0 引言
2003年以来,我国农村公路发展进入“快车道”,近10年来新增里程超过67万公里[1]。尤其是党的十八大之后,各级交通部门加大投资力度,农村公路发展取得了历史性巨大成就,成为新时代服务乡村振兴战略、助力脱贫攻坚和引导农村经济社会发展的有力支撑。随着2020年全面建成小康社会,我国农村公路在实现具备条件的建制村通达公路的目标之后,“交通建设项目要尽量向进村入户倾斜”[2]。从发达国家的发展经验看,当公路网建设达到一定规模时,受土地、资源、环境等条件的制约,其建设速度开始放缓,而后趋于稳定[3,4]。科学研判我国农村公路网的现状基础和未来规模,对提高公路建设合理性、实现公路交通的规划统筹有重要意义[5]。
路网密度是最简单、最直观反映公路系统所能提供的服务水平的常用指标。依据分担的对象不同,公路网密度有面积密度、人口密度、经济密度等不同的表现形式[6,7],在某种程度上体现了路网结构的合理性。但由于各区域经济发展水平和人口密度不同,对公路网密度就存在不同的要求,导致单一路网密度并不具备可比性,确切评判公路网规模是否适应社会经济发展,必须综合考虑多种形式的密度值[8]。对此,我国多位学者进行了探索研究。杨兆升等[9]运用国土系数理论,提出一定时期公路网的合理长度,并根据公路网系数 K与人均国民生产总值PGDP的线性关系,预测了2000年吉林省的公路网发展规模。石良清等[10]提出了基于BP神经网络和马尔可夫链的公路网规模预测模型,除考虑路网里程、路网密度之外,增加路网的等级结构因素,具有一定的理论价值,但实际应用中需要交通流量、路网平均速度等多维度数据进行参数标定。对路网规模的预测,由于研究的年代背景、区域特征以及出发点的不同,采用的方法与模型也不同。如史焕杰等[11]采用GM（1, 1） 灰色预测模型,对干线公路网规模结构进行预测;梁科科等[12]应用公路网饱和规模预测方法,研究了公路网与经济社会发展水平的适应程度;高蓓蓓等[13]应用生产函数对青海省市州公路密度与经济发展空间依赖关系进行拟合;高玉祥等[14]在研究铁路网扩张时空依赖关系时,应用生产函数进行铁路网扩张规律拟合。由于数据详实,且易于从公开报道中获取,国内外学者关于高速公路、干线公路规模发展的研究比较多,主要方法包括国土系数法[15,16]、弹性系数法[17]、连通度法[18,19]、线性回归法[20,21,22]、 BP神经网络法[23,24]、灰色预测法[25]、生长曲线模型[26,27]等。郭晓峰[28]基于公路网系数 K和人均国民生产总值PGDP呈线性关系,应用国土系数法实证了广西路网规模,指出随着经济社会的发展,公路网系数随着国民生产总值的增长而减少,公路网规模达到最大或饱和。陈保仓[15]除了提出改进国土系数法外,还改进了连通度法;蒋斌[26]使用生长曲线模型对公路网规模进行了预测,并以湖北省公路网规模为例,对历年的公路里程数据进行拟合,证实了生长曲线模型的适用性。
农村公路是覆盖范围最广、服务人口最多、提供服务最普遍、公益性最强的交通基础设施,是综合交通网的重要组成部分[29],其受地域地形、气候特点、城镇体系布局、经济发展水平、产业发展特点及布局等影响较多[30,31],且受政策波动的影响较大。目前关于农村公路网布局的研究较多,而关于规模预测的研究较少。鉴于此,本文从供给角度考虑路网里程、投资等交通发展因素,需求角度考虑区域GDP、人口、面积等社会经济因素,首先应用路网密度、路网系数K（经济水平系数）两个直观的指标,从时间与地域两个维度,分别对我国农村公路网规模现状进行分析;然后评价目前农村公路网规模与经济社会发展水平的适应度;最后,基于路网系数的S形生长型曲线,应用国土系数法,对未来我国农村公路的合理发展规模进行预测,以期为我国“十四五”期及远景2050年农村公路的发展规划提供决策参考。
1 我国农村公路路网规模现状分析
改革开放四十多年来,我国农村公路实现了跨越式发展。农村公路里程从1978年的58.6万公里,发展到2020年的438.23万公里,年均增长4.9%。为便于同口径对比,采用2006—2020年的研究数据（见表1 ）。截至2020年年末,农村公路新增里程135.62公里,年均增长2.7%;累计投资4.52万亿元,年均增长8.0%;新改建工程共433.2万公里,其中“十一五”时期年均新改建37.4万公里,2011—2020年均24.6万公里。
