基于公共因子的慢行環(huán)境改善效果預(yù)評(píng)估方法*——以常州南部新城為例*

王樹(shù)盛 黃富民

0 引言

慢行交通是出行者與城市物質(zhì)空間接觸最為直接的交通方式，相對(duì)其他方式，它需要付出更多的體力，對(duì)出行環(huán)境也最為細(xì)膩敏感。一般而言，出行者對(duì)慢行交通主要關(guān)注兩個(gè)方面[1]：一是能否可以方便、連續(xù)地到達(dá)目的地，即可達(dá)性問(wèn)題；二是出行過(guò)程是否安全、舒適，即慢行環(huán)境問(wèn)題。盡管隨著機(jī)動(dòng)化的進(jìn)程，我國(guó)大多數(shù)城市慢行交通的比例在下滑，但作為每一次出行的必要環(huán)節(jié)，慢行交通仍在城市交通中占據(jù)著重要的地位。在過(guò)去一段發(fā)展歷程中，慢行交通占據(jù)城市交通需求的70%—90%，是城市生產(chǎn)和生活的主要交通方式，是在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)階段的一種歷史選擇。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、城市空間的擴(kuò)展、生活方式及社會(huì)觀(guān)念的改變，慢行交通的定位也在發(fā)生變化，其功能更加多元，不僅僅只是一種交通方式，更承載了生活交往、休閑健身等功能，對(duì)慢行環(huán)境也提出了更高的要求。尤其是對(duì)于短距離出行，慢行交通仍占有主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，但如果慢行環(huán)境的品質(zhì)不高，這部分的出行也會(huì)被部分機(jī)動(dòng)化尤其是小汽車(chē)方式所取代。影響慢行出行決策的環(huán)境因素非常多，目前關(guān)于慢行環(huán)境對(duì)慢行方式選擇影響和評(píng)價(jià)的主要方法有兩類(lèi)：一是定性研究，主要通過(guò)慢行設(shè)施、慢行空間質(zhì)量等對(duì)慢行出行影響的定性分析和判斷對(duì)慢行環(huán)境做出改善決策，該類(lèi)方法對(duì)慢行環(huán)境的改善是否起到促進(jìn)采用慢行方式出行以及促進(jìn)使用的程度缺乏說(shuō)服力；二是采用PSPL方法進(jìn)行定量研究[2]，主要通過(guò)慢行環(huán)境改善后對(duì)慢行出行行為變化的觀(guān)測(cè)，對(duì)改善措施進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整，是一種“滾動(dòng)式”后評(píng)估方法，但該類(lèi)方法沒(méi)有建立慢行環(huán)境與慢行行為之間的因果關(guān)系，僅僅是利用數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行分析和判斷，難以對(duì)慢行環(huán)境改善的效果進(jìn)行先驗(yàn)獲知。考慮到環(huán)境的優(yōu)與劣是由眾多可測(cè)量及不可測(cè)量的要素共同決定的，是以人的體驗(yàn)和感知來(lái)衡量的，本文以定量的分析手段來(lái)捕獲各種因素對(duì)慢行交通體驗(yàn)的影響，建立慢行環(huán)境與慢行行為的相關(guān)關(guān)系，以對(duì)慢行環(huán)境變化對(duì)出行決策的影響程度進(jìn)行定量預(yù)評(píng)估，為慢行環(huán)境改善措施的選擇提供更為可靠的依據(jù)。

1 總體思路

出行者是否采用慢行方式源于對(duì)多方面的權(quán)衡考慮，其中包括出行環(huán)境因素，這一過(guò)程屬于個(gè)體的微觀(guān)決策行為，因此本文考慮采用離散選擇模型對(duì)出行決策中關(guān)于慢行環(huán)境的權(quán)衡進(jìn)行模擬?？紤]到慢行路徑是由多個(gè)路段組成，慢行路徑的綜合環(huán)境對(duì)于出行者是否采用慢行方式產(chǎn)生影響，因此首先需要對(duì)慢行路徑的環(huán)境質(zhì)量信息進(jìn)行采集。假定將出行者對(duì)短距離出行（一般取2km—3km）的方式選擇分為慢行、非慢行兩類(lèi)。對(duì)N個(gè)出行者依次進(jìn)行詢(xún)問(wèn)取樣，出行者選擇了慢行方式出行，則記錄下其出行路徑；如果出行者選擇了其他方式，也記錄下其出行路徑，并詢(xún)問(wèn)是否因?yàn)槁协h(huán)境的不佳而放棄使用慢行方式，同時(shí)記錄下之前所使用的慢行路徑[3]。如此可得到M條出行路徑的信息，對(duì)于每條路徑上有兩種可選擇的方式，即慢行方式、非慢行方式。針對(duì)出行者的信息以及路徑的環(huán)境信息，可建立2項(xiàng)Logit模型，以判斷環(huán)境因素對(duì)慢行交通選擇的影響程度，并可評(píng)估慢行環(huán)境改善后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 數(shù)學(xué)模型

