安 居, 陳 鋒

(中國(guó)地鐵工程咨詢(xún)有限責(zé)任公司，北京 100034)

0 引言

站點(diǎn)吸引范圍的大小直接影響軌道交通的客流效益，也是城市綜合交通一體化水平的重要體現(xiàn). 因此，站點(diǎn)吸引范圍的大小通?？梢宰鳛榻缍ǔ鞘熊壍澜煌ㄕ军c(diǎn)吸引力強(qiáng)弱的1個(gè)重要量度. 其研究?jī)r(jià)值主要體現(xiàn)在2方面：一是為城市軌道交通車(chē)站接駁設(shè)施規(guī)劃建設(shè)提供范圍依據(jù)，進(jìn)而提升軌道交通客流效益；二是為城市軌道交通客流預(yù)測(cè)、站點(diǎn)布局和合理規(guī)劃軌道線(xiàn)網(wǎng)提供參考.

國(guó)內(nèi)外對(duì)客流吸引范圍的研究及應(yīng)用主要有幾類(lèi)：①在研究中使用500～800 m的經(jīng)驗(yàn)范圍，比如日本學(xué)者給出的地鐵站點(diǎn)的步行吸引范圍的參考值：在非終點(diǎn)站的情況下，站點(diǎn)吸引范圍為兩側(cè)750 m的分布區(qū)域，對(duì)于起終點(diǎn)站，則是以站點(diǎn)為圓心，750 m為半徑的圓形區(qū)域；②以傳統(tǒng)交通調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析各類(lèi)接駁方式的分擔(dān)率、接駁時(shí)間和接駁距離，估算軌道交通站點(diǎn)吸引范圍；③偏重理論建模，如有相關(guān)研究成果引入可達(dá)性理論，以廣義出行時(shí)間最短為約束，建立各接駁方式的間接吸引范圍的可達(dá)性模型[1, 5-8]. 此外，值得關(guān)注的是，在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)發(fā)展機(jī)遇下，一些學(xué)者以應(yīng)用為導(dǎo)向，充分利用AFC刷卡數(shù)據(jù)、公交IC卡數(shù)據(jù)、摩拜數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，對(duì)軌道交通不同接駁方式的客流服務(wù)范圍進(jìn)行了刻畫(huà)[2-3].

上述對(duì)客流吸引范圍的研究或主觀經(jīng)驗(yàn)判斷為主，準(zhǔn)確性和適用性差；或偏重理論建模，對(duì)實(shí)際工作需求應(yīng)對(duì)不足；或數(shù)據(jù)多源融合應(yīng)用，但對(duì)多方式耦合形成的綜合吸引范圍的定義、量化、影響因素分析略顯不足. 鑒于此，本文將整合大數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)，以成都市現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，基于手機(jī)信令數(shù)據(jù)獲取的真實(shí)客流空間分布，定義并量化軌道交通站點(diǎn)的綜合影響范圍，構(gòu)建成都市站點(diǎn)吸引范圍及其影響因素之間的相關(guān)關(guān)系，為城市軌道交通站點(diǎn)吸引范圍提供合理取值建議.

1 站點(diǎn)吸引范圍的定義和量化

1.1 站點(diǎn)吸引范圍的定義

軌道交通站點(diǎn)的吸引范圍是以軌道站點(diǎn)為中心，以乘客通過(guò)其他交通方式接駁到該站點(diǎn)的空間位置為盡頭向四周輻射的區(qū)域. 由于不同接駁方式在接駁距離和時(shí)間、費(fèi)用、出行目的等方面的差異，各自的客流吸引范圍通常差異較大. 對(duì)于軌道交通站點(diǎn)的綜合影響范圍，一般是指由各種交通方式接駁范圍相互耦合作用而形成的區(qū)域.

由于本研究是以應(yīng)用為導(dǎo)向，重在吸引范圍取值在接駁規(guī)劃、站點(diǎn)布局中的實(shí)際應(yīng)用，因此將重點(diǎn)研究軌道交通站點(diǎn)的綜合影響范圍，并將吸引范圍簡(jiǎn)化為圓形區(qū)域. 鑒于此，本文中對(duì)軌道交通站點(diǎn)吸引范圍定義為：以軌道站點(diǎn)為圓心，以80%的乘客接駁到該站點(diǎn)的直線(xiàn)空間距離為半徑的圓形區(qū)域.

