基于城市通勤圈的北京市郊鐵路發(fā)展建議及對策

劉常平，劉 錚，徐學(xué)明，梁曉紅,5

(1.北京交通發(fā)展研究院，北京 100073；2.北京交通工程學(xué)會，北京 100070；3.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京 100124；4.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100088；5.北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044)

0 引言

人口規(guī)模和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是通勤圈[1]或大都市圈形成、發(fā)展及演變的內(nèi)在動因.國際典型大都市圈[2-4]迅速發(fā)展時期，人口規(guī)模持續(xù)增長，就業(yè)集聚增長，推動了城市由單中心向多中心格局的演變；由此推動中心城市與外圍區(qū)域的一體化發(fā)展趨勢，形成大都市圈的空間格局.東京、倫敦、巴黎等國際大城市在大都市圈擴(kuò)展過程中，都經(jīng)歷了城市空間結(jié)構(gòu)調(diào)整，在由“單中心、聚集狀”轉(zhuǎn)向“多中心、組團(tuán)式”的不同階段，選取了不同的軌道交通出行方式，中心城區(qū)(15～20 km以內(nèi))與郊區(qū)(40～100 km以內(nèi))都建立了與周邊新城、衛(wèi)星城聯(lián)系的大容量、高速化、一站式、低票價的市郊鐵路[5]，市郊鐵路里程占軌道交通總里程的比例達(dá)到80%～90%.市郊鐵路與中心城區(qū)交通銜接均采用“環(huán)+放射線”或“環(huán)+穿城線”的軌道交通網(wǎng)絡(luò)格局，采用本線直達(dá)(市郊鐵路列車直達(dá)市中心)、跨線直通(市郊鐵路列車經(jīng)由城市軌道線路進(jìn)入市中心)、樞紐中轉(zhuǎn)(通過城區(qū)周邊車站樞紐換乘到達(dá)市中心)3種模式實(shí)現(xiàn)郊區(qū)與中心城區(qū)的銜接.

圖1 倫敦和東京都市圈市郊鐵路網(wǎng)示意圖

隨著大數(shù)據(jù)在城市交通中的不斷應(yīng)用推廣，利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)研究城市職住分布關(guān)系及城市空間布局已有大量研究成果[6-13].在借鑒國內(nèi)外手機(jī)信令數(shù)據(jù)分析算法的基礎(chǔ)上，通過分析京津冀區(qū)域手機(jī)信令數(shù)據(jù)獲取環(huán)北京區(qū)域職住分布關(guān)系，識別北京城市通勤圈并分析其基本特征，研究軌道交通網(wǎng)絡(luò)與城市通勤圈的匹配關(guān)系.

2008年至今，北京市陸續(xù)開通了S2線、副中心線、懷柔密云線共3條市郊鐵路，線路運(yùn)營總里程182 km，均為利用既有鐵路資源改造的線路，取得了一定效果，但也存在著諸多共性問題，如：規(guī)劃統(tǒng)領(lǐng)不夠：未能突破城市、鐵路2張皮的傳統(tǒng)模式，難以實(shí)現(xiàn)鐵路資源與城市交通兩網(wǎng)合一.動力機(jī)制不完善：城市和鐵路兩者在合作、管理、補(bǔ)貼等方面尚未形成一套完善的體制機(jī)制，難以調(diào)動鐵路管理部門開行市郊鐵路的積極性.運(yùn)營服務(wù)水平不高：市郊鐵路建設(shè)、運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)缺失，受鐵路運(yùn)營能力限制，開行頻次低、供求錯位，接駁換乘不便捷.

對比國內(nèi)外都市圈市郊鐵路發(fā)展情況和北京市郊鐵路運(yùn)營現(xiàn)狀，本文以新開通的懷柔密云線為例，針對其運(yùn)營現(xiàn)狀和存在問題，通過大數(shù)據(jù)分析、問卷調(diào)查、交通模型分析等研究方法，剖析原因、提出運(yùn)營提升方案.同時，針對市郊鐵路發(fā)展中的共性問題，提出發(fā)展建議，為軌道交通線網(wǎng)優(yōu)化及其與城市的協(xié)調(diào)發(fā)展提供支撐.

