基于可達性的高鐵站選址研究—以東莞為例

談進輝，方浩強，毛偉

東莞市地理信息與規(guī)劃編制研究中心

0 引 言

高鐵站是高速鐵路向旅客提供服務(wù)的窗口，其選址影響到高速鐵路功能的發(fā)揮、客流效益以及社會經(jīng)濟效益。隨著TOD模式在高鐵站綜合開發(fā)的廣泛應(yīng)用，高鐵站由原來單一的客運功能轉(zhuǎn)為綜合的城市功能，其選址越來越重要。我國高鐵站選址一般分為核心型、邊緣型和外圍型三類，以邊緣型和外圍型為主。長期以來，由于規(guī)劃主管部門在高鐵站選址時主要從加強區(qū)域聯(lián)系的角度考慮，而忽視城市本身對高鐵站的需求，特別是行政級別較低的城市，在高鐵站選址方面話語權(quán)較少，使得遠(yuǎn)離城市的外圍型高鐵站較為普遍[1]，例如東莞現(xiàn)有的虎門高鐵站和在建的東莞南站均位于外圍，中心區(qū)缺少高鐵服務(wù)。

高鐵站可達性分為外部可達性和內(nèi)部可達性。外部可達性指城市外部區(qū)域與高鐵站之間的可達性；內(nèi)部可達性是高鐵站與城市內(nèi)部出行點之間的可達性。本研究可達性指內(nèi)部可達性。

本文基于可達性理論，結(jié)合東莞市宏觀交通模型研究東莞市高鐵站選址，以期能為即將規(guī)劃的具有始發(fā)功能的東莞高鐵站選址提供參考。

1 高鐵站選址影響因素

高鐵站選址的影響因素主要包括經(jīng)濟合理性因素、工程可行性因素、交通便利性因素、土地利用和出行者個體因素。

1.1 經(jīng)濟合理性因素

經(jīng)濟合理性因素從高鐵站建設(shè)、運營所需要的資源和選址對整個線路工程量影響三個方面來考慮，主要包括土地價格、拆遷費用、周邊勞動力環(huán)境以及能源情況和線路建設(shè)成本。

對于建設(shè)高鐵站，土地價格、拆遷費用等因素影響其建設(shè)成本；對于運營高鐵站，周邊電力、水資源等因素影響其運營成本；高鐵站選址影響線路布置，從而影響路線路的工程量。上述因素需在選址階段充分考慮。

1.2 工程可行性因素

工程可行性因素主要包括場地條件、地質(zhì)條件、地下管線等。例如平原地區(qū)高鐵站選址受場地條件的影響相對較小，主要考慮拆遷工程量及特殊的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等[1]；丘陵地區(qū)高鐵站選址不僅要考慮拆遷工程量、地址條件和地下管線，還要考慮高鐵站的高程，確保其和周邊用地的銜接[1]。

1.3 交通便利性因素

交通便利性因素指城市交通設(shè)施供給情況，包括道路交通供給情況和公共交通供給情況。高鐵站最基本的功能是客流的集散，其選址應(yīng)考慮服務(wù)范圍內(nèi)的交通條件，其中道路交通和軌道交通對其可達性影響最為顯著。

1.4 土地利用

土地利用指因為土地利用類型及容積率的差別而導(dǎo)致城市人口、崗位空間以及其他資源分布引起城市空間結(jié)構(gòu)的改變，從而影響高鐵站選址。按照服務(wù)效益最大化的原則，高鐵站應(yīng)盡量在人口崗位規(guī)模較大的區(qū)域設(shè)置。

1.5 出行者個體因素

出行者個體因素包括出行者收入、年齡、受教育程度等因素，對可達性影響很大。例如高收入群體更可能采用小汽車出行，低收入群體更可能采用公共交通出行；年輕群體比老年群體出行選擇的方式更多；即使相同的年齡、收入，受個人喜好、價值觀、所掌握資源的差別，出行選擇也往往不同[2]。

2 可達性概念及模型分析

2.1 可達性定義

可達性概念最早可追溯到有Hansen在1959年提出 ，此后各個專業(yè)學(xué)者根據(jù)研究需要，提出相應(yīng)可達性的定義[2]。交通可達性是指出行者利用給定交通系統(tǒng)從出發(fā)點到達活動地點的難易程度，與土地利用、交通供給和出行者個體因素有關(guān)[2]。

