城市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性研究

陳錦渠，吳雨遙，殷 勇,2,3，錢(qián)寒燕

城市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性研究

陳錦渠1，吳雨遙1，殷 勇1,2,3，錢(qián)寒燕1

（1. 西南交通大學(xué),交通運(yùn)輸與物流學(xué)院,成都 611756；2. 綜合交通運(yùn)輸智能化國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室,成都 611756；3. 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,成都 611756）

研究城市軌道交通（URT）站點(diǎn)的可達(dá)性對(duì)于提升URT的運(yùn)營(yíng)水平具有重要意義。本文將站點(diǎn)可達(dá)性劃分為易達(dá)性及可動(dòng)性?xún)深?lèi)，分別運(yùn)用空間句法及乘客廣義出行費(fèi)用量化了兩類(lèi)可達(dá)性指標(biāo)，最后運(yùn)用所建立指標(biāo)分析了杭州地鐵站點(diǎn)的可達(dá)性。計(jì)算結(jié)果表明：杭州地鐵站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性較差，而步行易達(dá)性處于較高水平，且越靠近市中心、站點(diǎn)的易達(dá)性越高；杭州地鐵站點(diǎn)的可動(dòng)性受區(qū)間擁擠程度影響，本線(xiàn)站間可動(dòng)性小于跨線(xiàn)站間可動(dòng)性；地鐵2號(hào)線(xiàn)是影響杭州地鐵全網(wǎng)可動(dòng)性的關(guān)鍵線(xiàn)路。URT運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)可以通過(guò)合理組織乘客出行、優(yōu)化站點(diǎn)周邊接駁道路、規(guī)劃環(huán)線(xiàn)以增加換乘站點(diǎn)等來(lái)提升URT站點(diǎn)的可達(dá)性。

城市軌道交通；站點(diǎn)可達(dá)性；空間句法；乘客廣義出行費(fèi)用

0 引 言

城市軌道交通（Urban Rail Transit，URT）站點(diǎn)是URT系統(tǒng)對(duì)外聯(lián)系的門(mén)戶(hù)，研究URT站點(diǎn)的可達(dá)性具有重要意義。站點(diǎn)可達(dá)性量化了乘客通過(guò)站點(diǎn)出行的便利程度，站點(diǎn)可達(dá)性越大表明站點(diǎn)所能吸引的乘客越多。在日常運(yùn)營(yíng)中URT運(yùn)營(yíng)管理者應(yīng)注重關(guān)注該部分站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)情況，以保證URT系統(tǒng)發(fā)揮正常的功能。

Hansen于1959年首次提出了可達(dá)性的概念，他將可達(dá)性定義為乘客在兩地之間相互往來(lái)的潛在可能[1]。在該定義的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)URT站點(diǎn)的可達(dá)性展開(kāi)了研究。已有研究根據(jù)重點(diǎn)的不同可以分為兩類(lèi)，在第一類(lèi)研究中，研究學(xué)者將出行時(shí)間[2]、費(fèi)用[3]及潛在機(jī)會(huì)[4]等作為站點(diǎn)的可達(dá)性指標(biāo)。例如：Aklilu等[5]運(yùn)用空間及數(shù)據(jù)分析方法研究了亞的斯亞貝巴輕軌站點(diǎn)的可達(dá)性；Li等人[3]將站點(diǎn)可達(dá)性分為吸引可達(dá)性與輻射可達(dá)性，并運(yùn)用兩類(lèi)指標(biāo)分析了西安地鐵站點(diǎn)的可達(dá)性。第二類(lèi)研究是第一類(lèi)研究的深化，其在量化站點(diǎn)可達(dá)性的同時(shí)，分析了站點(diǎn)可達(dá)性對(duì)站點(diǎn)周邊土地利用[6]、物業(yè)價(jià)值[7, 8]等的影響。