1.2 站點(diǎn)吸引范圍的量化

要建立軌道站點(diǎn)吸引范圍與其影響因素的關(guān)系，首先需要對(duì)吸引范圍進(jìn)行量化.

軌道交通線(xiàn)路所涉及的地下基站通常會(huì)進(jìn)行單獨(dú)的位置區(qū)規(guī)劃，手機(jī)用戶(hù)一旦從地面進(jìn)入地鐵站，就會(huì)切換到地下基站所在的位置區(qū)，觸發(fā)信令. 因此，利用這一規(guī)律可實(shí)現(xiàn)軌道交通乘客的識(shí)別，進(jìn)而分析軌道交通站點(diǎn)的客流吸引范圍.

圖1 利用手機(jī)基站識(shí)別地鐵乘客

因此，利用成都市聯(lián)通手機(jī)信令數(shù)據(jù)，可識(shí)別出地鐵乘客群體，并獲取地鐵乘客在抵離車(chē)站前后客流發(fā)生點(diǎn)的空間位置，進(jìn)而得知成都市現(xiàn)狀156個(gè)地鐵站點(diǎn)乘客客流的真實(shí)空間分布，對(duì)每個(gè)車(chē)站，取80%分位乘客的空間位置與站點(diǎn)之間的距離，即該站點(diǎn)的綜合吸引半徑. 具體車(chē)站的客流分布如圖2所示.

圖2 廣都站、錦城廣場(chǎng)站客流分布

圖3 成都地鐵站點(diǎn)客流分布聚類(lèi)分析

那么，對(duì)于處于不同區(qū)位、不同用地開(kāi)發(fā)特征、不同銜接條件的車(chē)站，其吸引客流的空間分布的規(guī)律如何？以500 m為間距，每500 m劃定1個(gè)圈層，統(tǒng)計(jì)成都市全部車(chē)站現(xiàn)狀地鐵客流在各圈層的客流占比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聚類(lèi)分析，可以發(fā)現(xiàn)如下統(tǒng)計(jì)規(guī)律：不同類(lèi)別的車(chē)站客流分布差異性較大，類(lèi)別1和類(lèi)別2車(chē)站吸引客流主要集中在站點(diǎn)周邊 1.5 km 范圍內(nèi)，吸引客流范圍小且集中，類(lèi)別3和類(lèi)別5車(chē)站吸引客流范圍大且分散. 但從全部站點(diǎn)的平均水平看，80%的客流分布處于2.5 km半徑范圍內(nèi).

圖4 新宿、池袋軌道交通站點(diǎn)吸引范圍示意圖

如上分析，通過(guò)手機(jī)數(shù)據(jù)測(cè)算可獲取站點(diǎn)客流的真實(shí)吸引范圍，但在實(shí)際工作中(如接駁設(shè)施規(guī)劃)，通常需要直接提供車(chē)站客流吸引范圍的推薦值. 因此，本研究將確定站點(diǎn)吸引范圍的關(guān)鍵影響因素，并試圖建立站點(diǎn)吸引范圍與其影響因素的相關(guān)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)相關(guān)影響因素的取值來(lái)給出吸引范圍推薦值的目的.

2 站點(diǎn)吸引范圍影響因素的選取和量化

2.1 站點(diǎn)密度

站點(diǎn)密度是軌道交通站點(diǎn)吸引范圍的最直接影響因素，站點(diǎn)密度越高的區(qū)域，乘客到達(dá)軌道交通站點(diǎn)的距離越短，相應(yīng)地，站點(diǎn)的吸引半徑越小. 如東京山手線(xiàn)區(qū)域站點(diǎn)密度較高，新宿區(qū)域一般步行300 m即可到達(dá)軌道站點(diǎn)，池袋區(qū)域一般步行600 m即可到軌道站點(diǎn). 理論上，站點(diǎn)吸引范圍的大小應(yīng)與站點(diǎn)密度具有較強(qiáng)的相關(guān)性. 因此，研究選取站點(diǎn)密度作為關(guān)鍵影響因素之一.