如圖2所示，從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)沿著箭頭所示的路徑，需要經(jīng)過(guò)①、②、③、④、⑤共5個(gè)路段，這5個(gè)路段的慢行環(huán)境對(duì)于出行者是否選擇這條慢行路徑會(huì)產(chǎn)生組合性影響。但是影響慢行環(huán)境的因素非常多，包括與車(chē)行區(qū)、人行橫道、機(jī)非分隔帶、自行車(chē)道、步行道、街道設(shè)施、沿街建筑立面的相關(guān)因素等，多達(dá)數(shù)10個(gè)[4,5]。如果按照傳統(tǒng)方法，在構(gòu)建模擬交通出行行為的離散選擇模型時(shí)，如此多的因素同時(shí)進(jìn)入模型會(huì)導(dǎo)致模型參數(shù)難以標(biāo)定，但若不考慮其中任何一種影響因素，其合理性又存在質(zhì)疑。因此，本文考慮將慢行路徑中各路段的影響因素通過(guò)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行合成，將眾多可實(shí)際測(cè)量的慢行環(huán)境影響因素轉(zhuǎn)變?yōu)樯倭康幕诼窂江h(huán)境的慢行公共因子。這樣既將慢行環(huán)境所包含的因素進(jìn)行了考慮，同時(shí)又減少了進(jìn)入構(gòu)建模型的因素?cái)?shù)量。具體工作步驟如下：

（1）觀(guān)測(cè)慢行環(huán)境要素值

通過(guò)實(shí)際調(diào)查獲得出行路徑中的各個(gè)慢行環(huán)境影響因素，包括步行道寬度、步行過(guò)街設(shè)施平均間距、機(jī)非隔離帶寬度等，假定數(shù)量為p個(gè)，分別計(jì)作X1、X2……Xp。

（2）合成基于路徑環(huán)境的慢行公共因子

將觀(guān)測(cè)到的變量與公共因子建立數(shù)學(xué)關(guān)系。用m個(gè)公共因子來(lái)表達(dá)，則有：

其中：Fi——公共因子，是不可觀(guān)測(cè)的變量，其系數(shù)aij為因子載荷；

εi——特殊因子，是不能被前m個(gè)公共因子包含的部分；

aij——因子荷載，是第i個(gè)變量和第j個(gè)公共因子的相關(guān)系數(shù)，反映了第i個(gè)變量與第j個(gè)變量的相關(guān)重要性，絕對(duì)值越大，其相關(guān)的密切程度越高。

變量Xi的共同度是因子荷載矩陣的第i行的元素的平方和，計(jì)為：

其值越接近1，因子分析的效果好，從原變量空間到公共因子空間的轉(zhuǎn)化性質(zhì)好。因子載荷矩陣中各列元素的平方和是第j個(gè)公共因子Fj對(duì)所有分量Xi的方差貢獻(xiàn)和，是衡量Fj相對(duì)重要性的指標(biāo)。從數(shù)學(xué)角度，因子載荷陣不具有唯一性，應(yīng)對(duì)因子載荷陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使載荷矩陣中每列或行的元素平方值向0和1兩極分化，本文擬采用方差最大法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)。

（3）建立慢行公共因子與眾多慢行影響因素的函數(shù)關(guān)系

以公共因子作為因變量，以慢行環(huán)境因素為自變量，建立兩者之間的函數(shù)表達(dá)式。

由

代替大量的慢行環(huán)境因素作為進(jìn)入交通行為選擇模型的變量。通過(guò)以上步驟，獲取了基于路徑環(huán)境的慢行公共因子，這些因素與慢行環(huán)境因素之間存在傳遞關(guān)系，具體應(yīng)用方法可簡(jiǎn)化表達(dá)如圖3所示。

