基于城市公共交通的區(qū)域可達性研究

趙詩奧，左忠義

(大連交通大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028)*

基于城市公共交通的區(qū)域可達性研究

趙詩奧，左忠義

(大連交通大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028)*

為了準確描述區(qū)域內各點可達性及空間分布情況，解決城市公共交通網(wǎng)絡不合理分布問題，以城市公共交通系統(tǒng)為研究對象，以可達時間、可達距離和公共交通服務狀態(tài)作為可達性指標的研究數(shù)據(jù)基礎，對區(qū)域內易達性、可動性和通達性指標進行研究分析.在現(xiàn)有的空間阻隔模型基礎上建立了公交二次可達性模型，并通過空間分析法對可達性分布進行研究.經(jīng)實例驗證，表明該方法不僅能夠準確計算區(qū)域各個節(jié)點的可達性，還能反映區(qū)域內可達性分布特征，為城市公共交通優(yōu)化發(fā)展提供了有力的科學依據(jù).

區(qū)域可達性；可達性模型；空間分析法

0 引言

可達性是城市交通網(wǎng)絡布局合理性、交通運輸效率的評價指標.對于可達性的研究可以從出行方便性的角度來了解城市公共交通現(xiàn)狀，為城市公交路網(wǎng)發(fā)展提供理論依據(jù).可達性可以通過點集之間相互關聯(lián)形成面的方式對特定區(qū)域進行研究[1- 2].研究可達性的點集是成對出現(xiàn)使得可達性呈現(xiàn)有向向量的形式[3].

國內外目前對區(qū)域可達性測算和城市可達性理論分析具有一定研究成果.宗剛等[4]對公共交通樞紐的可達性進行綜合性評價，蔣陽升等[5]量化了公交線網(wǎng)空間最佳可達性，David M[6]對高速鐵路交通網(wǎng)絡可達性進行了系統(tǒng)評價，Md. ShaAIM[7]建立了公共交通可達性評價指標體系來研究公共交通服務范圍.劉韶曼[8]提出空間句法的拓撲度量法進行鄭州市軌道交通線網(wǎng)可達性研究.馬悅[9]分析了武漢市旅游景區(qū)空間結構，對3A級以上景點進行可達性分析并給出合理化建議.師杰等[10]對鞏義市旅游交通通達性引導旅游景區(qū)發(fā)展進行了探討.目前國內對于城市內旅游景點影響區(qū)域交通網(wǎng)絡可達性的研究方法比較少.鑒于此，本文通過時間、距離和客流量等因素來建立可達性模型，以大連旅游景點星海公園公交網(wǎng)及周邊影響范圍為例，進行可達性研究，對星海公園附近公交線路的全程公交站點及大連市主要行政區(qū)部分區(qū)域進行可達性測算，通過空間分析，研究星海公園公共交通可達性分布特點和存在的問題，為大連市旅游交通提供規(guī)劃方法和調整建議，同時為研究市域旅游公共交通提供新的思路和方法.

1 可達性研究方法

1.1 可達性指標

通過易達性指標、可動性指標和通達性指標來研究公共交通可達性.

(1)易達性指標

易達性指標反映了城市范圍內不同地區(qū)居民出行到某節(jié)點整個行程所需要的平均出行時間.

定義Aj為j點的易達性指標，j區(qū)的易達性可表示為：

(2)可動性指標

可動性反映某區(qū)域范圍內居民到城市某節(jié)點所花費的平均出行時間，平均出行時間的上下浮動能夠敏感的反映出該區(qū)相對于某節(jié)點的可達性的變化.

定義:Ai為i區(qū)的可動性指標

(3)通達性指標

通達性反映區(qū)域內居民利用路網(wǎng)出行的效率，通達性越好說明區(qū)域范圍內路網(wǎng)布局較為合理，道路網(wǎng)運行效率較高.

公交車輛在路段上的行程時間近似服從正態(tài)分布[11]，以不同時間段上公交車在各路段上的行程時間的概率分布作為通達性指標的定量指標.

Ti為路線i的行程時間，L線路i上所有路段總和，Rj為路段j上的行程時間，μj為期望值，Rj在時間上近似服從正態(tài)分布.

