Zong Gang and Wu TongSchool of Economics and Management, Beijing University of Technology, Beijing 100124, P.R.China
public transportation; accessibility; measuring model; accessibility quality; accessibility cost; congestion; area characteristic; temporal and spatial variation
DOI: 10.3724/SP.J.1249.2016.05544
公共交通枢纽的可达性受枢纽自身可达质量与枢纽间可达成本双重约束.从区域出行需求异质性和交通设施供给角度出发,探讨公共交通枢纽可达质量,并将出行票价和拥堵程度融入对可达成本的衡量,形成一个考虑时间动态变化、能够反映区域社会经济属性和拥堵程度影响的可达性综合评价指标体系,并以此为基础构建测度模型.将模型用于对北京市公共交通枢纽不同时段可达性评价,分析其可达性时空分异特征及原因,以期提高整体公共交通枢纽可达性.
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.
可达性是对利用某一交通系统从给定区位到达活动地点便利程度的衡量.影响公共交通枢纽可达性的因素有哪些,如何对公共交通枢纽的可达性进行测算,都是需要研究的问题.
国内外对公共交通可达性的研究已有一定基础,但仍有一定局限,包括 ① 实现可达需满足两个条件,即同时具备可达的需求与能力.交通供给仅是对可达能力的衡量,无法反映对可达的需求.现有研究多从单一的交通供给角度对可达性进行研究,注重交通供给为可达所带来的最大可能,而未从需求角度分析居民对不同枢纽需求程度的差异性,忽视了区域异质性对公共交通需求量造成的影响[1],更多追求的是枢纽服务的普遍性,忽视了对枢纽服务效率的评价,在某些人烟稀少的区域,即使增加交通供给也不会提高枢纽可达性.可达性应该是公共交通供需动态耦合的体现[2],若盲目从交通供给角度对公交设施进行扩建,不仅会导致资源浪费,还会陷入“当斯定律”的恶性循环.② 现有研究往往从静止角度对可达性进行考量,忽略了时间因素的影响.不同时间段拥堵程度不同,导致车速和等车时间发生变化,居民出行成本也会改变,可达性自然不同.因此,可达性应该是一个动态变化的数量指标.
鉴于此,本研究考虑时间因素和拥堵程度的影响,将公共交通枢纽所在区域的区位特征与交通设施供给联系起来,并将出行时间价值和公共交通出行费用融入对可达成本的测算,构建可达性测度模型,并用于对北京市公共交通枢纽可达性的评价,以期提高可达性,缓解交通拥堵; 同时为北京市不同分区的交通发展规划与资源优化配置提供理论支撑,促进城市的可持续发展.
本研究以枢纽站点为圆心,直接可服务距离为半径的覆盖范围作为基本研究对象,该范围也称为枢纽覆盖区[3](直接可服务半径参考《城市道路交通规划设计规范》对公共交通站点服务面积规定设置为800 m).通过借鉴Hansen[4]潜能模型的思想,认为公共交通枢纽的可达性受到枢纽覆盖区可达质量和枢纽间可达成本的双重约束,从供需两方面对枢纽覆盖区可达质量进行分析,并将可达性评价指标从需求角度、供给角度和成本角度总结为区位特征、交通系统和广义成本3大类(表1).
表1 公共交通枢纽可达性评价指标体系
Table 1 Evaluation index system of accessibility of public transportation hub
区位特征是枢纽覆盖区社会经济属性的体现,所选指标应该能够反映出行者对该枢纽的需求程度.根据韩彪等[5]的研究成果遴选出人口集中程度、GDP产出强度及服务设施数量作为枢纽覆盖区区位特征的评价指标.① 人口集中程度能在一定程度上体现出行需求多少.所在区域人口越密集出行的需求越大,反之亦然; ② GDP产出强度指单位面积上生产出来的GDP数量.GDP是由人的活动创造的,GDP产出强度越大,该区域人的活动规模越大,质量越高; ③ 服务设施配套建设以人口空间分布为依据,设施齐全折射出该区域服务能力较强,人口密度大,还会增加对其他区域居民的吸引力.所以,GDP产出强度和服务设施数量通过影响人的分布,反映居民出行需求和对所在区域枢纽的利用程度,进而影响枢纽可达性.
交通系统为空间移动提供必要条件,从供给角度为居民出行提供便利.交通设施数量越多、种类越丰富,且运行越有效,则越能满足居民出行需求.具体包括公共交通枢纽衔接的交通方式种类、公共交通枢纽接驳的公交线路数量、公共交通枢纽接驳的轨道交通数量、是否有公共交通线路直通机场,及公共交通枢纽覆盖区内长途汽车站和停车场等设施的数量.
