城际客流视角的多尺度城市体系空间关联特征研究

王启轩　张艺帅　赵民

〔摘要〕在区域一体化进程中，高速铁路建设日益完善，铁路站点等综合性交通枢纽在多尺度城市体系的组织构建过程中发挥着重要作用。以我国华南铁路枢纽城市——广州市为例，运用手机信令数据识别出通过广州市四大铁路客运枢纽的客流来源地、目的地，比较各铁路枢纽组织城际客流的整体空间特征，并从广东省域、广佛都市区、1km级网格三个层级探究城际客流影响下的城市体系关联结构。研究发现：广州市四大铁路站点已形成了主次搭配、辐射区各异的整体格局，但在承担城市门户和区域枢纽功能方面存在着结构性差异。从宏观层面看，区域级客运枢纽对省域城市体系建构起到了重要的链接作用;从中观层面看，各区县城际客流的出發、抵达站点存在“属地化”及“非对称”特性，铁路枢纽俨然已成为广佛都市区功能交互的重要构成部分;从微观层面看，广州市空铁联运体系已具一定规模和特色，而四大铁路枢纽的优势服务范围则在空间上相对独立，其中广州站和广州南站具有显著的跨市服务功能。文章对有效引导多层级城市体系完善和促进城市内各类交通枢纽协同发展具有一定启示意义。

〔关键词〕铁路枢纽;空间关联;跨城客流;城市体系;广州

〔中图分类号〕TU982〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-0694（2022）03-0001-15

不断革新的交通技术和日益完备的基础设施网络极大提升了客货运效率，现代化高速铁路建设则大幅缩短了城市间的时空距离，加速了城际经济和社会交流，大大提升了区域发展一体化水平〔1〕。高等级现代化的铁路站点，往往以其重要的区域性交通职能带动周围片区形成特定职能的公共服务中心，是组织区域城际人流网络的枢纽。我国重要的区域中心城市通常依托多个铁路站点形成组合型交通枢纽，承担多尺度、多层级的区域性城际客运组织功能，支撑相应城市体系的健康运转。在组合型枢纽内部，不同等级铁路站点的城际客流组织能力及其影响下的多层级城市体系特征有何差异，值得进行深入探讨。

广州市是粤港澳大湾区核心城市之一，也是华南地区最大的铁路交通枢纽城市，在组织粤港澳大湾区多层级城市体系运转中发挥着重要作用;同时，其所属的广东省交通基础设施建设相对完善，城市网络发育日趋成熟〔2〕。基于上述背景，本文以广州市四大客运铁路站点为依托形成的铁路枢纽作为研究切入点，利用手机信令数据识别各枢纽的城际客流信息，进而分析多尺度城市体系的空间关联特征，以期探索城市重大交通枢纽链接下的多层级城市体系空间结构内涵。

一、研究框架

1.研究综述

（1）铁路枢纽影响下的城市与区域研究。铁路枢纽是围绕重要铁路站点形成的城市综合性交通枢纽，一般兼具对外链接和对内辐射的多重功能。城市研究领域既有关于铁路站点的研究，大多聚焦于探究城市和区域的交通可达性〔3-4〕、站点与周边城市开发的关系〔5-6〕、站点对城市空间结构的影响〔7-8〕等。近年来，在“流动空间”理论影响下，部分研究以网络分析方法探索了区域铁路站点空间网络的优化路径或以高铁出行为切入点探究城际人员流动问题〔10-11〕等。此外，亦有学者以客运交通流数据为基础，对广东省“珠三角”地区城市空间的多中心格局做了辨析〔12-13〕。该类研究虽具有数据获取便捷等优势，但精度相对较低，难以对行动者的出行轨迹进行精确追溯。

