城市轨道交通市郊车站非机动车停车需求模型研究*

陈颖雪刘志钢吴 兵李林波

（1.上海工程技术大学城市轨道交通学院，201620，上海；2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，200092，上海∥第一作者，讲师）

城市轨道交通市郊车站非机动车停车需求模型研究*

陈颖雪1，2刘志钢1吴 兵2李林波2

（1.上海工程技术大学城市轨道交通学院，201620，上海；2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，200092，上海∥第一作者，讲师）

城市轨道交通市郊车站周边多为高强度开发的居住用地，且属非机动车接驳轨道交通服务范围内。由于前期规划设计不到位，市郊车站非机动车停车场容量不足，抑制了非机动车换乘轨道交通的需求，一定程度上降低了市郊线的吸引力和竞争力。分析了现有市郊线车站非机动车停车需求模型的不足之处，提出了新的模型。首先，预测市郊车站轨道交通出行需求，利用Kirchhoff法进行衔接方式划分，计算车站非机动车停车需求；然而给出缺乏完整起点/终点数据时的计算方法，以期给市郊车站非机动车停车场规划、设计和改造提供依据。以上海松江大学城地铁站非机动车停车需求为例对模型进行了验证。

城市轨道交通；市郊车站；非机动车；停车需求

First-author'saddressCollege of Urban Railway Transportation，Shanghai University of Engineering Science，201620，Shanghai，China

0 前言

近年来，许多城市轨道交通线路延伸至郊区（以下称之为市郊线），郊区车站周边土地具有交通便利性和高增值价值，故车站周边建有高密度的居民区，该范围内的大部分居民需利用轨道交通进行通勤、通学出行，构成了轨道交通的重要客源。距离车站0.8～5.5 km圈层为潜在非机动车服务圈［1］。非机动车交通自主灵活、准时可靠、可达性好，而通勤、通学客流具有出行频繁、规律性强等特征，因此在市郊车站接驳方式上，非机动车比郊区尚不完善的常规道路公交车更具优势。郊区非机动车换乘轨道交通的巨大优势和潜力对市郊车站非机动车接驳设施提出了量和质的要求。

目前，我国市郊车站的非机动车接驳设施大部分未经详细规划设计，存在诸多问题，如：非机动车停车场的数量少、规模小、不规范，存在停车安全隐患等，造成非机动车停车需求被抑制，非机动车换乘轨道交通比例低于10%，远低于日本东京和荷兰等国35%左右的比例［2］。同时，上海市郊线由于接驳交通不便，车站周边非法经营的三轮车、摩托车盛行，特别是大型居住区附近车站，如9号线的九亭站、7号线的大华三路站等，接驳交通的秩序混乱且存在安全隐患。

目前，对国内轨道交通车站非机动车停车需求的主要算法，如吸引率法、类比推算法、方式选择模

型等，容易忽略潜在的非机动车换乘轨道交通的需求，且只是给出计算思路，缺乏周密的计算过程，一些参数如换乘比例、换乘阻抗等没有给出详实可行的计算方法［3］。国外现有研究多为对非机动车接驳轨道交通现状规模和使用倾向的调查研究，在方式划分上多采用Logit模型及其改良法［3］，但其参数标定未必适用于中国国情。由此，本文对市郊线车站非机动车停车需求模型进行研究。以期给市郊线车站非机动车停车场规划、设计和改造提供依据。

1 市郊线车站乘客出行需求预测

本文从乘客换乘轨道交通的需求出发，计算换乘需求量。此步骤可以确保计算结果中包含目前被抑制的潜在的非机动车换乘轨道交通出行的需求。在计算城市轨道交通出行需求时，常用的方法是四阶段交通量预测法。获得某车站轨道交通出行需求后可计算非机动车停车需求。但是四阶段法对数据要求比较严格，需要全路网数据和O/D（起点/终点）数据。另外，在大规模线网客流量预测结束后，某一车站周边实际用地开发情况可能与规划资料存在偏差，造成该车站实际客流与预测客流不符。

根据有关报道，预计到2015年，北京、上海2个城市中心城区的轨道交通网络已经趋于稳定，届时公交服务水平目标为公共交通出行比例达到50%，而轨道交通占公共交通出行比例的50%。但是，该预测数据是相对于整个城市轨道交通线网而言，郊区车站周边居民的轨道交通出行分担率可能会高于整体水平。但国内城市轨道交通市郊线在沿线居民出行方式分担率的研究非常少，而国外有相关的数据积累和研究，因此本文通过类比国外成果来获得该数据。

世界大城市中，日本东京都与上海在城市面积、人口密度、人文特征、居民生活方式、出行行为等方面较相似。东京都轨道交通线网已相对成熟，且在居民出行中占有重要比重；上海到2020年，居民的居住郊区化加重，人口分布形式与东京接近，轨道交通发展也基本成熟，其线网密度与东京都相近［4］（见表1）。

