多层次轨道与城市群流空间耦合模式研究

李 娟

（中国城市和小城镇改革发展中心，北京 100038）

随着我国城镇化的快速发展，顺应经济全球化和区域一体化趋势，城市群成为新型城镇化的主体形态，是支撑全国经济增长、促进区域协调发展、参与国际竞争合作的重要平台[1]，而轨道交通是城市群发展的重要条件和前提。但在发展过程中，城市群主轴上的一些城市，尤其是中间地带城市，规模普遍偏小、城市间发展不平衡现象客观存在，且往往被忽略；城市群轨道交通系统存在运力不足、效率低下和运输结构不完善等通病。因此，如何科学处理多层次轨道与城市群的关系，改善城市群“中部塌陷”区域问题，发挥轨道交通对城市群毗邻区空间发展的重塑作用，提高轨道交通对城市群毗邻区的优化、引导具有重要意义。

学术界关于多层次轨道和城市群的研究集中于2类。一类是研究轨道交通影响下的城市群空间组织[2]：李鑫[3]通过获取城市间每日长途客运班次和两市共现网页数据，从关联强度和城市节点关系2方面对中原城市群空间结构进行解析。邹海翔[4]基于定位数据提取的交通出行流数据，对深莞惠的交通流空间联系程度进行了定量分析，并探索了自组织的空间网络结构特征。另一类是城市群空间结构下轨道交通系统的优化研究：蔡润林[2]基于不同空间层次下城际出行的需求特征和要求，提出以服务为导向的长三角城际客运发展总体模式。王海江等[5]基于“流空间”视角，建立交互式的空间联系网络，深度解析全国铁路交通联系的空间分布与集聚格局。吕韬等[6]基于我国城市群发展现状及其区域空间结构发展的模式，提出城际轨道交通布局形式。陈小君[7]通过重新确立市郊铁路及重要节点在大都市区中的地位与作用，补充完善轨道交通网络结构演变的指标。陈必壮等[8]基于中国城市群空间结构发展概况、分布，提出了城市群综合交通系统规划方法。王文静等[9]基于对都市圈空间发展演进理论的研究，从宏观、中观、微观研究了轨道交通与都市圈空间结构互馈关系。

既有研究存在局限性，体现在对城市群内毗邻区与轨道交通的互动机制缺乏深入研究，尤其是两者之间协同发展的耦合模式研究不足。另外，对城市群区域内轨道交通的融合关注不够，也使研究的全面性存在缺陷。

1 城市群空间特征及发展模式

1.1 城市群空间特征

自国家明确规划19个城市群后，国务院已批复10个国家级城市群。城市群由城镇化高度发育而成，国家级城市群是城市发展到成熟阶段的最高空间组织形式，其发展水平代表着一国现代化和城镇化的发展水平。目前，城市群的发展已成为国家空间发展的重要战略导向。为快速健康地培育城市群，必须精准把握其空间发展特征。

1.1.1 由等级到协同的过程

城市群的形成一般主要经历“乡村—城镇—中心城市—都市圈—城市群—大都市带”的发展过程[8-10]，如图1所示。在不断演进的过程中，城市群内部各个城镇都有自己的定位，且与邻近区域内不同规模的城镇有密切联系，尤其是经济发达的城镇密集区的特定范围内。其彼此间通过各类物质要素的频繁流动，促使不同等级规模的城镇相互作用，不断推动城市群空间组织结构优化，最终形成一个耦合协同、有序竞合的区域整体。

图1 城市群空间形态成长过程

1.1.2 “流空间”是关键载体

城市群的形成发育是一个长期、漫长的过程，是城市间相关关系的空间和功能表达，并不是若干城市在一定空间范围内的自然布局和简单组合。城市群能够成“群”的关键在于城市间要素流动形成的紧密联系和互动。陆大道院士称其为“有流空间”；其实“Space of flow”（流空间）最早是由社会学家Manuel Castells提出，主要是信息流不断运动形成的空间载体，并强调了城市节点的价值[11-12]。目前“流空间”这一概念在国内已有使用，并已延伸到人流、物流和信息流等方面。随着信息技术的不断进步，“流空间”成为城市群主要的载体空间，以信息技术为基础的网络流线和以轨道交通为基础的快速交通流线为支撑，在城市群内创造一种有目的、反复的、可程式化的动态运动，进而成为促进城市群健康可持续发展的内生动力。

由于城市群是一个复杂的、开放的巨型系统，其空间辐射范围一直处在动态变化中，不能划出绝对明确的界限[10]，因此本文假设：一个城市群中，以首位度最高的2个城市（一般大于等于2个）的辐射半径所形成的圆，切线之间围合的区域称之为城市群的流空间，如图2所示。

