城市轨道交通站点可达性研究

陈锦渠，吴雨遥，殷 勇,2,3，钱寒燕

城市轨道交通站点可达性研究

陈锦渠1，吴雨遥1，殷 勇1,2,3，钱寒燕1

（1. 西南交通大学,交通运输与物流学院,成都 611756；2. 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室,成都 611756；3. 综合交通大数据应用技术国家工程实验室,成都 611756）

研究城市轨道交通（URT）站点的可达性对于提升URT的运营水平具有重要意义。本文将站点可达性划分为易达性及可动性两类，分别运用空间句法及乘客广义出行费用量化了两类可达性指标，最后运用所建立指标分析了杭州地铁站点的可达性。计算结果表明：杭州地铁站点的车行易达性较差，而步行易达性处于较高水平，且越靠近市中心、站点的易达性越高；杭州地铁站点的可动性受区间拥挤程度影响，本线站间可动性小于跨线站间可动性；地铁2号线是影响杭州地铁全网可动性的关键线路。URT运营管理部门可以通过合理组织乘客出行、优化站点周边接驳道路、规划环线以增加换乘站点等来提升URT站点的可达性。

城市轨道交通；站点可达性；空间句法；乘客广义出行费用

0 引 言

城市轨道交通（Urban Rail Transit，URT）站点是URT系统对外联系的门户，研究URT站点的可达性具有重要意义。站点可达性量化了乘客通过站点出行的便利程度，站点可达性越大表明站点所能吸引的乘客越多。在日常运营中URT运营管理者应注重关注该部分站点的运营情况，以保证URT系统发挥正常的功能。

Hansen于1959年首次提出了可达性的概念，他将可达性定义为乘客在两地之间相互往来的潜在可能[1]。在该定义的基础上，国内外许多学者对URT站点的可达性展开了研究。已有研究根据重点的不同可以分为两类，在第一类研究中，研究学者将出行时间[2]、费用[3]及潜在机会[4]等作为站点的可达性指标。例如：Aklilu等[5]运用空间及数据分析方法研究了亚的斯亚贝巴轻轨站点的可达性；Li等人[3]将站点可达性分为吸引可达性与辐射可达性，并运用两类指标分析了西安地铁站点的可达性。第二类研究是第一类研究的深化，其在量化站点可达性的同时，分析了站点可达性对站点周边土地利用[6]、物业价值[7, 8]等的影响。

分析已有可达性指标发现，多数研究侧重于分析URT系统内部出行的便利程度，仅有少部分文献[3]度量了从城市任意地点到达URT站点的便利程度。而在乘客出行过程中，除了需要关注URT系统内部的便利程度，还应考虑城市任意地点到URT站点的便利程度。因此，本文提出了上述两类出行便利程度的定义，并分别运用空间句法及乘客广义出行费用对两类指标进行了量化。

1 模型建立

根据出行方向，URT站点可达性包含两部分含义：（1）从任意站点到达指定URT站点的便利程度；（2）从指定URT站点出发到达任意URT站点的便利程度。张翔等人[2]将上述两类URT站点可达性分别定义为站点易达性与站点可动性。本文在参考张翔等人研究成果的基础上，也将URT站点的可达性划分为站点易达性与站点可动性，分别度量乘客从城市任意地点出发前往URT站点及从URT站点出发前往任意URT站点的便利程度。

1.1 站点易达性

对于采用URT出行的乘客而言，选择一定出行方式（汽车、步行等）从城市任意地点出发前往URT站点的便利程度是其出行时所关注的因素之一，若前往URT站点的出行不畅，则将降低乘客采用URT出行的意愿。为衡量乘客采用一定交通方式从城市任意地点出发前往URT站点的便利程度，本文提出了URT站点的易达性指标。

已有研究多采用通过乘客出行调查获得的出行时间、费用等来衡量URT站点的易达性，此类方法具有数据可靠性差、结果存在偏差的缺点。而基于空间间隔的站点易达性度量方法能够有效克服上述研究方法的缺点，实现站点易达性的有效度量。因此，本文运用能够实现区域间空间间隔有效度量的空间句法来衡量URT站点的易达性。

根据乘客出行方式，可以将URT站点的易达性分为车行易达性及步行易达性，分别用于衡量乘客从城市任意地点乘车或步行前往URT站点的便利程度。空间句法中的集成度指标能够有效反映网络中道路轴线之间的密集与离散程度，由于乘客出行是基于道路轴线的，因此本文运用全局集成度指标来衡量URT站点的车行易达性，计算公式为：

1.2 站点可动性

URT系统内部出行的便利程度是乘客采用URT出行时所考虑的另一个重要因素，出行越便利，站间客运量就越大。已有研究多采用单一指标，例如出行时间、费用等来衡量乘客站间出行的便利程度，而缺乏对乘客站间出行便利程度的综合度量。乘客站间出行便利程度与站间出行时间、费用及车厢拥挤程度有关，上述因素均可通过站间广义出行费用来量化，因此本文通过站间广义出行费用来量化URT站点的可动性指标。

1.2.1 乘客出行路径

由于自动售检票机所记录的数据只包含了乘客出行的进、出站信息，而未记录出行路径信息。为计算乘客出行所搭乘列车的拥挤程度，本文在计算站间广义出行时间的基础上，结合自动售检票机数据，运用客流分配模型计算乘客的站间出行路径。

