城市軌道交通市郊車站非機(jī)動車停車需求模型研究*

陳穎雪劉志鋼吳 兵李林波

（1.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，201620，上海；2.同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，200092，上海∥第一作者，講師）

城市軌道交通市郊車站非機(jī)動車停車需求模型研究*

陳穎雪1，2劉志鋼1吳 兵2李林波2

（1.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，201620，上海；2.同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，200092，上海∥第一作者，講師）

城市軌道交通市郊車站周邊多為高強(qiáng)度開發(fā)的居住用地，且屬非機(jī)動車接駁軌道交通服務(wù)范圍內(nèi)。由于前期規(guī)劃設(shè)計(jì)不到位，市郊車站非機(jī)動車停車場容量不足，抑制了非機(jī)動車換乘軌道交通的需求，一定程度上降低了市郊線的吸引力和競爭力。分析了現(xiàn)有市郊線車站非機(jī)動車停車需求模型的不足之處，提出了新的模型。首先，預(yù)測市郊車站軌道交通出行需求，利用Kirchhoff法進(jìn)行銜接方式劃分，計(jì)算車站非機(jī)動車停車需求；然而給出缺乏完整起點(diǎn)/終點(diǎn)數(shù)據(jù)時的計(jì)算方法，以期給市郊車站非機(jī)動車停車場規(guī)劃、設(shè)計(jì)和改造提供依據(jù)。以上海松江大學(xué)城地鐵站非機(jī)動車停車需求為例對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

城市軌道交通；市郊車站；非機(jī)動車；停車需求

First-author'saddressCollege of Urban Railway Transportation，Shanghai University of Engineering Science，201620，Shanghai，China

0 前言

近年來，許多城市軌道交通線路延伸至郊區(qū)（以下稱之為市郊線），郊區(qū)車站周邊土地具有交通便利性和高增值價值，故車站周邊建有高密度的居民區(qū)，該范圍內(nèi)的大部分居民需利用軌道交通進(jìn)行通勤、通學(xué)出行，構(gòu)成了軌道交通的重要客源。距離車站0.8～5.5 km圈層為潛在非機(jī)動車服務(wù)圈［1］。非機(jī)動車交通自主靈活、準(zhǔn)時可靠、可達(dá)性好，而通勤、通學(xué)客流具有出行頻繁、規(guī)律性強(qiáng)等特征，因此在市郊車站接駁方式上，非機(jī)動車比郊區(qū)尚不完善的常規(guī)道路公交車更具優(yōu)勢。郊區(qū)非機(jī)動車換乘軌道交通的巨大優(yōu)勢和潛力對市郊車站非機(jī)動車接駁設(shè)施提出了量和質(zhì)的要求。

目前，我國市郊車站的非機(jī)動車接駁設(shè)施大部分未經(jīng)詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)，存在諸多問題，如：非機(jī)動車停車場的數(shù)量少、規(guī)模小、不規(guī)范，存在停車安全隱患等，造成非機(jī)動車停車需求被抑制，非機(jī)動車換乘軌道交通比例低于10%，遠(yuǎn)低于日本東京和荷蘭等國35%左右的比例［2］。同時，上海市郊線由于接駁交通不便，車站周邊非法經(jīng)營的三輪車、摩托車盛行，特別是大型居住區(qū)附近車站，如9號線的九亭站、7號線的大華三路站等，接駁交通的秩序混亂且存在安全隱患。

目前，對國內(nèi)軌道交通車站非機(jī)動車停車需求的主要算法，如吸引率法、類比推算法、方式選擇模

型等，容易忽略潛在的非機(jī)動車換乘軌道交通的需求，且只是給出計(jì)算思路，缺乏周密的計(jì)算過程，一些參數(shù)如換乘比例、換乘阻抗等沒有給出詳實(shí)可行的計(jì)算方法［3］。國外現(xiàn)有研究多為對非機(jī)動車接駁軌道交通現(xiàn)狀規(guī)模和使用傾向的調(diào)查研究，在方式劃分上多采用Logit模型及其改良法［3］，但其參數(shù)標(biāo)定未必適用于中國國情。由此，本文對市郊線車站非機(jī)動車停車需求模型進(jìn)行研究。以期給市郊線車站非機(jī)動車停車場規(guī)劃、設(shè)計(jì)和改造提供依據(jù)。