分析已有可達(dá)性指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究側(cè)重于分析URT系統(tǒng)內(nèi)部出行的便利程度，僅有少部分文獻(xiàn)[3]度量了從城市任意地點(diǎn)到達(dá)URT站點(diǎn)的便利程度。而在乘客出行過(guò)程中，除了需要關(guān)注URT系統(tǒng)內(nèi)部的便利程度，還應(yīng)考慮城市任意地點(diǎn)到URT站點(diǎn)的便利程度。因此，本文提出了上述兩類(lèi)出行便利程度的定義，并分別運(yùn)用空間句法及乘客廣義出行費(fèi)用對(duì)兩類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行了量化。

1 模型建立

根據(jù)出行方向，URT站點(diǎn)可達(dá)性包含兩部分含義：（1）從任意站點(diǎn)到達(dá)指定URT站點(diǎn)的便利程度；（2）從指定URT站點(diǎn)出發(fā)到達(dá)任意URT站點(diǎn)的便利程度。張翔等人[2]將上述兩類(lèi)URT站點(diǎn)可達(dá)性分別定義為站點(diǎn)易達(dá)性與站點(diǎn)可動(dòng)性。本文在參考張翔等人研究成果的基礎(chǔ)上，也將URT站點(diǎn)的可達(dá)性劃分為站點(diǎn)易達(dá)性與站點(diǎn)可動(dòng)性，分別度量乘客從城市任意地點(diǎn)出發(fā)前往URT站點(diǎn)及從URT站點(diǎn)出發(fā)前往任意URT站點(diǎn)的便利程度。

1.1 站點(diǎn)易達(dá)性

對(duì)于采用URT出行的乘客而言，選擇一定出行方式（汽車(chē)、步行等）從城市任意地點(diǎn)出發(fā)前往URT站點(diǎn)的便利程度是其出行時(shí)所關(guān)注的因素之一，若前往URT站點(diǎn)的出行不暢，則將降低乘客采用URT出行的意愿。為衡量乘客采用一定交通方式從城市任意地點(diǎn)出發(fā)前往URT站點(diǎn)的便利程度，本文提出了URT站點(diǎn)的易達(dá)性指標(biāo)。

已有研究多采用通過(guò)乘客出行調(diào)查獲得的出行時(shí)間、費(fèi)用等來(lái)衡量URT站點(diǎn)的易達(dá)性，此類(lèi)方法具有數(shù)據(jù)可靠性差、結(jié)果存在偏差的缺點(diǎn)。而基于空間間隔的站點(diǎn)易達(dá)性度量方法能夠有效克服上述研究方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)易達(dá)性的有效度量。因此，本文運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域間空間間隔有效度量的空間句法來(lái)衡量URT站點(diǎn)的易達(dá)性。

根據(jù)乘客出行方式，可以將URT站點(diǎn)的易達(dá)性分為車(chē)行易達(dá)性及步行易達(dá)性，分別用于衡量乘客從城市任意地點(diǎn)乘車(chē)或步行前往URT站點(diǎn)的便利程度?？臻g句法中的集成度指標(biāo)能夠有效反映網(wǎng)絡(luò)中道路軸線(xiàn)之間的密集與離散程度，由于乘客出行是基于道路軸線(xiàn)的，因此本文運(yùn)用全局集成度指標(biāo)來(lái)衡量URT站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性，計(jì)算公式為：

1.2 站點(diǎn)可動(dòng)性

URT系統(tǒng)內(nèi)部出行的便利程度是乘客采用URT出行時(shí)所考慮的另一個(gè)重要因素，出行越便利，站間客運(yùn)量就越大。已有研究多采用單一指標(biāo)，例如出行時(shí)間、費(fèi)用等來(lái)衡量乘客站間出行的便利程度，而缺乏對(duì)乘客站間出行便利程度的綜合度量。乘客站間出行便利程度與站間出行時(shí)間、費(fèi)用及車(chē)廂擁擠程度有關(guān)，上述因素均可通過(guò)站間廣義出行費(fèi)用來(lái)量化，因此本文通過(guò)站間廣義出行費(fèi)用來(lái)量化URT站點(diǎn)的可動(dòng)性指標(biāo)。

