羅 鵬，唐曉宇

(1. 東莞市地理信息與規(guī)劃編制研究中心，東莞 523129；2. 東莞市城建規(guī)劃設(shè)計(jì)院，東莞 523129)

隨著城市機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加，小汽車出行量不斷增大，加之居民多樣化、高質(zhì)量的出行需求不斷增長，城市交通擁堵問題日益嚴(yán)重。城市軌道交通作為交通系統(tǒng)的重大基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)量大、低碳環(huán)保、出行體驗(yàn)好，能夠串聯(lián)居住區(qū)、商業(yè)圈、辦公聚集地、學(xué)校和醫(yī)院等重要區(qū)域，大大增強(qiáng)交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性并有效緩解交通擁堵問題，從而提高居民交通出行滿意度[1]。

交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性是指城市居民通過各交通系統(tǒng)到達(dá)城市任意地點(diǎn)的便捷程度，量化指標(biāo)一般為距離、時(shí)間、費(fèi)用等[2]。現(xiàn)如今城市軌道交通已成為主要交通載體，其高昂的建設(shè)、運(yùn)營成本使得城市軌道建設(shè)需與城市發(fā)展水平相匹配。因此，合理的城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)布局才能有效提高城市空間的整體可達(dá)性，最大限度地發(fā)揮城市軌道交通的交通效能。郭謙等[3]通過構(gòu)建時(shí)間概念評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了對(duì)軌道網(wǎng)絡(luò)整體可達(dá)性的評(píng)價(jià)方法。李旭東等[4]利用可達(dá)性分析了上海軌道交通不同時(shí)期的運(yùn)行效率，通過隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)比對(duì)提出現(xiàn)有軌道網(wǎng)絡(luò)仍有較大提升空間。魏攀一等[5]根據(jù)線路通達(dá)性和換乘便利性構(gòu)建了軌道交通可達(dá)性計(jì)算模型。裴玉龍等[6]從平均出行時(shí)間、加權(quán)出行時(shí)間與出行范圍構(gòu)建了基于公共交通網(wǎng)絡(luò)出行的空間可達(dá)性度量模型，分析了地鐵開通后全市交通可達(dá)時(shí)間的縮短程度。吳紅波等[7]采用兩步移動(dòng)搜尋法綜合考量社區(qū)人口、土地利用、城市規(guī)劃等因素，分析公共交通網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空可達(dá)性。劉海洲等[8]針對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取不足的問題，探索基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析軌道交通車站的步行可達(dá)性的評(píng)估方法。以上研究提出了許多基于不同因素的軌道交通可達(dá)性的計(jì)算模型和案例分析，但綜合考慮道路和軌道相互關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性研究較少?；诖耍疚奶岢鲆环N基于綜合交通網(wǎng)絡(luò)的軌道交通可達(dá)性計(jì)算方法，并以東莞市軌道交通規(guī)劃建設(shè)為例，分析不同城市軌道線路規(guī)劃建設(shè)方案的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性特征。

1 可達(dá)性指標(biāo)及分析方法

1.1 可達(dá)性指標(biāo)

城市尺度下的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性表征交通系統(tǒng)的整體便捷性，采用空間阻隔模型[9]計(jì)算單元區(qū)域之間的出行時(shí)耗作為基礎(chǔ)指標(biāo)，通過人口加權(quán)平均計(jì)算各區(qū)域可達(dá)性數(shù)值。為總體衡量城市交通可達(dá)性水平，提出網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈面積占比，同時(shí)設(shè)置等值圈增長率和等值圈增長率與軌道線路增長率的比值兩個(gè)指標(biāo)用于分析不同軌道交通建設(shè)方案對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的影響，從而獲得交通便捷性提高最多、軌道工程建設(shè)成本最小的線路組合方案。

單元區(qū)域i的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性是指該區(qū)域到城市其他單位區(qū)域j出行時(shí)間的加權(quán)平均值，加權(quán)平均因子為常住人口規(guī)模，表征所在單元區(qū)域i的居民到城市其他地方的整體便捷性，該值越大表示單元區(qū)域i的交通服務(wù)水平越低，反之則越高，其表達(dá)式為

(1)

式中，Ai為單元區(qū)域i的可達(dá)性；Pi為單元區(qū)域i的人口；P為城市總?cè)丝?；dij為單位區(qū)域i到單元區(qū)域j的交通出行時(shí)耗。