1 市郊線車站乘客出行需求預(yù)測

本文從乘客換乘軌道交通的需求出發(fā)，計(jì)算換乘需求量。此步驟可以確保計(jì)算結(jié)果中包含目前被抑制的潛在的非機(jī)動車換乘軌道交通出行的需求。在計(jì)算城市軌道交通出行需求時，常用的方法是四階段交通量預(yù)測法。獲得某車站軌道交通出行需求后可計(jì)算非機(jī)動車停車需求。但是四階段法對數(shù)據(jù)要求比較嚴(yán)格，需要全路網(wǎng)數(shù)據(jù)和O/D（起點(diǎn)/終點(diǎn)）數(shù)據(jù)。另外，在大規(guī)模線網(wǎng)客流量預(yù)測結(jié)束后，某一車站周邊實(shí)際用地開發(fā)情況可能與規(guī)劃資料存在偏差，造成該車站實(shí)際客流與預(yù)測客流不符。

根據(jù)有關(guān)報道，預(yù)計(jì)到2015年，北京、上海2個城市中心城區(qū)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)趨于穩(wěn)定，屆時公交服務(wù)水平目標(biāo)為公共交通出行比例達(dá)到50%，而軌道交通占公共交通出行比例的50%。但是，該預(yù)測數(shù)據(jù)是相對于整個城市軌道交通線網(wǎng)而言，郊區(qū)車站周邊居民的軌道交通出行分擔(dān)率可能會高于整體水平。但國內(nèi)城市軌道交通市郊線在沿線居民出行方式分擔(dān)率的研究非常少，而國外有相關(guān)的數(shù)據(jù)積累和研究，因此本文通過類比國外成果來獲得該數(shù)據(jù)。

世界大城市中，日本東京都與上海在城市面積、人口密度、人文特征、居民生活方式、出行行為等方面較相似。東京都軌道交通線網(wǎng)已相對成熟，且在居民出行中占有重要比重；上海到2020年，居民的居住郊區(qū)化加重，人口分布形式與東京接近，軌道交通發(fā)展也基本成熟，其線網(wǎng)密度與東京都相近［4］（見表1）。

表1 東京都與上海的基本情況及軌道交通規(guī)模情況對比

東京的日本國鐵、私有鐵路服務(wù)于往返市區(qū)與郊區(qū)的出行，地鐵服務(wù)于市中心的出行。日本國鐵、私有鐵路與地鐵的分擔(dān)率見表2。近似將日本國鐵、私有鐵路比擬上海軌道交通的市郊線，地鐵比擬上海軌道交通的城區(qū)線。由此可以估算出，市郊線在上海居民出行中的分擔(dān)率與整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)在居民出行中的分擔(dān)率之比為1.19∶1。

表2 東京都各種交通方式客運(yùn)量占總運(yùn)量的比例［4］%

結(jié)合上海軌道交通發(fā)展的遠(yuǎn)期目標(biāo)，近似可估計(jì)出上海市郊線在沿線居民出行中的分擔(dān)率為50%×50%×1.19=29.7%。

根據(jù)車站周邊用地、人口、崗位數(shù)等基礎(chǔ)資料可計(jì)算車站所在區(qū)域的交通產(chǎn)生與吸引量。由此，城市軌道交通市郊車站的總出行需求=某車站周邊居民出行總需求×29.7%。

2 非機(jī)動車換乘市郊線需求量

目前，國內(nèi)外出行方式劃分常用Logit模型，其進(jìn)行計(jì)算的依據(jù)是不同選擇肢的阻抗之間的絕對差值。例如，兩種方式的出行阻抗分別取5和10，或分別取95和100，其分配結(jié)果是相同的［6］。由于接駁阻抗中部分因素?zé)o法量化，即使可以量化其量綱也不同，因此，很難計(jì)算出每種方式接駁阻抗的絕對值。而對于Kirchhoff分配方法，不同阻抗的比率

是起決定性作用的。比如，兩條線路的阻抗分別是5和10，或是分別為50和100，分配結(jié)果是相同的［6］。這樣既解決了影響因素?zé)o法量化或量綱不同的問題，相對也更體現(xiàn)出各種方式之間的競爭。由此本文選擇Kirchhoff法計(jì)算非機(jī)動車換乘市郊線的需求量。

2.1 用Kirchhoff分配模型計(jì)算非機(jī)動車的換乘分擔(dān)率

在Kirchhoff分配模型中：

式中：

Pi——線路i在時間間隔a中的交通需求的百分比；

Di——分配函數(shù)中的線路i的阻抗；

Ui——線路i的效用函數(shù)；

β——阻抗增加的敏感度。

2.2 分配函數(shù)中阻抗的計(jì)算

考慮軌道交通市郊線銜接方式選擇的影響因素，設(shè)計(jì)銜接方式阻抗的計(jì)算方法如式（4）所示。

式中：

Di，a——第i種銜接交通方式的阻抗；

Ci，a——第i種交通方式的月使用費(fèi)用；

Ci，b——第i種交通方式的初期投入費(fèi)用；ti——第i種交通方式的總時間，即從出發(fā)地至目的地的總時間；

Ki——第i種交通方式時間可靠性值的倒數(shù)［8］，一般來說，非機(jī)動車可靠性較高，道路公交車可靠性較低，而私家車和出租車分別要視路況、天氣和打車難易程度而定；

