關(guān)于全國鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)交通小區(qū)劃分方案優(yōu)化及應(yīng)用建議*

郭春江

（中國鐵路總公司發(fā)展和改革部 代理工程師，北京 100844）

交通小區(qū)（亦稱“OD小區(qū)”）的概念源于交通調(diào)查，其劃分理論及方法隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展而逐步完善，并作為“四階段法”的重要基礎(chǔ)在交通規(guī)劃領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。有效獲取規(guī)劃區(qū)域的人口、社會經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確把握區(qū)域交通現(xiàn)狀，合理預(yù)測研究年度交通需求，科學(xué)編制交通發(fā)展規(guī)劃，均需依托于適宜的OD小區(qū)劃分方案。因此，深入分析我國鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)OD劃分現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合新形勢新要求研究提出優(yōu)化方案，對于提高鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃編制水平，增強(qiáng)規(guī)劃的引領(lǐng)作用，促進(jìn)新時(shí)代鐵路實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國外對于交通小區(qū)的研究，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代美國底特律及日本東京等城市開展的交通調(diào)查，并在1962年美國芝加哥市發(fā)表的《Chicago Area Transportation Study》，以及20世紀(jì)60年代后期日本廣島都市圈的交通規(guī)劃中得到逐步完善，最終形成了以交通小區(qū)劃分為基礎(chǔ)，包括交通發(fā)生、交通分布、交通方式劃分、交通分配四個階段的交通規(guī)劃理論和方法。關(guān)于交通小區(qū)的劃分，日本進(jìn)行了明確的規(guī)定：分為A、B、C和小C四個等級，A為都道府縣級（相當(dāng)于我國的省、直轄市、自治區(qū)和特別行政區(qū)），B為市町村級（相當(dāng)于我國的地、市），C為區(qū)級（相當(dāng)于我國的市轄區(qū)），小C級為C級的細(xì)分[1]。其他國家對于交通小區(qū)的劃分并沒有明確的規(guī)定，但是通過長期經(jīng)驗(yàn)積累，普遍形成了以區(qū)域人口和土地面積作為主要考慮因素的劃分原則。例如，蘇聯(lián)按照城市人口數(shù)量從10萬人至100萬及以上劃分四個層次，分別對應(yīng)設(shè)置5個至50個及以上的OD小區(qū)數(shù)量；美國則按照區(qū)域人口規(guī)模的不同，分別設(shè)置了相應(yīng)交通小區(qū)面積和所涵蓋人口數(shù)量的取值區(qū)間。

我國自20世紀(jì)70年代引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的交通規(guī)劃理論，開始探討我國綜合交通規(guī)劃的理論與方法；90年代初，交通規(guī)劃人員在交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，將“四階段”理論與方法、交通預(yù)測技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際交通運(yùn)輸規(guī)劃中，交通規(guī)劃定量化研究得到長足發(fā)展。但是國內(nèi)對于交通小區(qū)的劃分并沒有形成明確的規(guī)定，在相關(guān)規(guī)劃實(shí)踐中一般根據(jù)不同的規(guī)劃目標(biāo)和規(guī)劃范圍等實(shí)施不同的劃分方案。例如：1995年上海進(jìn)行全市交通調(diào)查設(shè)置了100個小區(qū)，2008年西安市居民出行調(diào)查劃分了519個交通小區(qū)[2]。在理論研究層面，相關(guān)學(xué)者對于交通小區(qū)劃分先后研究了分層、分時(shí)期和分區(qū)域等方面的問題，同時(shí)在具體交通小區(qū)劃分技術(shù)方面論述了利用聚類分析、模糊聚類分析、加權(quán)模糊聚類分析等方法[3]。在全國及大區(qū)域之間等宏觀層面交通小區(qū)劃分方式研究中，分別提出了圍繞交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、分層級界定交通影響或輻射范圍的小區(qū)劃分方法，按照行政區(qū)域或以行政區(qū)劃為主的多層級劃分方法等[4]，為豐富和完善我國交通小區(qū)劃分理論及方法做了大量有益的嘗試和探索。

2 我國鐵路OD小區(qū)劃分現(xiàn)狀及存在問題

2.1 劃分現(xiàn)狀

1993年，鐵道部組織國內(nèi)相關(guān)專家研究提出了基于全國鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的交通小區(qū)劃分方案，將全國（不含港澳臺）劃分為483個小區(qū)（以下簡稱“483方案”），每個小區(qū)均確定了行政區(qū)劃范圍、小區(qū)名、小區(qū)重心以及所包含的鐵路車站等。大部分小區(qū)包含多個縣級行政區(qū)劃，例如承德交通小區(qū)范圍包括承德市區(qū)、興隆、承德縣、寬城、平泉；個別則包含多個地級行政區(qū)劃，西藏自治區(qū)全部行政范圍作為一個小區(qū)。483方案具體分布情況如表1及圖1。

