城軌線網(wǎng)與城市空間形態(tài)的適應(yīng)性評價

戢曉峰 何增輝

(1.昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院,650224,昆明;2.西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院,610031,成都∥第一作者,副教授)

目前,城市規(guī)劃者和交通規(guī)劃者普遍認(rèn)為:交通是土地利用的函數(shù),城市空間結(jié)構(gòu)決定了城市交通需求的強(qiáng)度和分布。作為城市客運(yùn)骨干的軌道交通系統(tǒng),它服務(wù)于城市土地利用形態(tài),其結(jié)構(gòu)形態(tài)必須與城市空間形態(tài)相協(xié)調(diào);同時,城市軌道交通系統(tǒng)本身又對城市空間形態(tài)有重要的影響和制約作用,它能夠有效地把城市大規(guī)模經(jīng)濟(jì)社會活動地點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來,對引導(dǎo)城市形態(tài)的演變、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們新的生活方式的形成,具有極其深遠(yuǎn)的影響[1]。抽象地看,這兩者是相互作用、相互反饋的關(guān)系。

近年來,關(guān)于軌道交通與城市空間形態(tài)相互作用的研究成為交通規(guī)劃及城市規(guī)劃領(lǐng)域的一個熱點(diǎn),軌道交通的TOD(交通引導(dǎo)發(fā)展)問題(如何組織城市空間模式適應(yīng)軌道交通發(fā)展[2])更是引起決策者的高度關(guān)注。因此,通過分析評價軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)的適應(yīng)性,可用于現(xiàn)狀線網(wǎng)或規(guī)劃方案的評價,也可指導(dǎo)具體的規(guī)劃實(shí)踐。在這些研究中,對已有軌道交通線網(wǎng)相關(guān)的評價研究較多,主要指向交通功能評價、運(yùn)營效益評價、社會效益評價和工程造價評價等[3-5];而與城市空間形態(tài)適應(yīng)性相關(guān)的研究較少,且僅限于簡單的定性分析或建議,未能提出定量的評價指標(biāo)體系。為此,筆者在分析軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)相互作用機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)適應(yīng)性的評價指標(biāo)體系。

1 城市空間形態(tài)與軌道交通的關(guān)系

1.1 城市空間形態(tài)決定城軌線網(wǎng)規(guī)模與形態(tài)

已有的理論研究和實(shí)踐已經(jīng)證明,雖然很多因素都對軌道交通規(guī)模和形態(tài)產(chǎn)生影響,但城市形態(tài)及布局、城市人口、城市面積等通過城市交通需求對線網(wǎng)規(guī)模和形態(tài)產(chǎn)生遞階控制作用[6]。城市空間結(jié)構(gòu)決定城市交通源、交通量、交通方式及路網(wǎng)布局,城市空間形態(tài)是進(jìn)行軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的首要影響因素[7];而城市交通系統(tǒng)布局則引導(dǎo)城市空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。這兩者是相互作用、相互反饋的關(guān)系。

1.2 軌道交通線網(wǎng)支撐城市空間發(fā)展

軌道交通線是城市空間生長的骨干,按照城市總體規(guī)劃,引導(dǎo)和支撐城市各種功能空間的分布,并使它們有機(jī)地聯(lián)系在一起。以軌道交通為主導(dǎo)的公交模式的城市,可以避免“攤大餅”模式的單一城市擴(kuò)張,而形成以軌道交通站點(diǎn)為核心、以軌道交通線路為紐帶的串珠式城市空間發(fā)展模式,城市半徑可以超過100 km。而在軌道交通的每個站點(diǎn),均可形成輻射范圍1～2 km的城市發(fā)展核心圈。軌道交通線網(wǎng)將各個核心圈相連,形成了連續(xù)的城市發(fā)展體系和散核形態(tài)的城市功能核心區(qū)[8]。國外很多城市的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)證明,城市軌道交通的建設(shè)將產(chǎn)生有效的城市軸向拉動力,從而促進(jìn)城市發(fā)展軸的形成?，F(xiàn)代城市形態(tài)的發(fā)展主要與道路網(wǎng)絡(luò)和軌道交通網(wǎng)絡(luò)相關(guān)[9],提前進(jìn)行的良好的路網(wǎng)規(guī)劃將有助于城市形態(tài)的健康發(fā)展。

1.3 軌道交通線網(wǎng)形態(tài)影響城市空間形態(tài)

