快速公交站點類別及步行吸引范圍研究

朱 宏，謝云俠，張汝華，姜 洋

（1.山東大學 交通規劃設計研究中心，山東 濟南 250061；2.宇恒可持續交通研究中心，北京 100004）

快速公交站點類別及步行吸引范圍研究

朱 宏1，謝云俠2，張汝華1，姜 洋2

（1.山東大學 交通規劃設計研究中心，山東 濟南 250061；2.宇恒可持續交通研究中心，北京 100004）

針對目前對BRT站點簡單的分類及步行吸引距離的粗泛定義，以濟南市1～3號快速公交作為研究背景，開展了關于快速公交站點分類方法及各類站點對步行吸引范圍的研究。以在19個快速公交站點中進行的RP(Revealed Preference Survey)調查及濟南ArcGIS數據庫為數據基礎，選取了9個站點步行吸引距離的影響因素，借助聚類分析法并利用Matlab工具箱擬合正態分布模型，最終總結歸納出5類快速公交站點，并計算得到各類型站點的步行吸引距離。結果表明：終端型站點的步行吸引距離最長，為1 300m；其次是交通樞紐型站點，為1 100m；城市次中心型與城市中心型站點步行吸引距離相差不多，平均為750m；一般型站點步行吸引距離最短，約為630m。不同類型站點的步行吸引距離相差較大，不能以單一經驗值解釋所有BRT站點，其中城市次中心型與城市中心型站點步行吸引距離適中，是理想的站點類型。

公共交通；BRT站點；聚類分析；步行吸引距離；正態分布；因子分析

0 引言

我國城市規模的不斷擴大，交通量的不斷增長，導致交通擁堵日趨嚴重。為減輕城市交通壓力，我國許多大城市提出了大力發展公共交通的城市交通發展戰略。城市快速公交（Bus Rapid Transit, BRT）因其較普通公交運量大、速度快，較軌道交通造價小，而受到我國許多大城市的青睞[1]。目前，城市快速公交出行模式尚以“起點+步行+公交+步行+公交”為主，而站點的步行吸引范圍是界定站點輻射范圍的一個重要量度，可為調整快速公交站點布局及優化站點周邊環境提供有利的數據支撐。

站點步行吸引范圍是指乘客步行到達或者離開站點可接受耗時或距離所構成的區域[2]。目前，國內外關于站點吸引距離的成熟研究主要集中在軌道站點上。王淑偉等[2]運用概率密度分布曲線計算了軌道站點對于不同交通方式的吸引范圍。葉益芳[3]通過問卷調查的形式，針對自行車及助動車，計算了上海5個軌道站點的吸引距離。周昭明等[4]根據軌道交通站點周邊土地使用性質的不同，將軌道交通站點分為周邊主要為居住區、商業區、綜合型區域及外圍郊區4類，并以聚集效應函數計算了各類別的合理吸引半徑。

在快速公交方面，Agrawal A.W.等[5]考慮步行距離對站點吸引力的影響，根據吸引力隨距離衰減的原理確定了吸引范圍；Nicolás Estupi?án[6]、Hsiao S.等[7]、李子木等[8]綜合考慮土地利用、人口及環境特征等因素，將站點吸引半徑定義為600～800m；吳祥國等[9]，Jing Y.等[10]將數理統計方法運用到各類快速公交站點步行吸引范圍的研究中。

既有快速公交步行吸引范圍的研究在以下方面尚存不足：①未利用有效的數學工具對站點明確分類；②缺乏詳細的吸引范圍計算方法。本文將借鑒軌道站點的成熟理論并加以改進整合，以調查問卷及ArcGIS數據庫為數據基礎，選擇濟南市1～3號快速公交線路為研究對象，將因子分析法與聚類分析法運用到站點類別的研究中，利用概率密度分布曲線求出各類別站點的步行吸引距離，以實現站點類別的定量化分析及吸引范圍的精細化計算。

1 影響因素選取及調查簡述

1.1 影響因素選取

影響站點步行吸引范圍的因素很多[11]。本文以快速公交站點交通特征及站點周邊環境作為影響因素的歸類依據[12]，選取出站點乘客數、駐站時間、公交接駁線路、普通公交站點數量、建筑混合度、建筑容積率、建筑密度、步行乘客滿意度、過街設施數量等9種具體的影響因素[13]，如圖1所示。