網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈面積占比是指以網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性劃定的等值圈面積與城市總面積的比值，主要用于表示城市交通整體網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的服務(wù)水平，可應(yīng)用于不同軌道交通規(guī)劃建設(shè)方案對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的影響分析，其表達(dá)式為

(2)

式中，Rm為網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性

網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈增長率反映的是新增軌道線路對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的提升程度，其表達(dá)式為

(3)

式中，θm為網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性

網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈增長率與軌道線路增長率的比值反映的是新建單位長度的軌道線路對(duì)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的提升效果，其表達(dá)式為

(4)

式中，F(xiàn)m為網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性

1.2 總體研究思路

為分析綜合交通網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性特征，首先構(gòu)建道路、軌道相融合的一體化交通網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用綜合交通模型推算全市交通出行規(guī)模，并采用交通預(yù)測“四階段法”[10]分配交通流量到各個(gè)交通設(shè)施上，使道路、軌道交通系統(tǒng)運(yùn)作處于平衡狀態(tài)，提取道路、軌道各路段的出行阻抗。再基于GIS(地理信息系統(tǒng))構(gòu)建交通拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，劃分細(xì)小單元區(qū)域作為載體，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性特征。最后，以東莞市為例，在現(xiàn)狀軌道、建設(shè)規(guī)劃、軌網(wǎng)規(guī)劃3個(gè)層面計(jì)算可達(dá)性特征指標(biāo)并分析其影響程度。

1.3 綜合交通模型

本文以城市綜合交通模型平臺(tái)為基礎(chǔ)，分為出行生成、出行分布、方式劃分和交通分配4個(gè)子模塊，綜合考慮小汽車與公共交通的相互關(guān)系，從而模擬計(jì)算城市交通的運(yùn)行情況[11]。其中出行生成主要以規(guī)劃年人口為基礎(chǔ)，計(jì)算各個(gè)交通小區(qū)的交通生成量；出行分布基于交通生成量計(jì)算各交通小區(qū)間的出行量；方式劃分是利用各交通小區(qū)不同交通方式的綜合出行阻抗，結(jié)合出行分布測算不同方式的交通出行量；交通分配的主要目的是將各出行方式的交通量按照一定路徑選擇原則分配到交通網(wǎng)絡(luò)上，模型循環(huán)運(yùn)行收斂平衡后，獲取各出行方式的出行阻抗，其表達(dá)式為

(5)

式中，GCij為從交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的交通阻抗；Tij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的行駛時(shí)間；Fij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的出行費(fèi)用；VOT為時(shí)間費(fèi)用價(jià)值，一般通過時(shí)間價(jià)值調(diào)查得到。

1.4 網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析與評(píng)估

以道路、軌道線路為基礎(chǔ)構(gòu)建交通網(wǎng)絡(luò)，利用GIS構(gòu)建基于出行阻抗的OD(起訖點(diǎn))成本矩陣，按一定間隔劃分網(wǎng)格點(diǎn)作為單元計(jì)算區(qū)域，求解各個(gè)單元計(jì)算區(qū)域之間的最短出行時(shí)間，結(jié)合單元計(jì)算區(qū)域內(nèi)的人口規(guī)模加權(quán)平均并采用反距離權(quán)重法進(jìn)行插值，推算城市任意點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性，最后劃分網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈并計(jì)算等值圈面積占比等評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2 案例分析和評(píng)價(jià)

2.1 研究對(duì)象

本文以東莞市作為研究對(duì)象，東莞市現(xiàn)開通運(yùn)營軌道2號(hào)線，城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃新建軌道1號(hào)線和3號(hào)線，并延長2號(hào)線，通過對(duì)比建設(shè)規(guī)劃實(shí)施前后，分析城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃對(duì)東莞市整體網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的影響。

在《東莞市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃(2035)》中，截至2035年，東莞市將規(guī)劃新建多條線路，其中軌道6號(hào)線、7號(hào)線、8號(hào)線、12號(hào)線和1號(hào)線的其中3條支線納入下一輪建設(shè)規(guī)劃可能性最大。為分析城市軌道交通建設(shè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的最大效益，制訂多種組合線路方案進(jìn)行對(duì)比分析，為下一輪城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃線路選取提供參考。東莞市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃示意如圖1所示，東莞市城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意如圖2所示。

本研究基于東莞市綜合交通模型構(gòu)建交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，道路網(wǎng)絡(luò)為城市總體規(guī)劃的規(guī)劃年路網(wǎng)，共設(shè)有路段8 626條，軌道網(wǎng)絡(luò)為規(guī)劃年不同組合的規(guī)劃線路。綜合考慮第七次人口普查數(shù)據(jù)及歷年增長率，全市常住人口設(shè)定為1 035萬人。此外，全市以1 km×1 km劃分成2 145個(gè)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性單元計(jì)算區(qū)域。

