公共交通樞紐可達性測度及應用

宗　剛，吳　彤

北京工業(yè)大學經濟與管理學院, 北京100124

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公共交通樞紐可達性測度及應用

宗剛，吳彤

北京工業(yè)大學經濟與管理學院, 北京100124

公共交通樞紐的可達性受樞紐自身可達質量與樞紐間可達成本雙重約束．從區(qū)域出行需求異質性和交通設施供給角度出發(fā)，探討公共交通樞紐可達質量，并將出行票價和擁堵程度融入對可達成本的衡量，形成一個考慮時間動態(tài)變化、能夠反映區(qū)域社會經濟屬性和擁堵程度影響的可達性綜合評價指標體系，并以此為基礎構建測度模型．將模型用于對北京市公共交通樞紐不同時段可達性評價，分析其可達性時空分異特征及原因，以期提高整體公共交通樞紐可達性．

公共交通；可達性；度量模型；可達質量；可達成本；擁堵程度；區(qū)位特征；時空分異

可達性是對利用某一交通系統(tǒng)從給定區(qū)位到達活動地點便利程度的衡量．影響公共交通樞紐可達性的因素有哪些，如何對公共交通樞紐的可達性進行測算，都是需要研究的問題．

國內外對公共交通可達性的研究已有一定基礎，但仍有一定局限，包括 ① 實現可達需滿足兩個條件，即同時具備可達的需求與能力．交通供給僅是對可達能力的衡量，無法反映對可達的需求．現有研究多從單一的交通供給角度對可達性進行研究，注重交通供給為可達所帶來的最大可能，而未從需求角度分析居民對不同樞紐需求程度的差異性，忽視了區(qū)域異質性對公共交通需求量造成的影響[1]，更多追求的是樞紐服務的普遍性，忽視了對樞紐服務效率的評價，在某些人煙稀少的區(qū)域，即使增加交通供給也不會提高樞紐可達性．可達性應該是公共交通供需動態(tài)耦合的體現[2]，若盲目從交通供給角度對公交設施進行擴建，不僅會導致資源浪費，還會陷入“當斯定律”的惡性循環(huán)．② 現有研究往往從靜止角度對可達性進行考量，忽略了時間因素的影響．不同時間段擁堵程度不同，導致車速和等車時間發(fā)生變化，居民出行成本也會改變，可達性自然不同．因此，可達性應該是一個動態(tài)變化的數量指標．

鑒于此，本研究考慮時間因素和擁堵程度的影響，將公共交通樞紐所在區(qū)域的區(qū)位特征與交通設施供給聯(lián)系起來，并將出行時間價值和公共交通出行費用融入對可達成本的測算，構建可達性測度模型，并用于對北京市公共交通樞紐可達性的評價，以期提高可達性，緩解交通擁堵；同時為北京市不同分區(qū)的交通發(fā)展規(guī)劃與資源優(yōu)化配置提供理論支撐，促進城市的可持續(xù)發(fā)展．

1　可達性評價指標選取與模型構建

1.1指標選取

本研究以樞紐站點為圓心，直接可服務距離為半徑的覆蓋范圍作為基本研究對象，該范圍也稱為樞紐覆蓋區(qū)[3](直接可服務半徑參考《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范》對公共交通站點服務面積規(guī)定設置為800 m)．通過借鑒Hansen[4]潛能模型的思想，認為公共交通樞紐的可達性受到樞紐覆蓋區(qū)可達質量和樞紐間可達成本的雙重約束，從供需兩方面對樞紐覆蓋區(qū)可達質量進行分析，并將可達性評價指標從需求角度、供給角度和成本角度總結為區(qū)位特征、交通系統(tǒng)和廣義成本3大類(表1)．

表1　公共交通樞紐可達性評價指標體系

1.1.1區(qū)位特征

區(qū)位特征是樞紐覆蓋區(qū)社會經濟屬性的體現，所選指標應該能夠反映出行者對該樞紐的需求程度．根據韓彪等[5]的研究成果遴選出人口集中程度、GDP產出強度及服務設施數量作為樞紐覆蓋區(qū)區(qū)位特征的評價指標．① 人口集中程度能在一定程度上體現出行需求多少．所在區(qū)域人口越密集出行的需求越大，反之亦然；② GDP產出強度指單位面積上生產出來的GDP數量．GDP是由人的活動創(chuàng)造的，GDP產出強度越大，該區(qū)域人的活動規(guī)模越大，質量越高；③ 服務設施配套建設以人口空間分布為依據，設施齊全折射出該區(qū)域服務能力較強，人口密度大，還會增加對其他區(qū)域居民的吸引力．所以，GDP產出強度和服務設施數量通過影響人的分布，反映居民出行需求和對所在區(qū)域樞紐的利用程度，進而影響樞紐可達性．

