城市公共交通可达性评价研究

张雪梅

(1.昆明捷城交通工程咨询有限公司， 昆明 650011； 2.昆明市城市交通研究所, 昆明 650011)



城市公共交通可达性评价研究

张雪梅1,2

(1.昆明捷城交通工程咨询有限公司， 昆明 650011； 2.昆明市城市交通研究所, 昆明 650011)

公共交通可达性是出行者、公交系统和土地利用之间相互作用的关键因素，直接影响在特定城市空间下公交需求量的大小. 为科学有效评价城市公共交通可达性提出了2种可达性评价方法，分别是定量的可达性组合评价模型和定性的基于土地利用的可达性评价指标体系，分析不同类型建设用地的可达性，促进公共交通可达性与土地利用相互作用机制的形成，为发展公共交通促进城市空间形态和结构的形成提供决策支持.

公共交通； 可达性； 评价体系； 土地利用

0 引言

随着我国城市规模的扩张，城市郊区的外沿，现有城市交通系统越来越无法满足日益增长的交通需求. 为改善城市交通状况和城市环境，我国提出了“优先发展公共交通”的战略，各大城市相应开始采取有力措施践行这一基本国策. 但是，如何有效发展公共交通以促进城市空间形态和结构的形成，已成为研究的重点. 因此，城市的公交网络结构及布局需要有效的评价体系，为线网优化和调整提供决策依据. 公共交通可达性是一项综合的评价指标，通过公共交通可达性评价，可以从系统和全局的角度分析居民采用公共交通方式出行所能到达的活动范围及其所耗费的可达成本，更好地诠释了个体采用公共交通方式出行的便利程度，可为公交系统的评价、改善和规划布局提供新的参考依据.

可达性的概念最早源自古典区位论，是用来反映交通成本的基本指标，最早的度量应用可以追溯到Reilly(1931)对于商业分布引力模型的研究[1]. 随着应用需求的日益增长和技术手段的逐渐成熟，可达性的研究对象和应用领域逐渐增多. 为了更系统全面地对公共交通可达性进行评价，本文分别从定量和定性的角度出发，提出可达性的定量评价模型和定性评价指标. 在定量模型上，通过对比分析常用于交通规划领域的5种模型的优缺点，建立了公共交通可达性组合模型；在定性分析上，充分考虑土地利用和公共交通发展之间的相互协调、相互作用关系，提出基于土地利用布局的可达性评价指标. 以公共交通可达性评价为基础，为公共交通及城市空间结构的可持续发展提供一种理论依据和决策支持.

1 定量可达性评价模型

1.1 模型对比

可达性评价方法按照评价标准不同可分为不同的方法类别[2]. 按照可达性计算成本对象的不同，可以分为空间、时间、经济等不同成本类型的可达性，其计算结果用各自的数量单位进行描述；按照评价目标的不同，可以分为交通成本分析、机会可达性分析与潜能分析等不同类型；按照分析模式的不同，又可以分为对空间阻隔的分析、对机会积累的分析与对空间相互作用的分析. 本文主要对常用于城市交通规划领域的5种可达性模型进行对比分析[3].

1.1.1 空间阻隔模型

该模型将可达性表达为克服空间阻隔的难易程度，将两个节点间的空间阻隔(出行费用、出行时间或出行距离)作为可达性的值，阻隔越小，则可达性越好.

(1)

式中，Ai为对象i的可达性；tij为从i小区至j小区所耗费的出行成本；J为小区总数.

该模型结构简单、计算简便，但模型考虑因素较少，仅考虑了交通网络本身的阻隔因素，不能全面反映其他影响可达性的因素，例如土地利用、交通需求、个体特性等，这也是该模型需要改进的地方.

1.1.2 累积机会模型

累积机会模型的出发点在于人类的选择行为具有随机性的特点. 个体选择某种交通方式出行是存在一定概率的，可在不同的服务点获取该交通方式，每个服务点带给该个体的机会相互积累，即为该个体所能获取该种交通方式服务的可达性. 在每个服务点带来机会的计算上，可以根据成本高低，利用分级加权累积的方式，见式(2).

(2)

式中，n为在研究范围内服务点的个数；ηj为服务点j的机会概率系数；Cij为对象i移动并到达服务点j的成本.

累积机会模型将可达性用概率的形式表达，其描述更加接近现实情况，但由于每个人的选择意愿不同，且具有不明确性和不稳定性，甚至有时跟个体的心情和情绪相关. 在应用时，难以明确界定各服务点的概率系数.

1.1.3 空间相互作用模型

空间相互作用模型，也称潜能模型，表达了可达性与成本之间的非线性关系，认为两者之间可达性的大小与万有引力模型类似，Wilson利用最大熵的原理推出双约束重力模型[4]时指出：可达性不仅与两点间的空间距离有关，还与两点相互作用的潜力，即两点处活动规模的大小有关. 此模型中，最常用的是Hansen提出的潜力模型[5]：

(3)

式中，α为反应距离阻抗tij的敏感程度，常取2～3；Qi为出发地i的规模；Qj为目的地j的规模.

