基于公共服务需求导向的轨道线网规划优化研究

王宇宁

(天津师范大学城市与环境科学学院天津300387)

基于公共服务需求导向的轨道线网规划优化研究

王宇宁

(天津师范大学城市与环境科学学院天津300387)

基于城市轨道交通与公共服务设施合力效应最大化的原则和目标，论述轨道交通线网规划基于公共服务需求导向的必要性，继而从理论角度，阐释公共服务需求导向下城市轨道交通线网规划布局优化的理论基础、流程手段和具体策略。最后，以天津市中心城区为实证研究对象，通过对轨道交通与公共服务设施的耦合分析，针对公共服务设施较为集中但轨道交通线网并未覆盖的区域，提出轨道交通线网规划的优化建议:新线路的站点设置应充分与该区域结合;而对于新规划的公共服务设施，在选址时应尽量临近已建成的轨道交通站点，从而实现二者的相互支撑、相互促进。

城市轨道交通;公共服务设施;线网规划;空间耦合;布局优化

伴随着我国城市化进程的日益加快及机动化的飞速发展，面对生态、低碳等可持续发展理念的逐步完善，城市轨道交通以其运载量大、快速高效、节能环保成为各大城市积极发展公共交通、追求绿色交通的优选方式［1-2］。但由于轨道交通建设周期长、投资大、具有不可逆转性，以及对于城市空间结构及土地开发的导向作用［3-5］，其线网的合理规划就成为充分发挥轨道交通综合效益的重要前提。作为大运量的交通工具，轨道交通需要大量客流作为支撑，对土地开发具有较强的依赖性;而作为公共交通工具，轨道交通是服务于公共需求的，应为公众的日常出行提供便捷顺畅的服务，尤其是对基础民生需求的服务设施更应予以覆盖，因此，轨道交通的线网设置应充分结合具有较高人流集聚度的公共服务设施。

基于此，本研究首先论证了轨道交通线网规划基于公共服务需求导向的必要性，继而从理论的角度论述在公共服务需求导向下的轨道交通线网规划的理念、流程与策略，进而以天津市为例展开实证研究，并提出线网优化的相关建议。

1 公共需求导向线网规划的必要性

随着城乡居民收入、消费的持续增长，消费结构发生了明显的变化，对文化、教育、医疗保健等公共服务的消费需求在明显上升(见表1)。由此，也就极大地引发了这些公共服务设施的到发交通量，使其在汇集大量人流的同时，往往也成为城市主要的交通拥堵节点。因此，大力倡导公共服务设施与城市公共交通，尤其是运载量更大、线路运行多集中于地下的轨道交通的有机结合，不仅可以有效缓解地面上的交通拥堵，而且可在一定程度上提高公共服务设施的空间可达性，扩大其服务半径，并强化其设施配置与利用效率［6］。与此同时，公共服务设施的大量人流也可以为轨道交通提供非高峰时段长期稳定的客流支撑，从而提高其运营效益。

表1 城镇居民消费结构变化%

从区位优势的角度而言，公共服务设施较多之处是城市服务区位优越的地区，而轨道交通沿线则是城市交通区位优越的地区，二者均对周边用地具有明显的带动提升作用，使得在土地使用功能、强度以及土地价格分布方面形成以公共服务设施或轨道交通站点为核心的圈层式梯度级差分布特征［3］。因此，轨道交通的线网规划如能与公共服务设施有机结合，将使二者之间的合力效应最大化。

而从社会公平的角度来讲，公共服务设施是城市的基础民生需求，轨道交通作为面向全体市民的公共交通工具应尽可能对其予以覆盖，以满足广大市民的日常出行需求。

2 公共需求导向线网规划的理论解说

城市轨道交通的线网设置遵循“流量”原则，即“线随人走”，而公共服务设施作为居民日常出行的主要吸引点，其大量的人流集散可以为轨道交通提供全天候、全时段的稳定客流支撑。因此，下面将在轨道交通与公共服务设施合力效应最大化的目标指导下，探讨基于公共服务需求导向的轨道交通线网规划的优化。