那么，站點(diǎn)密度如何定義和量化？通常情況下，站點(diǎn)密度指在一定區(qū)域內(nèi)的城市軌道交通站點(diǎn)數(shù)量與該區(qū)域面積之比. 那么對(duì)應(yīng)到單個(gè)軌道車(chē)站來(lái)說(shuō)，其站點(diǎn)密度，即指站點(diǎn)數(shù)量為1的情況，因此，站點(diǎn)密度即1與該站點(diǎn)影響區(qū)域面積的比值.

GIS地理分析中經(jīng)常采用泰森多邊形分析地理實(shí)體的影響區(qū)域，是解決鄰接度問(wèn)題的常用工具，但如果單純利用站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的泰森多邊形來(lái)表現(xiàn)站點(diǎn)密度，就會(huì)導(dǎo)致城市的核心區(qū)域與外圍區(qū)域的地鐵站點(diǎn)密度差異過(guò)大，因此，本研究在量化站點(diǎn)密度時(shí)，綜合考慮了成都市站點(diǎn)平均吸引范圍與泰森多邊形2個(gè)因素作為約束條件，測(cè)算全部站點(diǎn)的站點(diǎn)密度.

圖5 成都市站點(diǎn)密度量化的衡量區(qū)域

圖6 成都市站點(diǎn)密度計(jì)算結(jié)果

2.2 職住分布

站點(diǎn)周邊土地開(kāi)發(fā)是軌道交通站點(diǎn)客流產(chǎn)生的源頭，人口和崗位在空間上的分布規(guī)律，對(duì)站點(diǎn)吸引范圍的大小具有顯著影響. 比如圍繞站點(diǎn)高密度混合開(kāi)發(fā)的香港地鐵，全香港約有45%的人口居住在距離地鐵站僅500 m范圍內(nèi)，九龍、新九龍以及香港島更是高達(dá)65%，站點(diǎn)周邊步行系統(tǒng)四通八達(dá)，凡是與步行系統(tǒng)相連的建筑，本身就是步行系統(tǒng)的組成部分. 這樣的土地開(kāi)發(fā)模式，導(dǎo)致非常大比例的居民可通過(guò)步行等短距離的出行方式方便抵離地鐵站點(diǎn)，因此該類(lèi)站點(diǎn)的客流吸引范圍則會(huì)相對(duì)較小[4]. 也就是說(shuō)，不同類(lèi)型的軌道車(chē)站周邊土地開(kāi)發(fā)模式，與站點(diǎn)吸引范圍大小具有較強(qiáng)的相關(guān)性. 因此，研究選取職住分布作為站點(diǎn)吸引范圍關(guān)鍵影響因素之一.

圖7 香港軌道交通沿線(xiàn)的人口密度分布情況

那么，如何量化成都市現(xiàn)狀地鐵站點(diǎn)周邊的職住分布呢？本研究以500 m為間距，以站點(diǎn)為中心劃定8個(gè)同心圈層，并以泰森多邊形切分各站點(diǎn)區(qū)域，獲取各站點(diǎn)的職住統(tǒng)計(jì)范圍. 利用手機(jī)大數(shù)據(jù)的職住信息和GIS手段，獲取成都市156個(gè)地鐵站點(diǎn)周邊職住總量在各圈層的占比. 對(duì)成都市地鐵站點(diǎn)周邊職住分布結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)分析，可獲取以下規(guī)律，如圖9所示：

圖8 成都市地鐵站點(diǎn)周邊職住分布聚類(lèi)結(jié)果

類(lèi)別1：隨距離增加，職住分布呈現(xiàn)顯著的“先遞增后遞減”特征，95%以上的人口崗位集中在站點(diǎn)2 km范圍內(nèi)，且1 km處于峰值.

類(lèi)別3：職住分布呈現(xiàn)顯著的TOD的圈層遞減特征. 95%以上人口崗位集中在1.5 km范圍內(nèi)，且500 m處于峰值.

類(lèi)別2+4：職住分布呈現(xiàn)均質(zhì)化開(kāi)發(fā)的特征

類(lèi)別5：職住分布與類(lèi)別1接近，呈現(xiàn)較為緩和的“先遞增后遞減”的特征. 95%以上人口崗位集中在2.5 km范圍內(nèi)，且1 km處于峰值.