目前世界上已經(jīng)有100多個城市建有軌道交通系統(tǒng),且許多大城市早已形成網(wǎng)絡(luò)。這些軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雖然形態(tài)多種多樣,但都是與各自城市結(jié)構(gòu)相互適應(yīng)又相互影響的結(jié)果。如典型的無環(huán)放射式和有環(huán)放射式軌道交通線網(wǎng),對城市整體空間的影響作用分別為[10]:前者促使城市形態(tài)沿放射狀的軌道交通線擴(kuò)展;后者有利于促進(jìn)城市副中心的形成,在環(huán)線與放射狀線路交叉處形成交通樞紐,直接促進(jìn)城市副中心發(fā)展。

2 軌道交通引導(dǎo)城市空間發(fā)展的機(jī)理

一個城市的空間布局,除了要受到地理上的約束之外,大部分是由可達(dá)性決定的。城市不同區(qū)位的可達(dá)性的變化,又會導(dǎo)致城市結(jié)構(gòu)的變化。軌道交通沿線地區(qū)可達(dá)性的提高程度遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)交通方式,更易于引起居民的遷移和設(shè)施的重新分布。在軌道交通的作用下,城市的各種設(shè)施會向線路兩側(cè)集中,導(dǎo)致城市沿軌道交通線路軸向發(fā)展,進(jìn)而導(dǎo)致城市中心的變遷和原有格局的改變。所以,軌道交通對城市發(fā)展具有巨大的引導(dǎo)作用,城市結(jié)構(gòu)會隨著軌道交通的發(fā)展而不斷發(fā)展變化,主要體現(xiàn)為[11]:軌道交通促使城市圈規(guī)模擴(kuò)大(如日本東京城市圈),軌道交通引起城市中心布局的變遷(如日本大阪),軌道交通線路成為城市的發(fā)展軸(如德國漢堡),車站對城市發(fā)展的特殊作用(大型換乘站會發(fā)展成為城市區(qū)域的相對中心)。北京市的軌道交通規(guī)劃和建設(shè)就是實(shí)現(xiàn)新城市結(jié)構(gòu)的依托:“兩軸兩帶多中心”城市形態(tài)以軌道交通網(wǎng)絡(luò)為支撐,依托軌道交通線路的建設(shè)逐步形成軸-帶-中心的城市空間格局[12]。同時,城市空間結(jié)構(gòu)改變的另一個重要因素就是人口的疏解[10],其對人口空間分布的影響作用主要表現(xiàn)在軌道交通線網(wǎng)與城市人口規(guī)模關(guān)系、軌道交通對人口密度分布影響等兩方面。

3 線網(wǎng)適應(yīng)性評價方法

筆者認(rèn)為,合理的軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)相互作用,能夠?qū)Τ鞘械陌l(fā)展產(chǎn)生一種“動能”:推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展,優(yōu)化城市空間形態(tài),更好地實(shí)現(xiàn)城市功能等。如同區(qū)位論中的“勢能”概念一樣(這是一個借用物理學(xué)中的概念),即合理的軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)緊密結(jié)合后所產(chǎn)生的推動效應(yīng),通過強(qiáng)化重要節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)、推動城市規(guī)劃目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、沿線土地開發(fā)等體現(xiàn)出來。而這種“動能”只會產(chǎn)生于軌道交通線網(wǎng)適應(yīng)城市空間形態(tài)的情形下。如果兩者不相適應(yīng)(或匹配),既會影響到軌道交通的運(yùn)營效益,也會極大地制約城市的總體發(fā)展。軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)的適應(yīng)性,主要是指軌道交通網(wǎng)絡(luò)布局形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)配置、土地利用開發(fā)等,以及與城市總體空間形態(tài)、發(fā)展趨勢等的適應(yīng)程度。

3.1 線網(wǎng)適應(yīng)性評價指標(biāo)體系

基于上述分析,本文考慮城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空間發(fā)展對軌道交通系統(tǒng)的需求,提出線網(wǎng)動能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)特征吻合指標(biāo)作為關(guān)鍵指標(biāo),對軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行評價。指標(biāo)體系見圖1。

圖1 線網(wǎng)適應(yīng)性評價指標(biāo)體系

3.1.1 線網(wǎng)動能指標(biāo)