2.1 规划优化的理念基础——耦合机制

“耦合”一词本是机械专业词汇，本文所提出的“耦合”概念，从广义上更多的是强调城市轨道交通站点地区与公共服务设施之间通过各种相互作用而相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系。由于城市轨道交通客流的集中与疏散、对于城市空间结构及土地开发的导向作用主要是通过轨道交通站点来完成的，因此，城市轨道交通与公共服务设施的空间耦合就主要体现在轨道交通站点与公共服务设施的耦合上。

城市轨道交通站点与公共服务设施的空间耦合是以公共服务需求为导向的相互作用与共同演化的过程。一方面，公众对于公共服务产品消费的提升诱发了巨大的交通运输需求，使得交通网络不断适应这种需求规模的扩大，以满足日益增长的出行需要［8］。这种以公共服务需求为导向的城市交通供需适应过程，是空间耦合发展的前期过程，也是必要条件。另一方面，轨道交通的快速高效使其具有强大的时空收敛性，同时其相对于城市道路系统因交通拥堵而产生的不确定性而言具有更高的可靠性，而这也就成为促使空间耦合发展的决定性因素。

2.2 规划优化的流程手段——叠合分析

轨道交通站点地区作为轨道交通与外部沟通联系的重要节点，其与公共服务设施的空间耦合是实现轨道交通线网规划优化目标的重要手段。关于轨道交通站点的空间影响范围没有明确界限，在实践中，通常有4种划分标准:步行半径、功能—文脉因素、地形标志、开发边界［9］。本研究从实用角度出发，选取步行半径作为确定城市轨道交通站点地区范围的标准，即以站点为核心、500 m半径(步行10 min)的范围。如果公共服务设施与城市轨道交通站点地区在空间上有重合，则认为二者在空间上耦合一致;如果无重合，则意味着二者不能达到最有效的相互支撑状态。

通过将轨道交通站点地区与文化、体育、教育和医疗4类公共服务设施的空间分布进行叠合，分析其对各类设施的交通支撑情况。进而将4类公共服务设施的空间分布进行分层叠加，得出城市公共服务设施总的空间分布，再将轨道交通站点地区与之进行叠合分析。针对轨道交通没有通过的公共服务设施的集中区域，进行线网布局优化调整(见图1)。

图1 基于公共服务需求导向的城市轨道交通线网规划布局优化流程

2.3 规划优化的具体策略——双向互动

在城市的建成区，轨道交通的线网设置通常滞后于公共服务设施的发展，因此，轨道交通线路的规划布局应充分考虑对于公共服务设施的有机串联，实现轨道交通站点与公共设施的高效耦合。但随着轨道线路规模的不断增长，轨道交通网络的日益发展和完善，其对于城市空间发展的变革引导作用也将不断显现，进而诱发公共服务设施体系的更新完善。那么，对于这些在新的城市空间体系架构下拟规划建设的公共服务设施，在选址时应尽量考虑临近已建成的轨道交通站点，以通过二者的相互支撑、相互促进，实现合力效应最大化。

3 公共需求导向线网规划的实证研究

《天津市市域综合交通规划(2008—2020)》确定中心城区的轨道交通线网为环放式结构，由10条城区线组成(见图2)。目前，地铁1、2、3、9号线已投入运营，地铁5、6号线正处于建设之中，而地铁4、7、8、10号线的线网布局仍处于规划之中。由于轨道交通建设的周期长、投资大、建设具有不可逆转性，因此，探究尚未进行建设线路的规划布局优化十分必要。

图2 天津市中心城区轨道交通线网

3.1 轨道线网与公共设施的耦合分析

分别叠合2020年规划轨道交通系统(根据《天津市市域综合交通规划(2008—2020)》确定)与城市的文化设施、体育设施、教育设施和医疗设施，结果如图3、4所示。其中，文化设施和体育设施与轨道交通站点的耦合程度较高，分别有86%的文化设施和100%的体育设施都有500 m范围内的轨道交通站点结合设置，但32%的教育设施和37%的医疗设施在其500 m范围内没有轨道交通站点支撑，轨道交通的节点网络未能与教育设施和医疗设施充分结合。

