轨道交通数字化规划研究——交通走廊分析与线路布局

李岩辉

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043）

1 引言

为实现国土空间规划、出行需求特征与轨道交通线站位的有机融合，高效发挥轨道交通的服务功能及社会经济效益，应以宏观层面的城市空间结构、轨道交通线网功能为基础[1]，进一步细化研究交通走廊分布与轨道交通线路布局之间的关系，确定轨道交通线路功能、服务水平、线站位方案、技术标准等，以实现承接上位规划、指导后续建设的目标[2]。在此过程中，一方面需要以上位规划为基准，从整体上把握轨道交通线网、线路、车站等不同层面所发挥的效用，实现“整体-局部”的统一；另一方面，应考虑线网结构的复杂性、出行方式的多样性、空间数据的巨量性等因素，采用空间计量模型、多源大数据等技术进行建模，对轨道交通沿线的发展现状、未来规划进行详细分析，识别沿线区域的发展方向、交通设施发展水平以及轨道交通的建设必要性、建设时机等。

本文在阐述交通走廊概念及其与轨道交通线路互动机理的基础上，提出通过交通走廊功能及公交特征分析，确定轨道交通线路功能、服务水平、线站位方案、技术标准等的研究思路；将数据分析方法与空间模型应用在交通走廊分析中，以厦门市为例，开展基于空间计量学的交通走廊功能分析、基于公交特征的线路功能分析、交通走廊量级与轨道交通层次制式的匹配分析，以指导轨道交通线路布局。

2 交通走廊概念及其与轨道交通线路互动机理

2.1 交通走廊概念

交通走廊是指由多种运输方式所组成的交通设施密集地带，是以高效率的综合运输通道（如城市道路、轨道交通等）为发展主轴、以轴上或被其紧密吸引的区域内各类组团为依托，由产业、人口、资源、信息、城镇、客货流等集聚而成的带状空间地域经济综合体。在区域发展规划、国土空间规划中通常会布局诸多轴线作为交通走廊。交通走廊的形成、发展和成熟需要交通基础设施建设推动[3]。通常，交通走廊涵盖多层次轨道交通系统、城市道路（包括国、省干道）、公交系统、慢行交通系统等多种交通方式，共同满足多层次、差异化的交通需求（图1）。

图1 交通走廊中各类交通方式示意图

2.2 交通走廊与轨道交通线路互动机理

受到交通走廊与城市互动作用的影响，在轨道交通沿线往往会形成人口、交通、用地、出行、经济、信息等元素高度集中、紧密联系的带状区域。城市用地发展与人口分布演变遵循一定的规律，随着城市化进程的推进及国土空间规划、交通网络、产业的发展，中心城区与外围组团、副中心等逐渐呈现相互融合的发展态势（图2），各片区之间形成了有序的出行空间结构，出行分布逐渐扩展至更大范围，出行总量、长距离出行不断增加，从而产生建设轨道交通的需求。因此，轨道交通线路要顺应城市空间发展及客流增长的需求，布局在主要出行方向上的人口与用地密集区域（图3）。而轨道交通的建设和开通运营会进一步促进交通走廊的发展以及人口、交通、用地、出行、经济、信息等元素的集聚，形成带动城市发展、支撑城市规划、引导客流增长的良性互动模式，保障沿线高密度、高效率的开发，推动社会经济效益进一步提升[4]。

