陳錦渠，吳雨遙，殷 勇,2,3，錢寒燕

城市軌道交通站點可達性研究

陳錦渠1，吳雨遙1，殷 勇1,2,3，錢寒燕1

（1. 西南交通大學,交通運輸與物流學院,成都 611756；2. 綜合交通運輸智能化國家地方聯(lián)合工程實驗室,成都 611756；3. 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室,成都 611756）

研究城市軌道交通（URT）站點的可達性對于提升URT的運營水平具有重要意義。本文將站點可達性劃分為易達性及可動性兩類，分別運用空間句法及乘客廣義出行費用量化了兩類可達性指標，最后運用所建立指標分析了杭州地鐵站點的可達性。計算結(jié)果表明：杭州地鐵站點的車行易達性較差，而步行易達性處于較高水平，且越靠近市中心、站點的易達性越高；杭州地鐵站點的可動性受區(qū)間擁擠程度影響，本線站間可動性小于跨線站間可動性；地鐵2號線是影響杭州地鐵全網(wǎng)可動性的關(guān)鍵線路。URT運營管理部門可以通過合理組織乘客出行、優(yōu)化站點周邊接駁道路、規(guī)劃環(huán)線以增加換乘站點等來提升URT站點的可達性。

城市軌道交通；站點可達性；空間句法；乘客廣義出行費用

0 引 言

城市軌道交通（Urban Rail Transit，URT）站點是URT系統(tǒng)對外聯(lián)系的門戶，研究URT站點的可達性具有重要意義。站點可達性量化了乘客通過站點出行的便利程度，站點可達性越大表明站點所能吸引的乘客越多。在日常運營中URT運營管理者應(yīng)注重關(guān)注該部分站點的運營情況，以保證URT系統(tǒng)發(fā)揮正常的功能。

Hansen于1959年首次提出了可達性的概念，他將可達性定義為乘客在兩地之間相互往來的潛在可能[1]。在該定義的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外許多學者對URT站點的可達性展開了研究。已有研究根據(jù)重點的不同可以分為兩類，在第一類研究中，研究學者將出行時間[2]、費用[3]及潛在機會[4]等作為站點的可達性指標。例如：Aklilu等[5]運用空間及數(shù)據(jù)分析方法研究了亞的斯亞貝巴輕軌站點的可達性；Li等人[3]將站點可達性分為吸引可達性與輻射可達性，并運用兩類指標分析了西安地鐵站點的可達性。第二類研究是第一類研究的深化，其在量化站點可達性的同時，分析了站點可達性對站點周邊土地利用[6]、物業(yè)價值[7, 8]等的影響。

分析已有可達性指標發(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[3]度量了從城市任意地點到達URT站點的便利程度。而在乘客出行過程中，除了需要關(guān)注URT系統(tǒng)內(nèi)部的便利程度，還應(yīng)考慮城市任意地點到URT站點的便利程度。因此，本文提出了上述兩類出行便利程度的定義，并分別運用空間句法及乘客廣義出行費用對兩類指標進行了量化。

1 模型建立

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

1.1 站點易達性

對于采用URT出行的乘客而言，選擇一定出行方式（汽車、步行等）從城市任意地點出發(fā)前往URT站點的便利程度是其出行時所關(guān)注的因素之一，若前往URT站點的出行不暢，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出發(fā)前往URT站點的便利程度，本文提出了URT站點的易達性指標。

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

根據(jù)乘客出行方式，可以將URT站點的易達性分為車行易達性及步行易達性，分別用于衡量乘客從城市任意地點乘車或步行前往URT站點的便利程度?？臻g句法中的集成度指標能夠有效反映網(wǎng)絡(luò)中道路軸線之間的密集與離散程度，由于乘客出行是基于道路軸線的，因此本文運用全局集成度指標來衡量URT站點的車行易達性，計算公式為：

1.2 站點可動性

URT系統(tǒng)內(nèi)部出行的便利程度是乘客采用URT出行時所考慮的另一個重要因素，出行越便利，站間客運量就越大。已有研究多采用單一指標，例如出行時間、費用等來衡量乘客站間出行的便利程度，而缺乏對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間、費用及車廂擁擠程度有關(guān)，上述因素均可通過站間廣義出行費用來量化，因此本文通過站間廣義出行費用來量化URT站點的可動性指標。

