型产业发展的促进程度方面研究较少。本文在既有研究的基础上，使用Granger因果关系检验模型，以山东省为例对交通基础设施投资与产业产出的关系进行分析检验。

(一)交通基础设施投资与产业产出的因果关系检验

构建模型如下：

(1)

(2)

上述模型中，εt为白噪声序列，∂，β为系数，n，k为滞后阶数，t为年份。记上述两式的残差平方和为ESS1，ESS0。X，Y代表交通基础设施投资与产业产出的时间序列。

Granger因果检验中的原假设为H0βi=0，被择假设为H0βi≠0。构造如下统计量：

由数据残差平方和构建的统计量服从F分布，其第一自由度为m，第二自由度为m-k-n-1。若检验结果大于标准F分布的临界值，表明因子间具有Granger因果关系。

现以1991-2017年山东省统计年鉴交通固定资产投资的交通投资部分数据为依据，对山东省1990-2016年公路、铁路、航空、管道、水路交通基础设施投资数据的总和以及山东省第一、第二、第三产业的产出数据为基础进行Granger因果检验。为避免伪因果关系的出现，对数据进行单位根检验。检验结果在一阶差分的条件下具有平稳性，不含截距项和时间趋势项，符合Granger因果检验的前提。以i1，i2，i3代表第一、第二、第三产业产值，以I代表基础设施投资建设总额。Granger因果检验的分析结果如表1。

表1为交通基础设施投资与产业产出间的Granger因果检验结果，在95%的置信度下，交通投资与三种产业经济增长的原假设全部被拒绝，且交通投资与三种产业产出对应的概率值分别为0.0284、0.0374、0.0485。从上述结果中可以得出，在滞后期为两年的条件下，山东省内交通基础设施投资与第一、第二、第三产业产出具有较强Granger因果关系。

(二)交通基础设施投资对不同产业发展的促进程度

通过以上分析论证可得交通基础设施投资与三种产业间具有较强的Granger因果关系，且交通基础设施投资对不同产业具有不同程度的Granger因果关系。现以山东省17地市为例，分析交通基础设施投资对不同产业发展的作用强度。

交通基础设施的建设将完善交通运输体系，提升货物的转运效率，降低货物的运输成本，因此，区域的货物运输量的变化将从侧面反映出交通基础设施的投资状况以及交通运输体系的发展程度。现以2010-2016年的公路货物运输总量以及对应年份三次产业结构比例的变化数据绘制折线图(如图4)。

图4 货物运输总量变化与产业结构的演变过程

从图4可知，伴随着交通基础设施投资的不断增长以及交通运输体系的不断完善，山东省内17地市的产业结构不断转型升级。整体来看，山东省内17地市第一产业比例不断下降，稳定在5%左右。第二产业结构比例缓慢下降，稳定在30%-50%的区间内。第三产业比例不断上升，第三产业比例保持在45%以上。从折线图的变化趋势来看，伴随着公路货运量的变化，区域产业结构不断转型升级，表现出交通基础设施投资建设以及交通运输体系的完善对产业结构优化的重要作用。

(三)特定运输方式投资对三次产业发展的促进作用

习近平总书记指出，“十三五”是交通运输基础设施发展、服务水平提高和转型发展的“黄金时期”。从不同方式的交通基础设施投资规模来看，铁路运输在总投资中所占的比重不断提高，这也是当前时期深化交通运输供给侧结构性改革、推动铁路市场经营变革、加快综合路网建设、持续深化铁路改革、巩固扩大铁路走出去成果的重要体现，是交通运输尤其是铁路运输发展的黄金机遇期。

2017年全年，全国铁路完成固定资产投资8010亿元，陆续有西安至成都高速铁路、西安至江油段、宝鸡至兰州高速铁路、石家庄至济南高速铁路等项目投产运营，投产里程3038公里。截止到2017年底，我国铁路营业里程达到12.7万公里，其中高速铁路约2.5万公里，中西部地区(含东三省)铁路营业里程达9.7万公里。“四纵四横”高铁网络基本建成，一张全面覆盖中西部地区的“八纵八横”高铁网更是勾画出新时期高速铁路网的宏大蓝图。铁路运输的快速发展已经凸显出铁路在我国各交通运输方式中举足轻重的地位。下面以铁路运输为例，探究特定运输方式对不同产业发展的促进作用。

从经济发展的实际来看，铁路运输主要承担客货运输，大批量的货物运输主要是铁路运输来完成。因此，当区域第二产业占据较大比重时，铁路运输的产出弹性较大。现通过频谱响应曲线进行论证(如图5、图6、图7)。