2.2 可達性模型分析

常見的可達性模型有五種，其名稱、定義、數(shù)學(xué)表述和優(yōu)缺點對比如表1所示。

表1 可達性模型對比分析表

文獻3對上述模型進行了實例驗證，得出空間相互作用模型與效用模型要優(yōu)于其他模型。結(jié)合實際掌握數(shù)據(jù)情況，本文采用空間相互作用模型研究東莞市高鐵站選址。

3 基于可達性的東莞市高鐵站選址研究

3.1 基于可達性的高鐵站選址模型

借鑒空間相互作用模型，高鐵站可達性選址模型描述如下。

假設(shè)城市分為n個交通小區(qū)，小區(qū)i的出行量為P_i，GC_i為小區(qū)i到高鐵站的綜合阻抗，小區(qū)j作為高鐵站的潛力為

其中，k：{1、2、3………m}分別表示可選交通方式；λ：{1、2、3………h(huán)}分別表示出行群體類別；：交通方式k的行駛時間；：交通方式k的費用；：出行群體λ的時間價值（元/分鐘）；：出行群體λ選擇交通方式的比例。

模型根據(jù)收入、擁車、年齡等因素對出行群體進行了分類，考慮了個體因素；根據(jù)小區(qū)出行量的不同，考慮了土地利用因素；根據(jù)各種交通方式出行時間、費用等參數(shù)，考慮了交通供給因素。

3.2 基于可達性的東莞市高鐵站選址

基于上述模型，利用東莞市宏觀交通模型平臺計算相關(guān)參數(shù)，得出2035年各個交通小區(qū)作為的潛力值。

3.2.1 東莞市宏觀交通模型平臺

東莞市宏觀交通模型是基于CUBE VOYAGER平臺，在2015年綜合交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用四階段法進行搭建，包括調(diào)查分析模塊SA（Survey Analysis）、綜合交通模型 CTS（Comprehensive Transport System）和軌道發(fā)展模型 RDS（Rail Development System） 三大部分，其中 CTS 模型包括初始化、出行生成、出行分布、方式劃分、交通分配、其他時段六個模塊以及一個循環(huán)控制。為保證模型平臺的預(yù)測分析能力，分別于2017年和2019年進行了更新維護[4]。

初始化模塊對交通供給數(shù)據(jù)進行處理，生成貫穿于整個“四階段”的核心參數(shù)；出行生成模塊基于小區(qū)的人口崗位計算交通小區(qū)的交通產(chǎn)生量和吸引量。出行分布模塊根據(jù)出行生成模塊的輸出結(jié)果和初始化模塊輸出的交通阻抗，得出出行在空間上的分布。方式劃分模塊根據(jù)出行分布矩陣和初始化模塊輸出的各方式交通阻抗，得出各起訖點出行方式選擇概率；交通分配模塊計算得出道路上的交通量。東莞市交通模型平臺如圖1所示。

圖1 東莞市交通模型平臺

3.2.2 輸入條件

① 土地利用

根據(jù)《東莞市城市總體規(guī)劃（2016-2035）》和各鎮(zhèn)街控制性詳細(xì)規(guī)劃，2035年東莞市居住用地344.5km2，公共管理與服務(wù)用地72.2km2，科研用地10.3km2，商業(yè)及服務(wù)設(shè)施用地106.1km2，工業(yè)用地282.2km2，物流倉儲用地23.0km2，公共設(shè)施用地16.6km2。

② 道路交通

道路交通網(wǎng)絡(luò)是在《東莞市城市總體規(guī)劃（2016-2035）》規(guī)劃道路的基礎(chǔ)上，通過Transcad軟件實現(xiàn)交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化，對于高等級道路、高架、含輔道的主干路采用單向雙線，其余道路類型采用雙向單線，同時對立交和匝道嚴(yán)格按照輪廓線精細(xì)處理，避免簡單相交于一點，以使模型中交通流向與實際交通流向更為貼近。

道路延誤函數(shù)采用美國聯(lián)邦公路局的BPR函數(shù)，公式如下：

其中，T行駛該路段所需要耗費的時間；T0為自由流車速下的路段通行時間；V為機動車流量；C為道路通行能力；α、β為待標(biāo)定參數(shù)，通過浮動車數(shù)據(jù)標(biāo)定得到。