（2）移动大数据在城市与区域研究的运用。随着信息化时代的来临，大数据可以更为及时、精准地追踪、描述用户的行为特征。当前，通过移动通讯设备追踪获取用户空间分布、出行轨迹等数据，并加以脱敏处理的方法主要有手机信令数据和基于GPS定位的LBS数据两种，它们均已在城市及区域发展研究中得到了广泛应用〔14-16〕，其中，手机信令数据以通信基站作为“锚点”来记录个体移动轨迹，进而识别民众的职住通勤、消费出行等行为特征。这方面研究成果较多，如聚焦城市内部的空间结构辨析、就业中心体系识别〔17〕、商业中心活力测度〔18〕等;亦有不少研究扩展到城市群及城镇体系层面，用以分析区域空间结构及相互联系特征〔19-20〕。

总括而言，当前基于铁路客流的城市一区域研究主要聚焦两方面：一是将城市作为一个整体，关注区域中的城市相互作用关系;二是以城市内部站点为切入点，对其服务范围、绩效等作探讨。鲜有研究将两者结合起来，以综合阐述其对外组织区域、对内服务市域的“两个扇面”作用。本文选择广州市内的四大铁路客运站点——广州站、广州南站、广州东站、广州北站①作为“锚点”，基于手机信令大数据，以通过各铁路枢纽的城际客流为线索，剖析铁路交通枢纽对区域多层级城市体系的组织特征。

2.研究设计

（1）多尺度研究思路。城市体系具有多层次性特征已成为学界共识〔21〕，理解大城市内部的微观过程可以加深对城市体系宏观过程的认识〔22〕。Bretagnolle等（2009）的研究指出，城市体系空间由多层级网络结构与特定的动态功能所构成〔23〕，可分为宏观（特定国土空间下的城市体系）、中观（连续的城市地理实体）以及微观（居民、公司、机构等城市基本单元）三个层级〔24〕。本文以铁路枢纽为切入点，建立多层级统一的城市体系空间关联研究框架，从宏观（广东省域空间）、中观（广佛都市区）以及微观（250m至1km级网格空间）三个层级入手，对比分析广州市四大铁路枢纽组织下多层级城市体系的空间关联差异（详见图1）。

首先，本文从客运结构、时间变化、空间服务三个视角，对广州市四大铁路枢纽城际客流的特征进行差异辨析，把握不同铁路枢纽的城市和区域职能。其次，本文分三个尺度认识铁路枢纽对城市体系的空间关联特征。在宏观层级，本文借鉴城市网络分析方法，基于跨城客运联系，构建省域城市关联网络，并从本市往来、区域组织两个方面进行解读。在中观层级，本文对比分析各站点与广州市各区县间的出发、抵达对应关系，并讨论铁路城际客流对广佛同城化的影响。在微观层级，本文利用GIS空间分析手段，辨析不同铁路站点服务空间的差异，从而综合认识铁路枢纽对广州及所属城市一区域内各层级城市体系的组织作用。

（2）数据选取与识别。本文采用2017年5月8日至2017年5月21日连续两周的联通手机信令数据，期间数据识别量稳定，可以客观地表征途经广州市主要铁路枢纽的跨城人员流动状态。本文通过识别得到广州市四大铁路枢纽乘客的来源地与目的地数据;根据分析尺度，将广佛市域内数据汇总至网格层面，将省域内其他地区数据汇总至地市层面。

数据识别过程采用了较成熟的信令轨迹识别方法，即基于乘客从来源地至铁路枢纽、铁路枢纽至目的地的空间行为特征，由个体移动轨迹识别出通过铁路枢纽进行跨城出行的乘客来源地及目的地。考虑到进出站、候车时间及信令识别的时间颗粒精度，本文以30分钟为阈值识别在铁路站点停驻的城际出行用户，并以其前一个停驻1小时以上的地点作为来源地，后一个停驻1小时以上的地点作为到达地（详见图2）。同时，考虑到传统铁路站点周边可能存在大型商業，为排除日常商业消费出行等非城际交通出行的干扰，本文去除了来源地与目的地相同的数据。经过数据清洗并剔除O—D相同的市内轨迹后，本文共获得15.28万条省域内城际联系，进而根据位置信息汇总至对应空间单元。