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

將通勤人口確定為20～60歲人群，人群比例參照當(dāng)年北京市民政局人口年齡構(gòu)成統(tǒng)計數(shù)據(jù).通勤流為就業(yè)者從家出發(fā)至單位的OD空間關(guān)系，通勤時間數(shù)據(jù)為就業(yè)者實(shí)際上班時間(早高峰07:00—09:00)，公交出行者通勤時間包含等候和換乘時間.

利用京津冀區(qū)域空間GIS數(shù)據(jù)和連續(xù)一個月無線信令數(shù)據(jù)分析京津冀跨區(qū)域通勤出行特征，并識別出北京城市通勤圈.

針對懷柔密云線開展2類問卷調(diào)查：一類是懷柔密云線乘客出行特征調(diào)查，主要通過隨車調(diào)查，收集乘客基本特征、出行起訖點(diǎn)、目的、接駁方式、頻率等信息；一類是懷柔密云線站點(diǎn)周邊居民出行意愿調(diào)查，主要面向中科院大學(xué)和懷柔科學(xué)城等區(qū)域居民開展.基于調(diào)查數(shù)據(jù)，對乘客基本特征、出行目的、乘坐頻次、站點(diǎn)周邊居民職住情況等進(jìn)行深入分析.

1.2 指標(biāo)選取

歷次城市交通綜合調(diào)查的目標(biāo)和重點(diǎn)是診斷城市交通系統(tǒng)的供需關(guān)系和發(fā)展趨勢.基于此，研究選用都市圈“基于統(tǒng)一勞動市場”中對于通勤圈的劃定理論方法，考察在城市交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施條件下，通過都市圈通勤強(qiáng)度的測度和閾值的選取，確定和分析城市通勤交通可達(dá)的空間范圍.因此，本次對北京城市通勤圈識別的指標(biāo)主要為中央核、通勤率.

1)中央核的確定

通過對比國際城市都市圈判定中央核的特征，總結(jié)出中央核的判定普遍滿足2個原則，即：

①在總量規(guī)模上，要包含至少50%以上的居住人口和就業(yè)崗位；

②社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心聚集建成區(qū)，具有較高的居住人口密度或就業(yè)崗位密度.

根據(jù)北京市統(tǒng)計局2015年16個區(qū)的常住人口和就業(yè)崗位的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，北京中心城區(qū)(城六區(qū))常住人口1 282.8萬人，占比59.1%，就業(yè)人數(shù)為852.0萬人，占比71.8%，符合定義為通勤圈中央核的原則.

2)通勤率的確定

“通勤率”指的是本區(qū)域內(nèi)到中央核通勤量占本區(qū)域內(nèi)通勤總量的比重，體現(xiàn)了中央核對本區(qū)域的吸引強(qiáng)度，反映了職住關(guān)系的質(zhì)量.本文、通勤率的計算如式(1)：

Rinc_trip=EMPinc_trip/EMPtot_trip

(1)

式中，Rinc_trip為通勤率；EMPinc_trip為本區(qū)域內(nèi)到中央核通勤量；EMPtot_trip為本區(qū)域通勤總量.

通勤率的確定需要解決以下幾個方面的關(guān)鍵技術(shù)：

①外圍區(qū)域到中央核通勤出行的識別；

②外圍區(qū)域通勤率的測算；

③測算和選取適合北京城市通勤圈的通勤率閾值.

2 北京城市通勤圈的范圍

2.1 無線信令數(shù)據(jù)處理和通勤指標(biāo)測算

本文采用覆蓋整個京津冀行政區(qū)域的無線信令數(shù)據(jù)，并將北京市16個區(qū)細(xì)化為2 006個交通小區(qū)，將天津市、河北省細(xì)化為520個交通小區(qū).用戶量1 200萬左右，人均數(shù)據(jù)量150條/日，用戶出行鏈完整，對長距離出行識別能力強(qiáng).

首先，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以剔除噪音數(shù)據(jù).其次，對有效通勤數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，篩選出總樣本量的60%為有效樣本量.最后，由于大數(shù)據(jù)樣本與2014年北京城市交通綜合調(diào)查數(shù)據(jù)的空間分布形態(tài)趨同，能較好代表區(qū)域整體特征，因此，將篩選后的有效用戶按照統(tǒng)計局人口數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)樣處理.