表1 东京都与上海的基本情况及轨道交通规模情况对比

东京的日本国铁、私有铁路服务于往返市区与郊区的出行，地铁服务于市中心的出行。日本国铁、私有铁路与地铁的分担率见表2。近似将日本国铁、私有铁路比拟上海轨道交通的市郊线，地铁比拟上海轨道交通的城区线。由此可以估算出，市郊线在上海居民出行中的分担率与整个轨道交通网络在居民出行中的分担率之比为1.19∶1。

表2 东京都各种交通方式客运量占总运量的比例［4］%

结合上海轨道交通发展的远期目标，近似可估计出上海市郊线在沿线居民出行中的分担率为50%×50%×1.19=29.7%。

根据车站周边用地、人口、岗位数等基础资料可计算车站所在区域的交通产生与吸引量。由此，城市轨道交通市郊车站的总出行需求=某车站周边居民出行总需求×29.7%。

2 非机动车换乘市郊线需求量

目前，国内外出行方式划分常用Logit模型，其进行计算的依据是不同选择肢的阻抗之间的绝对差值。例如，两种方式的出行阻抗分别取5和10，或分别取95和100，其分配结果是相同的［6］。由于接驳阻抗中部分因素无法量化，即使可以量化其量纲也不同，因此，很难计算出每种方式接驳阻抗的绝对值。而对于Kirchhoff分配方法，不同阻抗的比率

是起决定性作用的。比如，两条线路的阻抗分别是5和10，或是分别为50和100，分配结果是相同的［6］。这样既解决了影响因素无法量化或量纲不同的问题，相对也更体现出各种方式之间的竞争。由此本文选择Kirchhoff法计算非机动车换乘市郊线的需求量。

2.1 用Kirchhoff分配模型计算非机动车的换乘分担率

在Kirchhoff分配模型中：

式中：

Pi——线路i在时间间隔a中的交通需求的百分比；

Di——分配函数中的线路i的阻抗；

Ui——线路i的效用函数；

β——阻抗增加的敏感度。

2.2 分配函数中阻抗的计算

考虑轨道交通市郊线衔接方式选择的影响因素，设计衔接方式阻抗的计算方法如式（4）所示。

式中：

Di，a——第i种衔接交通方式的阻抗；

Ci，a——第i种交通方式的月使用费用；

Ci，b——第i种交通方式的初期投入费用；ti——第i种交通方式的总时间，即从出发地至目的地的总时间；

Ki——第i种交通方式时间可靠性值的倒数［8］，一般来说，非机动车可靠性较高，道路公交车可靠性较低，而私家车和出租车分别要视路况、天气和打车难易程度而定；

Bi——第i种交通方式的便利性值的倒数；

Si——第i种交通方式的安全性值的倒数，包括人身安全和财产安全；

Fi——第i种交通方式在途时间与总时间的比值的倒数；

Gi——出行者采取某种出行方式的体力、脑力付出；

θi，1，θi，2，…，θi，8——各影响因素的权重，可以用层次分析法确定。

2.3 非机动车换乘需求

非机动车换乘需求如式（5）所示。

式中：

Qi——高峰期市郊线车站非机动车停车需求量；

Qph——高峰期换乘市郊线的总需求量。

3 上海轨道交通9号线松江大学城站停车需求计算

3.1 9号线松江大学城站非机动车停车设施评价

上海轨道交通9号线一期工程从松江新城站至宜山路站，是1条服务于市区与松江通勤、通学客流的市郊线。9号线松江大学城站周边共有7所大学（见图1），学生人数已基本稳定，学校均位于非机动车和常规道路公交接驳服务圈内，该范围内还有少量住宅用地仍在开发。目前，大学城学生乘9号线松江出行集散方式主要是常规道路公交和非机动车，因此本文以计算高校学生在大学城站的非机动车停车需求作为示例。

目前，衔接9号线松江大学城站与学生宿舍区的道路公交车只有区间18路1条线，且发车间隔较长。松江大学城站现有2个非机动车停车场，但不是经过专门的规划设计，没有明确地划分出停车场的范围，因此无法准确给出停车场容量。目前停车场的停车能力已经比较紧张。另外，停车场没有专人管理，非机动车停放条件较差，停车设施简陋，停车安全不能保障。

图1 上海轨道交通9号线松江大学城站周边大学布局情况

3.2 9号线大学城学生出行调查

2011年11月，进行松江大学城学生出行特征调查。最终获得有效问卷为3 156份。大学城学生数为6万人左右，样本容量满足要求，抽样时注意本地、外地生源比、各年级学生数量比和性别比等，以保证样本结构的合理性。调查结果见图2、3。

图2 学生抵达地铁车站的方式

图3 学生不选择非机动车接驳市郊线的原因

学生抵达地铁车站的方式中，道路公交车占有绝对的优势，非机动车比例仅为4.2%，但这并不能说明松江大学城道路公交接驳系统非常完善，黑车占接驳方式的6.46%恰好说明了这一点。对于不选择非机动车出行的原因中，“不知道大学城可以停非机动车”和“担心非机动车停车不安全”共占了54%的比例。由此可见，只要改善松江大学城站非机动车的停车条件，必定将诱发出潜在的非机动车换乘轨道交通出行的需求。