圖1 快速公交站點的步行吸引距離影響因素

1.2 調查簡述

本文的研究變量數據的調查方法主要有地圖+實地調查、交通調查及GIS工具3種，如表1所示。

表1 變量選取及描述

針對濟南市快速公交1～3號線路上挑選的19個站點開展的RP（Revealed Preference Survey）調查，其調查內容主要包括乘客基本信息、交通出行特征及步行環境評價。在問卷的設計過程中，只考慮理想狀況下居民的步行情況，不考慮天氣、負重、步行道路情況等客觀因素。問卷中的“始發地—車站/車站—目的地可接受步行時間”為計算步行吸引距離的核心調查數據。GIS工具方法是以濟南市GIS路網數據及城市用地信息為數據基礎，通過GIS軟件內嵌數據處理工具計算得到站點至城市中心距離、站點周邊建筑混合度、站點周邊建筑容積率及建筑周邊密度等指標。

調查時間為2個工作日與2個節假日的7：00—10：00和15：00—18：00。調查共發放2 000份問卷，回收1 400份，問卷有效率為70%。由調查結果可知，87%的乘客年齡段為20～50歲，42.5%的乘客出行目的為上下班，60%的乘客月收入為1000～3000元，由此可見公交出行主要群體為中低收入的上班族。

2 站點類別劃分

濟南快速公交1～3號線共設站點49個，考慮站點的位置、類型及周邊環境等因素，選取其中19個為本文研究對象。各類型站點的吸引范圍是不同的，如交通樞紐型站點的吸引范圍大于一般型站點。本文將選出的19個站點進行分類，在每個類別中選取1個典型站點為研究對象，分析各因素對其的影響。

2.1 指標標準化

如前文所述的9種影響因素中，站點乘客數、駐站時間、站點建筑容積率、站點建筑密度、公交接駁線路、普通公交站點數量、過街設施數量均為連續數值變量，可直接使用；步行環境乘客滿意度則以調查問卷形式獲得乘客主觀感受，為定性參數，釆用乘客評分方式，將其分為“1～5”5個等級，轉換為數值變量。

由于研究的數據指標量綱不一致、數值差別較大、計量單位不統一，所以在進行實證分析之前，需要對指標值進行標準化處理。目前處理量綱的方法主要有中心化、極差化、極大化、極小化、均值化等。由于不同指標的最大值與最小值之間的差異較大，本文采用均值化法對數據進行處理，具體公式為：

式中：Zij為標準化處理后的指標值；Xij為標準化處理前的指標值；和σ分別為第j個指標的均值j和標準差。經過標準化處理后，指標間的相關系數不變。

2.2 公共因子提取

從9個指標中提取隱藏的公共因子變量，以達到突出特點及降維的作用，對標準化處理后的數據進行KMO檢驗和Barlett's球形檢驗，其KMO值為0.583＞0.5，并通過了Barlett's球形檢驗 （P＜0.000），說明可以進行因子分析。使用主成分法提取因子，選取大于1的特征值。同時由圖2的碎石圖可以看出，曲線從第3個因子后坡線開始趨于平緩。

圖2 碎石圖

另根據表2方差累計貢獻率可知，3個公共因子的累計貢獻率達到73.321%，說明前3個因子能解釋變異量的73.321%，因此9個變量可以提取為3個公共因子。

表2 成分的貢獻率

旋轉后的因子載荷矩陣如表3所示。

由表3可知，X1,X2,X4,X7在第1個公共因子有較高載荷，該公共因子可以被站點乘客數、駐站時間、容積率及普通公交站點4個因子解釋，將其命名為站點服務因子；X3,X5,X6在第2個公共因子有較高載荷，該因子可以被建筑混合度、建筑密度、接駁線路解釋，命名為站點接駁因子；X8,X9在第3個公共因子有較高載荷，該因子可被過街設施及乘客滿意度解釋，命名為步行環境滿意度因子。以下為各公共因子的得分函數。

表3 旋轉矩陣

站點服務因子得分函數：

站點接駁因子得分函數：

步行環境滿意度因子得分函數：

2.3 聚類分析

表4 各類型站點公共因子得分表

圖3 聚類分析樹狀圖

如圖4所示，第1類為科院路、車站北街、歷山路、歷黃路、三孔橋、東工商河路及無影山東路，此類站點服務因子、步行環境滿意度因子均適中，而站點接駁因子稍偏低，定義為一般型站點。第2類為玉函立交橋、山師東路、東倉、花園路及東濼河路，其站點服務因子較高，站點接駁因子、步行環境滿意度因子在各類型中處于中間位置，加之考慮站點位置因素，定義為城市次中心型站點。第3類為省體育中心、山東新聞大廈及解放橋，站點服務因子過低，僅有-2.928，而站點接駁及站點周圍步行環境相對較好，考慮其在城市中的地理位置，定義為城市中心型站點。第4類站點為長途汽車站及燕山立交橋西，站點服務因子較低，站點接駁因子較高，但步行環境滿意度有所不足，定義為交通樞紐型站點。第5類站點包括黃岡及全福立交橋西，雖然站點服務因子較高，但站點接駁因子較低，步行環境滿意度很低，多為始發站或終點站，定義為終端類型站點。