1.2.1 乘客出行路徑

由于自動(dòng)售檢票機(jī)所記錄的數(shù)據(jù)只包含了乘客出行的進(jìn)、出站信息，而未記錄出行路徑信息。為計(jì)算乘客出行所搭乘列車(chē)的擁擠程度，本文在計(jì)算站間廣義出行時(shí)間的基礎(chǔ)上，結(jié)合自動(dòng)售檢票機(jī)數(shù)據(jù)，運(yùn)用客流分配模型計(jì)算乘客的站間出行路徑。

基于路徑廣義出行時(shí)間，運(yùn)用改進(jìn)Logit模型計(jì)算路徑被選擇的概率[10]：

本文運(yùn)用相繼加權(quán)平均法[11]來(lái)求解乘客出行路徑模型，運(yùn)用相繼加權(quán)平均法求解的步驟如圖1所示。

圖1 相繼加權(quán)平均法流程圖

1.2.2 站間廣義出行費(fèi)用

表1 不同舒適度下URT乘客的時(shí)間價(jià)值

Tab.1 URT passengers’ value of time under different comfort levels

1.2.3 站點(diǎn)可動(dòng)性

乘客使用URT出行的便利程度與廣義出行費(fèi)用成反比，因此本文令站間可動(dòng)性為站間廣義出行費(fèi)用的倒數(shù)，計(jì)算公式為：

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 杭州地鐵

杭州地鐵1號(hào)線(xiàn)于2012年11月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著杭州進(jìn)入地鐵時(shí)代。2019年1月時(shí)，杭州共開(kāi)通運(yùn)營(yíng)3條地鐵線(xiàn)路、80座站點(diǎn)，總運(yùn)營(yíng)里程達(dá)117.72 km，本文以2019年1月的杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）為例來(lái)驗(yàn)證所提算法的有效性。

從杭州地鐵獲得了2019年1月1日至1月25日的自動(dòng)售檢票數(shù)據(jù)，在計(jì)算前刪除了乘客類(lèi)型為員工及進(jìn)站時(shí)間在運(yùn)營(yíng)時(shí)間外的數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)匹配乘客編號(hào)獲得了乘客站間出行OD。此外，本文還從杭州地鐵獲得了列車(chē)型號(hào)、發(fā)車(chē)間隔時(shí)間及換乘站換乘時(shí)間等數(shù)據(jù)。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，運(yùn)用乘客出行路徑模型計(jì)算得到了乘客的出行路徑。

2.2 站點(diǎn)易達(dá)性

運(yùn)用UCL depthmap軟件對(duì)杭州地鐵所處路網(wǎng)進(jìn)行空間句法分析，路網(wǎng)軸線(xiàn)全局及局部集成度分別如圖3（a）及圖3（b）所示，路段顏色越深，表示該路段的全局（局部）集成度越高。

圖2 杭州地鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)（2019年1月）

圖3 杭州地鐵周邊道路全局（局部）集成度

杭州地鐵站點(diǎn)車(chē)行易達(dá)性的均值為0.154，高于研究區(qū)域的平均值（0.133），表明地鐵站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性處于較高水平。具體分析各站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性發(fā)現(xiàn)，22個(gè)站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性低于研究區(qū)域的均值，說(shuō)明杭州地鐵站點(diǎn)的車(chē)行易達(dá)性仍有較大的提升空間。相比于車(chē)行易達(dá)性，杭州地鐵站點(diǎn)步行易達(dá)性的均值為1.821，且所有站點(diǎn)的步行易達(dá)性均大于1，表明乘客能夠以步行方式方便地到達(dá)地鐵站點(diǎn)乘車(chē)。