图2 不同城市群空间形态下的流空间示意图

1.2 5类空间结构发展模式

城市群空间范围都是相对的，主要是因为其范围一直处于动态变化中，不可能勾勒出绝对明确的城市群界限。本文参考美籍法国地理学家Gottman J（戈特曼）大城市连绵区学术思想[13]和国内学者姚士谋编写的《中国城市群》及相关案例[14]，结合我国各地区自然条件、地形条件和城镇发展形态等，将国内城市群空间结构发展模式划分为5类，如图3所示。

培育城市群已成为我国走中国特色城镇化道路、推动区域协调发展的重要战略[8]。当前，按照图3、表1分类。

图3 国内5类城市群区域空间结构发展模式[15]

表1 国内5类城市群区域空间结构

2 流空间视角的轨道交通优化需求

众所周知，城市群不是一个实体的行政区域，但其内部城镇因空间联系构建诸多交通连接，这些交通流纵横交错、流动交汇，彼此关联、彼此影响，形成交通联系下的“流空间”[5]。城市群内多个城镇因交通线路的开行而在空间上串联起来，同时与其他城镇构建不同距离的空间联系。

城市群的“流空间”中存在着很多“流”和“城市节点”，人们关注的重点不是“流”本身，而是承载着多种“流”的人及人群。人的流动是城市群“流空间”的核心所在，其表现为居民出行、购物和商旅等人类活动形成的空间。城市群“流空间”的构建基础是基础设施的整合协同，具体由快速交通网络的便捷度和信息网络的融合度体现。

随着我国城镇化的快速推进，城市群内各城镇间经济联动效应日益凸显，这对承载要素流需求的载体提出了更高的要求[5]。国内外经验表明：高质量的基础设施建设是城市群建设的根本保障，而多层次的轨道交通对于支撑城市群空间结构、提升城市群整体竞争力具有重要意义。多层次轨道交通建设与城市群发展有着密不可分的关系，其是城市群不断发展和扩大的产物，也是打破行政区划阻隔的重要媒介，那么如何构建既符合我国国情，又与城市群空间形态相互耦合的多层次轨道就非常必要和迫切，实现这一目标的先决条件是辨析我国城市群流空间内轨道交通的发展需求。

2.1 高质量要求下多层次轨道需精细设计

目前，我国城市群内轨道交通的建设大部分是为了满足区域内巨大的客流需求而产生，但由于每个城市群流空间内条件不一，因而呈现出“不统一”“碎片化”“不完备”的状态。例如，成渝城市群的规划目标是利用国铁能力去开行市域（郊）铁路和将区域和城际合在一个层次，分成国铁、市域（郊）铁路、城市轨道。而长三角城市群是根据空间层次和尺度关系，将城际出行划分为跨大尺度、都市圈、城市密集区和城市毗邻区4类城际出行[2]。

精细化的轨道交通是国际大城市群普遍的交通战略选择。例如，美国东北部大西洋沿岸城市群、日本太平洋沿岸城市群、英伦城市群的轨道交通已形成各种制式协作的多层次网络，相比而言，我国城市群轨道交通线网不仅存在层次不完备的问题，且伴有对划分参照的误区。一般提到轨道交通线网的层次，很多人会从行政空间上考虑，将其划分为城市轨道和市域轨道，在此基础上研究2个圈层轨道线网的衔接。但从城市发展规律来看，行政空间的范围处于动态变化中，轨道交通作为重大的交通基础设施，若规划不合理，会对市域范围内的城市化造成负面影响。

鉴于此，国家发展改革委发布的关于实施《2019年新型城镇化建设重点任务》的通知中提到，在城市群构建以轨道交通、高速公路为骨架的多层次快速交通网，推进干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通融合发展[16]。由于不同层次、不同制式对应的投资成本和适应的客流需求各不相同，因此准确把握多层次、多制式的轨道交通，有利于提高客流效益、降低造价成本，是提高轨道交通可持续发展的有效路径。

2.2 时空紧约束下多层次轨道需融合衔接

我国正处于城市化转型期，一方面土地利用由高强度扩张逐步向严控增量、盘活存量和增加流量转变；另一方面面对严峻的环境问题，高效、集约、绿色、环保的轨道交通在城市群中的主导地位凸显；同时多样化的交通需求对轨道交通提出更高的要求。目前，我国城市群既有轨道线网间主要以对接换乘为主，换乘形式较为单一。为使客流能够在网络间便捷转换，一是要将不同网络有序衔接；二是亟需发展直通运转、多点换乘等多样化的衔接模式。