二、广州市四大铁路枢纽的城际客流特征差异

1.客运结构视角

从客流数量来看，各铁路枢纽承担的客流总量相差悬殊且存在结构性差异（详见图3），客流量由多到少依次为广州南站、广州站、广州东站、广州北站。广州东站虽然为特等站，但服务能级与广州南站、广州站有一定差距;广州北站客流量与其它站点的差距更为显著。从功能角度来看，广州、广州南两个站点作为门户和枢纽的职能较为凸显，两者客流总量均在5万人以上，其中转客流占比均超过20%，汇集了大部分省域内铁路枢纽中转客流;而广州东、广州北两个枢纽则主要服务于往来广州市的旅客，其中转客流总量小、比例低。

2.时间变化视角

本文从时间维度对比工作日、周末城际客流变化（详见图4）。广州市四大铁路枢纽变化趋势较为一致，特别是广州站、广州南站和广州东站，客流量在周五、周六、周日均有较大幅度上升。这表明，以广州为核心，省内城际客流联系在周末更为紧密，即除了日常商务联系与通勤联系外，广州与周边城市间基于周期性的城际住职关联、消费游憩关联等特征行为所构建起的功能网络联系也很活跃，以广州为中心的城市一区域已呈现出较强的一体化趋势，铁路城际出行在省内已具有“公交化”的特征。此外，广州站和广州南站的中转客流量变化幅度较大，而广州东站和广州北站，特别是后者的中转客流量较少、相对稳定，这表明组织区域周期性特征出行流动的多重功能集中于广州站和广州南站。

3.空间服务视角

本文以客流来源地与铁路枢纽间的距离及其对应人数为指标，对比各枢纽在广州市域内服务距离的衰减状态，得到各站点的欧氏距离—人数分布曲线（详见图5）。各铁路枢纽曲线形态差异较为明显：广州北站服务能级较低，曲线平缓且无明显峰值;广州东站曲线形态较为陡峭，有着明显峰值，客流来源主要集中在10km范围内;广州南站地处市域南侧，距离传统中心城区有一定距离，峰值出现在10km—20km范围，服务范围较广;广州站曲线形态与广州东站相似，呈显著的长尾分布特征，但峰值区域距离车站更远且衰减更显平缓，这表明广州站可辐射空间更广阔。

可见，基于铁路站点的综合性交通枢纽在承担广州“城市门户”和“区域枢纽”时的功能偏重不同。这些总体特征证实了铁路客运枢纽等级不同带来的城际客流结构性差异，区域性铁路枢纽的城际客流更多、中转旅客比例更高，同时区域性铁路枢纽在市域的辐射空间更广阔。综合看来，广州市四大客运站点呈“双主、一次、一辅”的格局，其中“双主”为广州站、广州南站，前者是广州市传统的客运枢纽，后者是以高铁为主的新兴枢纽，两者共同支撑起广州市作为华南最大铁路枢纽的核心功能;“一次”为广州东站，是广州市铁路枢纽在中心城区内的重要组成部分，并助推了广州市主城区城市空间结构的跨越式增长〔25〕;“一辅”为广州北站，是广州市域次级铁路节点的代表，作为广州市北部的交通枢纽分担了北部地区的部分客流压力。

三、多层级城市体系的空间关联特征辨析

1.宏观层级的空间关联特征

本文从两方面考量广州市各铁路站点对省域城市体系的组织能力，一是广州市作为起始地或目的地的门户功能网络关联，二是经由广州市各铁路站点进行中转的枢纽功能网络关联。

（1）门户功能网络关联特征。本文通过观察省域其他各市与广州的往来联系（详见图6）可知，与广州市城际客运联系最紧密的前三个城市为深圳、佛山、东莞，相对应承担最多客流的站点分别为广州南站、广州站和广州东站。此外，广州市经由普速铁路往来粤西的湛江、茂名、阳江以及经由广武铁路往来粤北沿线的韶关、清远的客运职能主要由广州站承担;广州市往来粤东各市的城际客运职能则主要由广州东站承担;与省内其余各市的城际客运职能则主要由广州南站承担。