通勤指標(biāo)選取和測算的關(guān)鍵閾值如下：

1)居住地識別：常住人口夜間(22:00—05:00)出現(xiàn)天數(shù)最多、駐留時間最長的區(qū)域；

2)工作地識別：通勤人口工作時段(10:00—15:00)出現(xiàn)天數(shù)最多、駐留時間最長的區(qū)域；

3)通勤人口：選取工作日出行天數(shù)、日均出行次數(shù)，早高峰出行天數(shù)，晚高峰出行天數(shù)等典型通勤特征指標(biāo)，通過聚類提取通勤人口.

2.2 北京城市通勤圈的識別

將中心城區(qū)(城六區(qū))設(shè)為中央核，通過無線信令通勤數(shù)據(jù)計算獲得至中心城區(qū)內(nèi)通勤的OD分布，獲得5%、10%、20%、30%不同通勤率閾值下，通勤OD的總量規(guī)模和區(qū)域分布.以中心城區(qū)為中央核的情況下，北京城市通勤空間范圍形成了明顯的圈層化發(fā)展趨勢，通勤空間范圍呈現(xiàn)出逐漸向外擴(kuò)展的圈層形態(tài)，從空間特征的聚集強(qiáng)度上主要存在30 km和50 km兩個半徑圈層：

通勤率閾值為30%時，通勤的時空范圍為30 km半徑，通勤人群主要集中在六環(huán)區(qū)域附近.六環(huán)內(nèi)居住且在六環(huán)內(nèi)上班的人群占比75.1%，反映了六環(huán)內(nèi)人口和就業(yè)的集聚強(qiáng)度；通勤率閾值為20%、10%和5%時，通勤圈半徑逐漸延伸至50 km，向北部、東部和南部擴(kuò)展.

2.3 北京城市通勤圈的范圍和特征

以中心城區(qū)作為中央核，通勤率閾值選取10%時，北京城市通勤圈的范圍為南北短軸30 km半徑，東西長軸50 km半徑的區(qū)域，區(qū)域面積約3 300 km2.研究發(fā)現(xiàn)北京城市通勤圈呈現(xiàn)以下特征：

1)北京城市通勤圈半徑30 km范圍發(fā)展成熟，正處于30～50 km拓展的發(fā)展階段.30 km半徑通勤圈覆蓋3/4以上人口和就業(yè)，是通勤圈發(fā)展最成熟的區(qū)域，也是城市交通網(wǎng)絡(luò)密集支撐的空間范圍.

2)30～50 km半徑通勤圈層中，北部和東部的向心通勤吸引強(qiáng)度顯著.北部向心通勤約100萬人，東部向心通勤約50萬人，通勤壓力較大，但其通勤距離長、效率有待提高，應(yīng)成為下一步通勤交通改善的重點(diǎn)區(qū)域.

圖2 北京通勤圈30～50 km半徑吸引通勤量分布示意圖

3)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將北京城市通勤圈通勤半徑擴(kuò)展至30 km，但仍缺乏對30 km以外通勤圈層長距離通勤需求的支撐.

圖3 北京通勤圈范圍內(nèi)的軌道交通線網(wǎng)示意圖

3 北京市郊鐵路發(fā)展歷程及現(xiàn)狀問題

3.1 北京市郊鐵路發(fā)展歷程

目前，中心城區(qū)與外圍新城的交通主要靠地鐵和高速公路解決，交通量的持續(xù)增長造成高速公路擁堵、地鐵站點(diǎn)限流，市民通勤時間長、出行體驗(yàn)較差.而經(jīng)過十多年的發(fā)展歷程，北京共開通3條市郊鐵路線(見圖4)，完善了中心城與城市副中心、遠(yuǎn)郊城區(qū)之間的軌道交通聯(lián)系，也滿足了中心城迅速到達(dá)外圍新城地區(qū)的出行需求.