图2 城市发展与交通走廊形成示意图

图3 交通走廊发展与轨道交通线路建设间关系示意图

3 研究思路及方法

3.1 研究思路

本文研究的主要内容是通过交通走廊功能及公交特征分析，确定轨道交通线路功能、服务水平、线站位方案、技术标准等，从而指导轨道交通线路布局。其研究思路如下（图4）。

图4 基于交通走廊分析的轨道交通线路布局研究思路

（1）交通走廊功能分析。通过基于空间计量学的功能识别，分析区域穿行度、整合度，确定交通走廊功能及重要程度，作为轨道交通线路布局的依据。

（2）公交特征分析。由于轨道交通是公交系统的重要组成部分，具有公交属性，因此需要对现状公交线站位分布、客流特征进行分析，以了解其需求特征。

（3）多层次轨道交通功能分析。结合上述交通走廊功能（定性）及公交特征（定量）2 方面的分析结果，进行多层次轨道交通功能分析，确定轨道交通层次、制式、路由。

3.2 研究方法

结合上述研究思路，本研究将针对不同内容，采用多种数据模型及分析方法进行分析，具体如下。

（1）沿线人口与就业岗位分布分析。其内容包括统计交通走廊沿线1 km 覆盖范围内的人口、就业岗位数量与密度，以及分析职住分离指数。分析前者是由于发改基础[2021]1302 号《关于印发“十四五”城市轨道交通规划建设实施方案的通知》[5]明确要求加强对轨道交通现状客流的评估，规定线路两侧1 km 范围现状人口密度应大于1.2 万人/km2，以确保运营后的客流效益，得到分析结果后，下一步可通过详细规划引导，提升沿线人口、就业岗位聚集效应；分析后者是由于其可确定不同组团的交通发生/吸引特征、区域出行自平衡率等，是判断乘降量、起讫点（OD）特征的依据。

（2）沿线用地分析。其内容包括分析沿线1 km 范围容积率、开发强度、用地类型，以及根据不同用地确定交通发生、吸引系数，校核沿线客流特征，为线站位方案优化及沿线下一步以公共交通为导向的开发（TOD）提供依据。

（3）沿线交通方式分析。其内容包括：①分析交通走廊各交通方式的出行特征、出行时效、便捷程度、服务水平，采用Logit 模型确定其竞合关系，构建走廊交通方式划分模型，确定出行比例，作为评价绿色出行的指标，并判定与轨道交通同一廊道的其他交通方式的特征，区分各交通方式服务的差异性，以减少同质化竞争、提升轨道交通客流吸引力、优化综合交通网络布局；②分析交通衔接的服务范围，考虑公交、小汽车、慢行交通等方式的接驳布局、覆盖范围，以提升轨道交通沿线一体化衔接效率及服务水平。

（4）空间句法指标（即穿行度、整合度）分析。其内容包括：①建立基于道路网络的空间句法（sDNA）模型，通过模型运算，准确识别交通走廊功能；②计算整合度，通过调整半径参数，模拟不同尺度下的道路网络接近度、可达性，识别片区核心，作为轨道交通线站位选择、一体化衔接设计的依据；③计算穿行度，识别不同功能的交通走廊，为轨道交通线路布局提供依据。

（5）公交线站位布局分析。其内容包括：①通过应用程序编程接口（API）获取整个城市范围内的公交车站、线路数据，分析公交车站、线路的聚集程度；②采用地理空间叠加方法计算交通走廊内公交线路重复系数，确定主要公交走廊，以便将轨道交通线路优先布局在公交线路条数较多的交通走廊。

（6）公交刷卡数据分析。根据公交公司提供的刷卡数据，确定公交线路的站间OD 交通量、乘降量、断面客流量等指标，以反映核心站点需求特征、高峰不均衡系数、组团交换量、出行距离等要素，为轨道交通线路布局提供依据。

4 案例分析

本章将以厦门市为例，通过基于空间计量学的交通走廊功能分析、基于公交特征的线路功能分析、交通走廊量级与轨道交通层次制式的匹配分析，为确定轨道交通线路功能、服务水平、线站位方案、技术标准等提供依据，以期指导轨道交通线路布局。

4.1 基于空间计量学的交通走廊功能分析

4.1.1 相关概念

空间计量学是定量分析地理空间要素的学科，其涉及方法、模型众多，通常包括空间自相关模型、空间句法模型、复杂网络（Space L）模型、空间计量回归（OLS）、多尺度地理加权回归（MGWR）等。轨道交通通常敷设于城市主干道并连接核心区域，部分线路需要承担快线功能，上述模型中的空间句法模型通过整合度、穿行度计算，可以定量识别道路网络中的骨干线路、核心区域，为轨道交通重要锚固点、主要走廊的确定提供依据，可较好地应用在交通走廊功能分析中[6]。下面将对整合度与穿行度两个概念进行解释。