3 步行吸引距離計算

3.1 時間-距離轉換

考慮到人對時間的感覺比對距離的感覺要準確，在進行步行距離調查時，不是直接詢問乘客出行的步行距離，而是詢問步行至站點或站點步行至目的地的時間，再根據式（2）所示的時間-距離轉換模型計算出乘客可接受的距離，可有效降低主觀誤差。

式中：L為乘客步行距離（m）；T為步行時間（s）；V為步行速度（m/s），本文取經驗值1.25m/s。

圖4 站點分類結果

本文所求步行吸引范圍是以站點為圓心，R為半徑的圓形區域，吸引距離在實際中受到路網非直線系數的影響會產生折減，定義折減系數為D，故可將步行吸引距離修正為：

假設站點各方向步行吸引出行均勻，對于無對角線通道路網格局，相當于面積為2L2的正方形；對于有對角通道的路網格局，相當于面積為的正八邊形，因此有及。

從聚類分析的各類站點中分別選取1個代表性站點進行數據統計，可得到各站點的出行時間-距離轉換結果（見表5）。

對于有關規范字表未列和權威性辭書未收的字，應充分考慮其出現頻率，或分析其字理、字義，或聯系其相關背景知識，旁推側求，詳加考證，確定簡體排印本的具體用字。這種方法符合陳垣《?？睂W釋例》“理校”之法的精神，甄別判定起來有一定難度。前文我們判別“計?！?、“忻然”、“傍邊”的正體，即以其在語料庫中的出現頻率為根據?！爸J”、“咨”二字的選擇，我們則是從字理上來判定的?！爸J”在“咨”的基礎上加一冗余意符“讠”,可推知“咨”為正體。

表5 站點出行時間-距離轉換結果

表5 （續）

3.2 確定吸引距離

通過觀察表5中距離數值，其概率密度基本符合正態分布。運用Matlab工具箱，選取一次或二次正態分布模型，擬合各站點吸引距離的概率密度分布曲線，如表6所示。

檢驗以上曲線的擬合度：SSE、RMSE均接近0，R-Square,Adjusted R-Square均接近1，概率密度曲線擬合良好。參考交通工程關于車速85%分位數的定義[14]（即在觀測到的車輛總數中，有85%的車輛的地點車速小于或等于該值），若選定的步行吸引距離能夠有85%的調查值小于等于該值則有較大意義。因此本文以85%累計概率處的距離作為站點的步行吸引距離，計算結果如表7所示。

表6 各類型站點概率密度曲線

表6 （續）

表7 各類型站點吸引距離

表7 （續）

站點步行吸引范圍區域如圖5所示。

圖5 BRT站點步行吸引范圍

步行吸引范圍太大或太小，都說明該站點的設置存在一定問題。例如，全福立交橋西作為終端站，交通線路稀少，是外圍居民選擇BRT交通出行最近的站點，故而其吸引范圍相對較大。社區居民適宜步行距離為787m[15]，而一般型站點的吸引距離僅有630m，說明處于630～800m之間的出行者，選擇在公交站點乘車的可能性較小，站點選址或周邊環境有待優化。因此，理想的公交站點類型是步行吸引距離較為適中的城市次中心型站點及城市中心型站點。

4 結語

本文將BRT公交站點劃分為5類，即一般公交站點、城市次中心型站點、城市中心型站點、交通樞紐型站點及終端型站點，其中城市次中心型站點及城市中心型站點吸引距離適中，為較理想的公交站點類型。不同類型BRT公交站點的吸引范圍差異較大，若以單一的經驗值作為BRT站點的吸引范圍是不準確的，因此本文研究結果可為調整快速公交站點間距及優化站點周邊環境中的精細化計算起到一定的推動作用。

不過，本文在以下幾方面尚存不足，有待深入探究：

（1）公交站點步行吸引距離除了與本文所述因素有關外，還受到票價、車型等因素影響，本文并未涉及，也未考慮站點間的相互作用，在以后的研究中還須繼續深入；

（2）調查中雖然涉及個人收入、年齡等個人經濟社會屬性，但未深入分類討論，而探究不同站點、不同人群的步行吸引距離具有重要的現實意義；

（3）調查未考慮天氣、乘客負重等客觀因素，故所得結果是在理想狀況下的步行吸引距離，與實際情況有一定的差異，可在日后的研究中進一步完善。

[1]金凡.快速公交（BRT）在中國的發展[J].國外城市規劃，2006，21（3）：28-31.

