宗　剛，吳　彤

北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 北京100124

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公共交通樞紐可達(dá)性測(cè)度及應(yīng)用

宗剛，吳彤

北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院, 北京100124

公共交通樞紐的可達(dá)性受樞紐自身可達(dá)質(zhì)量與樞紐間可達(dá)成本雙重約束．從區(qū)域出行需求異質(zhì)性和交通設(shè)施供給角度出發(fā)，探討公共交通樞紐可達(dá)質(zhì)量，并將出行票價(jià)和擁堵程度融入對(duì)可達(dá)成本的衡量，形成一個(gè)考慮時(shí)間動(dòng)態(tài)變化、能夠反映區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性和擁堵程度影響的可達(dá)性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建測(cè)度模型．將模型用于對(duì)北京市公共交通樞紐不同時(shí)段可達(dá)性評(píng)價(jià)，分析其可達(dá)性時(shí)空分異特征及原因，以期提高整體公共交通樞紐可達(dá)性．

公共交通；可達(dá)性；度量模型；可達(dá)質(zhì)量；可達(dá)成本；擁堵程度；區(qū)位特征；時(shí)空分異

可達(dá)性是對(duì)利用某一交通系統(tǒng)從給定區(qū)位到達(dá)活動(dòng)地點(diǎn)便利程度的衡量．影響公共交通樞紐可達(dá)性的因素有哪些，如何對(duì)公共交通樞紐的可達(dá)性進(jìn)行測(cè)算，都是需要研究的問(wèn)題．

國(guó)內(nèi)外對(duì)公共交通可達(dá)性的研究已有一定基礎(chǔ)，但仍有一定局限，包括 ① 實(shí)現(xiàn)可達(dá)需滿足兩個(gè)條件，即同時(shí)具備可達(dá)的需求與能力．交通供給僅是對(duì)可達(dá)能力的衡量，無(wú)法反映對(duì)可達(dá)的需求．現(xiàn)有研究多從單一的交通供給角度對(duì)可達(dá)性進(jìn)行研究，注重交通供給為可達(dá)所帶來(lái)的最大可能，而未從需求角度分析居民對(duì)不同樞紐需求程度的差異性，忽視了區(qū)域異質(zhì)性對(duì)公共交通需求量造成的影響[1]，更多追求的是樞紐服務(wù)的普遍性，忽視了對(duì)樞紐服務(wù)效率的評(píng)價(jià)，在某些人煙稀少的區(qū)域，即使增加交通供給也不會(huì)提高樞紐可達(dá)性．可達(dá)性應(yīng)該是公共交通供需動(dòng)態(tài)耦合的體現(xiàn)[2]，若盲目從交通供給角度對(duì)公交設(shè)施進(jìn)行擴(kuò)建，不僅會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，還會(huì)陷入“當(dāng)斯定律”的惡性循環(huán)．② 現(xiàn)有研究往往從靜止角度對(duì)可達(dá)性進(jìn)行考量，忽略了時(shí)間因素的影響．不同時(shí)間段擁堵程度不同，導(dǎo)致車速和等車時(shí)間發(fā)生變化，居民出行成本也會(huì)改變，可達(dá)性自然不同．因此，可達(dá)性應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)量指標(biāo)．

鑒于此，本研究考慮時(shí)間因素和擁堵程度的影響，將公共交通樞紐所在區(qū)域的區(qū)位特征與交通設(shè)施供給聯(lián)系起來(lái)，并將出行時(shí)間價(jià)值和公共交通出行費(fèi)用融入對(duì)可達(dá)成本的測(cè)算，構(gòu)建可達(dá)性測(cè)度模型，并用于對(duì)北京市公共交通樞紐可達(dá)性的評(píng)價(jià)，以期提高可達(dá)性，緩解交通擁堵；同時(shí)為北京市不同分區(qū)的交通發(fā)展規(guī)劃與資源優(yōu)化配置提供理論支撐，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展．

