姜雯

摘要：基于城市軌道交通換乘便捷與站點(diǎn)之間通達(dá)便利，以AreGIS軟件為載體設(shè)計(jì)了城市軌道交通可達(dá)性計(jì)算系統(tǒng)，并構(gòu)建了城市軌道交通可達(dá)性計(jì)算模型。以B市交通為實(shí)例，進(jìn)行交通可達(dá)性分布狀態(tài)計(jì)算分析，并比較分析2號(hào)線部分路段開(kāi)通前與開(kāi)通后的可達(dá)性變化形勢(shì)。得出結(jié)論，可達(dá)性計(jì)算模型可精確客觀計(jì)算出軌道交通可達(dá)性值，以有效應(yīng)用于軌道交通可達(dá)性評(píng)估;可達(dá)性系統(tǒng)可顯著提升軌道交通出行效率、準(zhǔn)確性、便利性。

關(guān)鍵詞：AreGIS;TransCAD;城市軌道交通;可達(dá)性;計(jì)算模型

中圖分類號(hào)：U291.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）07-0189-04

公共交通可達(dá)性即出行者通過(guò)公共交通系統(tǒng)由出發(fā)點(diǎn)到目的地的便捷性，不僅是決策者進(jìn)行系統(tǒng)服務(wù)能力衡量的指標(biāo)，也是出行者選擇系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，城市交通日趨擁堵，對(duì)此有效提升城市公共交通系統(tǒng)整體服務(wù)水平，演變成了公共交通吸引力強(qiáng)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。城市公共交通優(yōu)先是交通擁堵問(wèn)題得以解決的有效措施，而準(zhǔn)確指引出行者合理利用公共交通系統(tǒng)，可達(dá)性是其主要參考標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)性較高的系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)備受出行者青睞[1]。據(jù)此，本文基于ArcGIS與TransCAD構(gòu)建了城市軌道交通可達(dá)性計(jì)算模型。

1文獻(xiàn)綜述

目前，國(guó)內(nèi)外既有研究與文獻(xiàn)基于公共交通與AreGIS軟件有機(jī)結(jié)合全面分析客流分布狀況、出行時(shí)間、服務(wù)可達(dá)性等等。以AreGIS與TransCAD為輔助詳細(xì)分析公共交通出行時(shí)間，直接為城市軌道交通可達(dá)性計(jì)算提供了新方法。

于2000年，OSullianD等人通過(guò)GIS技術(shù)生成基于時(shí)間的城市公共交通出行等時(shí)線，以相同時(shí)間可達(dá)最寬泛范圍，度量研究了城市軌道交通與公交服務(wù)水.平;于2009年，BenensonI等人通過(guò)GIS軟件實(shí)證研究了以色列特拉維夫的公共交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性，對(duì)公交線路、站點(diǎn)、車速、換乘等相關(guān)服務(wù)進(jìn)行了充分考察分析;于2012年，Mavoa等人通過(guò)研究詳細(xì)描述了兩種公共交通可達(dá)性度量方式方法，其一基于公共交通.與步行指標(biāo)，度量到達(dá)潛在站點(diǎn)的可達(dá)性，其二基于發(fā)車頻率評(píng)估城市公共交通服務(wù)水平與效率。

于2005年，趙淑芝等人研究了以TransCAD為載體的城市公共交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性指標(biāo)與實(shí)踐運(yùn)用;于2009年，張小麗等人基于空間可達(dá)性與時(shí)間可達(dá)性矛盾的均衡問(wèn)題，就微觀層面研究分析了站點(diǎn)間距的可達(dá)性;于2014年，張雪梅等人以GIS為輔助計(jì)算分析了城市公共交通可達(dá)性中的車輛出行時(shí)間可達(dá)性[2]。

2可達(dá)性評(píng)估指標(biāo)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)主要包括線路、站點(diǎn)、首末站、換乘樞紐，可達(dá)性評(píng)估可基于不同層次著手，且基于空間、時(shí)間、費(fèi)用層面充分考慮。城市軌道交通可達(dá)性評(píng)估指標(biāo)具體如表1所示。

3可達(dá)性計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以JAVA為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，以AreGIS軟件與TransCAD工具，設(shè)計(jì)城市軌道交通可達(dá)性計(jì)算系統(tǒng)，框架具體如圖1所示。