2.3 站點(diǎn)可達(dá)性

交通供給與交通需求相互影響，站點(diǎn)周邊的其他交通設(shè)施(如公交車(chē)站、道路條件)的供給能力大小對(duì)軌道交通站點(diǎn)的吸引能力會(huì)產(chǎn)生重要影響，站點(diǎn)可達(dá)性通常使用接駁公交線(xiàn)路數(shù)量、道路密度等指標(biāo)來(lái)表示. 本研究中，前文所述的站點(diǎn)密度、職住分布作為吸引范圍的兩大主要影響因素，而站點(diǎn)可達(dá)性由于涉及道路、公交線(xiàn)路等，指標(biāo)量化復(fù)雜，且車(chē)站特征各異，因此站點(diǎn)可達(dá)性作為輔助因素，通過(guò)定性分析對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行修正.

3 站點(diǎn)吸引范圍影響因素分析

3.1 站點(diǎn)密度與站點(diǎn)吸引范圍的相關(guān)關(guān)系

將成都市現(xiàn)狀156個(gè)地鐵站點(diǎn)的站點(diǎn)密度值與對(duì)應(yīng)的站點(diǎn)吸引半徑值建立散點(diǎn)關(guān)系圖，如圖9所示，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律，散點(diǎn)分布基本以站點(diǎn)密度2.5個(gè)/km2為分界線(xiàn)，當(dāng)站點(diǎn)密度大于2.5個(gè)/km2時(shí)，吸引半徑變化幅度很小，基本在1.1～2.1 km區(qū)間范圍內(nèi)上下波動(dòng)；而當(dāng)站點(diǎn)密度小于2.5個(gè)/km2時(shí)，吸引半徑上下波動(dòng)很大，此時(shí)站點(diǎn)密度不再是吸引范圍的敏感性因素，需結(jié)合職住、站點(diǎn)可達(dá)性等其他因素進(jìn)行綜合分析.

圖9 成都市站點(diǎn)密度與吸引半徑的關(guān)系散點(diǎn)圖

3.2 站點(diǎn)密度與職住分布的交叉分析

將職住分布因素納入站點(diǎn)密度與吸引半徑的關(guān)系散點(diǎn)圖中進(jìn)行綜合分析，如圖10所示. 可以發(fā)現(xiàn)，周邊職住分布規(guī)律符合類(lèi)別1、3、5車(chē)站，主要集中在大于站點(diǎn)密度2.5個(gè)/km2范圍；而周邊職住分布規(guī)律符合類(lèi)別2、4車(chē)站，主要集中在小于站點(diǎn)密度2.5個(gè)/km2的范圍.

圖10 基于職住類(lèi)型的站點(diǎn)吸引范圍與站點(diǎn)密度的相關(guān)關(guān)系

根據(jù)前文所述，地鐵站點(diǎn)周邊職住依據(jù)不同的分布規(guī)律，劃分為1～5共5個(gè)類(lèi)別. 現(xiàn)以職住分布符合類(lèi)別3車(chē)站為例，進(jìn)行具體分析：

類(lèi)別3車(chē)站特征較為突出，空間上主要集中在成都市核心開(kāi)發(fā)成熟的區(qū)域，人口就業(yè)分布呈現(xiàn)顯著的圈層遞減特征，500 m圈層處于峰值，從 圖11(a)、(b)可以發(fā)現(xiàn)，此類(lèi)車(chē)站的站點(diǎn)密度較大，處于4～10個(gè)/km2之間，吸引半徑距離變化幅度很小，在 1.5 km 上下波動(dòng)，因此，對(duì)于此類(lèi)站點(diǎn)，吸引半徑推薦值為1.5 km左右. 其他類(lèi)別車(chē)站的職住分布特征、空間區(qū)位、吸引半徑分布以及推薦值具體見(jiàn)表1.