（2）枢纽功能网络关联特征。广州市各铁路枢纽组织省域客流中转的作用同样突出，组织起区域各市间高效联通的“流动空间”。各枢纽对区域中转客流的组织能力差异显著，在空间廊道上亦各有侧重（详见图7）。广州站与广州南站组织区域客流的能力明显更强，支撑起了区域铁路城际客流的主干网络。其中，经由广州站组织的中转城际联系对珠三角、粤北、粤西地区具有较强的辐射能力，特别是客流量前6位的网络关联均与韶关或清远有关，如韶关至佛山、韶关至东莞等。广州南站组织的中转城际联系则多与珠江口两岸各市相关联，对粤北、粤东地区也有一定的辐射力，其中深圳与佛山、中山的中转联系较为凸显。相比之下，经广州东站中转联系的网络结构则有明显收缩，该部分客流集中于珠三角、粤北地区;而广州北站的能级相对较低，仅在广州市近域的部分地区存在一定的客流组织能力。

2.中观层级的空间关联特征

铁路枢纽对广佛两市内各片区客流的组织能力亦有差异，本文以区级单元分析广州市各枢纽的出发客流来源地、抵达客流目的地，并从该角度认识广佛同城化地区的城际关联特征。

（1）广州市各区客流的到发特征。如图8所示，从出发客流来源地来看，来自白云、天河、番禺、海珠、越秀五区的客流人数在总人数中的占比均超过10%;其中，前往广州站出行的最大客流来源于白云区，而非其所属的越秀区;前往广州南站、广州东站与广州北站出行的最大客流来源则分别为其所属的番禺区、天河区及花都区，可谓同域特征更强。从抵达客流目的地来看，白云、天河、番禺、越秀四区在总人数中的占比均超过10%;与客流来源地特征相似的是，广州站抵达客流的目的地主要为白云区，其他枢纽抵达客流的首位目的地均在其所属行政区内部。另外，各枢纽客流出发、抵达比例存在明显的“不对程”性：广州南站所吸收的出发客流较多，这与其高铁班次设置更多、便于居民出行关系很大，而地处广州市中心的广州站吸收的到达客流则较多。

（2）站点对广佛都市区的组织。广佛都市区是典型的同城化区域〔26〕，而通過政策引导和设施体系共享促进彼此共同繁荣是推动广佛同城化发展的重要内容〔27〕。本文对广佛都市区内部及对外铁路客运联系进行探讨，有助于理解重大交通设施对同城化地区的空间关联与组织作用。

广州站是广佛肇城际铁路的起点，广州南站通行贵广、南广等高速线路，沿途连接佛山，由这两个站点串联两市之间的城际铁路出行。比较特殊的是，由于广佛都市区还存在城际轨道交通线路，并通过广州轨道交通系统衔接广州站（广州2号线、5号线）与广州南站（广州2号线、7号线），故此处也包含经由这两个枢纽的地铁站换乘广佛线轨道交通而进行跨市通行的客流。可见，它们在广佛都市区的跨城客流组织中承担着铁路、轨道交通及相关配套功能叠加的综合交通枢纽作用。从经由两大铁路枢纽往来广佛各区的客流情况来看（详见图9），在佛山至广州的客流中，南海区是最大的客流来源，广州站则承担了超2/3的客流量，是佛山市前往广州市的主要到达站点，显然广州中心城区多元复合的城市功能是吸引佛山客流前往的重要原因。而在广州市至佛山市的客流中，两站点服务的出发来源地基本符合近域原则，经由两站的客流量几乎相等，佛山市顺德区、南海区则主要吸收了广州市前来的客流。

再进一步观察广州市四大铁路枢纽承担广佛两市至其他城市城际出行客流的情况（详见图10）。广州市中心各区是四大站点的主要服务区域，而佛山市通过这些站点的出行客流集中在南海区、顺德区和禅城区，且均以广州南站作为首位出行站点。在到广州南站乘坐列车的乘客中，来自佛山市的约占12.82%，高于到广州其他站点乘坐列车的乘客比例，这表明广州南站已经在广佛基础设施一体化过程中初步起到了预期作用。