3.1數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集即采集、入庫(kù)儲(chǔ)存系統(tǒng)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。自動(dòng)售票、檢票清算管理部門基于文件傳輸協(xié)議接口，采集路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息與路徑集數(shù)據(jù)信息;軌道交通控制中心以同樣方式采集列車運(yùn)行圖相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)車站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取走行時(shí)間數(shù)據(jù)信息。

3.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理即根據(jù)系統(tǒng)要求，提取、轉(zhuǎn)換、加載數(shù)據(jù)。其中，路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能是科學(xué)配置路網(wǎng)數(shù)據(jù)分線路、車站屬性、區(qū)間屬性、代碼等相關(guān)數(shù)據(jù)信息;走行時(shí)間參數(shù)管理作用即合理布置車站高峰、平峰時(shí)段分向的具體時(shí)間;列車運(yùn)行圖管理職責(zé)為適當(dāng)分配區(qū)間運(yùn)行時(shí)分與站點(diǎn)停車時(shí)分，與路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息相互匹配。

3.3信息生成

以所采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為輔助，根據(jù)可達(dá)性算法，基于Webservice+MySQL框架，自動(dòng)化生成全路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)化可達(dá)數(shù)據(jù)信息，即首末站點(diǎn)之間可達(dá)路徑、時(shí)刻、時(shí)間、范圍等數(shù)據(jù)。

3.4展示應(yīng)用

就系統(tǒng)計(jì)算生成可達(dá)數(shù)據(jù)信息，選擇不同終端，基于MVC+myBatis+MySQL框架，于此層面展示并實(shí)時(shí)查詢指定站點(diǎn)之間的可達(dá)性，以及起點(diǎn)對(duì)終點(diǎn)的可達(dá)性，出行者可以智能手機(jī)APP、網(wǎng)站、車站PIS屏進(jìn)行時(shí)刻動(dòng)態(tài)可達(dá)信息查詢[5]。

4可達(dá)性計(jì)算模型

4.1評(píng)估指標(biāo)歸一化

設(shè)定某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)集一共包含j項(xiàng)元素，即{z，Zo，此元素組成評(píng)估指標(biāo)有限集合，即[億={z1，z2……zj}，中z歸一化可得：

其中，NOR（z）代表歸一化值，即[0，1];z;代表Z的第項(xiàng)元素;min（z）代表Z最小值;max（z）代表Z最大值[6]。

4.2軌道與公交換乘便捷性

站點(diǎn)周圍400m范圍內(nèi)，可以換乘的公交線路數(shù)量，即代表著軌道站點(diǎn)與公交換乘的便捷性，此指標(biāo)量化與歸一化，可得：

其中，Q;代表軌道交通站點(diǎn)的換乘便捷性;W;代表軌道交通站點(diǎn)400m范圍以內(nèi)可以換成線路數(shù)量。由公式（2）可知，Q;越大，則某軌道交通站點(diǎn)與公交換乘的便捷性越高，即[0，100]。

4.3站點(diǎn)之間的通達(dá)便捷性

城市軌道交通站點(diǎn)之間的通行最小時(shí)間與換乘數(shù)量，與站點(diǎn)通達(dá)便捷性息息相關(guān)。然而二者量綱與數(shù)量級(jí)存在差異，不能直接計(jì)算分析。據(jù)此為精確表述二者對(duì)站點(diǎn)通達(dá)便捷性的影響作用，以出行意愿調(diào)查模式，轉(zhuǎn)變換乘數(shù)量為時(shí)間價(jià)值，以此加以計(jì)算。就有效調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果[7]具體如圖2所示。

基于回歸結(jié)果，轉(zhuǎn)變換乘數(shù)量為時(shí)間價(jià)值。城市軌道交通線路換乘的時(shí)間價(jià)值函數(shù)，即：