图3 天津市轨道交通网络(2020年)与公共服务设施的空间分布

图4 天津市轨道交通网络(2020年)与公共服务设施的空间耦合度

对于目前未能耦合的城市轨道交通站点与公共服务设施，宜根据现状和耦合的临近性原则进行整合。对于已经建成的轨道交通站点，新规划的公共服务设施应当充分结合站点进行规划;而对于现状的公共服务设施，新规划的轨道交通站点应当考虑与之结合设置。

3.2 轨道线网规划布局优化建议

通过将文化、体育、教育以及医疗4类公共服务设施分层叠加，得出天津市城市公共服务设施的总体布局，并将其与轨道交通站点地区进行叠合分析。总体来说，天津市的轨道交通线网与公共服务设施的耦合状况较好，轨道交通基本串联起城市公共服务设施的集中区域，但仍有3个公共服务设施较为集中的区域存在轨道交通服务盲点(见图5)，即丁字沽文化中心片区(片区1)、天津大学—南开大学—中医药大学片区(片区2)以及实验中学—儿童医院片区(片区3)。下面将分别针对这3片区域提出轨道交通线网的布局优化建议。

图5 天津市轨道交通网络(2020年)与城市公共服务设施的叠合分析

3.2.1 丁字沽文化中心片区

文化中心是一个城市或地区进行文化展示、交流，市民从事文化活动的场所。丁字沽文化中心片区是天津市红桥区的区级文化活动中心，包括红桥区图书馆、展览馆等公共文化活动设施。其附近共规划有地铁1号线、4号线和8号线3条轨道交通线路，但与各线路最近站点的距离都在700 m以上。由于地铁1号线已经建成通车，因此建议离丁字沽文化中心片区最近的轨道交通站点，即地铁4号线和8号线的交点适当向西北方向移动，以实现对于丁字沽文化中心的500 m轨道交通站点覆盖。

3.2.2 南开大学—天津大学—中医药大学片区

南开大学、天津大学以及中医药大学是天津市的3所知名高校，在校师生共计约7万多人。但在3所高校合计占地约4.3 km2的范围内并没有轨道交通站点，即使是最近的轨道交通站点也有1 000多m的距离，这样既不利于高校师生的日常出行，也不利于轨道交通非高峰时段的客流收集。而通过对国内其他城市知名高校轨道交通支持情况的分析(见表2)可以看出:清华大学、北京大学、同济大学、中山大学等高校的主要出入口500 m范围内至少拥有1个轨道交通站点。

表2 国内部分知名高校轨道交通支持情况

因此，建议对南开大学—天津大学—中医药大学片区周边的轨道交通线网布局进行优化调整。由于地铁3号线已经建成通车，地铁6号线正处于建设之中，该片区附近仅可对地铁10号线进行线路调整。考虑到原规划对于地铁10号线的功能定位以及与地铁1号线换乘的便捷性，线路自与地铁1号线相交于海光寺站后，将原规划的沿新兴路走向，调整为沿卫津路走向，并分别于天津大学东门以及南开大学东门附近设立轨道交通站点(见图6)，以实现对于天津大学以及南开大学的轨道交通支持。但基于现状的建设运营情况仍无法实现轨道交通站点地区对于中医药大学及其附属医院的覆盖，建议以后在增加新的轨道交通线网时优先考虑该片区。

图6 天津地铁10号线线路调整

3.2.3 实验中学—儿童医院片区

实验中学是天津市著名的5所中学之一，占地3.3 hm2，共有在校师生3 200多人。而儿童医院则是天津市唯一的一所三级甲等综合性儿科医院，院内有限的停车位造成大量的路边停车，使得该区域经常出现交通拥堵甚至瘫痪。因此，加强该区域的轨道交通建设十分必要。

而考虑到该片区周边的轨道交通建设情况，地铁3号线已经建成通车，地铁5号线正处于建设之中，因此，结合地铁10号线在南开大学—天津大学—中医药大学片区的调整，在南开大学东门站后，与地铁3号线相交于吴家窑站，继而沿吴家窑大街方向行至与友谊路交口，与原规划线路相连，并增设儿童医院站(见图6)。这样调整线网布局，才能较好地满足对于实验中学和儿童医院的轨道交通支持。