表1 我国农村公路2006—2020年投资及建设概况 |
| 年份 | 农村公路里程 /万公里 | 投资 /亿元 | 投资增长率 （%） | 新改建里程 /万公里 |
|---|---|---|---|---|
| “十一五” | 350.66 | 9 540.58 | 47 | 187.12 |
| 2011 | 356.40 | 2 010.13 | 4.5 | 18.75 |
| 2012 | 369.84 | 2 145.02 | 6.7 | 19.5 |
| 2013 | 378.48 | 2 494.83 | 14.4 | 20.54 |
| 2014 | 388.17 | 3 030.99 | 20.4 | 23.21 |
| 2015 | 398.06 | 3 227.27 | 6.5 | 25.28 |
| 2016 | 395.98 | 3 659.2 | 13.4 | 29.9 |
| 2017 | 400.93 | 4 731.33 | 29.3 | 28.97 |
| 2018 | 403.97 | 4 986 | 5.4 | 28.5 |
| 2019 | 420.05 | 4 663 | -6.5 | 29 |
| 2020 | 438.23 | 4 703 | 0.8 | 22.43 |
注：表中数据来源于2006—2020年《公路水运行业统计公报》。 |
（1）全国农村公路路网密度有了很大的提高,但仍有发展空间
我国农村公路经历了从1955—1977年的普及阶段,到1978—2002年的普及与提高相结合的阶段,再到2003—2012年的服务社会主义新农村建设的全面加快发展阶段,党的十八大以来,迈入加快建设“四好农村路”、助力新时代乡村振兴阶段（见表2 ）。2012年全国农村公路路网密度仅为36.4公里/百平方公里,2020年全国农村公路路网密度为45.650公里/百平方公里,近十年增长了约1.25倍。据资料显示,美国1992年非干线路网密度为58.66公里/百平方公里,是我国2020年的1.3倍[32],由此可以看出我国农村公路建设虽取得了重大进展,但与发达国家相比,仍有较大发展空间。
表2 我国农村公路1978—2020年发展概况 |
| 年份 | 公路通车里程 /万公里 | 农村公路通车里程占路网规模比例（%） | 通达率（%） | |
|---|---|---|---|---|
| 通乡镇 | 通建制村 | |||
| 1978 | 86.18 | 68 | — | — |
| 2002 | 175.92 | 76 | 99.5 | 92.30 |
| 2012 | 422.80 | 87 | 99.97 | 99.55 |
| 2018 | 486.71 | 83 | 99.99 | 99.98 |
| 2019 | 501.25 | 84 | 100 | 100 |
| 2020 | 519.81 | 84 | 100 | 100 |
注：1978年农村公路数据不含村道。 |
（2）农村路网地区间的发展不平衡情况仍然存在
全国及东、中、西部和东北地区路网的面积密度、人口密度和经济密度见表3 。由表3 可知,无论何种路网密度,东北地区均较接近全国平均水平,而东、中部与西部路网不平衡发展比较明显。
表3 2020年我国农村公路区域发展水平有关指标 |
| 地区 | 面积密度 /（公里·百平方公里-1） | 人口密度 /（公里·万人-1） | 经济密度 /（公里·亿元-1） |
|---|---|---|---|
| 东部地区 | 124.82 | 20.28 | 2.17 |
| 中部地区 | 138.38 | 39.00 | 6.40 |
| 西部地区 | 26.42 | 47.46 | 8.52 |
| 东北地区 | 40.90 | 32.72 | 6.31 |
| 全国平均 | 45.49 | 31.04 | 4.31 |
注：资料来源于国家统计局2006—2018年《中国国民经济和社会发展统计公报》。 |