1.2 網(wǎng)絡可達性模型

利用空間阻隔模型中出行者需要克服時空阻隔的難易程度來定義網(wǎng)絡可達性模型.對單位距離上需要克服的時空阻抗求和的方式作為評價可達性的指標[12]，數(shù)值越小說明需要克服的阻抗越小，效率越高則可達性越好.表達式如下：

1.3 公交二次可達性模型

在城市不同的地點到達城市另一地點的路線需要下車換乘這一過程，這就使得城市公交可達性變得復雜.

假設城市各節(jié)點到某一地點的出行機會是相互獨立的，計算兩節(jié)點需要換乘的二次可達性.通過隨機抽樣的方法，通過抽取城市的隨機的若干個地點，形成點集U1={u1n,u2n,u3n,u4n,…,u(n-1)n}，計算點集中可以通過換乘到達目的地的點占整個樣本的概率，從而研究城市某一地點的二次可達性.

式中，A為到達某一地點的可達性指標;n為樣本總量;m為二次可達的節(jié)點數(shù)量.

式(7)簡單的說明了公交二次可達性的指標，由于可達性不只與可達的機會有關，還與其可動性、公交站點的易達性和交通網(wǎng)絡的通達性有關.所以針對這些原因，對式(7)中的A進行了修正.如下：

式中，A′為二次可達性;i代表隨機抽樣的節(jié)點數(shù);j代表節(jié)點i周圍的公交站點;Sij為節(jié)點i的可動性指標;Tij為節(jié)點i的易達性指標;Ui為節(jié)點i的通達性指標，α、β、χ、δ為各項指標的權重.

ni為節(jié)點i到附近公交站點的站點總數(shù)，q為可進行二次到達的節(jié)點個數(shù)；

Cj為節(jié)點j附近公交站點i到節(jié)點j的行走路程，L為可進行二次到達的節(jié)點到節(jié)點的i路程.

附近公交站點的確定：出行者通常會根據(jù)自己出行的需要選擇附近的公交站點進行出行，以步行的心里特征為標準，選定半徑600 m范圍內的公交站點為公交二次可達性指標的研究對象(步行速度1 m/s，步行時間10 min).

1.4 模型整體可達性

以上各個指標因為量綱因素，他們相互獨立，不能形成一個統(tǒng)一指標來綜合衡量節(jié)點可達性.通過無量綱計算來消除量綱的影響，故采用0～1間無量綱化處理方法[13].

A為旅游景點的整體可達性數(shù).對式(14)進行綜合可達性計算，二次可達指數(shù)與一次可達性指數(shù)介于0和1之間，數(shù)值越大可達性越好，則節(jié)點綜合可達性指數(shù)越大，可達性就越好.

1.5 各可達性指標權重確定

通過問卷調查的方法對不同出行人群進行可達性指標權重的定量化計算，得出不同出行人群對各個指標因素的偏重程度(表1).

表1 權重量化表

2 實例分析

2.1 研究區(qū)域

以大連市星海公園公交系統(tǒng)為研究對象，對到達星海公園的11條公交線路進行可達性研究.

星海公園有15、16、22、23、25、28、406、523、528、531、901路公交可到達，分布如圖1.

圖1 星海公園周邊公交分布圖

2.2 數(shù)據(jù)來源

以大連市星海公園為研究核心，對附近經(jīng)過的11條公交線路進行實地調查.通過數(shù)據(jù)分析得出的算術可達性如圖2.

圖2 公交車運行時間及算術可達性對比圖

其中16路、23路、406路、901路公交運行的實際時間與規(guī)定時間相近，算數(shù)可達性值就較高，其可達性也相對較好.

2.3 可達性測算

2.3.1 一次可達性測算

(1)從11輛公交車線路的兩個端點作為該模型計算的出發(fā)點，公交車為出行計劃的唯一交通工具，對各線路公交車運行時間進行統(tǒng)計;

(2)根據(jù)一天客流量計算高峰小時客流量，通過高峰小時客流量得出權重系數(shù)進行數(shù)據(jù)處理;

(3)根據(jù)可達性數(shù)據(jù)進行無綱量化處理，并通過客流量比重進行權重處理，得到時間可達性如表2;

表2 各公交線路時間可達性

處理后時間可達性總計為0.792.

(4)計算距離可達性，星海公園到周圍的公交站點的距離會嚴重影響不同旅客對不同線路公交的需求，根據(jù)這一原因，針對公交站點設置問題進行數(shù)據(jù)分析,分析結果如圖3所示.