1　可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選取與模型構(gòu)建

1.1指標(biāo)選取

本研究以樞紐站點(diǎn)為圓心，直接可服務(wù)距離為半徑的覆蓋范圍作為基本研究對(duì)象，該范圍也稱為樞紐覆蓋區(qū)[3](直接可服務(wù)半徑參考《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)公共交通站點(diǎn)服務(wù)面積規(guī)定設(shè)置為800 m)．通過(guò)借鑒Hansen[4]潛能模型的思想，認(rèn)為公共交通樞紐的可達(dá)性受到樞紐覆蓋區(qū)可達(dá)質(zhì)量和樞紐間可達(dá)成本的雙重約束，從供需兩方面對(duì)樞紐覆蓋區(qū)可達(dá)質(zhì)量進(jìn)行分析，并將可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)從需求角度、供給角度和成本角度總結(jié)為區(qū)位特征、交通系統(tǒng)和廣義成本3大類(表1)．

表1　公共交通樞紐可達(dá)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1.1區(qū)位特征

區(qū)位特征是樞紐覆蓋區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的體現(xiàn)，所選指標(biāo)應(yīng)該能夠反映出行者對(duì)該樞紐的需求程度．根據(jù)韓彪等[5]的研究成果遴選出人口集中程度、GDP產(chǎn)出強(qiáng)度及服務(wù)設(shè)施數(shù)量作為樞紐覆蓋區(qū)區(qū)位特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)．① 人口集中程度能在一定程度上體現(xiàn)出行需求多少．所在區(qū)域人口越密集出行的需求越大，反之亦然；② GDP產(chǎn)出強(qiáng)度指單位面積上生產(chǎn)出來(lái)的GDP數(shù)量．GDP是由人的活動(dòng)創(chuàng)造的，GDP產(chǎn)出強(qiáng)度越大，該區(qū)域人的活動(dòng)規(guī)模越大，質(zhì)量越高；③ 服務(wù)設(shè)施配套建設(shè)以人口空間分布為依據(jù)，設(shè)施齊全折射出該區(qū)域服務(wù)能力較強(qiáng)，人口密度大，還會(huì)增加對(duì)其他區(qū)域居民的吸引力．所以，GDP產(chǎn)出強(qiáng)度和服務(wù)設(shè)施數(shù)量通過(guò)影響人的分布，反映居民出行需求和對(duì)所在區(qū)域樞紐的利用程度，進(jìn)而影響樞紐可達(dá)性．

1.1.2交通系統(tǒng)

交通系統(tǒng)為空間移動(dòng)提供必要條件，從供給角度為居民出行提供便利．交通設(shè)施數(shù)量越多、種類越豐富，且運(yùn)行越有效，則越能滿足居民出行需求．具體包括公共交通樞紐銜接的交通方式種類、公共交通樞紐接駁的公交線路數(shù)量、公共交通樞紐接駁的軌道交通數(shù)量、是否有公共交通線路直通機(jī)場(chǎng)，及公共交通樞紐覆蓋區(qū)內(nèi)長(zhǎng)途汽車站和停車場(chǎng)等設(shè)施的數(shù)量．

1.1.3廣義成本

實(shí)現(xiàn)“可達(dá)”必然耗費(fèi)相應(yīng)成本．以往研究多用空間距離表示阻隔成本，未考慮到擁堵程度和出行費(fèi)用的影響．標(biāo)準(zhǔn)交通出行成本應(yīng)考慮出行時(shí)間價(jià)值和交通運(yùn)輸費(fèi)用的影響[6]．從更客觀全面的角度，本研究對(duì)樞紐可達(dá)成本的計(jì)算包括4個(gè)方面：反映實(shí)際間隔的空間距離、反映擁堵程度的車速和等車時(shí)間、反映貨幣成本的車票費(fèi)用，以及反映機(jī)會(huì)成本的出行時(shí)間價(jià)值．