图5 铁路运输对第一产业的频谱响应曲线

图6 铁路运输对第二产业的频谱响应曲线

图7 铁路运输对第三产业的频谱响应曲线

图5是铁路运输对第一产业的频谱响应曲线。响应曲线分为20个波段。曲线在第3个波段出现首个负响应，第5个波段再次出现正响应，整体来看，铁路投资对于第一产业的促进作用并不明显，在出现10个波段的响应后，曲线再无波动。

图6是铁路运输对第二产业的频谱响应曲线。曲线经过20个波段，在第2个波段首次出现负相应，在第4个波段、第9个波段、第15个波段出现正响应。整体来看，波动情况较为剧烈，频谱曲线在第18个波段后开始出现收敛。

图7是铁路运输对第三产业的频谱响应曲线。曲线经过20个波段。在第3个波段首次出现负响应信号，第5个波段出现正响应，在第8个波段后曲线开始收敛。整体来看，铁路运输对第三产业的促进作用并不明显。

从上述分析可以得出，铁路运输对第二产业的促进程度最为显著，对第一、第三产业的促进程度较低。从频谱响应曲线的变化情况来看，铁路运输对三种产业均有不同程度的促进作用，且频谱响应曲线在第18个波段后全部收敛，从第2个波段开始，铁路运输对产业发展影响最大，随着时间的推移，影响效果逐渐衰减。究其原因，铁路投资的初期将会影响区域内部三种产业的发展状况，在增加区域就业岗位的同时，短期内对区域内部的人均福利、人均收入带来较大的提升，对三种产业发展均有不同程度的促进作用。在这个阶段，频谱响应曲线变化最为剧烈、显著，在水平轴上下往复波动，表现出正、负相应信号，对应频谱响应曲线的第2到第8个波段。随着铁路以及配套基础设施的建成，铁路运输无法通过经济活动与第一、第三产业建立较大联系，促使铁路投资对第一、第三产业发展的作用程度快速衰减，但铁路通过货物运输与区域第二产业依旧保持较为紧密的经济联系，促使铁路运输对于第二产业的影响相对持久，从频谱相应曲线上来看，第一、第三产业在第8个波段开始收敛，但第二产业在第8个波段仍有巨大波动。总体来讲，铁路投资对经济发展是持续而长久的，在铁路投资的初期通过增加就业岗位、提升人均福利等要素对三次产业发展均产生重要作用。随着铁路以及配套设施的建成，铁路运输通过货物周转与第二产业保持较为紧密的经济联系，与第一、第三产业的经济联系迅速减弱，频谱响应曲线的作用强度迅速衰减，曲线开始收敛。

四、结论与对策

(一)主要结论

1.交通基础设施投资与第一、第二、第三产业发展具有显著的Granger因果关系，且Granger因果关系的显著程度依次降低。Granger因果检验表明交通基础设施投资对经济发展具有一定的促进作用。不同区域不同时段的交通基础设施投资具有不同的产出弹性、边际效益。

2.不同的交通运输方式对产业发展具有不同程度的促进作用。从频谱响应曲线来看，铁路运输对第二产业发展具有显著的推动作用。因此，区域产业发展过程中应立足区域产业结构的实际情况，实时调整交通运输结构，确立符合区域经济发展实际的交通运输格局体系。

3.对于不同区域、不同的发展阶段，交通基础设施投资具有不同的产出弹性。通常发达地区的产出弹性较低，贫困地区的产出弹性较高。对于同一区域来讲，交通基础设施的边际效益呈逐年递减的趋势。

(二)对策建议

1.应结合区域经济发展的不同阶段进行符合区域实情的交通基础设施投资建设，促使交通运输发展水平与经济发展水平相契合。过量的交通基础设施投资将产生资源闲置与浪费，造成效益产出小于最佳投资产出；反之，如果交通基础设施投资总量小于实际投资需要，将会抑制区域经济发展。

2.应紧扣区域产业结构的实时变化，动态分析包括企业进入与退出、新兴产业兴起、幼小产业发展等多方面问题，构建出与区域产业结构相吻合的交通运输结构。再者，应制定有针对性的产业政策来降低区域间的要素交流壁垒以及产业的进入与退出壁垒，促进区域产业多元化结构形成，进而反哺交通运输体系的发展以及交通运输结构的进一步优化。

3.应关注不同运输方式对不同产业的促进作用以及区域主导产业的变更与区域产业成熟、衰减的周期，通过审视区域产业结构变化，构建出符合区域经济发展的交通运输结构。此外，政府还应通过产业政策积极扶持新兴产业，加速新兴产业的成长，实现区域主导产业的平稳过渡。