包含慢行公共因子的2項(xiàng)Logit模型形式如下：

“1”為慢行方式，“2”為非慢行方式。

——個(gè)人n選擇方式i出行的比例；

——個(gè)人n對(duì)于方式i的效用表達(dá)式；

——方式i的特征屬性；

——個(gè)人n的經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性；

——慢行環(huán)境屬性，由慢行環(huán)境公共因子構(gòu)成。

3 案例研究

以常州南部新城核心區(qū)為例[4]，針對(duì)慢行交通存在的問(wèn)題，提出改善策略，并建立模型予以量化評(píng)估。

3.1 改善策略

《常州南部新城空間發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》提出了建設(shè)“國(guó)際高品質(zhì)精致城區(qū)”的目標(biāo)，而城市慢行空間精致化則是其中的一項(xiàng)重要發(fā)展策略。但是近幾年來(lái)，機(jī)動(dòng)化的快速發(fā)展加劇了常州市南部新城的“行車(chē)難、停車(chē)難”，“騎行難、走路難”也成為新城關(guān)注的焦點(diǎn)，如何改善慢行設(shè)施，塑造安全、安心的慢行環(huán)境，是新城建設(shè)面臨的一個(gè)問(wèn)題（圖4）。

根據(jù)調(diào)查，僅有21.9%的受訪(fǎng)者對(duì)慢行空間表示滿(mǎn)意，20.9%的受訪(fǎng)者表示比較滿(mǎn)意，不滿(mǎn)意慢行空間現(xiàn)狀的超過(guò)50%。不滿(mǎn)意的方面主要表現(xiàn)在受到機(jī)動(dòng)車(chē)的干擾、人行道及非機(jī)動(dòng)車(chē)道被占用、人行道及非機(jī)動(dòng)車(chē)道過(guò)窄等方面。針對(duì)調(diào)查所反映出的問(wèn)題，對(duì)常州南部新城核心區(qū)道路慢行設(shè)施、環(huán)境進(jìn)行改善。

（1）斷面改造

按照完整街道理念對(duì)所有道路進(jìn)行梳理，對(duì)道路內(nèi)人行道、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、機(jī)動(dòng)車(chē)道、公交專(zhuān)用道、中央分隔帶、路內(nèi)停車(chē)、景觀(guān)照明、公交站點(diǎn)、交通穩(wěn)靜化、過(guò)街設(shè)施等10大要素進(jìn)行統(tǒng)籌考慮[5]。將傳統(tǒng)的步行道分成步行區(qū)和設(shè)施區(qū)，傳統(tǒng)的非機(jī)動(dòng)車(chē)道分成非機(jī)動(dòng)車(chē)區(qū)和設(shè)施區(qū)，斷面分區(qū)進(jìn)一步明晰路權(quán)，保障行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)使用的凈空間。

（2）臨街步行空間改善

將臨街步行空間劃分為非常活躍類(lèi)、友好類(lèi)、混合類(lèi)、不活躍類(lèi)以及非常不活躍類(lèi)5種類(lèi)型。根據(jù)不同類(lèi)型承載的慢行活動(dòng)差異，分別制定改善方案，以充分發(fā)揮街道的經(jīng)濟(jì)功能和文化功能[6]，圖5為花園街臨街步行空間改造案例。

（3）交通穩(wěn)靜化設(shè)施

考慮到對(duì)交通穩(wěn)靜化這一新型事物的可接受程度，規(guī)劃僅在居住區(qū)范圍進(jìn)行穩(wěn)靜化設(shè)施布置，主要通過(guò)車(chē)輛減速、交通減量等穩(wěn)靜化設(shè)施，達(dá)到居住區(qū)入口減速、區(qū)內(nèi)低速、安全安寧的目的。

3.2 建模數(shù)據(jù)