3.3 松江大学城站非机动车停车场规模

3.3.1 城市轨道交通换乘需求量

3 156份调查样本中，轨道交通出行需求为1 627人次/周，由调查扩样可知，大学城学生轨道交通出行需求为30 931人次/周。而学生通学出行大多为周五回家，周日或周一早上回大学城，周五的回家出行比例最大，占总体出行的30.25%。因此，最大的停车需求发生在周五，故周五的轨道交通出行需求为4 678人次。

3.3.2 非机动车换乘需求量

1）道路公交与自行车接驳的各参数比率值：道路公交与自行车接驳阻抗的各参数实际值及其比例如表3所示。

表3 道路公交与自行车接驳阻抗的各参数实际值及其比例

表3中有关的参数确定如下：

（2）Gi：30 min的热量消耗，搭车站着为138 J，快步走为477 J，骑自行车为502 J，站立为84 J。

（3）Bi与Si的计算由专家打分法确定。Bi主要考虑行李携带的方便性。

2）θi，1，θi，2，…，θi，8可用以下saaty法构造判断矩阵确定。

根据此矩阵可计算其特征向量为：

3）计算阻抗值：由式（4）可得D非机动车=2.33，D道路公交车=1.54。

3.3.3 非机动车停车需求

将以上参数代入式（3），可以计算出非机动车和道路公交车的接驳分担率（β一般情况下可取1）分别为：P非机动车=39%；P道路公交车=61%。

因此，松江大学城出行中换乘轨道交通的非机动车停车位需求为4 678×39%=1 824（以1人次需1个停车位计）。

可以看出，松江大学城非机动车换乘轨道交通的需求巨大，在周五下午达到峰值。这是由大量学生以周为单位的通勤出行引发。周五至周一期间停车场容量需求为1 824辆，这与《上海轨交9号线郊区站点非机动车停车场规模估算》［3］一文中用类比法计算出的1 630辆数据较为接近，具有较高可信度。

4 结语

本文对城市轨道交通市郊车站非机动车停车需求模型进行了研究，在研究过程中重点考虑了潜在的非机动车换乘客流，并采用Kirchhoff模型充分体现非机动车和常规道路公交车在作为轨道交通衔接方式下二者的竞争情况，以比例的形式量化部分难以量化的阻抗因素如方便性、安全性等，最后以上海松江大学城站非机动车衔接轨道交通需求为例进行计算和验证，其方法具有可实施性和可信度。

［1］ 曹萍，陈峻.自行车与轨道交通换乘站选址及需求预测［J］.交通科技与经济，2008（3）：87.

［2］ 况丽娟，叶霞飞.自行车接驳城市轨道交通的特征研究［J］.城市轨道交通研究，2010（2）：53.

［3］ 陈颖雪，刘志钢，吴兵，等.上海轨交9号线郊区站点非机动车停车场规模估算［J］.重庆交通大学学报，2011（4）：812.

［4］ 陈颖雪，薛美根，刘志钢，等.上海与东京轨道交通典型市郊线路的对比研究［J］.城市轨道交通研究，2011（12）：18.

［5］ 日本地下铁协会.最新世界の地下铁きよらせい［M］.東京：日本地下铁协会，2005.

［6］ Morrison M，Bergland O.Prospects for the use of choice modeling for benefit transfer［J］.Ecological Economics，2006，60（2）：420.

［7］ Brons M，Givoni M，Rietveld P.Access to railway stations and its potential in increasing rail use［J］.Transportation Research Part A，2009，43（2）：136.

Parking Demand Model for Non-motorized Vehicles at Suburban Railway Stations

Chen Yingxue，Liu Zhigang，Wu Bing，Li Linbo

Suburban railway stations are normally surrounded by high-density residential quarters，within the access scope of non-motorized vehicles.Because of the inadquate planning and design in early times，the scale of non-motorized vehicle parking lot at suburban railway stations is insufficient，which restrains the transfer from non-motored vehicle traffic to rail transit，directly decreasing the service level of suburban railways.After analyzing the shortage of the exiting parking demand model，a new method is proposed.Firstly，the travel demand of suburban railway stations is predicted，Kirchhoff model is used to split the non-motorized vehicles in a cohension way；then the parking demand at stations is calculated based on insufficient traveling OD（od origin to destination）data，so as to provide a theoretical basis for planning，design and reconstruction of parking lot at suburban railway station for non-motorized vehicles.In this research，Songjiang University Station on Shanghai metro Line 9 is taken as the case to verify the new parking demand model.

urban rail transit；suburban railway station；non-motorized vehicle；parking demand

TU 248.3；U 491.7+1

2013-01-21）

*国家自然科学基金项目（5178346）