基于UNA 的大連火車站區域公交設施步行可達性研究

文／張 宇 大連理工大學建筑與藝術學院

吳 亮 大連理工大學建筑與藝術學院 副教授（通訊作者）

引言

火車站作為一座城市的地標，是將各地的居民交織在一起的公共設施系統[1]，其交通組織和公共設施配置會對城市交通網絡產生重要影響。該區域不僅是城市對外交通的主要門戶，也是城市重要的公共交通節點，通常會成為重要的商業和公共服務中心，吸引多種功能聚集[2]。而隨著TOD 進程的推進和城市公共交通事業的完善，城市公共交通出行比重增大，火車站地區對城市的重要性也將進一步提升。

火車站作為城市綜合交通體系的重要組成部分，各種交通方式在此區域進行復雜的交通銜接。因此，火車站區域需要便利的交通換乘條件。然而，無論行人采用何種交通方式出行，在換乘途中難免有步行的部分。而在某些建成時間較早的火車站地區，步行通常是該區域最普遍的出行方式。在老城區的火車站區域，步行的交通方式優先級排序最高，軌道交通和常規公交其次，其余方式一般作為補充，以滿足不同層次需求[3]。有學者指出，地鐵和普通公交結合的公共交通能提升公共設施的可達性水平以及區域生活品質，尤其是在地鐵和公交站點鄰近區域[4]。因此，組織火車站區域的地鐵和公交站點配置，提高各類公交設施的步行可達性，使出行過程更加輕松高效，是區域規劃工作的重點[5]。

近年來，國外學者多采用量化方式分析影響行人步行可達性的因素以及原因[6,7]。國內學者則從不同視角研究了公共空間的步行可達性，如楊春俠等從城市肌理的視角，解讀濱水步行空間的可達性[8]；楊焱基于空間阻隔視角，從時間和距離兩方面對居住性地鐵站進行步行可達性分析[9]；韓斯桁等運用三維空間網絡分析對城市設計方案的步行可達性進行定量評價[10]。現階段在步行可達性領域中的研究主要是將街道網絡作為研究主體，對建筑本身以及其要素屬性關注度不夠。為此，有必要對現有火車站地區的公交設施的步行可達性進行綜合度量與分析，以提高公共交通的效率及秩序。

1 研究方法及區域概況

1.1 測度方法以及主要指標

文章選用的城市網絡分析工具（Urban Network Analysis Toolbox，UNA）以建筑為核心，能夠更好地應用于各類以公共交通為導向的城市空間研究中[11]。由于UNA 采用經典拓撲，考慮建筑的出入口及權重屬性，把分析指標直接落實在建筑上，在理論上較符合城市的實際情況，能更加直觀地模擬火車站區域的行人在步行意愿衰減效應下的活動情景[12]。

因此，文章選用UNA 研究火車站區域公交設施的步行可達性，除了用服務范圍（Service Area）分析步行可達范圍外，另外采用四項指標對可達性進行分析：通過到達率指數（Reach）值表征不同區域公交設施步行可達性水平差異；通過考慮衰減系數的到達率（Gravity）添加距離衰減效應，對Reach 進行修正；用路徑直線性（Straightness）分析步行最短路徑類似于直線的程度，捕獲步行距離正偏差；通過路徑選擇性（Redundancy）值描述到達公交設施的合理路徑可選擇范圍[13]（表1）。

表1 主要指標概念及計算公式（表格來源：作者自繪）

1.2 數據來源

本研究使用的基礎數據為路網矢量數據、建筑面數據、衛星投影地圖數據和設施點空間分布數據。主要采用數據挖掘技術獲取各種開源數據，通過Openstreetmap 平臺獲取大連市精細到步行網絡的路網矢量數據和建筑面數據；從高德地圖API 端口獲取火車站區域公共建筑和公共交通設施點的空間分布及屬性數據。此外，通過ArcMap平臺統一進行坐標投影轉換及修正整理，構建網絡數據集。

1.3 區域基本情況

大連火車站依托大型對外交通設施設置軌道站點，是城市內外交通轉換的節點，地處大連市中心，有數十條公交線路通往市內各地，區域內共包含大連火車站、青泥洼橋、友好廣場、中山廣場4 個地鐵和輕軌站以及眾多地面公交停靠站點。由于大連火車站區域共有2 條城市軌道交通線路，步行在一定程度上受到其影響，加之該片區的建筑以辦公和商業等公建為主，公共交通出行占比高。基于此，文章選取大連火車站區域為研究對象，研究范圍為地鐵和輕軌列車的出入口向外擴展500m，為避免邊界效應，再向外擴500m 作為緩沖（圖1）。