[2]王淑偉，孫立山，榮建.北京市軌道站點吸引范圍研究[J].交通運輸系統工程與信息，2013，13（3）：183-188.

[3]葉益芳.城市軌道交通車站不同接駁方式合理吸引范圍研究[J].鐵道運輸與經濟，2014，36（6）：77-81.

[4]周昭明，查偉雄.基于常規公交的軌道交通站點吸引范圍研究[J].交通科技與經濟，2014，16（6）：83-86.

[5]AGRAWAL A W,SCHLOSSBERG M,IRVIN K.How Far, by Which Route,and Why?A Spatial Analysis of Pedestrian Preference[J].Journal of Urban Design,2008,13(1):81-98.

[6]Nicolás Estupi?án,Daniel A Rodríguez.The Relationship Between Urban Form and Station Boardings for Bogotá's BRT[J].Transportation Research Part A:Policy&Practice, 2008,42(2):296-306.

[7]HSIAO S,LU J,STERLING J,et al.Use of Geographic Infor?mation System for Analysis of Transit Pedestrian Access[J]. Transportation Research Record,1997(1604):50-59.

[8]李子木，陳學武，紀尚志.基于BRT吸引圈層的公交線網優化重構方法——以常州市為例[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2013，37（3）：491-495.

[9]吳祥國，姜洋，張汝華，等.快速公交站點步行吸引范圍研究[J].交通信息與安全，2011，29（3）：36-39.

[10]JIANG Y，ZEGRAS P C，MEHNDIRATTA S.Walk the Line:Station Context,Corridor Type and Bus Rapid Transit Walk Access in Jinan,China[J].Journal of Transport Geog?raphy,2012,20(1):1-14.

[11]Krygsman S,Dijst M,Arentze T.Multimodal Public Trans?port:An Analysis of Travel Time Elements and the Intercon?nectivity Ratio[J].Transport Policy,2004,11(3):265-275.

[12]CERVERO R.Walk-and-Ride:Factors Influencing Pedes?trian Access to Transit[J].Journal of Public Transportation, 2001,3(4):1-23.

[13]陳愛萍.快速公交規劃的基本問題研究[D].西安：長安大學，2004.

[14]楊吾揚，梁進社.關于吸引范圍及其模式與劃分方法[J].地理學報，1985（2）：97-108.

[15]王寧，杜豫川.社區居民適宜步行距離閾值研究[J].交通運輸研究，2015（2）：20-24，30.

Classification and WalkingAttractive Distance of BRT Stations

ZHU Hong1,XIE Yun-xia2,ZHANG Ru-hua1,JIANG Yang2
(1.Transportation Planning&Design Research Center,Shandong University,Jinan 250061,China; 2.China Sustainable Transportation Center,Beijing 100004,China)

Aiming at the simple classification and the rough definition on walking attractive distance of BRT stations,Jinan BRT Line 1 to Line 3 were selected as the research background to make an explora?tion on the types of BRT stations and their walking attractive distances.9 influencing factors were ex?tracted basing on the RP Survey of 19 stations and Jinan ArcGIS database.By the use of cluster analysis method and Matlab toolbox,5 kinds of BRT stations were summarized and their walking attractive dis?tances were calculated.The result shows that the attractive distance of walking to the terminal stations is the longest,more than 1 300 meters,followed by that of walking to the transport hub stations with a value of 1 100 meters;the attractive distance of walking to the urban sub-center stations is similar with that of the urban center stations,with an average of 750 meters;for general stations,the attractive distance of walking is the shortest,only about 630 meters.Obviously,there are great differences among walking at?tracting distances of different types of stations and a single experience value could not explain all the types.The urban sub-center stations and urban center stations with moderate values are the ideal types.

public transport;BRT station;cluster analysis;walking attractive distance;normal dis?tribution;factor analysis

U491.1

：A

：2095-9931（2015）04-0022-08

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.04.004

2015-07-01

國家自然科學基金（51278284）

朱宏（1990—），男，山東濟南人，碩士研究生，研究方向為公共交通、交通規劃與設計。E-mail：301056523@qq.com。