实现“可达”必然耗费相应成本.以往研究多用空间距离表示阻隔成本,未考虑到拥堵程度和出行费用的影响.标准交通出行成本应考虑出行时间价值和交通运输费用的影响[6].从更客观全面的角度,本研究对枢纽可达成本的计算包括4个方面:反映实际间隔的空间距离、反映拥堵程度的车速和等车时间、反映货币成本的车票费用,以及反映机会成本的出行时间价值.
枢纽j服务区可达质量的测算为
Mj=β1X1j+β2X2j+β3X3j+
β4Y1j+β5Y2j+β6Y3j(1)
其中, Xj表示待测枢纽j的区位特征; Yj表示 j的交通供给状况; X1j表示枢纽j覆盖区人口集中程度; X2j表示枢纽j覆盖区GDP产出强度; X3j表示枢纽j覆盖区服务设施数量; Y1j表示枢纽衔接的交通方式种类; Y2j表示枢纽接驳的交通线路数量; Y3j表示枢纽覆盖区内长途汽车站和停车场等设施的数量,并通过熵权法对其权重进行客观赋值,得出β1～β6的取值.
枢纽间可达成本的测算为
Cij=vot·((Lij)/v+Ct )+Cs(2)
其中, Cij表示枢纽i与j之间的交通出行总成本; Lij为枢纽i与j之间的实际行驶距离; v是公共交通行驶速度; Ct是等车时间; Cs是枢纽间的通行票价.引入出行时间价值(vot)的概念,将时间距离用货币单位表示. vot受出行目的、收入水平等因素影响,对于出行者早晚高峰时段的工作和商务出行采用生产法核算; 对于出行者一般时段非工作出行采用收入法核算[7].具体公式如下
vot={vot工作出行=(GDP)/(P×T)
vot非工作出行=(INC)/T(3)
其中,GDP为国民生产总值; P为年均就业人数; T为个人年均就业小时数; INC为人均年收入.同时,等车和乘车的出行时间价值不同,最广泛的应用是等车时出行时间价值是乘车时的2倍[8].
公共交通枢纽可达性模型为
Rij=∑nj=1(Mj)/(Cθij)(4)
其中, Rij表示枢纽可达性; 摩擦系数θ作为反映阻隔成本影响程度的参数指数,在不同的研究中取值不同.Peeters等[9]在总结前人观点基础上发现θ取值主要集中在[0.90,2.29],同时证实θ的取值在[1.50,2.00]时对研究成果影响不大.
城市公共交通枢纽目前尚无统一定义,既可指换乘站点、起始站及终点站,也可指多条公共交通线路的交汇点.雷变玲[10]将公共交通枢纽定义为拥有两种及两种以上交通方式衔接的站点.为研究更具有针对性,本研究将其定义为有两种公共交通方式进行连接(包括地铁和公交),且轨道交通线路超过两条的换乘站点.
北京市目前有53个这样的公共交通枢纽点,现排除两类枢纽点:① 为避免枢纽覆盖区重叠,导致指标数值选取的重复性,将四惠和四惠东、望京和望京西等这类覆盖区重叠的枢纽点进行合并处理; ② 北京西站和北京南站这类枢纽点连接着城市对外交通,外来流动人口流量比重大,考虑到本研究以市内公共交通研究为主,故将其剔除.因此,本研究选取东单、西直门及宋家庄等36个枢纽点为研究对象.
本研究采用2015年数据,对于交通枢纽可达性所需数据通过查阅《北京市交通发展研究报告》、《北京交通发展年报》及《北京市统计年鉴》,结合Google地图、北京市交通发展研究中心发布的数据和实际调查获取.
平均车速随拥堵程度不同而变化,因此利用北京市交通发展研究中心每5 min更新发布的不同区域不同拥堵指数下的平均车速代替,采用2015年观测数据,共选取3个时间节点:① 早高峰时间为07:00、07:30、08:00、08:30及09:00; ② 非高峰时间为11:30、12:30、13:30、14:30及15:30; ③ 晚高峰时间为17:00、17:30、18:00、18:30及19:00.通过观测分别得出北京市不同时段各枢纽所在区域平均车速来表示公交运行速度,地铁运行速度不变.
北京市公共交通枢纽可达性测度模型具体所用主要指标参数的解释与取值如表2.
通过可达性测度模型分别对北京市各枢纽不同时段可达性的测度结果如表3～表5.
表2 模型所用重要参数说明
Table 2 Important parameters used in the model
表3 一般时段北京市公共交通枢纽可达性
Table 3 The accessibilities of public transportation hubs in Beijing in general periods
表4 早高峰时段北京市公共交通枢纽可达性
Table 4 The accessibilities of public transportation hubs in Beijing during the morning rush hours
表5 晚高峰时段北京市公共交通枢纽可达性
Table 5 The accessibilities of public transport hubs in Beijing during the evening peak hours
异特征分析
通过对北京市枢纽可达性度量值(表3～表5)进行分析,发现其可达性分布呈现一定规律性.