圖3 行走距離可達性統(tǒng)計圖

得到步行距離最大值427 m，最小值45 m，由式(13)進行無綱量化處理，得到行走距離可達性指標0.801.

以時間可達性0.792與行走距離可達性0.801的平均值0.797作為一次可達性指標進行計算.

2.3.2 二次可達性測算

以大連市星海公園周邊公交線路所覆蓋區(qū)域為抽樣總體，根據(jù)調查數(shù)據(jù)對各條公交線路沿線站點及周邊區(qū)域進行可達性測算(如圖4).根據(jù)式(7)～(11)進行二次可達性測算.

圖4 距離—可達性散點圖

根據(jù)大連市出行人口對公交的利用，對各個指標的權重系數(shù)進行確定(表3).

表3 各指標權重統(tǒng)計表

各權重系數(shù)為：α=0.4,β=0.3,χ=0.3.確定的二次可達性：A′=0.847.

2.3.3 整體可達性測算

根據(jù)式(14)計算整體可達性A=0.797/2+0.847/2=0.822.本模型的計算方法獲得的數(shù)值越大則可達性就越好，上述結果表明大連星海公園的一次可達性為0.797，而二次可達性為0.847，把一次可達性與二次可達看作同等重要，從而得出綜合可達性為0.822.

3 評價結果分析

為了分析可達性的空間分布特征及其差異性，按照上述可達性計算結果，利用ArcGIS10.2軟件對大連市沙河口區(qū)、西崗區(qū)、甘井子區(qū)和中山區(qū)等主要城區(qū)的部分區(qū)域進行可達性空間插值分析[14- 15]，分析結果如圖5.

圖5 公交可達性分布圖

由圖5可以看出各個區(qū)域相對于大連星海公園的可達性總體上近似呈現(xiàn)圈層式分布，可達性由中心向外逐漸降低，遵循距離衰減規(guī)律，不同等級的分布呈現(xiàn)連續(xù)變化.可達性最差部分位于黑色區(qū)域，可達性值甚至達到0.4以下，部分黑色區(qū)域表現(xiàn)并不規(guī)則，說明此區(qū)域公交車運行不順暢，路網(wǎng)存在一定問題.白色部分為可達性最好區(qū)域.又由于大連屬于臨海城市，星海公園又坐落于黃海沿岸，使得可達性空間分布近似呈現(xiàn)半圓式圈層分布.各個城區(qū)的相對可達性分布較規(guī)律，個別地區(qū)出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，說明此區(qū)域公交可達性存在問題，可以對其進行線路改道、公交線路合并或者取消其部分?？空緛碓黾釉搮^(qū)域的運行效率來提高該區(qū)域的可達性水平.

從圖5可以看出，沙河口區(qū)總體可達性較好，值域在0.9～0.7，其他城區(qū)可達性值較低，值域在0.7以下.通過對各城區(qū)可達性指標的估計得出表4.

表4 可達性等級表

4 結論

本文選擇可達時間和可達距離作為可達性指標，直觀系統(tǒng)地研究可達性在城市公共交通中的作用和意義，并通過區(qū)域可達性模型和公交二次可達性模型來評價城市區(qū)域公共交通可達性整體水平，此方法不僅便于理解，還能通過空間分析的方式對不同地區(qū)可達性分布進行空間分布的系統(tǒng)研究，為城市區(qū)域公共交通可達性提供了新的研究方法和思路.

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Study of Regional Accessibility on Public Transportation

ZHAO Shiao,ZUO Zhongyi

(School of Traffic &Transportation Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China)

In order to describe the accessibility and distribution within the region accurately to solve the unreasonable distribution of urban public transport network,urban public transport system is studied.Accessibility index accessible time,accessible distance and public transport service status are used as data base,and the accessibility mobility and accessibility indicators of the region are analyzed.The secondary accessibility model of public transportation is established based on the existing spatial barrier model,and the accessibility distribution is studied by spatial analysis.Case study shows that the method can accurately calculate the reachability of each node in the region,and reflect the distribution of accessibility within the region characteristics,which provides a scientific basis for the optimization of urban public transport.

regional accessibility;accessibility model;spatial analysis

1673- 9590(2017)05- 0006- 05

A

2016- 10- 28

趙詩奧(1990-)，男，碩士研究生； 左忠義(1972-),男，教授,博士，主要從事交通運輸規(guī)劃與管理的研究

E-mail:zhaoshiao1@sina.com.