3.2.4 零散分布的公共服务设施

基于轨道交通高昂的建设与运营成本，其站点设置不可能完全覆盖中心城区内所有的公共服务设施，对于部分分布较为零散的公共服务设施，为提高其日常出行的便捷性及可达性，建议加强其与轨道交通站点的公交接驳。

4 结论与建议

交通是手段而不是目的，在城市中极少数人纯粹为了享受交通而交通，大部分人出行是由于他们希望从目的地得到社交、娱乐、教育、就业以及其他机会和好处［10］。因此，作为大运量的公共交通运载工具，城市轨道交通的线网设置应充分结合具有较高人流集散度的公共服务设施，以满足公众的日常出行需求。本文通过对天津市轨道交通站点与公共服务设施的耦合分析，提出天津市轨道交通线网的优化调整建议。但基于天津市现有的轨道交通建设情况，仍然无法满足对部分公共服务设施较为集中区域的轨道交通站点覆盖。因此，建议准备新建轨道交通线路的城市应在现有轨道交通线网与公共服务设施耦合分析的基础上，找出存在轨道交通服务盲点的公共服务设施集中区域，新线路的站点设置应充分与之结合。而对于新规划的公共服务设施，在选址时应尽量临近已建成的轨道交通站点，从而实现二者的相互支撑、相互促进。

［1］苏亦宁，冯长春.城市轨道交通对其沿线住宅价格的影响分析:以北京市地铁4号线和八通线为例［J］.城市发展研究，2011(7):108-113.

［2］杨扬，陈幼林，王孝坤.绿色交通理念下的城市交通规划［J］.城市公共交通，2004(6):11-13.

［3］潘海啸，任春洋.轨道交通与城市公共活动中心体系的空间耦合关系:以上海市为例［J］.城市规划学刊，2005 (4):76-82.

［4］崔扬，袁文凯，周欣.以轨道交通支持天津市城市空间结构转化:天津市市域轨道交通系统规划［J］.城市规划，2009(5):41-45.

［5］黄新民，吴晓，黄芳.公共交通建设与城市可持续发展［J］.城市问题，2007(8):37-41.

［6］张育南.北京城市轨道交通与城市空间整合发展问题研究［D］.北京:清华大学，2009.

［7］宋则.中国经济发展前沿报告［M］.北京:经济管理出版社，2002.

［8］盛来芳.基于时空视角的轨道交通与城市空间耦合发展研究［D］.北京:北京交通大学，2012.

［9］惠英.城市轨道交通站点地区规划与建设研究［J］.城市规划学刊，2002(2):30-33.

［10］［英］肯尼思-巴顿.运输经济学［M］.冯宗宪，译.北京:商务印书馆，2002.

(编辑:曹雪明)

Optimization of Urban Rail Transit Network Planning Based on Public Service Demand

Wang Yuning
(College of Urban and Environmental Science，Tianjin Normal University，Tianjin 300387)

Based on the principle and objective tomaximize synergies between urban rapid rail transit and public service facilities，this paper discusses the necessity of the spatial coupling between them，and puts forward the theory，optimization process and specific strategies of urban rapid rail transit network planning in line with the demand of public services.Tianjin was taken as a case study，with the focus on its areaswhere public service facilities aremore concentrated while rail transit network is not available.The author proposes suggestions on optimization of urban rapid rail transit network planning:the rail stations＇arrangement of new lines should be integrated with regional functions，while the public service facilities newly planned should be located near the existing rail stations as close as possible.By thismeans，themutual development of urban rapid rail transit network and the region can be realized.

urban rail transit;public service facilities;urban rail transit network planning;spatial coupling;layout optimization

U231

A

1672-6073(2016)02-0013-05

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.02.003

2015-03-19

2015-04-16

王宇宁，女，博士，讲师，从事城市轨道交通规划设计研究工作，wangyn8158@126.com

天津师范大学博士基金资助项目(52XB1402)