圖1 火車站站點分布及研究范圍（圖片來源：作者自繪）

2 數據分析結果

2.1 服務范圍

相關研究指出，地鐵站點步行區間一般為500 ～800m，500m 服務半徑適合公交站點這一層級，800m 服務半徑更適用于地鐵和輕軌這種運營量較大的交通分析[14]。按照上述標準，借助UNA 分別分析800m 范圍內的地鐵和輕軌出入口（下文簡稱地鐵站）和500m 范圍內地面公交停靠站（下文簡稱公交站）各自的實際服務范圍，范圍內的建筑高亮顯示（圖2）。可見公交站的服務范圍處于較高水平，500m 步行距離內未出現大面積服務盲區，少量盲區主要位于大菜市水產品批發大市場地區；地鐵站的服務范圍處于很高水平，在800m 步行距離內未出現服務盲區。

圖2 公交站（左）和地鐵站出入口（右）的服務范圍（圖片來源：作者自繪）

2.2 中心性

2.2.1 到達率指數

將公共建筑作為起點，分別計算行人在800m 范圍內能夠到達的地鐵站的到達率指數和500m 范圍內能夠到達的公交站的到達率指數，并通過自然間斷點分級法分為四個等級（圖3）。另外，將各地鐵站的出入口作為起點，計算行人從地鐵站出發在800m 范圍內能夠抵達公交站的換乘到達率指數。該指數可以分析整個站點的步行可達性，但由于每個地鐵站出入口數量不同，難以衡量每個出入口的平均水平。因此，可計算換乘到達率指數與出入口數量的比值，得出地鐵站出入口的平均到達率。最后，將大連火車站的各個出入口作為起點，計算行人從火車站出發在公交設施服務范圍內能夠抵達地鐵站和公交站的到達率指數。

圖3 地鐵站（左）和公交站（右）的到達率指數（圖片來源：作者自繪）

通過計算得出青泥洼橋、火車站、友好廣場以及中山廣場四個地鐵站的換乘公交的到達率指數分別為93、23、52 和64；四個站點出入口的平均到達率分別為11.63、11.50、13.00 和10.67；大連火車站抵達地鐵站和公交站的到達率指數分別為25 和26。經過以上分析，可見公交設施的可達性整體較好，但分布不均衡；友好廣場出入口的平均到達率最高，青泥洼橋和火車站出入口的平均到達率次之，中山廣場站換乘公交的到達率指數高，但站點出入口的平均到達率最低。對比來看，地鐵站的到達率指數較高處集中分布在青泥洼橋附近，而公交站的到達率指數呈現組團分布。以大連火車站為起點的地鐵站和公交站的到達率指數差距不大，但軌道交通換乘公交的到達率指數卻存在明顯差異。

2.2.2 考慮衰減系數的到達率

在實際生活中，公交站由于經過的線路數量不同存在等級差異。個體的行為也會受到目的地的吸引作用和空間距離的阻礙作用影響。因此，將公交站的線路數作為權重并添加距離衰減相關系數進行分析。計算發現，地鐵站的熱力分布沒有發生改變，但熱度整體有所降低，這是添加了距離衰減效應導致的；公交站的熱點分布趨勢產生變化，熱點區域由組團分布轉變為向火車站周邊聚集，說明火車站周邊區域的公交站易到達且線路數多，到達率水平和站點服務能力匹配度好；中山廣場東南側熱度顯著降低，表示該區域公交站易到達，但站點實際經過線路較少，到達率水平和站點服務能力匹配度差（圖4）。

圖4 地鐵站（左）和公交站（右）考慮衰減系數的到達率指數（圖片來源：作者自繪）

2.3 路徑直線性

該指標在一定程度上能夠分析區域的步行網絡結構和公交設施分布契合的程度，文中主要分析行人到各公共交通站點的集散和異站換乘路線的直線性值，比較兩者的復雜程度。由于目標點較多，會求和多個直線性值，因此選擇計算其與Reach 的比值，這個數值越接近1，該線路受挫點越少，繞行距離越短。通過計算，異站換乘路線的直線性的平均值和最小值均小于集散路線，方差較大表示換乘路線的直線性的離散程度也較大（表2）。可見行人步行的集散活動相比換乘活動的路線更接近于直線，路徑更為合理。

表2 500m 范圍內區域的Straightness/Reach 值（表格來源：作者自繪）

2.4 路徑選擇性

在建成環境中，擁有較多的路徑選擇是一種優良品質。在分析過程中，將繞行比率設為1.2，計算在1.2 倍繞行比率下地鐵站的路徑選擇性值。導入GIS 分析后可見，以廣場為核心的環形外圍的建筑路徑選擇值普遍較高，但建筑數量最少，僅占整體的15%左右，而路徑選擇性指標占比最高的范圍處于2.148 ～3.250 區間，整體偏低（圖5）。路徑選擇性少的區域主要在地鐵站的周邊，這是由于離地鐵站距離較近，繞行路徑少。而青泥洼橋地鐵站的出入口高達7 個，但路徑選擇性仍偏低，這可能是因為南側路網不規整、多斷頭路，道路被體量較大的建筑、公園和廣場阻隔所導致的。

