基于ArcGIS、TransCAD的城市軌道交通可達性計算模型

姜雯

摘要：基于城市軌道交通換乘便捷與站點之間通達便利，以AreGIS軟件為載體設計了城市軌道交通可達性計算系統，并構建了城市軌道交通可達性計算模型。以B市交通為實例，進行交通可達性分布狀態計算分析，并比較分析2號線部分路段開通前與開通后的可達性變化形勢。得出結論，可達性計算模型可精確客觀計算出軌道交通可達性值，以有效應用于軌道交通可達性評估;可達性系統可顯著提升軌道交通出行效率、準確性、便利性。

關鍵詞：AreGIS;TransCAD;城市軌道交通;可達性;計算模型

中圖分類號：U291.1

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）07-0189-04

公共交通可達性即出行者通過公共交通系統由出發點到目的地的便捷性，不僅是決策者進行系統服務能力衡量的指標，也是出行者選擇系統的標準。當前，我國機動車保有量持續增長，城市交通日趨擁堵，對此有效提升城市公共交通系統整體服務水平，演變成了公共交通吸引力強化的關鍵環節。城市公共交通優先是交通擁堵問題得以解決的有效措施，而準確指引出行者合理利用公共交通系統，可達性是其主要參考標準，可達性較高的系統勢必會備受出行者青睞[1]。據此，本文基于ArcGIS與TransCAD構建了城市軌道交通可達性計算模型。

1文獻綜述

目前，國內外既有研究與文獻基于公共交通與AreGIS軟件有機結合全面分析客流分布狀況、出行時間、服務可達性等等。以AreGIS與TransCAD為輔助詳細分析公共交通出行時間，直接為城市軌道交通可達性計算提供了新方法。

于2000年，OSullianD等人通過GIS技術生成基于時間的城市公共交通出行等時線，以相同時間可達最寬泛范圍，度量研究了城市軌道交通與公交服務水.平;于2009年，BenensonI等人通過GIS軟件實證研究了以色列特拉維夫的公共交通網絡可達性，對公交線路、站點、車速、換乘等相關服務進行了充分考察分析;于2012年，Mavoa等人通過研究詳細描述了兩種公共交通可達性度量方式方法，其一基于公共交通.與步行指標，度量到達潛在站點的可達性，其二基于發車頻率評估城市公共交通服務水平與效率。

于2005年，趙淑芝等人研究了以TransCAD為載體的城市公共交通網絡可達性指標與實踐運用;于2009年，張小麗等人基于空間可達性與時間可達性矛盾的均衡問題，就微觀層面研究分析了站點間距的可達性;于2014年，張雪梅等人以GIS為輔助計算分析了城市公共交通可達性中的車輛出行時間可達性[2]。

2可達性評估指標

城市軌道交通網絡主要包括線路、站點、首末站、換乘樞紐，可達性評估可基于不同層次著手，且基于空間、時間、費用層面充分考慮。城市軌道交通可達性評估指標具體如表1所示。

3可達性計算系統設計

以JAVA為開發語言，以AreGIS軟件與TransCAD工具，設計城市軌道交通可達性計算系統，框架具體如圖1所示。

3.1數據采集

數據采集即采集、入庫儲存系統所需基礎數據信息。自動售票、檢票清算管理部門基于文件傳輸協議接口，采集路網基礎數據信息與路徑集數據信息;軌道交通控制中心以同樣方式采集列車運行圖相關數據信息，并通過車站現場調取走行時間數據信息。

3.2數據處理

數據處理即根據系統要求，提取、轉換、加載數據。其中，路網基礎數據管理功能是科學配置路網數據分線路、車站屬性、區間屬性、代碼等相關數據信息;走行時間參數管理作用即合理布置車站高峰、平峰時段分向的具體時間;列車運行圖管理職責為適當分配區間運行時分與站點停車時分，與路網基礎數據信息相互匹配。

3.3信息生成

以所采集基礎數據為輔助，根據可達性算法，基于Webservice+MySQL框架，自動化生成全路網網絡動態化可達數據信息，即首末站點之間可達路徑、時刻、時間、范圍等數據。

3.4展示應用

就系統計算生成可達數據信息，選擇不同終端，基于MVC+myBatis+MySQL框架，于此層面展示并實時查詢指定站點之間的可達性，以及起點對終點的可達性，出行者可以智能手機APP、網站、車站PIS屏進行時刻動態可達信息查詢[5]。