北京市公共交通枢纽可达性呈现出由城中心延环线向外围逐渐衰减的特征,具有较为明显的“核心—外围”结构.无论在任何时段东单及东四等组成的北京市核心区(二环内)都是可达性最高的枢纽集中区域,而郭公庄及立水桥等外围地区枢纽可达性水平始终较低.这种分布特征与城市土地开发利用的实际情况相符,反映了模型构建的正确性.也可以看出枢纽可达性受区位特征影响,与所在区域发展程度、资源集中程度有关.
北京市交通基础设施建设分布和区域发展程度不均衡,使得交通枢纽可达性分布出现这种空间差异:从交通设施供给角度看,北部交通条件便利,集中着较为密集的地铁和公交线路,且有近2/3的枢纽集中分布在北部城区; 而南部城区枢纽密度较小,阻隔成本增加,可达性下降.从区位需求角度看,北京东侧商业发达、CBD集中; 西边受中关村辐射的影响,加上众多高等教育资源,行政资源的集聚使这里出行需求较大; 而南北两侧出行需求较小.
北京市公共交通枢纽可达性随时段变化明显,一般时段可达性明显整体高于高峰时段,且早高峰时段可达性高于晚高峰时段,从定量角度说明拥堵程度是可达性的主要影响因素之一.
为了进一步分析不同时段可达性水平的优劣,构筑可达性差距指数(modal accessibility gap,MAG)为
MAG=Rpeak/Rgeneral(5)
其中, Rpeak指早晚高峰枢纽的可达性指标值; Rgeneral指一般时段枢纽的可达性指标值.通过与数值1的比较,MAG给出了不同时段同一枢纽的可达性差距.
1)早高峰时段与一般时段可达性差异比较
早高峰时段各枢纽MAG均小于1.0,说明其可达性较一般时段整体下降.其中,东单及东四等核心区枢纽的MAG在0.7左右,其可达性与一般时段相差较小,受拥堵程度影响较小,而东西三环、四环、北三环及北五环附近枢纽的MAG在0.5以下,比一般时段可达性大幅降低.这与北京市早高峰拥堵路段具有一致性,主要集中在环路南向北方向以及进京方向主要联络线.
2)晚高峰时段与一般时段可达性差异比较
晚高峰时段各枢纽MAG均在0.6以下,各枢纽都受到晚高峰拥堵的严重影响,可达性降低1倍以上.其中,分布在东三环及东四环间的呼家楼、国贸、朝阳门以及分布在北三环与北四环东段间的芍药居、惠新西街等枢纽MAG下降到0.2以下,晚高峰拥堵成为影响这些枢纽可达性的主要因素.这与晚高峰拥堵路段具有一致性,主要集中在环路北向南方向以及出城方向的主要通道.
3)早晚高峰时段可达性差异比较
东直门、崇文门及车公庄等东西二环和三环的枢纽MAG集中在0.87～1.15之间,可达性早晚高峰差异不大.这是因为这些枢纽受早晚高峰影响都较大,因此早晚高峰可达性差距也不显著.而北土城、望京西、立水桥等北三环、北四环枢纽MAG在0.4以下,早晚高峰可达性差异较大,晚高峰对这些区域可达性影响更严重.
本研究将枢纽覆盖区社会经济属性及拥堵程度定量化融入对可达性的测算,从需求、供给及成本角度构建了公共交通枢纽可达性评价模型,并用于对北京市公交枢纽可达性的评价.结果表明:
1)无论任何时段北京市核心城区(二环内)枢纽可达性始终处于较高水平,其可达性主要受区位特征影响.因此,在该区域应以发展公共交通为主导,严格限制小汽车等私人交通出行,减少停车场等私人配套交通设施的供给,鼓励居民采用公共交通出行.
2)除南部城区以外,位于二环至四环间枢纽可达性受拥堵程度影响较大,可达性随时段不同变化差异明显.因此,缓解拥堵是该区域的当务之急,可以强化路况交通监测,安装客流感知和图像监控设备实现枢纽客流量的预警预报,并通过移动终端等渠道多途径及时发布拥堵信息,促使出行者及时选择最优出行路径,均衡分配整体道路资源; 也可以分时段分路段收取一定拥堵费,限制私人交通工具的使用,减少高峰时段道路车流量,提高公共交通运行速度,缓解交通拥堵,提高可达性.
3)南三环以外南部城区以及北五环地区公共交通枢纽可达性始终处于较低水平.该区域土地开发利用密度较低,公共交通配套设施不完善,区域建设服务力量薄弱.当务之急是加强区域建设和公共交通设施的供给,在公共交通配套设施建设完善之前应允许私人交通适度使用,促进该区域公共交通与私人交通的协调发展,满足居民出行需求.
深圳大学学报理工版
JOURNAL OF SHENZHEN UNIVERSITY SCIENCE AND ENGINEERING
（1984年创刊 双月刊）
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编辑出版 深圳大学学报理工版编辑部
主 编 阮双琛
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