1.1.2交通系統(tǒng)

交通系統(tǒng)為空間移動提供必要條件，從供給角度為居民出行提供便利．交通設施數量越多、種類越豐富，且運行越有效，則越能滿足居民出行需求．具體包括公共交通樞紐銜接的交通方式種類、公共交通樞紐接駁的公交線路數量、公共交通樞紐接駁的軌道交通數量、是否有公共交通線路直通機場，及公共交通樞紐覆蓋區(qū)內長途汽車站和停車場等設施的數量．

1.1.3廣義成本

實現“可達”必然耗費相應成本．以往研究多用空間距離表示阻隔成本，未考慮到擁堵程度和出行費用的影響．標準交通出行成本應考慮出行時間價值和交通運輸費用的影響[6]．從更客觀全面的角度，本研究對樞紐可達成本的計算包括4個方面：反映實際間隔的空間距離、反映擁堵程度的車速和等車時間、反映貨幣成本的車票費用，以及反映機會成本的出行時間價值．

1.2公共交通樞紐可達性測度模型構建

樞紐j服務區(qū)可達質量的測算為

Mj=β1X1j+β2X2j+β3X3j+

β4Y1j+β5Y2j+β6Y3j

(1)

其中， Xj表示待測樞紐j的區(qū)位特征； Yj表示 j的交通供給狀況； X1j表示樞紐j覆蓋區(qū)人口集中程度； X2j表示樞紐j覆蓋區(qū)GDP產出強度； X3j表示樞紐j覆蓋區(qū)服務設施數量； Y1j表示樞紐銜接的交通方式種類； Y2j表示樞紐接駁的交通線路數量； Y3j表示樞紐覆蓋區(qū)內長途汽車站和停車場等設施的數量，并通過熵權法對其權重進行客觀賦值，得出β1～β6的取值．

樞紐間可達成本的測算為

(2)

其中， Cij表示樞紐i與j之間的交通出行總成本； Lij為樞紐i與j之間的實際行駛距離； v是公共交通行駛速度； Ct是等車時間； Cs是樞紐間的通行票價．引入出行時間價值(vot)的概念，將時間距離用貨幣單位表示. vot受出行目的、收入水平等因素影響，對于出行者早晚高峰時段的工作和商務出行采用生產法核算；對于出行者一般時段非工作出行采用收入法核算[7]．具體公式如下

(3)

其中，GDP為國民生產總值； P為年均就業(yè)人數； T為個人年均就業(yè)小時數；INC為人均年收入．同時，等車和乘車的出行時間價值不同，最廣泛的應用是等車時出行時間價值是乘車時的2倍[8]．

公共交通樞紐可達性模型為

(4)

其中， Rij表示樞紐可達性；摩擦系數θ作為反映阻隔成本影響程度的參數指數，在不同的研究中取值不同．Peeters等[9]在總結前人觀點基礎上發(fā)現θ取值主要集中在[0.90,2.29]，同時證實θ的取值在[1.50,2.00]時對研究成果影響不大．

2　北京市公共交通樞紐可達性測度

2.1研究對象選擇及范圍界定

城市公共交通樞紐目前尚無統(tǒng)一定義，既可指換乘站點、起始站及終點站，也可指多條公共交通線路的交匯點．雷變玲[10]將公共交通樞紐定義為擁有兩種及兩種以上交通方式銜接的站點．為研究更具有針對性，本研究將其定義為有兩種公共交通方式進行連接(包括地鐵和公交)，且軌道交通線路超過兩條的換乘站點．

北京市目前有53個這樣的公共交通樞紐點，現排除兩類樞紐點：① 為避免樞紐覆蓋區(qū)重疊，導致指標數值選取的重復性，將四惠和四惠東、望京和望京西等這類覆蓋區(qū)重疊的樞紐點進行合并處理；② 北京西站和北京南站這類樞紐點連接著城市對外交通，外來流動人口流量比重大，考慮到本研究以市內公共交通研究為主，故將其剔除．因此，本研究選取東單、西直門及宋家莊等36個樞紐點為研究對象．

2.2數據獲取與參數確定

本研究采用2015年數據，對于交通樞紐可達性所需數據通過查閱《北京市交通發(fā)展研究報告》、《北京交通發(fā)展年報》及《北京市統(tǒng)計年鑒》，結合Google地圖、北京市交通發(fā)展研究中心發(fā)布的數據和實際調查獲?。?/p>