表1 483方案OD小區(qū)分省分布情況表

圖1 483方案OD小區(qū)現(xiàn)狀分布

從表1及圖1中可以看出，483方案的劃定與當(dāng)時(shí)相應(yīng)區(qū)域的鐵路網(wǎng)發(fā)達(dá)程度密切相關(guān)，如：東北、華北等地區(qū)OD小區(qū)劃分較為密集，其中黑龍江、山東、河北、遼寧等省份均超過或達(dá)到30個；西部地區(qū)較為稀疏，寧夏、青海、西藏等不足5個。

2.2 存在問題

1）由于行政區(qū)劃調(diào)整，致使部分小區(qū)劃分范圍與行政區(qū)劃不匹配，OD小區(qū)運(yùn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)無法直接對應(yīng)，影響了相關(guān)區(qū)域運(yùn)量預(yù)測的準(zhǔn)確度。

2）隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、路網(wǎng)規(guī)模增長等，我國鐵路運(yùn)輸格局及路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，部分OD小區(qū)出現(xiàn)了范圍劃分過大或過細(xì)的問題，降低了OD數(shù)據(jù)的精確度及運(yùn)用效率。

3）鐵路車站統(tǒng)計(jì)信息相關(guān)字段設(shè)置與OD小區(qū)關(guān)聯(lián)性差，需人工建立索引，給鐵路運(yùn)量OD交流數(shù)據(jù)的加工處理、維護(hù)更新等造成不便。

此外，還存在客貨運(yùn)品類設(shè)置不完善，無法滿足運(yùn)輸產(chǎn)品細(xì)化分析需要等方面問題，例如：483方案OD交流分析中客運(yùn)僅作為一個品類，沒有細(xì)分出高速、動車、普客等；貨運(yùn)品類無法體現(xiàn)班列、快件、分箱式的集裝箱運(yùn)量。

3 方案優(yōu)化總體思路及主要影響因素

3.1 總體思路及原則

劃分交通小區(qū)的主要目的是建立各小區(qū)間的OD交流矩陣，以便研究區(qū)域內(nèi)的運(yùn)輸情況及運(yùn)輸需求。全國鐵路網(wǎng)的交通小區(qū)劃分過程，本質(zhì)上是對全國各鐵路站點(diǎn)及其吸引范圍歸并的過程，OD交流數(shù)據(jù)是各站點(diǎn)間的交流數(shù)據(jù)在更高層面上的提煉、挖掘及規(guī)則化。本次劃分的思路主要是統(tǒng)籌考慮483方案的延續(xù)性，重點(diǎn)圍繞存在問題，結(jié)合既有及規(guī)劃路網(wǎng)站點(diǎn)布局情況，分析相關(guān)站點(diǎn)吸引范圍，并以縣級行政區(qū)劃為基本單元建立與各站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，最終歸并形成交通小區(qū)劃分方案（相關(guān)層級關(guān)系見圖2）。

圖2 全國鐵路交通小區(qū)劃分層級關(guān)系圖

基于上述思路，本次方案優(yōu)化研究主要遵循以下原則：一是基于既有方案，確保歷史數(shù)據(jù)可繼承性；二是兼顧效率與精度，合理確定小區(qū)規(guī)模；三是小區(qū)劃分以體現(xiàn)干線為主，同一小區(qū)原則上不存在兩個及以上的干線交叉點(diǎn)，也不存在兩條不交叉的干線；四是匹配行政區(qū)劃，建立OD運(yùn)量數(shù)據(jù)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)聯(lián)；五是兼顧路網(wǎng)現(xiàn)狀與規(guī)劃，近遠(yuǎn)結(jié)合，確保調(diào)整后方案長期適用。