（1）整合度，也称中心度、接近度、集成度，是表征道路网络可达性及深度的指标，可通过其识别片区中心。在整合度较高的地区，应建设以地铁制式为主的轨道交通骨干线，并提高其服务水平和覆盖率；在整合度较低的地区（如城市郊区、次干路所连接地区等），应建设中低运量轨道交通、公交等系统进行加密补充（图5）。整合度In的计算公式如下：

图5 整合度与交通方式选择关系示意图

式（1）中，n为搜索半径内的节点总数；d θ（x，i）为空间x与i的角度拓扑距离，代表每个空间到其他空间的总深度。由于搜索半径对n值影响较大，若搜索半径小，则所涉及的空间尺度较小，为区域中心、中央商务区（CBD）、组团中心级尺度，若搜索半径大，则可体现都市圈、城市群尺度范围的圈层结构，因此在确定搜索半径时，需要根据所分析问题特征选择适宜的搜索半径。例如，分析站点、组团级别中心时，可选择500～1 000 m 的搜索半径；若分析城市级别中心时，则可不指定搜索半径，按最大值进行计算。

（2）穿行度是评价道路网络中交通流穿行和通过能力的指标，穿行度越高，代表道路网络的通过性越强，承载的通过性客流越多。城市区域及组团间的道路交通客流往来频繁、通过性客流量大、穿行度高，因此需要建设轨道交通快线，以快速连接这些区域；而区域内部道路交通无需承担过多的通过性客流，穿行度较低，则可布局中低运量轨道交通对区域内部道路网络进行加密（图6）。穿行度NACH的计算公式如下：

图6 穿行度与交通方式选择关系示意图

式（2）中，σ（i，x，j）为以i空间为起点，以j空间为终点，并通过x空间的路径数量，是穿行度的计算因子。

4.1.2 实例分析

本节将基于上述理论，对厦门市道路网络进行建模，测算其整合度、穿行度。在整合度分析中，为识别片区核心，以便将其作为轨道交通串连的重要集散点，设置搜索半径为1 000 m，通过分析可知，厦门市在本岛形成了行政中心、机场等多个核心，岛外则有海沧、杏林、集美、同安工业区等多个组团，在轨道交通线网规划时，应重点对这些区域进行加密、覆盖（图7）。通过穿行度分析，有效识别出了厦门市承担骨干交通功能的重要道路，如各跨海通道、同集路、仙岳路、海翔大道等，可以将其作为轨道交通线路敷设的主要路由（图8）。

图7 厦门市道路网络整合度分析结果

图8 厦门市道路网络穿行度分析结果

结合上述空间句法运算结果可知，厦门市轨道交通线网应划分为快线（含复合快线）及普线2 种功能层次的线路（图9）。根据穿行度计算结果，厦门市轨道交通快线网络应呈“中字型”布局，对应穿行度较高的交通走廊，该网络覆盖本岛且辐射至海沧、集美、同安、翔安等区域以及环湾地区，并与多个对外交通枢纽及城市片区中心衔接，实现内通外联的效果。

图9 基于空间句法运算结果的厦门市轨道交通线网功能层次划分

4.2 基于公交特征的线路功能分析

根据CJJ/T 114-2007《城市公共交通分类标准》[7]，轨道交通属于公交系统的组成部分，评价轨道交通服务水平、需求特征时，应充分分析相同交通走廊内公交系统的线站位布局、客流特征，以此作为轨道交通线路布局的重要参考依据。公交特征分析分为静态分析和动态分析2 类：①静态分析以线站位分析为主，通过高德/百度的API 接口获取城市全部公交线路、站点信息，并分析其车站、线路密度，以识别主要公交走廊（图10）；②动态分析是根据公交刷卡数据，确定车站乘降量、出行分布等特征。