其中，f（t，k）代表?yè)Q乘時(shí)間價(jià)值;t代表站點(diǎn)通行最小時(shí)間;k代表用時(shí)最少路徑的換成數(shù)量。

起點(diǎn)與終點(diǎn)站之間的用時(shí)最少路徑時(shí)間值，即出行途中消耗時(shí)間與換乘時(shí)間價(jià)值，即：

其中，T代表用時(shí)最少路徑時(shí)間值。

以用時(shí)最少路徑時(shí)間價(jià)值代表站點(diǎn)之間的通行阻抗性，其越大，則代表通達(dá)便捷性越小，相反則便捷性越大。所以，以A站點(diǎn)到其他站點(diǎn)的阻抗平均值倒數(shù)為其通達(dá)便捷性?；谡军c(diǎn)可達(dá)性橫向與縱向?qū)Ρ刃枰?，站點(diǎn)通達(dá)便捷性歸一化之后，計(jì)算模型[8]即：

其中，V;代表阻抗性;T;代表兩個(gè)站點(diǎn)間用時(shí)最小路徑時(shí)間值;n代表站點(diǎn)數(shù)量;N;代表通達(dá)便捷性。N，越大，則代表通達(dá)便捷性越大，即[0，100]。4.4站點(diǎn)可達(dá)性

城市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性主要包括此站點(diǎn)軌道交通與其他交通換乘的便捷性;軌道站點(diǎn)之間的通達(dá)便捷性。為簡(jiǎn)化模型，以軌道交通與公交換乘便捷性為代表，選擇某站點(diǎn)與公交換乘便捷性、站點(diǎn)之間的通達(dá)便捷性加權(quán)，以及軌道站點(diǎn)可達(dá)性計(jì)算模型，即：

其中，SM;代表站點(diǎn)可達(dá)性，即[O，100];s與si為系數(shù)，即0.2～0.3;0.7～0.8。

5模型驗(yàn)證分析

為進(jìn)一步對(duì)計(jì)算模型科學(xué)有效性進(jìn)行驗(yàn)證，選擇B市軌道交通為例，計(jì)算2號(hào)部分路段開(kāi)通前與開(kāi)通.后，各個(gè)站點(diǎn)可達(dá)性數(shù)值。基于此數(shù)值橫向分布與縱向變化對(duì)比，詳細(xì)分析2號(hào)線開(kāi)通對(duì)于既有站點(diǎn)可達(dá)性造成的影響，以此驗(yàn)證計(jì)算模型的可靠性與準(zhǔn)確性。

基于計(jì)算模型公式計(jì)算B市2號(hào)線部分路段開(kāi)通前與開(kāi)通后，所有軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性分布狀態(tài)數(shù)值，具體如表2所示。

首先，B市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性在整體上呈現(xiàn)為部分突出的分布特性，可達(dá)性從中心區(qū)域逐步向線路周圍縮小，其中商業(yè)區(qū)域站點(diǎn)可達(dá)性相對(duì)較高;以1號(hào)線為界線，1號(hào)線以內(nèi)站點(diǎn)的可達(dá)性明顯比外站點(diǎn)高;2號(hào)線部分開(kāi)通后，整個(gè)線路站點(diǎn)可達(dá)性都有明顯提高，均可達(dá)性提高了將近2.10，增長(zhǎng)率即4.51%，且在一定程度上提高了整條線路站點(diǎn)之間的通達(dá)便捷性。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于城市軌道交通與公交換乘便捷性、站點(diǎn)通達(dá)便捷性，設(shè)計(jì)了可達(dá)性計(jì)算系統(tǒng)，構(gòu)建了可達(dá)性計(jì)算模型。結(jié)果表明，首先，B市軌道交通站點(diǎn)可達(dá)性在整體上呈現(xiàn)為部分突出的分布特性，可達(dá)性從中心區(qū)域逐步向線路周圍縮小，其中商業(yè)區(qū)域站點(diǎn)可達(dá)性相對(duì)較高;以1號(hào)線為界線，1號(hào)線以內(nèi)站點(diǎn)的可達(dá)性明顯比外站點(diǎn)高;2號(hào)線部分開(kāi)通后，整個(gè)線路站點(diǎn)可達(dá)性都有明顯提高，均可達(dá)性提高了將近2.10，增長(zhǎng)率即4.51%，且在一定程度上提高了整條線路站點(diǎn)之間的通達(dá)便捷性;其中可達(dá)性計(jì)算模型可精確客觀計(jì)算出軌道交通可達(dá)性值，以有效應(yīng)用于軌道交通可達(dá)性評(píng)估;可達(dá)性系統(tǒng)可顯著提升軌道交通出行效率、準(zhǔn)確性、便利性。

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