參考東莞市城市總體規(guī)劃、國土空間規(guī)劃等城市交通發(fā)展目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性主要選取45 min等值圈和60 min等值圈進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

東莞市交通網(wǎng)絡(luò)示意如圖3所示，東莞市人口密度分布示意如圖4所示。

2.2 建設(shè)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析

從城市交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性來看，東莞市城市軌道交通現(xiàn)開通運(yùn)營2號(hào)線，結(jié)合已建成的穗深城際列車和莞惠城際列車，全市45 min等值圈面積占比為11.21%，60 min等值圈面積占比為79.20%，大部分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性在45～60 min之間。建設(shè)規(guī)劃軌道線路建成后，全市45 min等值圈面積占比提高至18.90%，60 min等值圈面積占比提高至87.89%，建設(shè)規(guī)劃線路直接增強(qiáng)了東莞市西北區(qū)域、西南區(qū)域與其他地區(qū)的軌道聯(lián)系，城市網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性提升較為顯著，但東南區(qū)域提升效果較小?，F(xiàn)狀和建設(shè)規(guī)劃實(shí)施后網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析如表1所示，現(xiàn)狀城市軌道交通和建設(shè)規(guī)劃實(shí)施后網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈示意如圖5所示。

表1 現(xiàn)狀和建設(shè)規(guī)劃實(shí)施后網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析 (%)

2.3 軌網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析

在建設(shè)規(guī)劃軌道線路全部建成的基礎(chǔ)上，基于軌道線網(wǎng)規(guī)劃選取了6種規(guī)劃線路組合方案，不同軌網(wǎng)規(guī)劃線路方案網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析如表2所示，不同軌道線路組合方案網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性等值圈示意如圖6 所示。以網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性45 min等值圈面積占比、45 min 等值圈增長率和45 min等值圈增長率與軌道線路增長率的比值作為主要分析指標(biāo)。由表2可知，在建設(shè)規(guī)劃基礎(chǔ)上新建3條城市軌道，全市網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性45 min 等值圈面積占比均在30%左右，與建設(shè)規(guī)劃前相比增長了50%～60%，其中軌道6號(hào)線、7號(hào)線、1號(hào)線(支線)組合方案的45 min等值圈增長率達(dá)到58.82%，45 min等值圈增長率與軌道線路增長率的比值也為最高值，為1.38，表明6號(hào)線、7號(hào)線、1號(hào)線(支線)組合方案對(duì)全市網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性整體提升作用最好，線路建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益最高。

表2 不同軌網(wǎng)規(guī)劃線路方案網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性分析

3 結(jié)束語

本文綜合考慮道路系統(tǒng)與城市軌道交通的相互關(guān)系以及融合片區(qū)人口加權(quán)平均的網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性指標(biāo)，結(jié)合綜合交通模型和GIS網(wǎng)絡(luò)分析，提出城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的計(jì)算方法，可應(yīng)用于城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)對(duì)城市交通出行便捷性的分析評(píng)估。

以東莞市為例，現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性45 min等值圈面積占比為11.21%，城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃實(shí)施后將提高至18.90%，60 min等值圈面積占比則從79.20%提高至87.89%。針對(duì)城市軌道線網(wǎng)規(guī)劃，在關(guān)注度最高的線路中選取了6個(gè)組合方案進(jìn)行對(duì)比分析，其中軌道6號(hào)線、7號(hào)線、1號(hào)線(支線)組合方案各項(xiàng)指標(biāo)均為最好，網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性45 min等值圈面積占比為30.01%，45 min等值圈增長率為58.82%，45 min等值圈增長率與軌道線路增長率的比值為1.38，對(duì)城市交通整體網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性提升效果好，且線路建設(shè)長度經(jīng)濟(jì)適用，可作為新一輪城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃線路選取的參考。

需要說明的是，本文方法只適用于分析城市內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性，對(duì)城市外圍地區(qū)與鄰近城市的交通聯(lián)系考慮不足，未來可擴(kuò)展研究范圍，以城市群為研究對(duì)象加以分析；同時(shí)該方法對(duì)交通出行方式進(jìn)行了簡化，對(duì)常規(guī)公交、慢行等考慮不足，今后可建立更加完善的綜合交通模型進(jìn)行深入研究。