1.2公共交通樞紐可達(dá)性測(cè)度模型構(gòu)建

樞紐j服務(wù)區(qū)可達(dá)質(zhì)量的測(cè)算為

Mj=β1X1j+β2X2j+β3X3j+

β4Y1j+β5Y2j+β6Y3j

(1)

其中， Xj表示待測(cè)樞紐j的區(qū)位特征； Yj表示 j的交通供給狀況； X1j表示樞紐j覆蓋區(qū)人口集中程度； X2j表示樞紐j覆蓋區(qū)GDP產(chǎn)出強(qiáng)度； X3j表示樞紐j覆蓋區(qū)服務(wù)設(shè)施數(shù)量； Y1j表示樞紐銜接的交通方式種類； Y2j表示樞紐接駁的交通線路數(shù)量； Y3j表示樞紐覆蓋區(qū)內(nèi)長(zhǎng)途汽車站和停車場(chǎng)等設(shè)施的數(shù)量，并通過(guò)熵權(quán)法對(duì)其權(quán)重進(jìn)行客觀賦值，得出β1～β6的取值．

樞紐間可達(dá)成本的測(cè)算為

(2)

其中， Cij表示樞紐i與j之間的交通出行總成本； Lij為樞紐i與j之間的實(shí)際行駛距離； v是公共交通行駛速度； Ct是等車時(shí)間； Cs是樞紐間的通行票價(jià)．引入出行時(shí)間價(jià)值(vot)的概念，將時(shí)間距離用貨幣單位表示. vot受出行目的、收入水平等因素影響，對(duì)于出行者早晚高峰時(shí)段的工作和商務(wù)出行采用生產(chǎn)法核算；對(duì)于出行者一般時(shí)段非工作出行采用收入法核算[7]．具體公式如下

(3)

其中，GDP為國(guó)民生產(chǎn)總值； P為年均就業(yè)人數(shù)； T為個(gè)人年均就業(yè)小時(shí)數(shù)；INC為人均年收入．同時(shí)，等車和乘車的出行時(shí)間價(jià)值不同，最廣泛的應(yīng)用是等車時(shí)出行時(shí)間價(jià)值是乘車時(shí)的2倍[8]．

公共交通樞紐可達(dá)性模型為

(4)

其中， Rij表示樞紐可達(dá)性；摩擦系數(shù)θ作為反映阻隔成本影響程度的參數(shù)指數(shù)，在不同的研究中取值不同．Peeters等[9]在總結(jié)前人觀點(diǎn)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)θ取值主要集中在[0.90,2.29]，同時(shí)證實(shí)θ的取值在[1.50,2.00]時(shí)對(duì)研究成果影響不大．

2　北京市公共交通樞紐可達(dá)性測(cè)度

2.1研究對(duì)象選擇及范圍界定

城市公共交通樞紐目前尚無(wú)統(tǒng)一定義，既可指換乘站點(diǎn)、起始站及終點(diǎn)站，也可指多條公共交通線路的交匯點(diǎn)．雷變玲[10]將公共交通樞紐定義為擁有兩種及兩種以上交通方式銜接的站點(diǎn)．為研究更具有針對(duì)性，本研究將其定義為有兩種公共交通方式進(jìn)行連接(包括地鐵和公交)，且軌道交通線路超過(guò)兩條的換乘站點(diǎn)．

北京市目前有53個(gè)這樣的公共交通樞紐點(diǎn)，現(xiàn)排除兩類樞紐點(diǎn)：① 為避免樞紐覆蓋區(qū)重疊，導(dǎo)致指標(biāo)數(shù)值選取的重復(fù)性，將四惠和四惠東、望京和望京西等這類覆蓋區(qū)重疊的樞紐點(diǎn)進(jìn)行合并處理；② 北京西站和北京南站這類樞紐點(diǎn)連接著城市對(duì)外交通，外來(lái)流動(dòng)人口流量比重大，考慮到本研究以市內(nèi)公共交通研究為主，故將其剔除．因此，本研究選取東單、西直門及宋家莊等36個(gè)樞紐點(diǎn)為研究對(duì)象．