平均車速隨擁堵程度不同而變化，因此利用北京市交通發(fā)展研究中心每5 min更新發(fā)布的不同區(qū)域不同擁堵指數下的平均車速代替，采用2015年觀測數據，共選取3個時間節(jié)點：① 早高峰時間為07∶00、07∶30、08∶00、08∶30及09∶00；② 非高峰時間為11∶30、12∶30、13∶30、14∶30及15∶30；③ 晚高峰時間為17∶00、17∶30、18∶00、18∶30及19∶00．通過觀測分別得出北京市不同時段各樞紐所在區(qū)域平均車速來表示公交運行速度，地鐵運行速度不變．

北京市公共交通樞紐可達性測度模型具體所用主要指標參數的解釋與取值如表2．

2.3測度結果

通過可達性測度模型分別對北京市各樞紐不同時段可達性的測度結果如表3～表5．

表2　模型所用重要參數說明

表3　一般時段北京市公共交通樞紐可達性

表4　早高峰時段北京市公共交通樞紐可達性

表5　晚高峰時段北京市公共交通樞紐可達性

3　北京市公共交通樞紐可達性時空分異特征分析

通過對北京市樞紐可達性度量值(表3～表5)進行分析，發(fā)現其可達性分布呈現一定規(guī)律性．

3.1北京市公共交通樞紐可達性空間分布特征

3.1.1北京市公共交通樞紐可達性分布具有 “核心—外圍”的結構特征

北京市公共交通樞紐可達性呈現出由城中心延環(huán)線向外圍逐漸衰減的特征，具有較為明顯的“核心—外圍”結構．無論在任何時段東單及東四等組成的北京市核心區(qū)(二環(huán)內)都是可達性最高的樞紐集中區(qū)域，而郭公莊及立水橋等外圍地區(qū)樞紐可達性水平始終較低．這種分布特征與城市土地開發(fā)利用的實際情況相符，反映了模型構建的正確性．也可以看出樞紐可達性受區(qū)位特征影響，與所在區(qū)域發(fā)展程度、資源集中程度有關．

3.1.2以長安街為南北城區(qū)分界線，北部城區(qū)樞紐可達性明顯高于南部，且同一環(huán)線東西兩側樞紐可達性高于南北兩側．

北京市交通基礎設施建設分布和區(qū)域發(fā)展程度不均衡，使得交通樞紐可達性分布出現這種空間差異：從交通設施供給角度看，北部交通條件便利，集中著較為密集的地鐵和公交線路，且有近2/3的樞紐集中分布在北部城區(qū)；而南部城區(qū)樞紐密度較小，阻隔成本增加，可達性下降．從區(qū)位需求角度看，北京東側商業(yè)發(fā)達、CBD集中；西邊受中關村輻射的影響，加上眾多高等教育資源，行政資源的集聚使這里出行需求較大；而南北兩側出行需求較小．

3.2北京市公共交通樞紐可達性的時間分布特征

3.2.1總體特征

北京市公共交通樞紐可達性隨時段變化明顯，一般時段可達性明顯整體高于高峰時段，且早高峰時段可達性高于晚高峰時段，從定量角度說明擁堵程度是可達性的主要影響因素之一．

3.2.2不同時段可達性差異比較

為了進一步分析不同時段可達性水平的優(yōu)劣，構筑可達性差距指數(modal accessibility gap，MAG)為

MAG=Rpeak/Rgeneral

(5)

其中， Rpeak指早晚高峰樞紐的可達性指標值； Rgeneral指一般時段樞紐的可達性指標值．通過與數值1的比較，MAG給出了不同時段同一樞紐的可達性差距.

1)早高峰時段與一般時段可達性差異比較

早高峰時段各樞紐MAG均小于1.0，說明其可達性較一般時段整體下降．其中，東單及東四等核心區(qū)樞紐的MAG在0.7左右，其可達性與一般時段相差較小，受擁堵程度影響較小，而東西三環(huán)、四環(huán)、北三環(huán)及北五環(huán)附近樞紐的MAG在0.5以下，比一般時段可達性大幅降低．這與北京市早高峰擁堵路段具有一致性，主要集中在環(huán)路南向北方向以及進京方向主要聯(lián)絡線．