该模型意义明确、简单明了、可解释性好；考虑了目的地和出发地的特点对可达性计算的影响，指出了其与成本值之间相互影响的作用方式，即二者的非线性关系. 该模型的缺点在于出行成本位于分母，成本tij值的单位不易设定，且出发地和目的地的规模及引力不易量化.

1.1.4 效用模型

效用模型是以微观经济学中的消费者理论和离散选择模型为依据发展而来的[6]，从经济学角度出发，将个体的出行看作是一种消费行为，假定终点会使个体获得一定的效用，而个体总会选择效用最大的出行终点，在交通- 土地系统中所获得最终效用即为可达性的评价标准，因此该模型下的可达性是最大期望效用，以对数和的方式表示[7]：

(4)

式中，Vij为对象i在小区j可获得的效用值；C为选择集合.

该模型的优点在于不仅考虑了交通因素、社会经济因素，还将个体的出行行为融入到了可达性的评价中，且在理论上具有极大的扩展空间. 缺点在于该方法涉及数据量巨大，计算较为复杂.

1.1.5 时空约束模型

时空约束模型以时间地理学为基础，同时考虑了时间与空间2种因素的度量方法. 该模型从个体的角度出发，通过特定的时空约束所能达到的时间- 空间区域及所能选择的机会，为可达性水平的值. 通常采用时空棱镜法来进行具体的计算. 此模型的核心在于对时空约束的理解，时空约束是指个体活动的时间及空间特性对活动的选择所造成的限制，时空棱柱则指在特定的时空约束下某一个体的可能活动空间. Kwan提出的基于可行机会集(feasible opportunity set, FOS)的时空约束模型，是很有代表性的模型[8]，即

(5)

式中，Wi为小区i中的机会；FOS为小区i的可行机会集合.

时空法以个体为研究对象，分析了时空约束下个体的出行状况，综合考虑了个体参与活动的能力和偏好、吸引点位置分布、可选择的交通方式等，较好地表现了个体的活动. 但该模型涉及的计算量较大且数据不易获取.

相比而言，空间阻隔模型解释性好，但关注点较为单一，多集中于交通因素，应用范围有限；累积机会模型未对交通系统自身的因素进行表达，也缺少对个体因素的关注；空间相互作用模型多专注于两者之间的可达性，无法表述单一对象的可达性，且与实际情况相关的变量较少，在应用过程中具有一定的局限性；效用模型未能体现土地利用等影响因素，解释性较弱；时空约束模型考虑因素较为全面，但因其巨大的数据量及复杂的运算导致其在实际应用较少.

1.2 公共交通可达性组合模型

为了更好地分析可达性，综合各模型的优缺点，组合模型成为一些学者研究的重点. Bhat提出潜力模型和效用模型的组合模型，Miller提出时空约束模型与效用模型的组合模型[9].

对于可达性评价的含义的理解，一是从城市交通网络总体可达性的角度出发，二是从城市某一点、某一区域可达性的角度出发. 后者又可分为2类，一类是评价城市各点(区)到该点(区)的可达性，另一类是评价该点(区)到城市其他点(区)的可达性. 对于不同对象，这两方面的意义不同. 对于商业、公共娱乐场所的经营者则更加关注第一类的可达性，而一般居民则对后一类的可达性更加感兴趣. 本文所建立的公共交通可达性组合模型就是针对后一类可达性评价进行的，选取城市某一点(区)作为原点，评价该点至城市其他区域的公共交通可达性，并选取出行耗时为可达性评价的成本，评价模型如下：

Aij=KtTij+KsSij+KcCij

(6)

(7)

(8)

(9)

式(7)描述了空间阻隔因素，该指标计算了由节点i至节点j公交线路运营时间，该时间为节点i、j之间所有路段的通行时间之和，各路段的长度和通行速度可由实际测量及观测数据获得. 式(8)应用了累积机会模型的思想，表述的是出行者在不选择其他交通方式而选择公共交通进行出行时带来的累积机会成本；该模型中各种交通方式的选择概率用选择该种交通方式出行的出行量进行表示. 式(9)描述的是出行者在选择不同公交线路或进行公交换乘时，所带来的用户选择成本. 由于个人的选择受个体自身和外界2种因素的影响，个体因素不易量化和判定，因而该模型中仅考虑了公交系统运营状况对出行者选择的影响，即不同公交的发车间隔因素对出行者选择成本的影响.

2 定性可达性评价指标

本文的可达性评价指标体系是基于土地利用布局的可达性评价，评价指标建立的目的在于使公共交通的可达性与各类建设用地的可达性需求相匹配，以更好地满足不同用地类型的居民出行，进而达到公共交通促进土地利用布局形成，引导土地利用发展. 基于土地利用布局的公共交通可达性评价指标有3个.