2.2數(shù)據(jù)獲取與參數(shù)確定

本研究采用2015年數(shù)據(jù)，對(duì)于交通樞紐可達(dá)性所需數(shù)據(jù)通過(guò)查閱《北京市交通發(fā)展研究報(bào)告》、《北京交通發(fā)展年報(bào)》及《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》，結(jié)合Google地圖、北京市交通發(fā)展研究中心發(fā)布的數(shù)據(jù)和實(shí)際調(diào)查獲?。?/p>

平均車速隨擁堵程度不同而變化，因此利用北京市交通發(fā)展研究中心每5 min更新發(fā)布的不同區(qū)域不同擁堵指數(shù)下的平均車速代替，采用2015年觀測(cè)數(shù)據(jù)，共選取3個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)：① 早高峰時(shí)間為07∶00、07∶30、08∶00、08∶30及09∶00；② 非高峰時(shí)間為11∶30、12∶30、13∶30、14∶30及15∶30；③ 晚高峰時(shí)間為17∶00、17∶30、18∶00、18∶30及19∶00．通過(guò)觀測(cè)分別得出北京市不同時(shí)段各樞紐所在區(qū)域平均車速來(lái)表示公交運(yùn)行速度，地鐵運(yùn)行速度不變．

北京市公共交通樞紐可達(dá)性測(cè)度模型具體所用主要指標(biāo)參數(shù)的解釋與取值如表2．

2.3測(cè)度結(jié)果

通過(guò)可達(dá)性測(cè)度模型分別對(duì)北京市各樞紐不同時(shí)段可達(dá)性的測(cè)度結(jié)果如表3～表5．

表2　模型所用重要參數(shù)說(shuō)明

表3　一般時(shí)段北京市公共交通樞紐可達(dá)性

表4　早高峰時(shí)段北京市公共交通樞紐可達(dá)性

表5　晚高峰時(shí)段北京市公共交通樞紐可達(dá)性

3　北京市公共交通樞紐可達(dá)性時(shí)空分異特征分析

通過(guò)對(duì)北京市樞紐可達(dá)性度量值(表3～表5)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其可達(dá)性分布呈現(xiàn)一定規(guī)律性．

3.1北京市公共交通樞紐可達(dá)性空間分布特征

3.1.1北京市公共交通樞紐可達(dá)性分布具有 “核心—外圍”的結(jié)構(gòu)特征

北京市公共交通樞紐可達(dá)性呈現(xiàn)出由城中心延環(huán)線向外圍逐漸衰減的特征，具有較為明顯的“核心—外圍”結(jié)構(gòu)．無(wú)論在任何時(shí)段東單及東四等組成的北京市核心區(qū)(二環(huán)內(nèi))都是可達(dá)性最高的樞紐集中區(qū)域，而郭公莊及立水橋等外圍地區(qū)樞紐可達(dá)性水平始終較低．這種分布特征與城市土地開發(fā)利用的實(shí)際情況相符，反映了模型構(gòu)建的正確性．也可以看出樞紐可達(dá)性受區(qū)位特征影響，與所在區(qū)域發(fā)展程度、資源集中程度有關(guān)．

3.1.2以長(zhǎng)安街為南北城區(qū)分界線，北部城區(qū)樞紐可達(dá)性明顯高于南部，且同一環(huán)線東西兩側(cè)樞紐可達(dá)性高于南北兩側(cè)．