表2列出了杭州地鐵車(chē)行（步行）易達(dá)性最優(yōu)及最差的五個(gè)站點(diǎn)。由表2可得，杭州地鐵車(chē)行（步行）易達(dá)性最優(yōu)的站點(diǎn)多位于道路等級(jí)高、線(xiàn)路稠密的市中心；車(chē)行（步行）易達(dá)性最差的站點(diǎn)則是位于道路等級(jí)低、線(xiàn)網(wǎng)稀疏的郊區(qū)端點(diǎn)站。上述分析結(jié)果表明，道路等級(jí)、道路網(wǎng)密集程度是影響站點(diǎn)易達(dá)性的關(guān)鍵因素。對(duì)于杭州市交通部門(mén)而言，優(yōu)化與地鐵站點(diǎn)的接駁道路、改善站點(diǎn)周?chē)叫性O(shè)施條件等措施能有效提升地鐵站點(diǎn)的易達(dá)性。

表2 站點(diǎn)車(chē)行（步行）易達(dá)性最優(yōu)及最差的五個(gè)站點(diǎn)

Tab.2 The five stations with optimal and weakest global（local）attractive accessibility

2.3 站點(diǎn)可動(dòng)性

查閱《杭州統(tǒng)計(jì)年鑒2018》[16]得到，杭州市民的工作時(shí)間價(jià)值為46元/h，通過(guò)OD數(shù)據(jù)匹配得到站間出行費(fèi)用，結(jié)合乘客出行路徑計(jì)算區(qū)間擁擠程度。根據(jù)式（10）及（11）計(jì)算得到杭州地鐵站間可動(dòng)性及站點(diǎn)可動(dòng)性分別如圖4及圖5所示。其中，圖4空白處并非表示無(wú)乘客出行，而是由于乘客樣本量較少，導(dǎo)致站間可達(dá)性取值較小，在圖上無(wú)法顯示。

圖4 杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)站間可動(dòng)性

結(jié)合站間OD及圖4可得，站間出行量越大，站間可動(dòng)性越小，表明區(qū)間擁擠程度是影響站間可動(dòng)性的關(guān)鍵因素。分線(xiàn)路統(tǒng)計(jì)本線(xiàn)站間可動(dòng)性可得，1號(hào)線(xiàn)的平均站間可動(dòng)性最大，4號(hào)線(xiàn)最??；對(duì)于跨線(xiàn)站間可動(dòng)性而言，以2號(hào)線(xiàn)為起點(diǎn)，1號(hào)線(xiàn)為終點(diǎn)的平均站間可動(dòng)性最大。表3列出了站間可動(dòng)性最優(yōu)及最差的五個(gè)OD對(duì)，分析得到線(xiàn)路端點(diǎn)站間的可動(dòng)性最優(yōu)，表明區(qū)間擁擠程度是影響站間可動(dòng)性的主要因素；站間可動(dòng)性最差OD所對(duì)應(yīng)的出行路徑均包括2號(hào)線(xiàn)，說(shuō)明2號(hào)線(xiàn)是影響杭州地鐵全網(wǎng)可動(dòng)性的關(guān)鍵線(xiàn)路，杭州地鐵運(yùn)營(yíng)部門(mén)需著重關(guān)注2號(hào)線(xiàn)的站點(diǎn)，以提高網(wǎng)絡(luò)全局站點(diǎn)的可動(dòng)性。

表3 站間可動(dòng)性最優(yōu)及最差的五個(gè)OD對(duì)