图10 厦门全市公交线站位分布图

通过静态公交特征分析可知，厦门市公交走廊分布有如下特点（图11）：①岛内公交分布密集，主要集中在湖滨南路-莲前东路、湖滨北路-吕岭路、仙岳路、湖里大道-钟宅路、嘉禾路、金尚路等主干道；②岛外公交线路集中在海沧、杏林、同安老城等区域，并通过跨海通道的连接，形成自岛中心向外辐射的结构。

图11 厦门市公交线路密度分布图

通过对公交刷卡数据进行分析（即动态公交特征分析），可获得交通走廊线性空间的客流特征。由于快速公交系统（BRT）作为厦门市公交体系的重要组成部分，在本岛至环湾的长距离出行中发挥着重要作用，因此选取连接本岛与外围区域的BRT 快2 线作为研究对象。快2 线为同安快速进岛线路，与规划的城市轨道交通9 号线功能基本一致，沿线经过本岛、美山路、同安新城、同安老城，线路较长，而且沿线组团功能、用地类型均有差异，能够反映同安进岛长距离出行客流以及岛内出行客流的不同特征。通过对快2 线刷卡数据进行整理，可得出全线站间OD 交通量（图12）与乘降量（图13）。由图可知，公交线路的客流分布呈现岛内密集、沿线点状、长距离稀疏的特征：岛内厦禾路-莲前西路-云顶路沿线区间站间OD 交通量最大，占全线的75%，且乘降量较高，反映岛内用地强度、人口密度、出行密度均较高，核心优势明显；滨海西大道-同集北路为新开发区，站间OD 交通量与乘降量均为全线最低；同安老城片区发展成熟，站间OD 交通量与乘降量也较大。在长距离出行方面，同安老城至本岛中心约35 km，乘坐BRT 需50 min，耗时较长、出行不便，进入本岛的长距离出行量占全线总出行量的5%。通过上述分析可知，岛内发展趋近饱和，需进一步向环湾、周边组团发展，应建设“中字型”轨道交通快线网，并考虑同安快速进岛的需求，采用开行快慢车的方式实现快速输送长距离客流的目标[8]。

图13 快2 线各站乘降量图（单位：人次）

基于公交特征的线路功能分析能够为轨道交通线路布局提供如下思路。

（1）在人口与就业岗位密度、开发强度、公交线路密度均较高的岛内，轨道交通应服务主要客流集散点。同时，应以既有公交线网为基础，优化轨道交通与公交线路的换乘接驳，提高公交系统对轨道交通站点周边500 m 范围的覆盖水平，增强公交系统的客流喂给功能。

（2）在岛外，应规划多条轨道交通快线，实现快速进岛、快速衔接环湾各区域的目标。考虑到快线所承担的功能决定其站间距更大，加之其在条件允许时需开行快慢车并越行部分车站，其车站对周边的覆盖率将低于岛内车站，因此需扩大其车站的一体化衔接辐射范围，通过各类交通方式服务站点未覆盖区域[9]。

4.3 交通走廊量级与轨道交通层次制式的匹配分析

城市发展过程中，其空间结构、出行特征均呈现多元化发展趋势，多层次、多网融合轨道交通规划理念也应运而生，不同轨道交通层次、制式的技术特征、适用场景不尽相同[9-11]。通过上述交通走廊沿线人口与用地特征、交通方式、整合度、穿行度、公交特征分析，可以获知交通走廊量级、功能、公交需求等特征，并以此为依据确定与之匹配的轨道交通层次、制式、技术标准等。交通走廊量级与轨道交通层次制式的匹配关系如下。

（1）对于作为城市发展主轴的骨干大运量走廊，可根据城市规划、客流量级、未来发展潜力规划1 条或多条大运量轨道交通线路，即采用地铁A 型、B 型或Lb型车，设计速度80～120 km/h，可适应3～7 万人次/h客流量的轨道交通制式，以服务中心城区通勤客流。例如，在厦门本岛至海沧、翔安、集美等主要进出岛方向，均规划有多条大运量轨道交通线路[12]。