①基于軌道交通的宏觀相對可達(dá)性指標(biāo):可達(dá)性是城市規(guī)劃及交通規(guī)劃必須考慮的重要因素,直接影響到土地利用和交通系統(tǒng)的效率。關(guān)于可達(dá)性的評價方法較多,基于GIS(地理信息系統(tǒng))和時間地理學(xué)的可達(dá)性研究更是取得了很大進(jìn)展。本文定義宏觀相對可達(dá)性指標(biāo)為建設(shè)軌道交通前后的宏觀可達(dá)性指標(biāo)的差值,即交通成本的節(jié)約量?？蛇x擇多個節(jié)點(diǎn)計算后根據(jù)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)。計算公式為:

式中:

A*——基于軌道交通的宏觀相對可達(dá)性;

A′——建設(shè)(或規(guī)劃、調(diào)整)軌道交通線網(wǎng)后的宏觀可達(dá)性;

A——建設(shè)(或規(guī)劃、調(diào)整)軌道交通線網(wǎng)之前的宏觀可達(dá)性。

A′的計算均可按下式進(jìn)行(A的計算同理):

式中:

Q——計算過程中所考慮的重要節(jié)點(diǎn)數(shù)目;

Ai——節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性指標(biāo);

wi——節(jié)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù),其計算公式為[13]:

式中:

Tip——節(jié)點(diǎn)通過交通網(wǎng)絡(luò)中通行時間最短的路線到達(dá)經(jīng)濟(jì)中心p所花費(fèi)的時間;

z——經(jīng)濟(jì)中心的數(shù)目;

Mp——終點(diǎn)經(jīng)濟(jì)中心的質(zhì)量(國內(nèi)生產(chǎn)總值、就業(yè)或人口等指標(biāo))。

②線網(wǎng)發(fā)展的適應(yīng)性:軌道交通線網(wǎng)的可調(diào)節(jié)性,主要為定性指標(biāo)[7],需要專家進(jìn)行評判,它充分考慮城市發(fā)展的可變因素,以評價軌道交通線網(wǎng)適應(yīng)城市發(fā)展變化的能力。

③沿線土地開發(fā)價值:軌道交通沿線土地利用的開發(fā)價值,以評價軌道交通線網(wǎng)對土地潛在開發(fā)能力的影響[7]。城市軌道交通對沿線區(qū)域地價(或房價)所產(chǎn)生的影響是非常顯著的;同時,城市軌道交通對沿線地價(或房價)的影響在時間上是超前發(fā)生的[15]。其計算模型可參見文獻(xiàn)[15]建立的基于資產(chǎn)價值法的城市軌道交通沿線開發(fā)利益的理論計算模型。

④與土地利用的吻合程度:即軌道交通線網(wǎng)與城市總體規(guī)劃擬定的土地利用的吻合程度,可以用軌道交通吸引范圍內(nèi)的人口崗位數(shù)與同期全部的人口崗位的比例表示[7],以評價軌道交通線網(wǎng)與城市總體規(guī)劃的一致性。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)特征吻合指標(biāo)

①城市總體布局耦合系數(shù)[5]:即評價線網(wǎng)總體布局與城市總體布局相耦合的程度,主要采用定性和矢量加法法則進(jìn)行確定。即將線網(wǎng)總體走向與城市布局的總體走向進(jìn)行比較,得到城市布局的耦合系數(shù)

其中 θ為線網(wǎng)總體走向與城市布局方向的夾角。線網(wǎng)總體走向的確定方法如圖2示例線網(wǎng)的①和③。線網(wǎng)①所示客流有3個方向可認(rèn)為是3個矢量,線網(wǎng)③有2個方向可認(rèn)為有2個矢量。按線長進(jìn)行矢量加法運(yùn)算,得到路網(wǎng)總體的2個大致走向,如②和④所示。

圖2 線網(wǎng)總體走向確定方法示意圖

②覆蓋面積率:在中心區(qū)按軌道交通沿線每側(cè)750 m范圍的用地面積,在郊區(qū)按軌道交通沿線每側(cè)1 000 m范圍的用地面積;兩者之和為軌道交通線網(wǎng)覆蓋面積。其與軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃區(qū)面積之比為軌道線網(wǎng)覆蓋面積率[7]。或用分形理論評價,可參見文獻(xiàn)[5]。

③主要集散點(diǎn)的連通度d1和連通效率d2:即綜合考慮軌道交通車站設(shè)置及線網(wǎng)布局,以評價城市主要集散點(diǎn)的連通指標(biāo)。

式中:

N——主要集散點(diǎn)數(shù)目;

lm——各主要集散點(diǎn)至最近軌道交通車站的平均加權(quán)距離,即為主要集散點(diǎn)至最近軌道交通車站經(jīng)路的距離,bi為主要集散點(diǎn)的重要度);

lmin——ai的最小值;