③ 公共交通

模型中公共交通包括常規(guī)公交和軌道公交，常規(guī)公交是在根據(jù)百度地圖最新的公交數(shù)據(jù)構(gòu)建了包含公交線網(wǎng)走向以及停靠站點在內(nèi)的公交線網(wǎng)。軌道交通網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)《東莞市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（2018-2035）》的軌道網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了包含軌道線網(wǎng)走向以及軌道站點在內(nèi)的軌道線網(wǎng)（見圖2）。

圖2 東莞市綜合交通規(guī)劃圖

公交出行成本是計算公式為：

GC=Time+Fare/VOT

Time=WalkT+IVTT+IWaitT+XWaitT+Bo ardT+Penalty

其中，WalkT、IVTT、IWaitT、XWaitT、XferT、BoardT、Penalty分別為步行時間、車內(nèi)時間、初次候車時間、換乘候車時間、換乘時間、登車時間、換乘懲罰；Fare為公交票價。

3.2.3 選址結(jié)果

基于上述模型，計算東莞市各個交通小區(qū)的潛力值，排名前5交通小區(qū)和《廣深第二高鐵及廣深鐵路經(jīng)贛深鐵路開行高鐵規(guī)劃研究》（以下簡稱“規(guī)劃研究”）推薦選址所在交通小區(qū)的潛力值如表2所示，其分布如圖3所示。

表2 東莞市潛力值前5交通小區(qū)和規(guī)劃研究推薦選址所在交通小區(qū)一覽表

圖3 東莞市前5交通小區(qū)和規(guī)劃研究推薦選址所在交通小區(qū)分布

3.2.4 討論

① 可達性最優(yōu)選址

通過模型計算，潛力值排名前5的交通小區(qū)均位于莞城街道，距離東莞市政府1～2km范圍內(nèi)，處于東莞行政服務(wù)中心區(qū)域。從土地利用角度看，潛力值排名前5的交通小區(qū)周邊人口崗位聚集，位于規(guī)劃年兩大人口走廊的交匯處（見圖4）。從道路交通（見圖2）供給角度看，潛力值排名前五的交通小區(qū)位于內(nèi)環(huán)快速路圍合區(qū)域中心，可方便通過快速路和高速路與其他地區(qū)可達。從軌道交通供給角度看，潛力值排名前五的交通小區(qū)位于兩條市域快線（地鐵1號線和地鐵2號線）交匯處附近，也是東莞市軌道交通普線密集區(qū)域。

圖4 東莞市2035年人口密度圖

最優(yōu)選址符合“新建車站選址盡可能在中心城區(qū)或靠近城市建成區(qū)，確保人民群眾乘坐高鐵出行便利”的原則，并且與《東莞市國土空間總體規(guī)劃》提出的“構(gòu)筑城市發(fā)展主軸、提升中心輻射能級”的發(fā)展愿景相契合。

② 綜合最優(yōu)選址

最優(yōu)選址區(qū)域雖然可達性最高，但是位于高度建成區(qū)域，通道選擇困難，并且設(shè)站條件較差。結(jié)合工程可行性和經(jīng)濟合理性因素，最優(yōu)選址區(qū)域不利于高鐵站實施落地?！兑?guī)劃研究》結(jié)合城市發(fā)展、鐵路換乘、工程設(shè)計、環(huán)境影響、征地拆遷等多方面考慮，提出蛤地設(shè)站、陳屋設(shè)站、水濂山設(shè)站、牛山設(shè)站、寮步設(shè)站共5個比選方案。通過模型計算，蛤地設(shè)站方案（方案III）的潛力值最高。

蛤地設(shè)站方案處于東莞市南城總部基地，與正在開發(fā)的東莞市中央商務(wù)區(qū)相鄰，距離市政府5 km，是東莞未來高質(zhì)量發(fā)展、打造灣區(qū)都市的核心區(qū)域，結(jié)合可達性的潛力值分析，該方案可作為東莞市高鐵主樞紐最優(yōu)選址。

4 結(jié) 語

文章對高速鐵路客運站選址影響因素進行了描述，建立了反映土地利用、交通便利性因素和出行者個體因素的可達性選址模型，以東莞為例計算了規(guī)劃年排名前5小區(qū)和《廣深第二高鐵及廣深鐵路經(jīng)贛深鐵路開行高鐵規(guī)劃研究》選址小區(qū)的潛力值，對選址結(jié)果進行了討論分析。

本文基于可達性角度建立的高鐵站選址模型可用于對相關(guān)規(guī)劃提出多方案進行比選。