根據(jù)前述技術(shù)路線(xiàn)，本文對(duì)慢行環(huán)境對(duì)于出U行is者=?行 4.1為3*影X1響? 1的.94考*X量 2是? 3以.17路*X徑 3+選 0.擇94為*F基 1? 0.86礎(chǔ)的，通過(guò)調(diào)研獲取了340條出行路徑的信息，包括核心區(qū)內(nèi)260條慢行交通方式出行的信息以及80條其他方式出行的信息。對(duì)各個(gè)出行者的出行路徑進(jìn)行了詢(xún)問(wèn)、記錄，對(duì)于非慢行的出行者則記錄下了其曾以慢行方式出行的路徑。由于影響慢行交通出行的環(huán)境影響因素非常多，如何有效獲取慢行環(huán)境變量是關(guān)鍵，本文將路段慢行環(huán)境以出行路徑為對(duì)象進(jìn)行量化，量化的方式包括平均值、百分比、0—1變量3種，各變量具體取值方式如表1所示。

3.3 模型建立

利用調(diào)查得到的340條路徑信息對(duì)慢行環(huán)境要素進(jìn)行因子分析，采用最大方差法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)。根據(jù)數(shù)理檢驗(yàn)要求，荷載超過(guò)0.3的因子為存在顯著影響的因子，因此本文僅保留荷載絕對(duì)值大于0.3的因子，得到如下分析結(jié)果如表2。

對(duì)以上因子荷載進(jìn)行歸類(lèi)，得到4類(lèi)因子所包含的慢行環(huán)境要素，分別用F1,F2,F3,F4表示。其中F1包括10個(gè)變量，分別為每150 m交通穩(wěn)靜化設(shè)施的數(shù)量、路內(nèi)停車(chē)的平均寬度、路段過(guò)街設(shè)施平均間距、人行道平均寬度、道路平均坡度、每150m人行道上存在的障礙數(shù)量、每150m街道家具數(shù)量、每150m建筑立面門(mén)店數(shù)量、建筑物平均高度、每150m臨街車(chē)行出入口的個(gè)數(shù)；F2包括6個(gè)變量，分別為路緣石間距離的平均寬度、車(chē)行區(qū)的平均寬度、車(chē)行道的平均數(shù)量、自行車(chē)道平均寬度、有行道樹(shù)遮蔭的自行車(chē)道長(zhǎng)度占比、有行道樹(shù)遮蔽的人行道長(zhǎng)度占比；F3包括4個(gè)變量，建筑物間距與建筑物高度之比的平均值、街區(qū)尺度、人口與就業(yè)崗位密度、土地利用混合度；F4包括3個(gè)變量，分別為機(jī)非分隔帶平均寬度、綠化景觀(guān)帶的平均寬度、每150m行道樹(shù)的數(shù)量。本案例研究考慮以上4個(gè)慢行公共因子的影響，建立2項(xiàng)Logit模型，模型結(jié)果如表3所示，從各參數(shù)的置信水平情況來(lái)看，均達(dá)到95%的要求。

所建立Logit模型效用函數(shù)的具體形式為：

其中，Uis、Uim分別為慢行方式、機(jī)動(dòng)化方式的效用表達(dá)式。

表1 慢行路徑環(huán)境變量及量化方式一覽表

表2 慢行環(huán)境因子分析結(jié)果一覽表

3.4 效益評(píng)估

利用以上建立的模型，對(duì)采取前述慢行改善策略后的規(guī)劃方案，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益方面進(jìn)行評(píng)估。

（1）社會(huì)效益

對(duì)研究范圍的慢行環(huán)境進(jìn)行改善，主要包括道路斷面、慢行路權(quán)、道路綠化、人行道鋪裝、建筑小品等方面。改善后所調(diào)查的340條路徑的慢行設(shè)施與環(huán)境的量化指標(biāo)如表4：

對(duì)于以上改善結(jié)果，應(yīng)用所建立的Logit模型對(duì)慢行比例的提升情況進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果顯示，慢行出行比例由原來(lái)的76.5%提升至86.3%（由于所調(diào)查的樣本均為小于3.5km的出行，因此慢行環(huán)境改善后，公共交通出行比例也有所降低），說(shuō)明改善慢行環(huán)境對(duì)提高慢行的吸引力具有顯著的影響，促進(jìn)了交通環(huán)境的社會(huì)公平性。