3.2 小區(qū)劃分規(guī)模及類別分析

1）數(shù)量規(guī)模分析。根據(jù)相關(guān)研究，若小區(qū)數(shù)量過多，對于預(yù)測的精度提高有限且降低了運(yùn)算效率；若規(guī)模過小，則運(yùn)量分配容易失真。從目前運(yùn)用情況看，483方案中各小區(qū)內(nèi)部的客貨交流量（無法體現(xiàn)流量流向）占全路的比重已達(dá)10%，為提高OD交流數(shù)據(jù)的精度，有必要適當(dāng)增加小區(qū)數(shù)量。根據(jù)2016年國家發(fā)布的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，遠(yuǎn)期我國鐵路網(wǎng)規(guī)模將達(dá)20萬km左右，規(guī)劃新增的干線交匯點(diǎn)、口岸、盡頭線重要節(jié)點(diǎn)等對應(yīng)需增加約100多個重要節(jié)點(diǎn)。從OD數(shù)據(jù)與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度看，小區(qū)數(shù)量規(guī)模宜與全國地級行政區(qū)劃規(guī)模（目前為337個）相當(dāng)，但考慮部分地區(qū)路網(wǎng)較密以及重要小區(qū)單列的情況，小區(qū)數(shù)量規(guī)模應(yīng)略高于地級行政區(qū)劃規(guī)模?；谏鲜龇治龊?83方案運(yùn)算效率實(shí)際，本次調(diào)整的OD小區(qū)合理規(guī)模確定在500～600個之間。

2）劃分類別分析。對應(yīng)鐵路運(yùn)輸主要服務(wù)對象，小區(qū)類別可分為客運(yùn)、貨運(yùn)兩大類。隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，客貨運(yùn)輸需求及分布在區(qū)域空間上的差異逐漸顯現(xiàn)。若劃分客、貨兩類交通小區(qū)，有利于增強(qiáng)運(yùn)量統(tǒng)計(jì)、需求分析的針對性和準(zhǔn)確性，但也存在幾方面的問題：一是我國大部分鐵路客貨并重，兩類小區(qū)的劃分不利于運(yùn)輸總量統(tǒng)計(jì)和預(yù)測；二是采用兩套OD小區(qū)的重要前提是客運(yùn)和貨運(yùn)在按重點(diǎn)車站吸引范圍進(jìn)行小區(qū)劃分時(shí)存在較大差異，目前483方案中這種差異存在但并不普遍，且通過適當(dāng)細(xì)分小區(qū)范圍可減弱這種差異的影響；三是在進(jìn)行能力約束條件下的客貨運(yùn)量OD分配分析時(shí)，兩套小區(qū)并存的可操作性較差。據(jù)此，本次調(diào)整仍采用一套交通小區(qū)劃分方案。

3.3 考慮的主要影響因素

1）行政區(qū)劃?，F(xiàn)行的人口、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)都是以行政區(qū)劃為界，以行政區(qū)劃為基本單元進(jìn)行小區(qū)劃分能夠保證相關(guān)數(shù)據(jù)容易獲取，同時(shí)也能使劃分的小區(qū)更容易得到社會認(rèn)可。因此本次調(diào)整小區(qū)劃分范圍原則上與行政區(qū)劃相契合。

2）路網(wǎng)規(guī)劃。按照遠(yuǎn)近結(jié)合原則，對規(guī)劃期內(nèi)的相關(guān)區(qū)域路網(wǎng)構(gòu)成、多條線路關(guān)系及主要銜接方向等予以重點(diǎn)考慮，保證小區(qū)劃分方案較長時(shí)期內(nèi)的適應(yīng)性和可靠性。

3）路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為提高小區(qū)運(yùn)量交流分析的準(zhǔn)確度，對于區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在兩條及以上不互通的干線、兩個及以上線路交叉點(diǎn)的小區(qū)，應(yīng)結(jié)合相關(guān)線路的銜接方向予以適當(dāng)區(qū)分。

4）運(yùn)量情況。為提高小區(qū)運(yùn)量統(tǒng)計(jì)的精確度，對于運(yùn)量較大的區(qū)域應(yīng)予以細(xì)化，對于在路網(wǎng)中具有重要意義的港口、口岸等節(jié)點(diǎn)也應(yīng)單獨(dú)分析。

5）能力限制點(diǎn)。運(yùn)輸能力限制點(diǎn)對鐵路的運(yùn)營管理有重要影響，應(yīng)對其進(jìn)行單獨(dú)分析。例如對于過江鐵路能力限制點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)站點(diǎn)分布及能力適應(yīng)情況，深入分析江兩岸分別劃分為不同小區(qū)的必要性。

在上述主要影響因素之外，區(qū)域地形地貌、產(chǎn)業(yè)布局、車流組織方案、綜合交通發(fā)展程度等均會對OD小區(qū)劃分產(chǎn)生影響，應(yīng)在其影響較為明顯的小區(qū)劃分中予以統(tǒng)籌考慮。