基于路径广义出行时间，运用改进Logit模型计算路径被选择的概率[10]：

本文运用相继加权平均法[11]来求解乘客出行路径模型，运用相继加权平均法求解的步骤如图1所示。

图1 相继加权平均法流程图

1.2.2 站间广义出行费用

表1 不同舒适度下URT乘客的时间价值

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

1.2.3 站点可动性

乘客使用URT出行的便利程度与广义出行费用成反比，因此本文令站间可动性为站间广义出行费用的倒数，计算公式为：

2 实例应用

2.1 杭州地铁

杭州地铁1号线于2012年11月开通运营，标志着杭州进入地铁时代。2019年1月时，杭州共开通运营3条地铁线路、80座站点，总运营里程达117.72 km，本文以2019年1月的杭州地铁网络（如图2所示）为例来验证所提算法的有效性。

从杭州地铁获得了2019年1月1日至1月25日的自动售检票数据，在计算前删除了乘客类型为员工及进站时间在运营时间外的数据，运用数据库匹配乘客编号获得了乘客站间出行OD。此外，本文还从杭州地铁获得了列车型号、发车间隔时间及换乘站换乘时间等数据。结合以上数据，运用乘客出行路径模型计算得到了乘客的出行路径。

2.2 站点易达性

运用UCL depthmap软件对杭州地铁所处路网进行空间句法分析，路网轴线全局及局部集成度分别如图3（a）及图3（b）所示，路段颜色越深，表示该路段的全局（局部）集成度越高。

图2 杭州地铁运营网络（2019年1月）

图3 杭州地铁周边道路全局（局部）集成度

杭州地铁站点车行易达性的均值为0.154，高于研究区域的平均值（0.133），表明地铁站点的车行易达性处于较高水平。具体分析各站点的车行易达性发现，22个站点的车行易达性低于研究区域的均值，说明杭州地铁站点的车行易达性仍有较大的提升空间。相比于车行易达性，杭州地铁站点步行易达性的均值为1.821，且所有站点的步行易达性均大于1，表明乘客能够以步行方式方便地到达地铁站点乘车。

表2列出了杭州地铁车行（步行）易达性最优及最差的五个站点。由表2可得，杭州地铁车行（步行）易达性最优的站点多位于道路等级高、线路稠密的市中心；车行（步行）易达性最差的站点则是位于道路等级低、线网稀疏的郊区端点站。上述分析结果表明，道路等级、道路网密集程度是影响站点易达性的关键因素。对于杭州市交通部门而言，优化与地铁站点的接驳道路、改善站点周围步行设施条件等措施能有效提升地铁站点的易达性。

表2 站点车行（步行）易达性最优及最差的五个站点

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

2.3 站点可动性

查阅《杭州统计年鉴2018》[16]得到，杭州市民的工作时间价值为46元/h，通过OD数据匹配得到站间出行费用，结合乘客出行路径计算区间拥挤程度。根据式（10）及（11）计算得到杭州地铁站间可动性及站点可动性分别如图4及图5所示。其中，图4空白处并非表示无乘客出行，而是由于乘客样本量较少，导致站间可达性取值较小，在图上无法显示。

图4 杭州地铁网络站间可动性

结合站间OD及图4可得，站间出行量越大，站间可动性越小，表明区间拥挤程度是影响站间可动性的关键因素。分线路统计本线站间可动性可得，1号线的平均站间可动性最大，4号线最小；对于跨线站间可动性而言，以2号线为起点，1号线为终点的平均站间可动性最大。表3列出了站间可动性最优及最差的五个OD对，分析得到线路端点站间的可动性最优，表明区间拥挤程度是影响站间可动性的主要因素；站间可动性最差OD所对应的出行路径均包括2号线，说明2号线是影响杭州地铁全网可动性的关键线路，杭州地铁运营部门需着重关注2号线的站点，以提高网络全局站点的可动性。

表3 站间可动性最优及最差的五个OD对

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

图5 杭州地铁网络站点可动性

图5中，考虑权重及不考虑权重情况下两类站点可动性的相关系数为0.868，表明站点权重对站点可动性的影响较小，各站点所影响的乘客数量较为均衡。对比分析不同线路站点的可动性可得，1号线（客运量占总客运量的55.02%）的平均站点可动性最差；4号线（客运量占总客运量的22.35%）最优，表明区间拥挤程度是影响站点可动性的关键因素。结合区位分析站点可动性发现，线路中部靠近换乘站且位于市中心的站点具有最高的可动性，而线路端点站的可动性最差。对于杭州地铁运营部门而言，合理组织线路端点站乘客出行，规划建设环线以增加换乘站数量，从而缩短线路端点站乘客前往网络各站点的时间，均能显著提高各站点的可动性。

3 结 论

将URT站点可达性划分为易达性与可动性，分别运用空间句法及乘客广义出行费用量化了两类可达性。研究结果表明优化与站点的接驳线路、提升站点周边步行设施条件能有效提升站点的易达性；关注关键URT线路、新建URT环线以增加换乘站、合理组织乘客出行能够有效提升站点的可动性。上述分析结果在URT的日常运营及发展规划等方面具有一定的指导意义。

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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

国家重点研发计划项目（2017YFB1200701）

陈锦渠（1995—），男，汉族，福建三明人，博士研究生，主要研究方向：轨道交通站点可达性、失效站点修复策略，E-mail：Chenjinqu@my.swjtu.edu.cn

殷勇（1976—），男，汉族，湖北随州人，博士，副教授，研究方向为交通运输规划与管理，E-mail：yinyong@home.swjtu.edu.cn

陈锦渠，吴雨遥，殷勇，等. 城市轨道交通站点可达性研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2020, 18(4): 38-45

（责任编辑：李愈）