国外许多大城市群的区域轨道建设已取得较大成功。例如，日本各条线路上行驶的电车并不是以同样的速度在运行。京王线有特急、准特急、急行、区间急行、快速和各停等，如图4所示；而东急线则分为特急、通勤特急、急行、准急和各停等。这2条线路其实分属不同的公司，分类方法也并不一致。日本为提高都市区内轨道交通服务水平，减少乘客的换乘次数，提高载客效率，其重要举措是“直通运转”：A公司的电车可跑到B公司轨道上，B公司的电车也可跑到A公司轨道上。在城市群流空间内，轨道交通建设应研究不同制式轨道的合理布局与衔接，尤其在我国土地利用向维持存量与质量并举转变的时期，城市群流空间内多样化的出行需求叠加在同一通道上更显迫切。

图4 日本京王线共线运行情况示意图

事实上，城市群仅是城市群形成发育的成熟阶段，其发育的顶级阶段是戈特曼认为的大都市带，即地域结构呈现多核心星云状高度交织的网络结构[10]。对于我国而言，城市群流空间轨道交通建设正逐步展开，在轨道网络规划阶段考虑需求多样化的同时又兼顾通道资源的高效利用，并考虑未来网络化运行，以此来提高城市群流空间综合承载力。

3 多层次轨道与城市群流空间的耦合机制及模式

3.1 多层次轨道与城市群流空间的耦合机制

19世纪20年代，德国经济学家J.H.Thunen首先意识到交通条件对城市形态、城市区位的重要意义。随后交通对城市空间形态的引导作用成为一些学者关注的热点，正式揭开了交通-城市空间耦合的研究序幕。相关文献资料表明，城市群空间结构与轨道交通的布局相辅相成，互为促进[6]。本文着重以城市群流空间中的城镇等级和多层次轨道布局与衔接的关系为切入点，来探讨彼此间的耦合协调机制。城市群流空间和多层次轨道交通有着互相衍生的关系，两者相互作用、相互影响，呈现出2种局面。

第一种局面是一方适应另一方。一般情况下，城市群流空间结构很大程度上决定了轨道交通的走向[6]。由于城市群流空间内包含不同等级的构成单元，大到特大城市，小到小城镇和乡村地区，其出行需求、出行目的和出行选择呈现多样化，因此轨道交通需满足客流主流向，按照不同城镇等级和出行需求，提供相应制式的轨道服务，并尽可能与已有交通枢纽衔接融合。依托各级城镇，流空间内多层次轨道交通有了相应的支撑点和扩散点，逐步形成增长极。

第二种局面是优先方带动滞后方。英国学者汤姆逊在《城市布局与交通规划》中提到：“城市空间布局除了受到地理条件限制外，在很大程度上还受到相对可达性的决定性影响作用，若无干预控制措施，相对可达性的改变将会带来城市结构的转变[17]。”国外经验表明，轨道交通作为一种现代化的交通方式，是促使城市群发展的最为有效的驱动因子之一。这主要是因为轨道作为一种高效且大容量的交通，一方面我国城市病和乡村病在城市群内并行凸显，轨道交通是一种绿色、环保和快捷的出行方式，既能改变区域空间的可达性，产生时空压缩效应，缓解城市病，又能通过轨道交通空间辐射尺度、等级和职能的变化，合理引导各类城镇人口和产业重构，使“可达性”胜于“邻近性”，将原本处于远端的城镇发展为“增长极”，并带动沿线城市发展，提升其在城市群流空间中的能级和竞争力；同时，在中国现有体制下，节点可达性仍基本遵循原有的城市等级体系，等级仍是城市群的重要特征。另一方面轨道交通建设是城市群深化发展的助推器，其会激发要素流的流动频率，协调城乡与区域发展，调整释放错配的资源要素价值，促进资源要素的有效供给和合理配置，实现资源、要素良性流动、交换、再配置，推进城市群流空间内的城镇体系结构由等级向耦合协同发展，加快区域一体化。

综上，从作用机理来看，两者总体呈一种由等级协调到耦合协同的过程，彼此动态反馈，最终使两者间的合力场效应最大化，如图5所示。

图5 多层次轨道交通与城市群流空间耦合机制

3.2 多层次轨道与城市群流空间的耦合模式

中央政治局会议提出，要提升城市群功能。这要求：以功能意义上多个城市紧密联系的城市群的空间组织要求，构建轨道上的城市群流空间，促进塑造多核心、集约型、组团式和网络化的空间格局，并实现出行成本可控和交通结构优化。

据国内外经验，为方便乡镇（或城区）人员到城区（或乡镇）办事能当天来回，“城”辐射带动“镇”的合理半径以不大于200 km为宜，城市群内特大城市200 km之外，均有中心城市。本文假设城市群的现有边界为研究范围，利用Google Earth对我国城市群的最大空间直线距离统计，最大距离约700 km，故本文的城市群流空间范围介于2 h交通圈，且城镇间最大距离为200 km。