圖5 1.2 倍繞行比率下地鐵站路徑選擇性分析（圖片來源：作者自繪）

3 結論與討論

3.1 問題研判

在服務范圍方面，大連市水產品批發大市場地區的公交設施和路網契合程度較差，行人需繞行較遠的距離才能到達公交站，其原因可能是步行路網密度不高或寬度不足，攤販之間的小道未納入步行網絡以及市場管理較封閉等。

在中心性方面，公交設施中心性指數分布整體上有明顯的核心集中性與組團集聚性，中心性指數高的區域通常承擔交通節點功能。局部地區在加入線路權重后指數明顯變化說明其可達難易程度與公交站點實際承載線路的能力不匹配。

在路徑直線性方面，存在局部線路復雜、整體分布不均、步行受挫點多的情況。相比集散而言，火車站區域的公共交通換乘的步行可達性較弱，可以將優化的側重點放在換乘線路。

在路徑選擇性方面，數據的離散程度較小但整體偏低，可考慮從整體上進行優化。

3.2 優化建議

通過對大連火車站區域公交設施步行可達性分析和比較，可以得出火車站區域的公交設施總體上與交通網絡較為契合，但存在空間分異，且中心聚集的情況比較明顯，可以從路網結構、站點布局、道路節點三個角度改善區域現狀。

3.2.1 路網結構層面

（1）中心值較低但人流較密集的地區對路網骨架進行改善，可通過垂直聯系形成步行一體化的有機整體；中心性值較高但人流稀疏的地區，可將立體步行通道連接到周邊中心值較低的區域，達到公交設施的高效利用；對于抵達公交站的中心性值較低處，可優化站內地下通道以改善路網；對于抵達公交站的中心性值高但地鐵出入口平均到達率低的地鐵站，應首先考慮優化站點出入口分布的合理度，協調交通接駁，在條件允許的情況下，可以與公交站以連廊等形式互通。

（2）路徑直線性較高但路徑選擇性較低的地區，公交設施易到達但路徑選擇多樣性低。可通過提高步行路網密度，開放公共建筑內部通道，構建外部立體交通等來改善；在路徑直線性較低但路徑選擇性較高的地區，采用標識系統提高空間引導性，適當增設或移動公交設施的位置，避免繞行。

（3）服務范圍以外的區域，可以增設公交設施、打破斷頭路和開放街道界面。同時，保證人行道寬度、優化步行路徑、維持步行空間暢通以減少服務盲區。

3.2.2 站點布局層面

（1）注重地鐵和公交站點分布的均衡性。在抵達公交站的到達率指數高、平均到達率低的站點，出入口數量合理，應該重點考慮站點出入口分布的合理度。另外可通過增加景觀綠化和城市家具豐富站點周邊環境要素，改善步行趣味性，減少行人的步行衰減效應。

（2）通過改善公交站服務線路，增設同名站等方式提高公交站的站點服務水平，達到公交站的到達率指數與實際承載線路數相匹配。

（3）公交站點的布設形式可靈活調整，以減少站距和優化換乘。如在人流密集的街道但車流量較大處，可采用外凸式布局拓寬步行空間，細化沿街面。

3.2.3 道路節點層面

（1）改善道路交叉口，提升道路節點通行能力。遵循“窄路密網”理念，區分生活性與交通性道路，加強道路銜接，建立步行交通微循環路網體系。

（2）推進路外停車場（樓）建設，減少路側停車。對于設置立體停車系統確實有困難的道路，可以在保證整體路網結構原真性的情況下，將節點處的大體積道路設施遷入綠化空間，微調公交站點的位置。

（3）優化垂直轉換節點配置，改善道路交通。將周邊社區融入城市步行結構體系，通過打破封閉沿街面、開放周邊社區內部道路為支路的手段解決繞行問題。同時合理布置步行系統中的垂直轉換節點，構建連續性與可達性更佳的三維步行路網。

結語

文章以大連火車站區域為例，運用UNA 的服務范圍、到達率指數、考慮衰減系數的到達率、路徑直線性、路徑選擇性這五種量化指標，量化分析該區域的公交設施步行可達性，提出大連火車站區域的步行網絡存在的問題，并從路網結構、站點布局、道路節點三個角度提出建立步行交通微循環等優化措施。文章的不足之處在于未將三維層面的交通系統納入步行網絡的構建中去，公交設施的步行可達性也會受到個體行為偏好和心理因素層面的影響，這說明公共設施的步行可達性具有彼此關聯的多維度屬性。UNA 的分析技術也可以在未來的研究中加入更多社會學層面的因素，建立更加完善的評價體系。