2.1 可达范围面积At

可达范围面积的评价是针对某个人或群体所在的空间位置分析计算得到的在一定时间内的空间可达性范围，描述了其所能得到的活动范围的大小. 此数量描述了该处的城市居民所能进行各类活动的物质空间范围的大小. 也就是说，针对在某一特定的空间位置下，出行者采取公共交通方式，在不同可达时间成本下所能达到的范围大小，也可以表达为由公交系统所产生的时空约束.

2.2 可达服务面积As

可达服务面积指标是指通过分析技术得到在一定可达成本范围内所能达到的各类建设用地的空间面积. 该指标是在可达范围面积的基础上，对土地利用信息和重要基础设施用地信息进行了统计，描述了在时空限制下，城市居民所能获得的各类服务的数量.

2.3 用地可达面积Al

用地可达面积是从土地利用布局的角度来考虑，在一定可达成本下不同类型建设用地的可达面积，该指标描述了不同用地类型的可达成本差异，现有公交系统的可达性，应既能满足商业、行政、公共交通基础设施用地高强度的出行需求，又能适应工业、仓储等低强度出行需求，实现资源的优化配置，以满足不同层次的需求.

表1 公共交通可达性评价体系

应用以上方法，对某一城市的公共交通可达性进行简单的评价测算，并以用地可达面积为例进行简要的评价分析.

从土地利用类型来看，居住用地和商业金融用地可达性最好，其次为教育用地、医疗用地和行政办公用地，再次为文化旅游和体育用地，最后为工业用地. 工业用地的可达时间最短为30 min. 由表2可以看出，当可达时间大于60 min时，居住和商业用地逐步缩减，而工业用地逐步增加，医疗和行政用地则在不同可达成本范围内均有较为均衡的分布，这说明了城市医疗和市政服务等公共基础服务设施在不同范围内配置的均衡性. 同时也证明了不同用地对可达性需求不同，工业用地对可达性需求较低，是因为交通密集的地方，土地利用价值高，不宜设置工业，而可达性低的地方往往土地价格便宜，适宜进行大面积的厂房和园区建设. 居住和商业用地日常出行量和吸引量大，则对可达性有较高的要求，当可达性降低时，居住用地和商业用地的面积也将逐步缩小. 为方便学生出行，应提升教育用地的公共交通可达性，对工业用地的公交资源配置应根据早晚高峰进行柔性配置，既能满足人们日常上下班的出行需求，又能实现资源的配置和能源的节约，对于新兴的居住和商业区为保证其发展应加快配套建设公共交通服务，提升其可达性.

表2 相同可达成本下不同类型用地面积统计表 km2

3 结论

本文以公共交通可达性的评价为切入点，分别从定量和定性的角度出发，建立了公共交通可达性评价体系. 通过可达性评价计算和分析，可以看出城市土地利用布局决定了交通源分布、交通量和交通方式布局等，是产生交通需求的根源，不同开发强度、不同类型的用地对交通方式的结构和可达性需求不同，须配以不同的交通资源以满足多样的交通需求. 反过来，交通网络状态、资源配置、通行力和相对可达性也在一定程度上影响了土地资源的开发模式，进而影响到城市空间结构和形态的发展.

城市公共交通和土地利用之间相互作用，公交可达性对城市商业、文化活动、居住等用地的空间布局起着关键性、动态性的影响[10]，强迫改变着土地利用性质和开发强度. 土地利用布局与公交可达性、交通承载能力之间存在着相互作用、制约和反馈关系，公交可达性对城市土地利用起着至关重要的导向作用[11-12]. 公共交通可达性科学合理的评价，以可达性强弱及其服务特点，布置不同类型的用地，使土地利用的性质和开发强度与交通承载力、可达性相适应，实现土地利用与交通最优化配置.

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Evaluation of Urban Public Transit Accessibility

ZHANG Xue-mei1,2

(1. Kunming Urban Transportation Institute,Kunming, Yunnan 650011, China;2.Kunming Jiecheng Traffic Engineering Consulting Ltd., Kunming, Yunnan 650011, China)

Public transit accessibility is the key factor of the interaction between traveler, public transit system and land use, which further influences the demand for public transit under the specific urban space. The paper puts forward two ways of accessibility evaluation, the quantitative evaluation model of accessibility and the qualitative accessibility index system based on land use patterns in order to measure the accessibility of different kinds of land use.Therefore, the interaction mechanism of public transit accessibility and land use can be developed; the decision support for effective development of public transit system and urban spatial structure can be provided.

public transit; accessibility; index system; land use

10.13986/j.cnki.jote.2015.01.004

2014- 10- 11.

张雪梅(1970—)，女，助理工程师，工学硕士，研究方向为交通运输规划与管理. E-mail:1401464310@qq.com.

U 121

A

1008-2522(2015)01-20-05