国外城市群轨道发展的经验表明：城市群空间结构决定交通发生吸引源、方式、交通量及路网布局形态，轨道交通一旦形成将对城市群空间形态发展产生极大的先导和推动作用。因此，基于城市群空间形态和构建多层次轨道交通目标的不同，按一张网、多模式、高集约的原则，以多级城镇体系协同联动要求构建不同制式轨道的合理布局与衔接，可总结归纳为3类耦合模式。

3.2.1 以圈层定协同，优化功能布局

以圈层定协同能有效引导中心城市成为承载发展要素的主要空间形式，该模式如图6所示，适合高度集中型城市群，客流有明显潮汐和向心特点。由于距离衰减是影响高度集中型城市群空间秩序形成与演化的基础法则，因此主要采用“时空距离法”来定轨道交通的模式。第一圈层是中心区50 km以内，主要以地铁和中低运量铁路为主；第二圈层是与中心城市在空间布局上基本一体化的地区，距离核心城市中心地区50～100 km，以市域（郊）铁路、城际铁路为主导，具有典型的“高密度、小编组、公交化”特点。第一和第二圈层主要服务通勤人群，以1 h可达为基本约束。第三圈层是功能相互关联的协同圈层，距离核心城市中心地区100～150 km，此圈层连绵度较低并呈现出城镇点状分散格局，主要以区域干线城际铁路为主导，服务中心地区与外围城镇、组团。第四圈层尺度比较大、联系比较弱，为大于150 km的地区，以高速铁路为主导，强调区域内中心城市间直达联系。

图6 高度集中型城市群与多层次轨道耦合模式图

3.2.2 以等级定协同，构建联动合力

以等级定协同是基于运输经济与空间区位论的视角，利用多层次轨道引导连接2个高级中心地交通线的中点构筑低一级中心，或发展有潜力的中小城镇，构建城市群同城化发展的载体空间，破解城市群流空间内部塌陷对城市群一体化造成的阻碍，促使城市群内部城镇相向发展，以多层次轨道形成相应合力，提升城市群的综合实力和整体竞争力。该模式，如图7、图8所示，适合双核心型和多中心分散型城市群，主要是多层次轨道对城市群空间结构的引导和反馈促使城市群城镇体系协同。

图7 双核心型城市群与多层次轨道耦合模式图

图8 多中心分散型城市群与多层次轨道耦合模式图

3.2.3 以走廊定协同，发挥枢纽效应

以走廊定协同是打破原有紧凑型的城市群内空间布局，采用动态聚类的方法，依托多层次轨道串联各组团、各级城镇，充分发挥“交通+”作用，带动城市群流空间内经济密度合理分布和土地利用模式有序转变，形成沿着轨道交通走廊的连绵带，并发挥沿轨道交通线路及站点的经济发展轴及发展中心轨道交通产生的综合枢纽效应。多层次轨道不仅打造了综合运输走廊，且提高流空间内出行的效率、能级及出行的可靠性。该模式如图9所示，适合交通走廊轴线型城市群。

图9 交通走廊轴线型城市群与多层次轨道耦合模式图

综上所述，在城市群内以多层次轨道与城市群流空间的耦合实现城市群内各城镇体系的协同，提升城市群功能；以铁路枢纽建设为抓手，优先打造“多站合一”综合性交通节点，最大化铁路网络互联互通效果，增强铁路枢纽能级，培育城市群发展的新动能，在更大范围整合资源要素。基于此，打造轨道上的城市群，实现多层轨道与城市群空间形态协同，获得最优通达。

4 结束语

城市群空间形态决定着多层次轨道的走向，而多层次轨道对城市群空间具有重构和再生作用，因此多层次轨道与城市群流空间耦合模式研究的重要性和必要性不言而喻。通过分析研究，得出以下结论：高度集中型城市群适合采用“时空距离法”，按照圈层形式构建多层轨道交通；双核心型和多中心分散型城市群主要是通过多层轨道交通蓄集新动能、培育增长极，构建层次分明的城镇体系，使城市间形成联动合力，以此来引导城市群内各城市相向发展；交通走廊轴线型城市群依据自身区位特点，以串珠形式串联各组团、各级城镇，培育轨道交通走廊形成城市群连绵带，并发挥轨道交通综合枢纽效应和培育站点的经济发展轴，促进城市群精明增长。

目前，城市群已成为我国经济活力和潜力最大的区域，轨道交通已成为世界各国判别城市群形成的首要标准，而我国仍处于城市群快速发展和轨道交通战略探索形成阶段，需基于我国国情，探索城镇化和现代化的本源和演化的规律，探寻适合国情的特色耦合模式。显然，多层次轨道与城市群流空间耦合是一个值得研究的课题，未来需从建模方法、实证分析等方面进行全方位分析。