4可達性計算模型

4.1評估指標歸一化

設定某項指標數據集一共包含j項元素，即{z，Zo，此元素組成評估指標有限集合，即[億={z1，z2……zj}，中z歸一化可得：

其中，NOR（z）代表歸一化值，即[0，1];z;代表Z的第項元素;min（z）代表Z最小值;max（z）代表Z最大值[6]。

4.2軌道與公交換乘便捷性

站點周圍400m范圍內，可以換乘的公交線路數量，即代表著軌道站點與公交換乘的便捷性，此指標量化與歸一化，可得：

其中，Q;代表軌道交通站點的換乘便捷性;W;代表軌道交通站點400m范圍以內可以換成線路數量。由公式（2）可知，Q;越大，則某軌道交通站點與公交換乘的便捷性越高，即[0，100]。

4.3站點之間的通達便捷性

城市軌道交通站點之間的通行最小時間與換乘數量，與站點通達便捷性息息相關。然而二者量綱與數量級存在差異，不能直接計算分析。據此為精確表述二者對站點通達便捷性的影響作用，以出行意愿調查模式，轉變換乘數量為時間價值，以此加以計算。就有效調查數據進行回歸分析，結果[7]具體如圖2所示。

基于回歸結果，轉變換乘數量為時間價值。城市軌道交通線路換乘的時間價值函數，即：

其中，f（t，k）代表換乘時間價值;t代表站點通行最小時間;k代表用時最少路徑的換成數量。

起點與終點站之間的用時最少路徑時間值，即出行途中消耗時間與換乘時間價值，即：

其中，T代表用時最少路徑時間值。

以用時最少路徑時間價值代表站點之間的通行阻抗性，其越大，則代表通達便捷性越小，相反則便捷性越大。所以，以A站點到其他站點的阻抗平均值倒數為其通達便捷性?；谡军c可達性橫向與縱向對比需要，站點通達便捷性歸一化之后，計算模型[8]即：

其中，V;代表阻抗性;T;代表兩個站點間用時最小路徑時間值;n代表站點數量;N;代表通達便捷性。N，越大，則代表通達便捷性越大，即[0，100]。4.4站點可達性

城市軌道交通站點可達性主要包括此站點軌道交通與其他交通換乘的便捷性;軌道站點之間的通達便捷性。為簡化模型，以軌道交通與公交換乘便捷性為代表，選擇某站點與公交換乘便捷性、站點之間的通達便捷性加權，以及軌道站點可達性計算模型，即：

其中，SM;代表站點可達性，即[O，100];s與si為系數，即0.2～0.3;0.7～0.8。

5模型驗證分析

為進一步對計算模型科學有效性進行驗證，選擇B市軌道交通為例，計算2號部分路段開通前與開通.后，各個站點可達性數值?；诖藬抵禉M向分布與縱向變化對比，詳細分析2號線開通對于既有站點可達性造成的影響，以此驗證計算模型的可靠性與準確性。

基于計算模型公式計算B市2號線部分路段開通前與開通后，所有軌道交通站點可達性分布狀態數值，具體如表2所示。

首先，B市軌道交通站點可達性在整體上呈現為部分突出的分布特性，可達性從中心區域逐步向線路周圍縮小，其中商業區域站點可達性相對較高;以1號線為界線，1號線以內站點的可達性明顯比外站點高;2號線部分開通后，整個線路站點可達性都有明顯提高，均可達性提高了將近2.10，增長率即4.51%，且在一定程度上提高了整條線路站點之間的通達便捷性。

6結語

綜上所述，基于城市軌道交通與公交換乘便捷性、站點通達便捷性，設計了可達性計算系統，構建了可達性計算模型。結果表明，首先，B市軌道交通站點可達性在整體上呈現為部分突出的分布特性，可達性從中心區域逐步向線路周圍縮小，其中商業區域站點可達性相對較高;以1號線為界線，1號線以內站點的可達性明顯比外站點高;2號線部分開通后，整個線路站點可達性都有明顯提高，均可達性提高了將近2.10，增長率即4.51%，且在一定程度上提高了整條線路站點之間的通達便捷性;其中可達性計算模型可精確客觀計算出軌道交通可達性值，以有效應用于軌道交通可達性評估;可達性系統可顯著提升軌道交通出行效率、準確性、便利性。

參考文獻

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