北京市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)分布和區(qū)域發(fā)展程度不均衡，使得交通樞紐可達(dá)性分布出現(xiàn)這種空間差異：從交通設(shè)施供給角度看，北部交通條件便利，集中著較為密集的地鐵和公交線路，且有近2/3的樞紐集中分布在北部城區(qū)；而南部城區(qū)樞紐密度較小，阻隔成本增加，可達(dá)性下降．從區(qū)位需求角度看，北京東側(cè)商業(yè)發(fā)達(dá)、CBD集中；西邊受中關(guān)村輻射的影響，加上眾多高等教育資源，行政資源的集聚使這里出行需求較大；而南北兩側(cè)出行需求較?。?/p>

3.2北京市公共交通樞紐可達(dá)性的時(shí)間分布特征

3.2.1總體特征

北京市公共交通樞紐可達(dá)性隨時(shí)段變化明顯，一般時(shí)段可達(dá)性明顯整體高于高峰時(shí)段，且早高峰時(shí)段可達(dá)性高于晚高峰時(shí)段，從定量角度說(shuō)明擁堵程度是可達(dá)性的主要影響因素之一．

3.2.2不同時(shí)段可達(dá)性差異比較

為了進(jìn)一步分析不同時(shí)段可達(dá)性水平的優(yōu)劣，構(gòu)筑可達(dá)性差距指數(shù)(modal accessibility gap，MAG)為

MAG=Rpeak/Rgeneral

(5)

其中， Rpeak指早晚高峰樞紐的可達(dá)性指標(biāo)值； Rgeneral指一般時(shí)段樞紐的可達(dá)性指標(biāo)值．通過(guò)與數(shù)值1的比較，MAG給出了不同時(shí)段同一樞紐的可達(dá)性差距.

1)早高峰時(shí)段與一般時(shí)段可達(dá)性差異比較

早高峰時(shí)段各樞紐MAG均小于1.0，說(shuō)明其可達(dá)性較一般時(shí)段整體下降．其中，東單及東四等核心區(qū)樞紐的MAG在0.7左右，其可達(dá)性與一般時(shí)段相差較小，受擁堵程度影響較小，而東西三環(huán)、四環(huán)、北三環(huán)及北五環(huán)附近樞紐的MAG在0.5以下，比一般時(shí)段可達(dá)性大幅降低．這與北京市早高峰擁堵路段具有一致性，主要集中在環(huán)路南向北方向以及進(jìn)京方向主要聯(lián)絡(luò)線．

2)晚高峰時(shí)段與一般時(shí)段可達(dá)性差異比較

晚高峰時(shí)段各樞紐MAG均在0.6以下，各樞紐都受到晚高峰擁堵的嚴(yán)重影響，可達(dá)性降低1倍以上．其中，分布在東三環(huán)及東四環(huán)間的呼家樓、國(guó)貿(mào)、朝陽(yáng)門以及分布在北三環(huán)與北四環(huán)東段間的芍藥居、惠新西街等樞紐MAG下降到0.2以下，晚高峰擁堵成為影響這些樞紐可達(dá)性的主要因素．這與晚高峰擁堵路段具有一致性，主要集中在環(huán)路北向南方向以及出城方向的主要通道．

3)早晚高峰時(shí)段可達(dá)性差異比較

東直門、崇文門及車公莊等東西二環(huán)和三環(huán)的樞紐MAG集中在0.87～1.15之間，可達(dá)性早晚高峰差異不大．這是因?yàn)檫@些樞紐受早晚高峰影響都較大，因此早晚高峰可達(dá)性差距也不顯著．而北土城、望京西、立水橋等北三環(huán)、北四環(huán)樞紐MAG在0.4以下，早晚高峰可達(dá)性差異較大，晚高峰對(duì)這些區(qū)域可達(dá)性影響更嚴(yán)重．

結(jié)　語(yǔ)

本研究將樞紐覆蓋區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性及擁堵程度定量化融入對(duì)可達(dá)性的測(cè)算，從需求、供給及成本角度構(gòu)建了公共交通樞紐可達(dá)性評(píng)價(jià)模型，并用于對(duì)北京市公交樞紐可達(dá)性的評(píng)價(jià)．結(jié)果表明：