（2）社會(huì)效益

核心區(qū)內(nèi)可納人口約12萬(wàn)，根據(jù)居民出行調(diào)查結(jié)果，日人均出行次數(shù)約2.5人次/日，則每日出行需求量約為30萬(wàn)人次，其中52.3%的出行距離小于3.5km，這部分出行量約為16萬(wàn)人次。在小于3.5km的出行中，私人小汽車(chē)占機(jī)動(dòng)化出行比例為66%，由此可計(jì)算得出，通過(guò)慢行環(huán)境改善后，小汽車(chē)出行比例減少6.5%，約為1.04萬(wàn)人次/日。小汽車(chē)車(chē)載人數(shù)按照1.2計(jì)算，每天減少的小汽車(chē)使用量為8 700輛；停車(chē)場(chǎng)周轉(zhuǎn)率按4.0次/日計(jì)算，可減少停車(chē)泊位供應(yīng)2 175個(gè)，節(jié)約用地面積約6.5萬(wàn)m2，按1 000元/m2的建設(shè)成本進(jìn)行估算，節(jié)約建設(shè)費(fèi)約6.5萬(wàn)元。

（3）環(huán)境效益

本次調(diào)查主要為短距離出行，其中小汽車(chē)出行平均距離約為3.0km，則可減少小汽車(chē)出行周轉(zhuǎn)量為3.12萬(wàn)人次·km/日，小汽車(chē)人均能耗水平、人均廢氣排放水平分別按照0.29kW·h/km、19g/km計(jì)算，則每天可減少能耗和廢氣排放分別為0.9萬(wàn)kW·h、590kg，每年減少量分別為330萬(wàn)kW·h、215t。

表3 慢行方式選擇LOGIT模型參數(shù)估計(jì)一覽表

表4 調(diào)研路徑慢行環(huán)境量化指標(biāo)一覽表

4 結(jié)論

慢行交通在各級(jí)城市交通方式結(jié)構(gòu)中都具有重要的地位，近年來(lái)慢行環(huán)境的惡化對(duì)城市慢行交通出行安全、舒適等方面帶來(lái)了不小的沖擊，在很大程度上導(dǎo)致了慢行比例的下降。本文采用因子分析法提煉影響慢行交通行為的慢行公共因子，并建立了離散選擇模型來(lái)模擬慢行環(huán)境對(duì)出行行為的影響，將慢行環(huán)境對(duì)方式選擇的影響進(jìn)行了量化和數(shù)學(xué)建模分析，為評(píng)估慢行環(huán)境的改善效果提供了定量分析方法。

References

[1]王樹(shù)盛. 慢行交通也是一把金鑰匙[J]. 江蘇城市規(guī)劃，2011（12）：39-40.

WANG Shusheng. Non-motorized Transportation Is a Golden Key[J]. Jiangsu Urban Planning, 2011（12）：39-40.

[2]姜洋，王悅，余軍，等. 基于PSPL調(diào)研方法的步行和自行車(chē)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)估[J]. 城市交通，2011（5）：28-38.

JIANG Yang, WANG Yue, YU Jun, et al. Evaluation on Pedestrian and Bicycle Transportation Planning and Design Based on PSPL Survey[J]. U rban Transport of China. 2011(5): 28-38.

[3]Sungjin Park. Defining, Measuring, and Evaluating Path Walkability, and Testing Its Impacts on Transit Users’ Mode Choice and Walking Distance to the Station[D]. University of California, Berkely. 2008:50-56.

[4]江蘇省城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院. 常州南部新城慢行交通系統(tǒng)規(guī)劃研究[R].2011.10:80-88

Jiangsu Institute of Urban Planning and Design.Non-motorized Transportation System Planning of Changzhou South new Town[R]. 2011(10):80-88.

[5]范凌云，雷誠(chéng). 城市步行交通系統(tǒng)規(guī)劃及指引研究[J]. 城市問(wèn)題，2009（5）：45-49.

FAN Lingyun, LEI Cheng. Planning and Guidelines to the Pedestrian Traffic System[J].Urban Problems, 2009(5): 45-49.

[6]趙從霞，周鵬光. 街道城市設(shè)計(jì)概念方法研究[J].華中建筑，2007（3）：97-99.

ZHAO Congxia, ZHOU Pengguang. Study on the Concepts and Methods of Street Urban Design[J].Hua Zhong Architecture, 2007(3): 97-99.