3.微观层级的空间关联特征

在由居民个体汇总的网格尺度城市体系层面，本文通过识别客流来源地、目的地可以较为清晰地刻画出铁路枢纽对不同城市片区的辐射程度。在城市就业、商业中心体系等研究中，用手机信令大数据识别居民就业、消费的来源地并进行城市空间结构分析的研究已经较为成熟。在铁路站点的研究方面，曾有学者对城市内客流吸引范围等作过初步探讨〔28〕。依照识别规则，铁路枢纽的城际客流来源地、目的地包括了乘客居住地、办公地以及与火车站存在紧密空间联系的地区，一定程度上表征了铁路枢纽对城市空间结构的影响②。

（1）来源地、目的地布局特征。本文观察通过四大铁路枢纽前往其它城市的城际客流在广佛两市内的出发来源地分布情况发现，除广州南站外，城际客流的来源地皆具有很强的“属地化”特征（详见图11）。广州北站客流来源地集中于花都中心区及北部的狮岭镇，广州东站来源地主要集中于天河区南北轴线及中心城区东西轴线附近，广州站来源地则集中于越秀区，并与广州地铁2号线、5号线沿线地区纵横相连。相比之下，广州南站客流来源地辐射范围最广，对于近域的番禺和海珠、中心的越秀和天河等片区均有较强的吸引力，同时对佛山市中心的禅城及毗邻广州市的南海、顺德城区也有较强的辐射作用。

本文还观察了其他城市客流通过四大铁路枢纽抵达后的最终目的地为广佛两市辖区的分布情况（详见图12）。广州北站客流目的地与来源地分布类似，大多前往花都区;广州东站抵达客流的目的地主要在天河区珠江新城附近;广州站客流目的地主要为越秀区北京路、荔湾区上下九地区，以及天河区珠江新城等商业区;广州南站客流目的地除自身周边外，主要集中于番禺中心区、北京路―珠江新城沿线，但客流的最终目的地相较于广州站则更为分散。同时，各站点到达客流除中心城区各大公共中心地段外，还具有共同的高值目的地——广州白云机场。这在一定程度上表明广州城市—区域中的“空铁联动”效应已然较为显著。

（2）铁路枢纽的空间竞合关系。参考城市公共中心对城市空间辐射作用的相关研究方法〔29-30〕，本文从各铁路枢纽竞合视角划分四大铁路站在广佛都市区内的“优势服务空间”。分析结果显示，仅有少数地区属于两个或多个铁路枢纽的“争夺区”，四大铁路站点的优势服务空间从属较为分明（详见图13）。其中，广州北站与广州东站的优势服务空间相对集中，广州北站优势服务空间主要在以其为中心的广州花都区，广州东站则主要服务天河区大部分地区和黄埔区西部地区。相比之下，广州站与广州南站优势服务空间更广，服务飞地广泛存在。广州站主要服务白云区大部和荔湾区、越秀区，融合佛山南海区，并向从化及增城两方向延伸或存在飞地，在南沙区及佛山市其余地区也存在少量服务飞地。广州南站的优势服务空间除番禺区大部分地区及南沙区外，向增城方向亦有部分延伸，同时还广泛服务于佛山东，以及南部地区的禅城区、顺德区及三水、高明的中心区等地，跨市“共享服务”属性较为凸显。

总括而言，广州市四大铁路枢纽在微观层面已经形成了层级显著、职能异化的组合型枢纽体系格局。广州站与广州南站等级较高，服务空间更广、客流量更大;广州东站服务空间相对集中于自身周边地区;尽管广州北站的服务能级相对较低，但仍为全市北部地区的城际出行提供了重要支撑。需要指出的是，广州南站位于广佛市域边界，其如何与城市发展布局相协调的议题在站点规划建设之初便已经被提出〔31〕。目前就其客运服务效果来看，广州南站服务广佛同城化地区的初步目标已经达成，围绕广州南站进行“广佛融合先导区”的规划建设也已被提上日程。作为粤港澳大湾区高铁网络的核心枢纽，未来广州南站对湾区各城市节点的组织职能可望更为彰显。