Bi——第i種交通方式的便利性值的倒數(shù)；

Si——第i種交通方式的安全性值的倒數(shù)，包括人身安全和財(cái)產(chǎn)安全；

Fi——第i種交通方式在途時間與總時間的比值的倒數(shù)；

Gi——出行者采取某種出行方式的體力、腦力付出；

θi，1，θi，2，…，θi，8——各影響因素的權(quán)重，可以用層次分析法確定。

2.3 非機(jī)動車換乘需求

非機(jī)動車換乘需求如式（5）所示。

式中：

Qi——高峰期市郊線車站非機(jī)動車停車需求量；

Qph——高峰期換乘市郊線的總需求量。

3 上海軌道交通9號線松江大學(xué)城站停車需求計(jì)算

3.1 9號線松江大學(xué)城站非機(jī)動車停車設(shè)施評價

上海軌道交通9號線一期工程從松江新城站至宜山路站，是1條服務(wù)于市區(qū)與松江通勤、通學(xué)客流的市郊線。9號線松江大學(xué)城站周邊共有7所大學(xué)（見圖1），學(xué)生人數(shù)已基本穩(wěn)定，學(xué)校均位于非機(jī)動車和常規(guī)道路公交接駁服務(wù)圈內(nèi)，該范圍內(nèi)還有少量住宅用地仍在開發(fā)。目前，大學(xué)城學(xué)生乘9號線松江出行集散方式主要是常規(guī)道路公交和非機(jī)動車，因此本文以計(jì)算高校學(xué)生在大學(xué)城站的非機(jī)動車停車需求作為示例。

目前，銜接9號線松江大學(xué)城站與學(xué)生宿舍區(qū)的道路公交車只有區(qū)間18路1條線，且發(fā)車間隔較長。松江大學(xué)城站現(xiàn)有2個非機(jī)動車停車場，但不是經(jīng)過專門的規(guī)劃設(shè)計(jì)，沒有明確地劃分出停車場的范圍，因此無法準(zhǔn)確給出停車場容量。目前停車場的停車能力已經(jīng)比較緊張。另外，停車場沒有專人管理，非機(jī)動車停放條件較差，停車設(shè)施簡陋，停車安全不能保障。

圖1 上海軌道交通9號線松江大學(xué)城站周邊大學(xué)布局情況

3.2 9號線大學(xué)城學(xué)生出行調(diào)查

2011年11月，進(jìn)行松江大學(xué)城學(xué)生出行特征調(diào)查。最終獲得有效問卷為3 156份。大學(xué)城學(xué)生數(shù)為6萬人左右，樣本容量滿足要求，抽樣時注意本地、外地生源比、各年級學(xué)生數(shù)量比和性別比等，以保證樣本結(jié)構(gòu)的合理性。調(diào)查結(jié)果見圖2、3。

圖2 學(xué)生抵達(dá)地鐵車站的方式

圖3 學(xué)生不選擇非機(jī)動車接駁市郊線的原因

學(xué)生抵達(dá)地鐵車站的方式中，道路公交車占有絕對的優(yōu)勢，非機(jī)動車比例僅為4.2%，但這并不能說明松江大學(xué)城道路公交接駁系統(tǒng)非常完善，黑車占接駁方式的6.46%恰好說明了這一點(diǎn)。對于不選擇非機(jī)動車出行的原因中，“不知道大學(xué)城可以停非機(jī)動車”和“擔(dān)心非機(jī)動車停車不安全”共占了54%的比例。由此可見，只要改善松江大學(xué)城站非機(jī)動車的停車條件，必定將誘發(fā)出潛在的非機(jī)動車換乘軌道交通出行的需求。

3.3 松江大學(xué)城站非機(jī)動車停車場規(guī)模

3.3.1 城市軌道交通換乘需求量

3 156份調(diào)查樣本中，軌道交通出行需求為1 627人次/周，由調(diào)查擴(kuò)樣可知，大學(xué)城學(xué)生軌道交通出行需求為30 931人次/周。而學(xué)生通學(xué)出行大多為周五回家，周日或周一早上回大學(xué)城，周五的回家出行比例最大，占總體出行的30.25%。因此，最大的停車需求發(fā)生在周五，故周五的軌道交通出行需求為4 678人次。