一是从面积密度来看,2010—2020年,全国及区域的路网面积密度呈持续增长态势（见图1 ）。其中,东、中部路网面积密度约为全国平均水平的2.5倍,明显高于全国平均水平;而西部地区的平均路网面积密度为23.36公里/百平方公里,与全国平均水平还有一定差距,这主要是由于内蒙古、西藏、新疆三个自治区面积大,约占全国面积的42%。
二是从人口密度来看（见图2 ）,西部地区路网人口密度明显高于全国平均水平,约为全国的1.5倍,东部地区路网人口密度明显低于全国平均水平,约为全国的2/3,而中部和东北地区与全国平均水平相当。这主要是由全国人口分布不均匀所致,如人口密度排名前五的均为东部地区,而后五位均为西部地区。
三是从经济密度来看（见图3 ）,2010—2020年,全国及区域的路网经济密度保持持续下降的趋势,说明全国经济的增速大于路网规模的发展速度,这种效应在西部地区反映得更加明显。西部和东部分居全国平均线的上位和下位,东部地区路网经济密度呈下降趋势且在全国处于最低水平,这主要是因为东部经济总量大于其他三个地区总和,且经济的增速大于农村公路里程的增长速度。
2 我国农村公路与经济社会发展的适应度评价
对现状公路网规模、结构、布局、技术水平和交通运行状况等进行适应性评价,是公路网规划的基础工作。适应性是事物或系统适合客观条件和内外部各种需要的能力,就路网规模评价而言,农村公路网的适应性就是指路网供给能力与经济社会发展需求相适应,包括路网里程、路况、技术等级及布局结构等,本文仅就路网里程,研究其与社会经济的适应情况。
2.1 基于国土系数理论的适应度模型
国土系数理论认为,道路网的合理长度与该地区的面积和人口之积的平方根成正比[28],见式（1）。
经济发展初期,经济发展水平越高,人口密度越大,对公路需求也会越大,因而,路网密度指标期望值和K值也就越大。
现状公路网规模与理想公路网规模之比,即为公路网理想规模接近度,可以较好地分析公路网在一定时期与国民经济发展、人口规模的适应程度,见式（3）。
式（1）~式（3）中：L为理想的道路长度（公里）;K为路网系数（经济指标系数）;P为区域常住人口数量（万人）;A为区域面积（百平方公里）;PGDP为人均国民生产总值（元/人）;DL为公路理想规模接近度;L0为现状的道路长度（公里）。
由区域历年的公路网规模Ln、人口Pn,根据式（4）反推出历年的公路网系数Kn,然后由第n年的人均国民生产总值 和计算出的Kn,通过数理统计回归,标定式（2）的模型系数a, b。
式（4）中：Kn为第n年经济指标系数（路网系数）;Ln为第n年道路长度（公里）;Pn为第n年区域常住人口数量（万人）。
2.2 农村公路路网系数阶段性、区域性特征
由区域历年的农村公路网规模、人口规模,根据式（4）反算历年的路网适应系数Kn。基于2010—2020年统计数据计算绘制各省（自治区、直辖市）的人均GDP和农村公路路网系数散点图与折线图,分别见图4 、图5 。
对2010—2020年全国31个省（自治区、直辖市）的31组共279对数据研究后发现：
（1）对于特定区域,农村公路路网系数Kn随人均GDP的增长而增长
一般情况下路网规模不会减少,K为不小于1的系数,除个别省（自治区、直辖市）,如湖北、江西、广西、贵州、云南等,由于2016年路网调整,农村公路里程降幅较大之外,其余省（自治区、直辖市）的历年路网规模均随着人均GDP的增长而增长。
（2）Kn值增长的拐点区域为人均GDP在5万~6万元人民币之间
我国经济发展的区域不平衡以及人口分布的不均衡,决定了不同区域对公路的需求也不相同。从全国各省（自治区、直辖市）历年的路网系数分布初步判断,人均GDP为5万~6万元,为路网系数增长的拐点区域,在拐点前后,K与人均GDP均呈近似线性关系,拐点之前的增长速度会明显大于拐点之后。未来农村路网发展规模变化较大的有东部的河北,中部的安徽、江西、山西和西部的新疆、甘肃、青海、西藏、贵州、云南、四川、广西、宁夏以及东北地区的黑龙江等14个省（自治区）。
2.3 农村公路网现状适应度分析
应用式（2）~式（4）,定量评价目前路网与经济社会的适应程度。DL大于1,表明路网超前发展;DL越接近1,表明路网越接近理想规模;DL小于1,说明路网滞后于经济社会的发展。
2.3.1 全国农村公路网发展的适应度