圖4 北京市郊鐵路現(xiàn)狀示意圖

3.2 線路規(guī)劃定位

市郊鐵路懷柔密云線位于北京市區(qū)北部，規(guī)劃線路全長136 km，利用北京市域內(nèi)既有鐵路資源，由昌平區(qū)的黃土店站始發(fā)，終到密云區(qū)的古北口站，全線設(shè)站7座，均為既有鐵路車站(見圖5).其功能定位一是建立懷柔科學(xué)城、昌平新城與中心城區(qū)西北部地區(qū)間快速通勤交通聯(lián)系；二是為懷柔、密云沿線旅游服務(wù)提供交通支撐.線路客流日常以服務(wù)通勤客流為主，周末、節(jié)假日則以服務(wù)旅游客流為主.

圖5 懷柔密云線走向與站點(diǎn)設(shè)置示意圖

3.3 線路開行及客流情況

2017年底，懷柔密云線開通時僅運(yùn)營黃土店—懷柔北區(qū)段，?？?站，每日開行2對，全天4車次.出城方向運(yùn)行時長82 min，進(jìn)城方向運(yùn)行時長為97～111 min.

2018年前3季度，懷柔密云線累計開行列車1 092列，發(fā)送旅客15 222人次，日均56人次.從客流分布來看，周末客流明顯高于工作日.出行目的中，旅游與探親分別占到17%和12%，遠(yuǎn)高于上下班的6%，旅游功能強(qiáng)于通勤功能.總體上，懷柔密云線目前運(yùn)營客流較低，需深入分析原因并提出改善方案.

3.4 線路客流偏低的原因分析

3.4.1 開行方案與周邊客流需求及建設(shè)時序不匹配

本線利用既有鐵路資源開行，受鐵路運(yùn)行影響較大，每日僅開行2對列車，發(fā)車時點(diǎn)同中科院大學(xué)師生以及懷柔科學(xué)城工作人員通勤時間不匹配，也無法支撐昌平區(qū)早高峰通勤客流進(jìn)城需求；線路主要服務(wù)的懷柔科學(xué)城尚處于建設(shè)初期，進(jìn)駐單位較少，通勤需求量小.

3.4.2 線路兩端與主要通勤方向及走廊不匹配

線路起點(diǎn)黃土店站位于中心城區(qū)邊緣，進(jìn)入中心城區(qū)需換乘地鐵13號線至西直門，耗時約為30 min，出行總時間增加.運(yùn)營時僅開通3座車站，均位于通勤圈外圍且交通銜接條件較差，不利于吸引通勤客流.

3.4.3 線路難以與小汽車和通勤班車形成競爭優(yōu)勢

線路規(guī)劃全程135 min，黃土店—懷柔北區(qū)間需60 min以上.開通時未完成改造，實(shí)際較原方案時長增加，速度低、時耗長影響了乘客的出行選擇.中國科學(xué)院大學(xué)和懷柔科學(xué)城大部分企業(yè)開行通勤班車，市郊鐵路難以與小汽車及班車形成競爭.以中關(guān)村科學(xué)城至懷柔科學(xué)城全程出行時間為例，乘坐市郊鐵路花費(fèi)時間僅略少于地面公交方式；與大學(xué)城班車、小汽車相比沒有競爭優(yōu)勢(見表1).

表1 中關(guān)村地區(qū)至懷柔城區(qū)各種出行方式所用時耗對比表

4 線路運(yùn)營提升對策研究

目前懷柔密云線是懷柔科學(xué)城與中心城區(qū)之間唯一的軌道交通線路，在懷柔科學(xué)城空間擴(kuò)展、建設(shè)提速、向心通勤需求增強(qiáng)的背景下，提出以下建議.

4.1 提升列車運(yùn)行速度，優(yōu)化開行方案

加快推進(jìn)線路提升改造，實(shí)現(xiàn)全線貫通，增加開行班次，通過優(yōu)化開行時刻、靈活編組等方式，進(jìn)一步匹配客流需求，提升線路服務(wù)水平.將黃土店—懷柔北運(yùn)行時間縮短至64 min，基本實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)至懷柔科學(xué)城60 min到達(dá)的目標(biāo).

4.2 利用京張城際通道，將懷柔密云線引入北京北站

京張城際于2019年底通車，按照發(fā)車間隔4 min的設(shè)計指標(biāo)，尚有富余運(yùn)力.懷柔密云線與京張城際可在昌平站互聯(lián)互通，可利用京張城際通道，在清河站、北京北站開辦市郊列車作業(yè)(見圖7).