1)無(wú)論任何時(shí)段北京市核心城區(qū)(二環(huán)內(nèi))樞紐可達(dá)性始終處于較高水平，其可達(dá)性主要受區(qū)位特征影響．因此，在該區(qū)域應(yīng)以發(fā)展公共交通為主導(dǎo)，嚴(yán)格限制小汽車等私人交通出行，減少停車場(chǎng)等私人配套交通設(shè)施的供給，鼓勵(lì)居民采用公共交通出行．

2)除南部城區(qū)以外，位于二環(huán)至四環(huán)間樞紐可達(dá)性受擁堵程度影響較大，可達(dá)性隨時(shí)段不同變化差異明顯．因此，緩解擁堵是該區(qū)域的當(dāng)務(wù)之急，可以強(qiáng)化路況交通監(jiān)測(cè)，安裝客流感知和圖像監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)樞紐客流量的預(yù)警預(yù)報(bào)，并通過(guò)移動(dòng)終端等渠道多途徑及時(shí)發(fā)布擁堵信息，促使出行者及時(shí)選擇最優(yōu)出行路徑，均衡分配整體道路資源；也可以分時(shí)段分路段收取一定擁堵費(fèi)，限制私人交通工具的使用，減少高峰時(shí)段道路車流量，提高公共交通運(yùn)行速度，緩解交通擁堵，提高可達(dá)性．

3)南三環(huán)以外南部城區(qū)以及北五環(huán)地區(qū)公共交通樞紐可達(dá)性始終處于較低水平．該區(qū)域土地開發(fā)利用密度較低，公共交通配套設(shè)施不完善，區(qū)域建設(shè)服務(wù)力量薄弱．當(dāng)務(wù)之急是加強(qiáng)區(qū)域建設(shè)和公共交通設(shè)施的供給，在公共交通配套設(shè)施建設(shè)完善之前應(yīng)允許私人交通適度使用，促進(jìn)該區(qū)域公共交通與私人交通的協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足居民出行需求．

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【中文責(zé)編：方圓；英文責(zé)編：木南】

2016-04-11；Accepted：2016-08-08

Measurement of accessibility of public transportation hub and its application

Zong Gang?and Wu Tong

School of Economics and Management, Beijing University of Technology, Beijing 100124, P.R.China

The accessibility of public transportation hub can be influenced by the quality of the hub itself and the cost of the hinge. First, we discuss the quality of hubs based on the perspective of regional travel demand heterogeneity and traffic facilities supply. Then, we add the travel fare and congestion degree into the accessibility cost to construct a comprehensive accessibility evaluation index system which can reflect the regional social and economic attributes and the degree of congestion. On the basis of this, the accessibility measurement model is constructed. Finally, the model is applied to measure the accessibility of hubs in different periods in Beijing to analyze the characteristics and causes of spatial and temporal differences of accessibility.

public transportation; accessibility; measuring model; accessibility quality; accessibility cost; congestion; area characteristic; temporal and spatial variation

Zong Gang, Wu Tong. Measurement of accessibility of public transportation hub and its application[J]. Journal of Shenzhen University Science and Engineering, 2016, 33(5): 544-550.(in Chinese)

U 121

Adoi：10.3724/SP.J.1249.2016.05544

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目(15BJY048)

宗剛(1957—)，男，北京工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師．研究方向：交通經(jīng)濟(jì)學(xué)．E-mail：zonggang1957@sina.com

Foundation：National Social Science Foundation of China(15BJY048)

? Corresponding author：Professor Zong Gang. E-mail: zonggang1957@sina.com

引文：宗剛，吳彤．公共交通樞紐可達(dá)性測(cè)度及應(yīng)用[J]. 深圳大學(xué)學(xué)報(bào)理工版，2016，33(5)：544-550.