4 鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)交通小區(qū)劃分優(yōu)化調(diào)整方案

4.1 調(diào)整跨地級行政區(qū)劃范圍的小區(qū)

主要是以縣級行政區(qū)劃為基本單元，結(jié)合OD小區(qū)內(nèi)主要站點(diǎn)合理吸引范圍分析，對483方案中的203個OD小區(qū)進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)新增了54個小區(qū)，增強(qiáng)了OD小區(qū)與行政區(qū)劃范圍的契合度。例如，原大同小區(qū)包含了行政上隸屬于朔州市的右玉縣、懷仁縣、應(yīng)縣三個縣級行政區(qū)劃，調(diào)整后，將右玉縣納入朔州小區(qū)，懷仁縣、應(yīng)縣二者合并新增一個小區(qū)（見圖3）。

圖3 大同交通小區(qū)調(diào)整示意圖

4.2 調(diào)整運(yùn)量描繪不精準(zhǔn)的小區(qū)

一是合并劃分過細(xì)的小區(qū)。例如，483方案中的齊齊哈爾市龍江縣、泰來縣2個小區(qū)運(yùn)量較小，本次調(diào)整后將其與原齊齊哈爾小區(qū)合并，三者形成新的齊齊哈爾小區(qū)。二是拆分劃分過粗的小區(qū)。例如，原阿拉山口、霍爾果斯兩個鐵路口岸同屬博樂小區(qū)，為提高過境運(yùn)量統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性，本次調(diào)整從博樂小區(qū)中拆分出霍爾果斯口岸，并納入到伊寧小區(qū)。

4.3 調(diào)整運(yùn)量分配失真的小區(qū)

本次調(diào)整原則上不把存在兩個及以上干線交叉點(diǎn)，或存在兩條不交叉的干線區(qū)域劃分為一個小區(qū)。例如，原劃定洛陽小區(qū)在規(guī)劃期內(nèi)存在焦柳、蒙華、三洋等多條鐵路，且各線徑路、銜接方向均不同，該方案下洛陽小區(qū)運(yùn)量分配與現(xiàn)狀差異較大。調(diào)整后，洛寧、欒川形成新欒川小區(qū)，嵩縣、汝陽形成新嵩縣小區(qū)，其余部分劃歸新洛陽小區(qū)（見圖4）。

圖4 洛陽交通小區(qū)調(diào)整示意圖

4.4 調(diào)增中長期規(guī)劃高鐵交匯點(diǎn)、互聯(lián)互通口岸站以及大型樞紐、港口、鐵路物流基地等形成的新小區(qū)

對于2016年國家發(fā)布的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中將形成的高鐵交匯點(diǎn)、主要互聯(lián)互通口岸站、大型港口、一二級物流基地等，考慮新增部分小區(qū)。例如，納入規(guī)劃的中吉烏鐵路是新亞歐大陸橋南通道的組成部分，其對應(yīng)的伊爾克什坦口岸應(yīng)單獨(dú)列出。

根據(jù)以上調(diào)整原則及規(guī)?？刂埔螅谥虚L期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，對現(xiàn)行483個支點(diǎn)逐一進(jìn)行分析，新增了141個小區(qū)，合并了44個小區(qū)，最終優(yōu)化形成580個小區(qū)劃分方案，如圖5所示。

圖5 調(diào)整小區(qū)分布圖

4.5 優(yōu)化效果

在區(qū)域分布方面，西部以拆分新增小區(qū)為主，中東部以小區(qū)范圍調(diào)整為主，東北以小區(qū)合并為主。其中，西部地區(qū)OD小區(qū)增加數(shù)量占總新增數(shù)量的67%，符合鐵路建設(shè)重心向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，增強(qiáng)了方案的長期適用性；中東部地區(qū)新增22個小區(qū)、調(diào)整10個小區(qū)劃分范圍，更符合中東部地區(qū)路網(wǎng)密度、運(yùn)量較大的實(shí)際，提高了運(yùn)算的精度；東北地區(qū)主要是合并了19個劃分過細(xì)的小區(qū)，占合并總數(shù)的41%，減少了OD交流矩陣中的無效數(shù)據(jù)量，保證了整體運(yùn)算效率。調(diào)整變化情況見表2。

表2 各省區(qū)市OD小區(qū)數(shù)量變化（調(diào)整前→調(diào)整后）

總體而言，優(yōu)化調(diào)整后的OD小區(qū)劃分方案與我國行政區(qū)劃的契合度更高，在運(yùn)量數(shù)據(jù)與相應(yīng)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)數(shù)據(jù)之間，建立了更為有效的關(guān)聯(lián)，不僅便于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的獲取，而且能夠形成分析鐵路客貨流產(chǎn)生的基本單元，為鐵路運(yùn)量的準(zhǔn)確分析與合理預(yù)測提供了重要參考依據(jù)。

5 相關(guān)建議

5.1 統(tǒng)籌新老OD小區(qū)劃分方案的銜接過渡，加強(qiáng)OD小區(qū)調(diào)整方案的推廣應(yīng)用

結(jié)合運(yùn)輸需求預(yù)測工作的實(shí)際特點(diǎn)，為保證OD交流數(shù)據(jù)應(yīng)用的連續(xù)性和可繼承性，建議在一定時(shí)間范圍內(nèi)，同時(shí)運(yùn)用兩種OD小區(qū)劃分方法進(jìn)行OD交流數(shù)據(jù)歸并，待580方案完成較好的基礎(chǔ)年度數(shù)據(jù)積累后，徹底實(shí)現(xiàn)由原483方案到580劃分方案的過渡。

5.2 改進(jìn)鐵路車站代碼設(shè)置，建立站點(diǎn)與行政區(qū)劃的直接關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步提高交通小區(qū)運(yùn)量歸并的運(yùn)算效率和適用范圍

在進(jìn)行交通小區(qū)劃分時(shí)，最大量、最繁瑣的工作是將近萬個車站逐一與交通小區(qū)建立關(guān)聯(lián)，目前是通過人工創(chuàng)建車站站號（十進(jìn)制數(shù)字碼，10 000～89 999）[5]與小區(qū)編號（1～580）的索引表來實(shí)現(xiàn)。為提高站間交流數(shù)據(jù)歸并為OD交流數(shù)據(jù)的運(yùn)算效率，建議研究在鐵路車站站號等相關(guān)字段中增加行政區(qū)劃代碼信息的可行性，建立鐵路站點(diǎn)與行政區(qū)劃的直接關(guān)聯(lián)，將我國鐵路運(yùn)量統(tǒng)計(jì)層次范圍擴(kuò)充至市、縣級。

5.3 優(yōu)化鐵路客貨運(yùn)輸品類設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)OD交流數(shù)據(jù)的針對性和實(shí)用性

隨著鐵路運(yùn)輸供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)深入，客貨運(yùn)輸產(chǎn)品不斷豐富。為增強(qiáng)OD交流數(shù)據(jù)的針對性和實(shí)用性，建議在既有鐵路運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)品類基礎(chǔ)上，研究品類設(shè)計(jì)優(yōu)化方案?？瓦\(yùn)方面細(xì)分統(tǒng)計(jì)高速鐵路客流，增加高鐵客運(yùn)相關(guān)品類；貨運(yùn)方面細(xì)分高鐵快件、集裝箱班列等運(yùn)輸品類，以適應(yīng)新的客貨運(yùn)輸產(chǎn)品需求預(yù)測的需要。

5.4 研究構(gòu)建鐵路運(yùn)輸大數(shù)據(jù)管理、分析和服務(wù)平臺

為深度挖掘并發(fā)揮OD交流數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，建議基于優(yōu)化調(diào)整后的交通小區(qū)劃分方案，研究利用地理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，開發(fā)構(gòu)建一個集鐵路站點(diǎn)及線路、運(yùn)輸組織方案、客貨票據(jù)、行政區(qū)劃社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、主要產(chǎn)業(yè)布局、重要資源分布等信息的大數(shù)據(jù)平臺，全方位提高路網(wǎng)規(guī)劃研究和項(xiàng)目前期工作水平。

6 結(jié)束語

本文提出的全國鐵路網(wǎng)交通小區(qū)優(yōu)化調(diào)整方案，提高了鐵路運(yùn)量統(tǒng)計(jì)分析工作的精度，為做深、做實(shí)需求預(yù)測，科學(xué)編制發(fā)展規(guī)劃奠定了良好基礎(chǔ)，為開展各層面的鐵路規(guī)劃和前期工作提供了普適性的方法。在進(jìn)行區(qū)域性規(guī)劃研究時(shí)，宜結(jié)合具體研究范圍對580方案予以歸并簡化，在開展具體項(xiàng)目前期論證時(shí)，還應(yīng)考慮各小區(qū)間其他運(yùn)輸方式發(fā)展情況，對相關(guān)小區(qū)劃分范圍予以適當(dāng)調(diào)整，有針對性地用好用活580方案，切實(shí)提高運(yùn)量預(yù)測的可靠性。