（2）对于中心城区一般主干路、次要发展方向上的中低运量走廊，可在规划1 条大运量轨道交通线路的基础上，布局中运量轨道交通（设计速度60～100 km/h，可适应1～3 万人次/h 客流量，包含单轨、中低速磁浮、自动导向轨道交通等制式）、低运量轨道交通（设计速度低于80 km/h，可适应0.5～1.5 万人次/h 客流量，包含有轨电车、电子导向胶轮系统、导轨式胶轮系统等制式）、BRT、常规公交等交通方式，以服务中心城区通勤客流，满足差异化的客流需求，例如，厦门市部分轨道交通线路与BRT 同路由布局。对于外围新城及组团内部的中低运量走廊，可建设1 条或数条中低运量轨道交通线路作为区域内部的骨干线、大运量轨道交通的接驳线和补充线，例如，厦门市灌口区域、漳州市区规划的轨道交通线路。

（3）对于串连城市中心与郊区、各外围组团的市域走廊，可布局适宜的市域（郊）铁路线路（设计速度120～160 km/ h，可适应1～3 万人次/ h 客流量，采用CRH、市域A/B/C/D 等车型，服务都市圈范围内的通勤、商务客流），并使其与城市轨道交通能够顺畅衔接、多点换乘、互联互通，也可利用既有国铁富余运能开行市域列车[13]。例如，厦门本岛至漳州、泉州、晋江等市区可布局市域（郊）铁路线路。

5 结论与展望

5.1 结论

（1）本文以线性空间、单条线路为主要研究对象，使用沿线人口用地、空间计量学、公交特征、客流需求等分析方法，全面、定量确定交通走廊的功能与服务水平，研究结论与实际案例分析结果较为匹配，体现了分析方法的适用性。

（2）由于客流需求是轨道交通线网规划、线站位选择、客流预测、交通衔接分析的重点考量因素，因此在交通走廊分析过程中，应重点分析沿线1 km 范围的现状人口与就业岗位、用地等特征，作为需求分析的基础，以此评估线路建设的时序、迫切性、必要性、未来发展弹性。此外，分析沿线人口与就业岗位、用地特征也是确定线路服务水平、覆盖率的重要条件。

（3）轨道交通线网规划、线站位选择均是以道路网络状况为依据，利用空间计量学模型可精确、定量分析道路网络特征，为判定交通走廊功能提供依据，进而确定与之相适应的轨道交通制式。

（4）对公交线站位布局、运营及客流特征进行分析，是确定轨道交通沿线需求特征的重要依据。

5.2 展望

（1）由于线路功能需要在城市交通的宏观体系中才能得以体现，因此轨道交通规划不能仅聚焦于交通走廊、线路布局维度的分析，需要在不同交通走廊规划建设多条轨道交通线路并使其连接成网，才能实现轨道交通与综合交通体系建设、城市发展的融合。

（2）空间数据分析方法多样、体系复杂，除本文涉及的相关理论外，还可以将复杂网络、时空大数据挖掘、人工智能与地理信息系统（GIS）结合等技术应用在交通走廊分析、需求分析中。

（3）在国家出台的多项轨道交通相关政策中频繁提及建设多层次多制式轨道交通的理念。为此，应加强交通走廊功能的融合。例如，在一条交通走廊的不同区段采用不同轨道交通制式，如重庆市轨道交通大足线 -27 号线-南川线东西走廊、西安市轨道交通17 号线-12 号线外环线走廊；使一条轨道交通线路承担多种功能，如厦门市轨道交通9 号线承担北向出岛的复合快线功能；在一条交通走廊内实现轨道交通与其他交通方式的组合等。

（4）应将交通走廊分析成果进一步应用于轨道交通线站位优化、线路标准确定、运营组织方式选择、交通衔接设施布局等具体方案的研究与决策中，发挥交通走廊分析对轨道交通线路布局的指导性作用。