应用式（2）~式（4）,计算全国、各地区和各省的农村公路理想规模接近度。经计算,我国农村公路发展近10年,路网平均适应度为1.03,基本接近理想的发展规模,既实现了路网供给能力与社会经济的良好匹配,又适度超前（见图6 ）。
2.3.2 农村公路网发展规模地区比较
截至2020年末,我国东部和中部地区面积约占全国国土面积的20%,农村路网总里程占全国的58.6%,路网适应度大于1,说明东部和中部路网规模适度超前,大力促进了经济社会的快速健康发展。各区域的路网系数和适应度见表4 。
表4 2020年全国及各地区路网适应度 |
| 地区 | 2020年路网 规模/公里 | 路网 系数 | 理想路网规模 /公里 | 适应度 |
|---|---|---|---|---|
| 全国 | 4 382 338 | 34.80049 | 4 058 583 | 1.079 77 |
| 东部地区 | 1 143 095 | 44.80847 | 1 018 104 | 1.122 768 |
| 中部地区 | 1 422 150 | 59.04182 | 1 143 038 | 1.244 184 |
| 西部地区 | 1 817 091 | 34.65762 | 1 778 528 | 1.021 683 |
| 东北地区 | 322 346 | 35.64462 | 314 068.8 | 1.026 355 |
2.3.3 全国各省（自治区、直辖市）农村公路路网适应度比较
全国7个省（自治区、直辖市）的农村公路路网适应度低于1,其余省（自治区、直辖市）路网适应度大于1（见图7 ）。结合前述关于Kn增长拐点的分析可以预判,中部地区的安徽和西部地区的贵州、宁夏是未来农村公路网发展规模变化较大的省份（自治区）。
3 我国农村公路“十四五”及远景合理发展规模预测
“十四五”时期是实现“两个一百年”奋斗目标、全面推进交通强国建设及推动交通运输高质量发展的第一个五年规划期。农村公路作为农业和农村发展的先导性、基础性设施,是社会主义新农村建设及实施乡村振兴战略的重要支撑,是满足新时代人民群众对美好生活需要的坚实保障。准确把握农村公路合理发展规模,是实现路网供给能力与经济社会发展要求相适应的前提和关键。
3.1 路网系数“生长型”曲线模型
2016年,经过路网调整后,农村公路网整体规模略有下降,我国人均GDP也处于前述拐点区的人均GDP5万~6万元的区域。根据前述结论可得：2016年之后的路网增长速度将减缓。根据可持续发展理论,公路网不可能长时期、无限期建设,最终将达到一个合理规模。相关研究指出[28],随着经济发展到后工业化阶段,公路网系数的增长率会减少,但K值不会变小,公路网规模达到最大或饱和。本研究发现,K值与人均国民生产总值PGDP并非一直表现为线性关系,而是随着工业化的进程呈现出“S”形的生长型曲线（见图8 ）。对2006—2020年农村公路网系数和人均国民生产总值（元）进行回归统计,用生长型Logistic曲线能很好拟合历年的发展趋势。采用Origin软件得到的Logistic拟合模型如下：
3.2 我国农村公路合理规模预测
党的十九大提出了高质量发展理念,“十四五”时期我国经济将进入补短板、促改革的高质量发展阶段[33]。根据国际货币基金组织（IMF）的评估,目前世界经济增长速度已经接近潜在增长水平,在巨大的产业技术变革出现之前,未来五年全球经济将继续保持低速增长。随着我国经济规模的不断扩大,增长速度下降是必然趋势,在“十四五”期间我国GDP增速将维持在5.5%左右,但我国经济增长质量将显著提升。
据清华大学中国与世界经济研究中心的研究预测,2026—2035年中国经济将保持年均4%的增速、2036—2050年保持3%的增速。结合世界银行的人口预测数据,到2035年和2050年时,中国人均收入水平将分别相当于届时美国的49.7%和73.4%,经济总规模将分别相当于届时美国的191%和253%,中国人均收入水平将达到世界银行“高收入国家”中位数的水平[35]。据此推算,2025年、2035年和2050年我国的人均GDP分别为：13 649美元、19 260美元和27 926美元（按照2019年美元对人民币平均汇率6.98计算,我国人口数量按照年平均增长率0. 48%计算）。根据式（1）~式（5）计算我国未来特征年的农村路网规模,见表5 。
表5 我国农村公路网规模预测 |