Tab.3 The five OD pairs with highest and lowest mobility

圖5 杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)可動(dòng)性

圖5中，考慮權(quán)重及不考慮權(quán)重情況下兩類(lèi)站點(diǎn)可動(dòng)性的相關(guān)系數(shù)為0.868，表明站點(diǎn)權(quán)重對(duì)站點(diǎn)可動(dòng)性的影響較小，各站點(diǎn)所影響的乘客數(shù)量較為均衡。對(duì)比分析不同線(xiàn)路站點(diǎn)的可動(dòng)性可得，1號(hào)線(xiàn)（客運(yùn)量占總客運(yùn)量的55.02%）的平均站點(diǎn)可動(dòng)性最差；4號(hào)線(xiàn)（客運(yùn)量占總客運(yùn)量的22.35%）最優(yōu)，表明區(qū)間擁擠程度是影響站點(diǎn)可動(dòng)性的關(guān)鍵因素。結(jié)合區(qū)位分析站點(diǎn)可動(dòng)性發(fā)現(xiàn)，線(xiàn)路中部靠近換乘站且位于市中心的站點(diǎn)具有最高的可動(dòng)性，而線(xiàn)路端點(diǎn)站的可動(dòng)性最差。對(duì)于杭州地鐵運(yùn)營(yíng)部門(mén)而言，合理組織線(xiàn)路端點(diǎn)站乘客出行，規(guī)劃建設(shè)環(huán)線(xiàn)以增加換乘站數(shù)量，從而縮短線(xiàn)路端點(diǎn)站乘客前往網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)的時(shí)間，均能顯著提高各站點(diǎn)的可動(dòng)性。

3 結(jié) 論

將URT站點(diǎn)可達(dá)性劃分為易達(dá)性與可動(dòng)性，分別運(yùn)用空間句法及乘客廣義出行費(fèi)用量化了兩類(lèi)可達(dá)性。研究結(jié)果表明優(yōu)化與站點(diǎn)的接駁線(xiàn)路、提升站點(diǎn)周邊步行設(shè)施條件能有效提升站點(diǎn)的易達(dá)性；關(guān)注關(guān)鍵URT線(xiàn)路、新建URT環(huán)線(xiàn)以增加換乘站、合理組織乘客出行能夠有效提升站點(diǎn)的可動(dòng)性。上述分析結(jié)果在URT的日常運(yùn)營(yíng)及發(fā)展規(guī)劃等方面具有一定的指導(dǎo)意義。

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Analysis of Urban Rail Transit Station’s Accessibility

CHEN Jin-qu1, WU Yu-yao1, YIN Yong1, 2, 3, QIAN Han-yan1

(1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China; 2. National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation, Chengdu 611756, China;3. National Engineering Laboratory of Integrated Transportation Big Data Application Technology, Chengdu 611756, China)

Studying the accessibility of Urban Rail Transit (URT) is critical in improving its operational level. In this study, the stations’ accessibility indicators, attractive accessibility and mobility, are measured using space syntax and passengers’ generalized travel costs, respectively. Finally, the accessibility of Hangzhou’s subway stations is measured by the proposed indicators. The result shows that the driving attractive accessibility of Hangzhou’s subway stations is relatively poor, contrary to their walking attractive accessibility. The stations which are closer to downtown Hangzhou have higher attractive accessibility. Their mobility is mainly affected by the lines’ crowds, and the mobility of internal inter-stations is inferior to that of external inter-stations. Hangzhou’s subway line 2 is instrumental in influencing Hangzhou’s subway network mobility. URT operators can take measures, such as organizing passengers’ travel effectively, rationally planning urban roads around subway stations and constructing loop lines to add transfer stations, thus improving the accessibility of URT stations.

urban rail transit; station’s accessibility; space syntax; passengers’ generalized travel cost

1672-4747（2020）04-0038-08

U291.69

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.04.005

2020-03-05

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFB1200701）

陳錦渠（1995—），男，漢族，福建三明人，博士研究生，主要研究方向：軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性、失效站點(diǎn)修復(fù)策略，E-mail：Chenjinqu@my.swjtu.edu.cn

殷勇（1976—），男，漢族，湖北隨州人，博士，副教授，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸規(guī)劃與管理，E-mail：yinyong@home.swjtu.edu.cn

陳錦渠，吳雨遙，殷勇，等. 城市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2020, 18(4): 38-45

（責(zé)任編輯：李愈）