1.2.1 乘客出行路徑

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

基于路徑廣義出行時間，運用改進Logit模型計算路徑被選擇的概率[10]：

本文運用相繼加權(quán)平均法[11]來求解乘客出行路徑模型，運用相繼加權(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 站間廣義出行費用

表1 不同舒適度下URT乘客的時間價值

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

1.2.3 站點可動性

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

2 實例應(yīng)用

2.1 杭州地鐵

杭州地鐵1號線于2012年11月開通運營，標志著杭州進入地鐵時代。2019年1月時，杭州共開通運營3條地鐵線路、80座站點，總運營里程達117.72 km，本文以2019年1月的杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）為例來驗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日的自動售檢票數(shù)據(jù)，在計算前刪除了乘客類型為員工及進站時間在運營時間外的數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)庫匹配乘客編號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型號、發(fā)車間隔時間及換乘站換乘時間等數(shù)據(jù)。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，運用乘客出行路徑模型計算得到了乘客的出行路徑。

2.2 站點易達性

運用UCL depthmap軟件對杭州地鐵所處路網(wǎng)進行空間句法分析，路網(wǎng)軸線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 杭州地鐵運營網(wǎng)絡(luò)（2019年1月）

圖3 杭州地鐵周邊道路全局（局部）集成度

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

表2列出了杭州地鐵車行（步行）易達性最優(yōu)及最差的五個站點。由表2可得，杭州地鐵車行（步行）易達性最優(yōu)的站點多位于道路等級高、線路稠密的市中心；車行（步行）易達性最差的站點則是位于道路等級低、線網(wǎng)稀疏的郊區(qū)端點站。上述分析結(jié)果表明，道路等級、道路網(wǎng)密集程度是影響站點易達性的關(guān)鍵因素。對于杭州市交通部門而言，優(yōu)化與地鐵站點的接駁道路、改善站點周圍步行設(shè)施條件等措施能有效提升地鐵站點的易達性。

表2 站點車行（步行）易達性最優(yōu)及最差的五個站點

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

2.3 站點可動性

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

圖4 杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)站間可動性

結(jié)合站間OD及圖4可得，站間出行量越大，站間可動性越小，表明區(qū)間擁擠程度是影響站間可動性的關(guān)鍵因素。分線路統(tǒng)計本線站間可動性可得，1號線的平均站間可動性最大，4號線最小；對于跨線站間可動性而言，以2號線為起點，1號線為終點的平均站間可動性最大。表3列出了站間可動性最優(yōu)及最差的五個OD對，分析得到線路端點站間的可動性最優(yōu)，表明區(qū)間擁擠程度是影響站間可動性的主要因素；站間可動性最差OD所對應(yīng)的出行路徑均包括2號線，說明2號線是影響杭州地鐵全網(wǎng)可動性的關(guān)鍵線路，杭州地鐵運營部門需著重關(guān)注2號線的站點，以提高網(wǎng)絡(luò)全局站點的可動性。

表3 站間可動性最優(yōu)及最差的五個OD對

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

圖5 杭州地鐵網(wǎng)絡(luò)站點可動性

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

3 結(jié) 論

將URT站點可達性劃分為易達性與可動性，分別運用空間句法及乘客廣義出行費用量化了兩類可達性。研究結(jié)果表明優(yōu)化與站點的接駁線路、提升站點周邊步行設(shè)施條件能有效提升站點的易達性；關(guān)注關(guān)鍵URT線路、新建URT環(huán)線以增加換乘站、合理組織乘客出行能夠有效提升站點的可動性。上述分析結(jié)果在URT的日常運營及發(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

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFB1200701）

陳錦渠（1995—），男，漢族，福建三明人，博士研究生，主要研究方向：軌道交通站點可達性、失效站點修復(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，研究方向為交通運輸規(guī)劃與管理，E-mail：yinyong@home.swjtu.edu.cn

陳錦渠，吳雨遙，殷勇，等. 城市軌道交通站點可達性研究[J]. 交通運輸工程與信息學報，2020, 18(4): 38-45

（責任編輯：李愈）