| 年份 | 基年2020 | 2025 | 2035 | 2050 |
|---|---|---|---|---|
| 农村公路网预测里程/万公里 | 438 | 454 | 488 | 523 |
| 较前特征年新增里程/万公里 | — | 16 | 34 | 35 |
3.3 结果分析
综合上述分析,初步判断,“十四五”期末,我国农村公路较2020年新增里程约16万公里,2035年再新增约34万公里,到2050年再新增35万公里,届时我国将建成广覆盖的农村交通基础设施网,全国农村公路网的面积密度达50公里/百平方公里,路网人口密度达30公里/万人,路网经济密度达1.5公里/亿元,与其他运输方式共同构成“四通八达、干支结合、布局合理、效益最佳”的综合运输网络体系,为我国社会经济高质量发展奠定坚实的基础。
（1）全国农村公路网规模趋于平稳,增长率大幅放缓
2020年具备条件的建制村全面实现通公路之后,路网规模迈入不足1%增长率阶段。规模总量的增加主要体现在两个方面。
一方面是既有路网的完善。随着2020年实现具备条件的建制村通硬化路,既有路网完善对里程规模增长的影响不大。一是从完善路网连通度的角度实施已通建制村之间的联网工程;二是从路网整体安全、可靠性角度,增加路网的冗余度,如重要节点对外不少于2条等级公路等;三是从提升路网机动能力和服务水平的角度,打通位于行政区域之间的部分断头路。
另一方面是通自然村（组）路建设。随着人民群众对公共服务均等化、交通出行个性化的不断追求,为进一步提升广大人民群众的获得感、幸福感和安全感,未来农村公路建设工程将不断向通村入户倾斜,有序开展通自然村（组）路建设,这部分新增路网对农村路网规模会产生较大的影响,而且受经济发展水平、地理环境以及政策性因素影响,规模增长变数较大。由于我国东部地区基本完成较大规模的自然村通硬化路建设,中部和东北部分省也基本实现70%以上的较大规模自然村的通硬化建设,路网规模增长具有变数的主要是西部地区。西部地区农村公路总规模约192万公里,按照新增通村组公路里程不超过农村路网总规模的30%计算,在目前农村公路统计中已包含已建成通村组公路的前提下,未来初步估计约增加58万公里。农村公路网规模预测见图9 。
（2）各地区路网发展模式各有不同
一是东部地区和部分中部省份,如山西、湖北、湖南等,路网规模不会有大的变化,农村公路网发展主要以提档升级、提升服务水平为主;二是西部地区人口密度比较小,人均GDP低于5万元人民币的省（自治区）,如贵州、四川、青海、甘肃,宁夏,以及中部部分省份,如安徽、江西,河南,是通具有一定规模自然村公路的重点,路网规模会发生较大的变化;三是中西部人均GDP较高的省（直辖市）如湖北、重庆,以及国土面积较大的省（自治区）如新疆、西藏、内蒙古和黑龙江等,需加快旅游路、资源路和产业路的建设。
（3）资金、土地等要素约束更加紧张
一是“十四五”期末,按新增16万公里农村公路计算,每公里建安费约100万元,新建工程将大约需要资金1 600亿元;二是我国中西部多处于山区,安防工程、防水防护工程均存在较大的欠账,未来为满足城乡交通一体化发展,需实施窄路加宽、安全防护等改扩建工程,另外随着早期建成的农村公路服役期将至,“油返砂路”问题突出,按照2010年以来农村公路改扩建经验预判,每年将有不少于10万公里的农村公路改扩建工程;三是路网提档升级和旅游路、资源路、产业路的建设将是投资的重点,也是受土地资源约束的领域。以陕北地区为例,一般四级路的农村公路投资约100万元/公里以上,而作为支线旅游公路,按重点农村路（三级）改造,投资将不少于200万元/公里,如果升级为二级路,不仅每公里增加1 000万元以上,而且因路基宽度的增大,线形指标的改善,用地将增加1公顷/公里。
4 结语
本文基于对全国31个省、自治区和直辖市农村公路近15年的发展数据进行分析,总结了其发展的阶段性、区域性特征,提出了我国农村公路路网系数生长型曲线模型及其拐点区域,较好地解释了我国农村公路发展的阶段性特征,并对交通强国建设背景下我国农村公路发展的各个节点目标进行了预判。随着新型城镇化建设的加快和乡村振兴战略的实施,以及农村公路建设工程向通村入户倾斜,如何实现规模、资金双约束下的路网布局优化将是未来研究的重点之一。