四、结论和展望

1.主要结论

高效联系的城际客流，是科学建构多尺度、多层级城市体系的重要支撑耍素。本文以广州市四大铁路枢纽组织下的城际客流为切入点，运用手机信令数据分析比较各枢纽组织下的多层级城市体系空间关联及异同，主要结论如下：

广州市作为粤港澳大湾区的核心城市之一，市内四大铁路客运站点兼具城市门户与区域枢纽双重职能，形成了主次搭配、功能协同的“双主、一次、一辅”组合型客运铁路枢纽发展格局。各铁路站及围绕其形成的综合交通枢纽，有着不同的职能等级，对区域客流的组织存在结构性差异;同时在时间维度上存在着周期性变化，在市域空间服务上亦表现出差异化的衰减特征。

在宏观层级（广东省），广州站和广州南站作为重要区域级客运枢纽，总客流量大，同时承担了大量的区域中转客流，在广东省城市体系建构中起到了重要链接作用;而广州东站和广州北站区域中转客流比重较少。在中观层（广佛都市区），各区客流在城际出行中选择出发、抵达站点存在明显的“不对程”性，位于中心城区的两大站点的抵达客流比例较高，而广州南站的出发客流比例较高;同时，广州站、广州南站也承载着部分佛山居民的城际出行职能，未来广州南站将在广佛一体化进程中继续扮演重要角色。在微观层级，本文发现客流对出行站点的选择具有显著的“属地化”特征，而各铁路枢纽的客流目的地除了重要商务办公等就业中心外，还有共同的高值目的地——白云机场;同时各枢纽的主要服务范围呈现地域邻近规律，广州海珠区受到广州站、南站、东站的共同辐射，佛山市则主要受到广州站和广州南站的辐射影响，尤其是广州南站的服务范围覆盖了佛山市中心城区和顺德南部地区。

2.研究展望

随着区域一体化进程加速，城际人口流动日趋频繁，重要铁路站点既是典型的区域性综合交通枢纽，亦围绕交通核心职能形成城市公共中心。尤其是现代化高速铁路的发展建设，对实现高效的城际功能联系，进而提升城市在区域乃至全国的竞争力等具有重要意义。依据《广州综合交通枢纽总体规划（2018 —2035年）》，未来广州将打造“以广州白云国际机场、广州北站、广州南站和广州站—广州东站等组成的交通枢纽三角区”，以进一步强化其作为我国重要中心城市的地位，以及支撑粤港澳世界级大湾区建设。其中，广州站与广州东站将进行一体化改造，打造“广州中心火车站枢纽”;广州北站将进一步加强和白云国际机场的交通衔接，实现空铁联运;广州南站则将继续作为特等站，在大湾区的区域网络组织、广佛一体化进程中发挥重要作用。铁路站点间的整合发展将成为今后各大中心铁路枢纽发展的重要导向;同时城市中各类型交通枢纽的协同合作也已经成为重要议题。例如，广州各铁路枢纽均有一定比例乘客需要前往白云机场，反应出特大城市及其周边区域存在空铁联运的客观需求;这也对加强机场与各大铁路枢纽间的市内交通换乘的便捷性、舒适性提出了更高要求。这对国内其他交通枢纽城市内多类型、多层次交通系统的联动发展也有重要的启示意义。

本文以重要铁路枢纽组织下的城際客流为切入点，对探索特大城市及所属区域多层级城市体系的空间关联特征作了初步尝试。还需要指出，文中的数据规则设定模拟了通过铁路站点组织区域人流的过程，具有一定的演绎分析成分，与实际情况难免会有所出入。此外，本文所采用的铁路枢纽概念包含了火车站点及其邻接换乘轨道交通等设施的综合性交通枢纽概念，城际客流的来源地、目的地则涵盖了通过站点的用户所驻留的居住区、商务区及其他场所等多种情况。在未来研究中，一方面，需要关注一些技术性问题，例如对通过枢纽的客流对象所使用的交通方式作进一步区分，并对客流来源地和去向地的属性作精细化辨析;另一方面，还需深刻理解多类型综合性区域交通枢纽的作用，认识其对于多层级城市体系的组织过程及影响机理，进而为今后城市与区域发展规划及运营治理提供有效支撑。

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