圖6 懷柔密云線引入北京北站示意圖

昌平區(qū)目前只有1條進(jìn)城地鐵線路，擁擠較為嚴(yán)重.懷柔密云線引入北京北站后，將成為昌平新城第2條進(jìn)城軌道線路，其站點(diǎn)少，可實(shí)現(xiàn)50 min抵達(dá)北京北站，相比昌平線有速度優(yōu)勢，將有效緩解地鐵高峰通勤壓力，還可實(shí)現(xiàn)與地鐵M2、M4、M13的換乘，形成“多線多點(diǎn)”的銜接條件.

4.3 推進(jìn)鐵路支線建設(shè)，建立兩城直連的軌道交通線路

范各莊站和懷柔北站均位于懷柔科學(xué)城外圍區(qū)域，目前采用公交方式接駁距離約5 km，時間約15 min.可優(yōu)先推進(jìn)建設(shè)直達(dá)科學(xué)城核心區(qū)的鐵路支線，建成后將真正實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)至懷柔科學(xué)城60 min到達(dá)的目標(biāo).

4.4 優(yōu)化車站接駁條件，多舉措提升線路吸引力

重點(diǎn)優(yōu)化市郊站點(diǎn)交通銜接條件，增加接駁公交線路；加強(qiáng)與地鐵融合，增強(qiáng)線路客流吸引力；增加周邊景區(qū)接駁公交，吸引旅游客流；協(xié)調(diào)地面公交與市郊鐵路的功能層次.

5 結(jié)論

本文通過識別北京城市通勤圈，以市郊鐵路懷柔密云線為例分析其現(xiàn)狀運(yùn)營存在的問題，并研究其線路優(yōu)化改善對策，主要得出如下結(jié)論：

1)實(shí)現(xiàn)以市郊鐵路發(fā)展引導(dǎo)城市空間格局和通勤圈的擴(kuò)展.北京城市通勤圈已覆蓋至半徑30 km，針對非首都功能疏解和外圍城區(qū)、周邊城市的發(fā)展，需要在30—50—70 km的圈層上盡快發(fā)展大運(yùn)量、公交化的市郊鐵路網(wǎng)來支撐和引領(lǐng)城市空間格局的擴(kuò)展與優(yōu)化，積極構(gòu)建0.5 h通勤圈和1 h都市圈.尤其應(yīng)關(guān)注北部和東部區(qū)域軌道交通線網(wǎng)的完善，解決其現(xiàn)有通勤瓶頸問題.

2)推進(jìn)市郊鐵路和地鐵融合發(fā)展.市郊鐵路建設(shè)涉及鐵路和城市2個方面、涉及鐵路和地鐵2種制式，建議將兩者同步規(guī)劃，通過線路產(chǎn)權(quán)的合理配置，明確雙方的權(quán)利和責(zé)任，提高“兩網(wǎng)”主體融合發(fā)展的積極性；研究“兩網(wǎng)”互聯(lián)互通的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，掃清跨線直通模式技術(shù)障礙，實(shí)現(xiàn)一票到底.

3)構(gòu)建放射狀軌道交通線網(wǎng).實(shí)現(xiàn)市郊鐵路直達(dá)中心城區(qū)內(nèi)部，與地鐵實(shí)現(xiàn)共廊直通、多樞紐換乘，構(gòu)建放射狀軌道交通線網(wǎng)，減少單點(diǎn)客流壓力，避免人為制造換乘壓力，以減少通勤時間、提高線路對通勤客流的吸引力.

4)實(shí)現(xiàn)市郊鐵路規(guī)劃布局與城市總體布局相協(xié)調(diào).發(fā)展市郊鐵路客運(yùn)必須符合城市總體規(guī)劃的要求，而不能破壞城市整體空間結(jié)構(gòu)和格局.要與城市各種交通方式相匹配，尤其是應(yīng)充分考慮乘客通勤出行對時間省和換乘少的需求，要緊密結(jié)合其沿線土地開發(fā)利用、人口及產(chǎn)業(yè)布局、公共配套設(shè)施以及相關(guān)交通基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃.