城市軌道交通網(wǎng)絡換乘便捷性研究

朱小芹

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學校，江蘇 蘇州215000）

1 引言

軌道交通系統(tǒng)的優(yōu)點包括準時、快速、安全、污染少等。網(wǎng)絡化運營是未來城市軌道交通的發(fā)展方向，同時，也必然會出現(xiàn)乘客的換乘。因此，本文從網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，分析了城市軌道交通換乘系統(tǒng)的換乘便捷性，把城市軌道交通網(wǎng)換乘便捷性指數(shù)當作城市軌道交通網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲參數(shù)之一。數(shù)據(jù)顯示，銜接線路數(shù)不同的車站比例與銜接線路數(shù)的關(guān)系服從冪律分布。換乘站少時，換乘便捷性與換乘站數(shù)量成正比，總體服從冪指數(shù)關(guān)系。城市軌道交通網(wǎng)絡換乘便捷性在網(wǎng)絡形態(tài)呈環(huán)線與放射型時指數(shù)最大，然后是放射型，最小的是方格型。去除多線銜接的換乘站會嚴重影響環(huán)線與放射型網(wǎng)絡形態(tài)的城市軌道交通的換乘便捷性。

2 換乘便捷性

軌道交通車站中的換乘站連接了兩條及兩條以上的線路，乘客通過換乘站可以做到不同線路間的換乘，換乘站對城市軌道交通的持續(xù)穩(wěn)定運營發(fā)揮著重要的作用。在運營方面，換乘站可以控制客流量，避免因人數(shù)過多為車站系統(tǒng)正常運作帶來負面影響，如果換乘站達到一定比例，網(wǎng)絡負荷就會實現(xiàn)均衡。在網(wǎng)絡拓撲方面，換乘站數(shù)量越多，網(wǎng)絡中任意兩個點之間就可以有更多的路線選擇，使交通網(wǎng)絡更加便捷，為乘客出行提供便利條件。網(wǎng)絡拓撲參數(shù)通常選擇網(wǎng)絡中的指標，包括直徑、節(jié)點度、聚集系數(shù)、介數(shù)等。考慮到本地軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡的換乘特性，本文從軌道交通網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)出發(fā)，采用換乘便捷性指數(shù)作為一種新的城市軌道交通網(wǎng)絡拓撲參數(shù)，探討不同網(wǎng)絡形態(tài)的城市軌道交通網(wǎng)絡換乘便捷性的差異[1]。

3 城市軌道交通網(wǎng)的網(wǎng)絡特性

在本文研究選擇的城市軌道交通網(wǎng)中，車站數(shù)量全部超過一百或總線路超過一百千米，因此，具有較高的代表性。本文探討的軌道交通系統(tǒng)主要是地鐵系統(tǒng)。本文將城市軌道交通網(wǎng)抽象化，形成由點和邊構(gòu)成的網(wǎng)絡。將換乘車站作為網(wǎng)絡中的節(jié)點，連接兩個換乘站的軌道線路是網(wǎng)絡的邊，從而軌道交通網(wǎng)就形成了一個網(wǎng)絡拓撲圖。因為不同城市的自然環(huán)境、地理位置、人口數(shù)量等都有很大不同，同時，城市軌道交通網(wǎng)都經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程，網(wǎng)絡形態(tài)也不盡相同[2]。本文所采用的樣本軌道交通網(wǎng)網(wǎng)絡形態(tài)有放射型、方格型以及環(huán)線與放射型結(jié)合這三種。對于不同城市，其軌道交通網(wǎng)的換乘便捷性指數(shù)也有很大不同，個別地區(qū)的差異十分明顯。此外，即使不同城市的網(wǎng)絡形態(tài)相同，因為換乘站數(shù)量的不同，換乘便捷性指數(shù)也會有所區(qū)別。所以我們得出以下結(jié)論：城市軌道交通中換乘站數(shù)量的多少與網(wǎng)絡形態(tài)和換乘便捷性指數(shù)息息相關(guān)。不同城市軌道交通網(wǎng)的網(wǎng)絡形態(tài)不同，換乘站和普通車站在連接線路的數(shù)量上相差較大，因此，在復雜的系統(tǒng)中換乘站的數(shù)量和分步整體呈現(xiàn)不均勻的特性。

4 影響換乘便捷性的因素分析

4.1 換乘車站的影響

換乘站數(shù)量的多少會對換乘便捷性指數(shù)造成直接影響，換乘站數(shù)量越多，換乘節(jié)點相應增多，乘客出行時線路的選擇更多，換乘更便捷。此外，換乘站數(shù)量越多的話，換乘便捷性指數(shù)也會相應提高，該指數(shù)隨換乘站數(shù)量的增加呈冪指數(shù)增長。同時，連接換乘站之間的軌道線路越多，其在網(wǎng)絡中的節(jié)點越大，節(jié)點之間的連通性會得到有效提升，換乘也更加方便快捷。

4.2 網(wǎng)絡形態(tài)的影響

網(wǎng)絡形態(tài)對換乘站的數(shù)量和換乘站的連接線路有一定的影響，需要考慮不同的網(wǎng)絡形態(tài)再確定不同比例的換乘站數(shù)量和換乘站連接線路數(shù)量。如果城市軌道交通網(wǎng)絡是放射型網(wǎng)絡形態(tài)，換乘便捷性指數(shù)通常處于較低水平，換乘節(jié)點的移除對換乘便捷性的影響不明顯。通常來說，由于網(wǎng)絡形態(tài)各異，軌道交通網(wǎng)的換乘便捷性指數(shù)存在很大差異。在部分網(wǎng)絡形態(tài)中，換乘站數(shù)量比較多，根據(jù)計劃除去連接線路多的換乘站對提升換乘便捷性有所幫助。但是對于部分網(wǎng)絡形態(tài)來說，如果除去節(jié)點反而不利于便捷換乘，只除去百分之十的換乘站，便攜性就降低了百分之九十之多。對于方格型網(wǎng)絡形態(tài)來說，其換乘站數(shù)量少，換乘站數(shù)量的多少對換乘便捷性的影響較小，即使移除換乘站便捷性也不會突然降低。

5 結(jié)語

換乘便捷性體現(xiàn)了城市軌道交通運營的質(zhì)量和水準。本文研究了換乘站數(shù)量的多少與網(wǎng)絡形態(tài)和換乘便捷性之間的關(guān)系，并得出以下結(jié)論：

①城市軌道交通網(wǎng)中換乘站之間的軌道線路越多，在所有車站數(shù)量中的占比越小，關(guān)系呈冪律分布。②當換乘站數(shù)低于四十時，每增加一個換乘站，換乘便捷性就會提高一點，其關(guān)系同樣符合冪指數(shù)規(guī)律。③環(huán)線與放射型網(wǎng)絡形態(tài)下?lián)Q乘最便捷，其次是放射型網(wǎng)絡形態(tài)，最后是方格型。因此，換乘站數(shù)量的多少，對環(huán)線與放射型網(wǎng)絡形態(tài)的換乘便捷性影響最大。④換乘站數(shù)量越多，換乘就越便捷，如果之間連接的線路超過三條時，會比只有兩條線路連接的換乘站更加便捷，尤其是環(huán)線，其便捷性更強。因此，在城市軌道交通實際規(guī)劃時，為了提高乘客換乘的便捷性，建議在設(shè)計中增加換乘站與環(huán)線的數(shù)量。