圖11

3.3 站點(diǎn)吸引范圍與站點(diǎn)可達(dá)性的相關(guān)關(guān)系

對(duì)于周邊職住分布呈現(xiàn)均質(zhì)化開(kāi)發(fā)特征的車(chē)站，需要綜合考慮站點(diǎn)周邊土地利用、道路條件、公交線(xiàn)路走向和數(shù)量、鐵路水系阻隔等多種因素，影響因素十分復(fù)雜，在應(yīng)用層面建立站點(diǎn)客流吸引范圍與接駁設(shè)施水平的直接關(guān)系相當(dāng)困難，需要具體車(chē)站進(jìn)行具體分析，通常情況下，公交可達(dá)性越好的車(chē)站，吸引范圍適當(dāng)擴(kuò)大；公交可達(dá)性越差，慢行系統(tǒng)可達(dá)性良好的車(chē)站，吸引范圍適當(dāng)收縮. 在此不作為研究重點(diǎn).

表1 不同職住類(lèi)型站點(diǎn)的特征及推薦值分析表

4 車(chē)站吸引范圍研究應(yīng)用

本研究通過(guò)分析3大影響因素與站點(diǎn)吸引范圍的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)律，給出了不同情況下的站點(diǎn)吸引范圍推薦值，對(duì)軌道交通站點(diǎn)銜接規(guī)劃、客流預(yù)測(cè)、站點(diǎn)布局規(guī)劃等實(shí)際工作具有重要參考意義. 以軌道交通銜接規(guī)劃為例，以往實(shí)際案例中，分析不同站點(diǎn)的接駁需求和接駁方式選擇時(shí)，通常直接取500～800 m服務(wù)半徑進(jìn)行圈層分析，主觀性較強(qiáng). 而實(shí)際上，同一條線(xiàn)路的規(guī)劃長(zhǎng)度往往達(dá)到幾十公里，通常會(huì)跨越開(kāi)發(fā)成熟的核心區(qū)域，以及尚待建設(shè)的外圍區(qū)域，不同區(qū)位的站點(diǎn)，由于站點(diǎn)密度、職住分布、站點(diǎn)可達(dá)性等因素的不同，必然導(dǎo)致其客流吸引范圍的較大差異.

如處于核心區(qū)域的一般站點(diǎn)，通常具備站點(diǎn)密度高、職住分布較大概率更為接近TOD的圈層遞減特征、慢行系統(tǒng)發(fā)達(dá)、站點(diǎn)可達(dá)性高等特征，這類(lèi)站點(diǎn)的銜接規(guī)劃范圍通?？梢詫?shí)現(xiàn)步行全覆蓋或者步行+自行車(chē)全覆蓋，吸引半徑相對(duì)較小，成都市推薦值1.5 km左右；而對(duì)于新開(kāi)發(fā)的外圍區(qū)域，通常站點(diǎn)密度小、職住分布較大概率呈現(xiàn)均質(zhì)化的開(kāi)發(fā)特征、且對(duì)公交站點(diǎn)可達(dá)性依賴(lài)程度高，因此其吸引半徑相對(duì)較大，可結(jié)合站點(diǎn)可達(dá)性具體車(chē)站分析.

因此，根據(jù)本文的研究結(jié)論，通過(guò)計(jì)算規(guī)劃車(chē)站在網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)密度，判斷車(chē)站周邊的職住分布類(lèi)型，結(jié)合站點(diǎn)的可達(dá)性，借助本研究給出的不同條件下的推薦數(shù)據(jù)，即可推斷出該站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的吸引范圍建議值. 據(jù)此得出的結(jié)果，客觀性更強(qiáng)，對(duì)銜接規(guī)劃的科學(xué)性更有裨益.

5 結(jié)束語(yǔ)

本文確定了軌道站點(diǎn)客流吸引范圍的3大關(guān)鍵影響因素，站點(diǎn)密度、圈層職住分布和站點(diǎn)可達(dá)性，并利用成都市手機(jī)數(shù)據(jù)和GIS手段對(duì)其進(jìn)行了定義和量化. 研究了站點(diǎn)吸引范圍與其影響因素之間的數(shù)據(jù)規(guī)律，提出了不同情況下的站點(diǎn)吸引范圍推薦值，可為軌道銜接規(guī)劃、客流預(yù)測(cè)、站點(diǎn)布局規(guī)劃等實(shí)際工作提供參考依據(jù). 此外，受研究條件所限，一些方面如樞紐站、起終點(diǎn)類(lèi)型車(chē)站的特殊性、成果結(jié)論對(duì)其他城市的適用性等內(nèi)容，可待后續(xù)深入研究.