2)晚高峰時段與一般時段可達性差異比較

晚高峰時段各樞紐MAG均在0.6以下，各樞紐都受到晚高峰擁堵的嚴重影響，可達性降低1倍以上．其中，分布在東三環(huán)及東四環(huán)間的呼家樓、國貿、朝陽門以及分布在北三環(huán)與北四環(huán)東段間的芍藥居、惠新西街等樞紐MAG下降到0.2以下，晚高峰擁堵成為影響這些樞紐可達性的主要因素．這與晚高峰擁堵路段具有一致性，主要集中在環(huán)路北向南方向以及出城方向的主要通道．

3)早晚高峰時段可達性差異比較

東直門、崇文門及車公莊等東西二環(huán)和三環(huán)的樞紐MAG集中在0.87～1.15之間，可達性早晚高峰差異不大．這是因為這些樞紐受早晚高峰影響都較大，因此早晚高峰可達性差距也不顯著．而北土城、望京西、立水橋等北三環(huán)、北四環(huán)樞紐MAG在0.4以下，早晚高峰可達性差異較大，晚高峰對這些區(qū)域可達性影響更嚴重．

結　語

本研究將樞紐覆蓋區(qū)社會經濟屬性及擁堵程度定量化融入對可達性的測算，從需求、供給及成本角度構建了公共交通樞紐可達性評價模型，并用于對北京市公交樞紐可達性的評價．結果表明：

1)無論任何時段北京市核心城區(qū)(二環(huán)內)樞紐可達性始終處于較高水平，其可達性主要受區(qū)位特征影響．因此，在該區(qū)域應以發(fā)展公共交通為主導，嚴格限制小汽車等私人交通出行，減少停車場等私人配套交通設施的供給，鼓勵居民采用公共交通出行．

2)除南部城區(qū)以外，位于二環(huán)至四環(huán)間樞紐可達性受擁堵程度影響較大，可達性隨時段不同變化差異明顯．因此，緩解擁堵是該區(qū)域的當務之急，可以強化路況交通監(jiān)測，安裝客流感知和圖像監(jiān)控設備實現樞紐客流量的預警預報，并通過移動終端等渠道多途徑及時發(fā)布擁堵信息，促使出行者及時選擇最優(yōu)出行路徑，均衡分配整體道路資源；也可以分時段分路段收取一定擁堵費，限制私人交通工具的使用，減少高峰時段道路車流量，提高公共交通運行速度，緩解交通擁堵，提高可達性．

3)南三環(huán)以外南部城區(qū)以及北五環(huán)地區(qū)公共交通樞紐可達性始終處于較低水平．該區(qū)域土地開發(fā)利用密度較低，公共交通配套設施不完善，區(qū)域建設服務力量薄弱．當務之急是加強區(qū)域建設和公共交通設施的供給，在公共交通配套設施建設完善之前應允許私人交通適度使用，促進該區(qū)域公共交通與私人交通的協(xié)調發(fā)展，滿足居民出行需求．

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【中文責編：方圓；英文責編：木南】

2016-04-11；Accepted：2016-08-08

Measurement of accessibility of public transportation hub and its application

Zong Gang?and Wu Tong

School of Economics and Management, Beijing University of Technology, Beijing 100124, P.R.China

The accessibility of public transportation hub can be influenced by the quality of the hub itself and the cost of the hinge. First, we discuss the quality of hubs based on the perspective of regional travel demand heterogeneity and traffic facilities supply. Then, we add the travel fare and congestion degree into the accessibility cost to construct a comprehensive accessibility evaluation index system which can reflect the regional social and economic attributes and the degree of congestion. On the basis of this, the accessibility measurement model is constructed. Finally, the model is applied to measure the accessibility of hubs in different periods in Beijing to analyze the characteristics and causes of spatial and temporal differences of accessibility.

public transportation; accessibility; measuring model; accessibility quality; accessibility cost; congestion; area characteristic; temporal and spatial variation

Zong Gang, Wu Tong. Measurement of accessibility of public transportation hub and its application[J]. Journal of Shenzhen University Science and Engineering, 2016, 33(5): 544-550.(in Chinese)

U 121

Adoi：10.3724/SP.J.1249.2016.05544

國家社會科學基金資助項目(15BJY048)

宗剛(1957—)，男，北京工業(yè)大學教授、博士生導師．研究方向：交通經濟學．E-mail：zonggang1957@sina.com

Foundation：National Social Science Foundation of China(15BJY048)

? Corresponding author：Professor Zong Gang. E-mail: zonggang1957@sina.com

引文：宗剛，吳彤．公共交通樞紐可達性測度及應用[J]. 深圳大學學報理工版，2016，33(5)：544-550.