3.3.2 非機(jī)動車換乘需求量

1）道路公交與自行車接駁的各參數(shù)比率值：道路公交與自行車接駁阻抗的各參數(shù)實(shí)際值及其比例如表3所示。

表3 道路公交與自行車接駁阻抗的各參數(shù)實(shí)際值及其比例

表3中有關(guān)的參數(shù)確定如下：

（2）Gi：30 min的熱量消耗，搭車站著為138 J，快步走為477 J，騎自行車為502 J，站立為84 J。

（3）Bi與Si的計(jì)算由專家打分法確定。Bi主要考慮行李攜帶的方便性。

2）θi，1，θi，2，…，θi，8可用以下saaty法構(gòu)造判斷矩陣確定。

根據(jù)此矩陣可計(jì)算其特征向量為：

3）計(jì)算阻抗值：由式（4）可得D非機(jī)動車=2.33，D道路公交車=1.54。

3.3.3 非機(jī)動車停車需求

將以上參數(shù)代入式（3），可以計(jì)算出非機(jī)動車和道路公交車的接駁分擔(dān)率（β一般情況下可取1）分別為：P非機(jī)動車=39%；P道路公交車=61%。

因此，松江大學(xué)城出行中換乘軌道交通的非機(jī)動車停車位需求為4 678×39%=1 824（以1人次需1個停車位計(jì)）。

可以看出，松江大學(xué)城非機(jī)動車換乘軌道交通的需求巨大，在周五下午達(dá)到峰值。這是由大量學(xué)生以周為單位的通勤出行引發(fā)。周五至周一期間停車場容量需求為1 824輛，這與《上海軌交9號線郊區(qū)站點(diǎn)非機(jī)動車停車場規(guī)模估算》［3］一文中用類比法計(jì)算出的1 630輛數(shù)據(jù)較為接近，具有較高可信度。

4 結(jié)語

本文對城市軌道交通市郊車站非機(jī)動車停車需求模型進(jìn)行了研究，在研究過程中重點(diǎn)考慮了潛在的非機(jī)動車換乘客流，并采用Kirchhoff模型充分體現(xiàn)非機(jī)動車和常規(guī)道路公交車在作為軌道交通銜接方式下二者的競爭情況，以比例的形式量化部分難以量化的阻抗因素如方便性、安全性等，最后以上海松江大學(xué)城站非機(jī)動車銜接軌道交通需求為例進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證，其方法具有可實(shí)施性和可信度。

［1］ 曹萍，陳峻.自行車與軌道交通換乘站選址及需求預(yù)測［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2008（3）：87.

［2］ 況麗娟，葉霞飛.自行車接駁城市軌道交通的特征研究［J］.城市軌道交通研究，2010（2）：53.

［3］ 陳穎雪，劉志鋼，吳兵，等.上海軌交9號線郊區(qū)站點(diǎn)非機(jī)動車停車場規(guī)模估算［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報，2011（4）：812.

［4］ 陳穎雪，薛美根，劉志鋼，等.上海與東京軌道交通典型市郊線路的對比研究［J］.城市軌道交通研究，2011（12）：18.

［5］ 日本地下鐵協(xié)會.最新世界の地下鐵きよらせい［M］.東京：日本地下鐵協(xié)會，2005.

［6］ Morrison M，Bergland O.Prospects for the use of choice modeling for benefit transfer［J］.Ecological Economics，2006，60（2）：420.

［7］ Brons M，Givoni M，Rietveld P.Access to railway stations and its potential in increasing rail use［J］.Transportation Research Part A，2009，43（2）：136.

Parking Demand Model for Non-motorized Vehicles at Suburban Railway Stations

Chen Yingxue，Liu Zhigang，Wu Bing，Li Linbo

Suburban railway stations are normally surrounded by high-density residential quarters，within the access scope of non-motorized vehicles.Because of the inadquate planning and design in early times，the scale of non-motorized vehicle parking lot at suburban railway stations is insufficient，which restrains the transfer from non-motored vehicle traffic to rail transit，directly decreasing the service level of suburban railways.After analyzing the shortage of the exiting parking demand model，a new method is proposed.Firstly，the travel demand of suburban railway stations is predicted，Kirchhoff model is used to split the non-motorized vehicles in a cohension way；then the parking demand at stations is calculated based on insufficient traveling OD（od origin to destination）data，so as to provide a theoretical basis for planning，design and reconstruction of parking lot at suburban railway station for non-motorized vehicles.In this research，Songjiang University Station on Shanghai metro Line 9 is taken as the case to verify the new parking demand model.

urban rail transit；suburban railway station；non-motorized vehicle；parking demand

TU 248.3；U 491.7+1

2013-01-21）

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（5178346）