Sij——i點(diǎn)至j點(diǎn)的空間距離;

lij——i點(diǎn)至j點(diǎn)使用軌道交通時的經(jīng)路距離。

④空間耦合一致度:即軌道交通與城市公共活動中心體系的空間耦合關(guān)系[2],具體指標(biāo)包括空間耦合一致度和站點(diǎn)耦合一致度;前者反映城市公共活動中心體系得到軌道交通網(wǎng)絡(luò)的支撐程度,后者主要反映軌道交通線網(wǎng)的效率。具體可參看文獻(xiàn)[2]。

3.2 評價方法具體運(yùn)用

本文給出了各個評價指標(biāo)的涵義及運(yùn)用(計算)方法,具體運(yùn)用于工程實(shí)踐或項(xiàng)目評價過程中,可以進(jìn)行單個指標(biāo)計算提出改進(jìn)建議,也可以根據(jù)線網(wǎng)規(guī)模選擇多個相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行評價。由于該指標(biāo)體系涉及路網(wǎng)適應(yīng)性的多個層次,進(jìn)行綜合評價時需要進(jìn)行無量綱化處理;然后可采用模糊綜合評價方法,以期為選擇或評價線網(wǎng)方案提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)語

為科學(xué)評價軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)的適應(yīng)性,本文對軌道交通和城市空間相互作用的相關(guān)研究進(jìn)行了梳理,在此基礎(chǔ)上主要從軌道交通線網(wǎng)動能和網(wǎng)絡(luò)特征吻合兩個方面提出了相應(yīng)的評價指標(biāo)體系;并嘗試在線網(wǎng)適應(yīng)性的層面上,科學(xué)引導(dǎo)軌道交通線網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè),實(shí)現(xiàn)軌道交通線網(wǎng)與城市空間形態(tài)的良好適應(yīng)和互動,使線網(wǎng)能夠產(chǎn)生更大的“動能”。但本文的評價指標(biāo)也有一定的局限性。如:怎樣才能更好地與軌道交通運(yùn)營及工程造價指標(biāo)相結(jié)合,這也是筆者下一步的研究方向。

[1]鄭明遠(yuǎn).軌道交通時代的城市開發(fā)[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]潘海嘯,任春洋.軌道交通與城市公共活動中心體系的空間耦合關(guān)系——以上海市為例[J].城市規(guī)劃學(xué)刊,2005(4):76.

[3]過秀成,呂慎,謝實(shí)海,等.城市軌道線網(wǎng)規(guī)劃評價決策方法研究[J].城市軌道交通研究,2000(4):24.

[4]顧保南,方青青.城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃的評價指標(biāo)體系研究[J].城市軌道交通研究,2000(1):24.

[5]王忠強(qiáng),晏啟鵬,高世廉.軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)評價[J].西南交通大學(xué)學(xué)報,2000,35(4):383.

[6]陳旭梅,童華磊,高世廉.城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模影響因素分析[J].中國鐵道科學(xué),2001,22(6):59.

[7]王海強(qiáng).城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃理論與方法研究[D].成都:西南交通大學(xué),2004.

[8]胡曉鳴,李駿.軌道交通與城市形態(tài)互動影響的研究與探索[J].特區(qū)經(jīng)濟(jì),2005(4):86.

[9]楊東援,韓皓.道路交通規(guī)劃建設(shè)與城市形態(tài)演變關(guān)系分析——以東京道路為例[J].城市規(guī)劃匯刊,2001(4):47.

[10]劉菁.城市大容量快速軌道交通沿線土地利用研究——以武漢市軌道交通2號線為例[D].武漢:華中科技大學(xué),2005.

[11]蔡蔚,朱劍月,葉霞飛,等.軌道交通對城市發(fā)展引導(dǎo)作用分析[J].城市軌道交通研究,1999(3):19.

[12]陳峰,劉金玲,施仲衡.軌道交通構(gòu)建北京城市空間結(jié)構(gòu)[J].城市規(guī)劃,2006,30(6):36.

[13]N.Cornet,李依慶,華凌.城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及規(guī)劃理念[J].城市軌道交通研究,2009(1):7.

[14]王治,葉霞飛.國內(nèi)外典型城市基于軌道交通的“交通引導(dǎo)發(fā)展”模式研究[J].城市軌道交通研究,2009(5):1.

[15]葉霞飛,蔡蔚.城市軌道交通開發(fā)利益的計算方法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2002,30(4):431.