城市軌道交通線網規(guī)模與人口和崗位密度之間的關系

李元坤葉霞飛

城市軌道交通線網規(guī)模與人口和崗位密度之間的關系

李元坤葉霞飛

（同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室，201804，上海//第一作者，碩士研究生）

人口密度與崗位密度是確定城市軌道交通線網規(guī)模的重要指標，但如何表征人口密度和崗位密度指標與線網規(guī)模的關系有待進一步研究。選取城市軌道交通線網密度作為衡量線網規(guī)模的指標，對國內外典型城市的軌道交通線網密度、線網負荷強度、人口密度、崗位密度、人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等進行關聯性分析，研究城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度指標之間的關系，并比較亞洲和歐美城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度之間關系的差異，為合理確定我國城市軌道交通線網規(guī)模提供借鑒。

城市軌道交通；線網規(guī)模；人口密度；崗位密度

Author′s addressState Key Laboratory for Road and Traffic Engineering，TongjiUniversity，201804，Shanghai，China

在確定城市軌道交通線網規(guī)模時，分析城市交通出行需求尤為重要。而交通出行需求與城市的人口密度、崗位密度密切關聯。除了這兩項密度指標，人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等指標都可能對線網規(guī)模的確定產生影響。因而，線網密度與上述4個密度指標之間的關系有待進一步研究。

本文選取城市軌道交通線網密度作為衡量線網規(guī)模的指標，基于國外典型城市軌道交通線網及其對應的城市人口、崗位密度調查數據，研究線網密度與上述4個密度指標之間的關系，為合理確定我國城市軌道交通線網規(guī)模提供借鑒。

1 境外典型城市軌道交通線網密度、人口密度及崗位密度的調查分析

統(tǒng)計了境外11個典型城市不同區(qū)位的城市軌道交通線網密度、人口密度、崗位密度和線網負荷強度等基礎數據。本文所指的城市軌道交通包含城市范圍內所有為城市客運服務的軌道交通系統(tǒng)。此外，由于首爾市為首爾都市圈的中心，市域范圍內的開發(fā)相對均勻且強度大，為此，僅將首爾市劃分為核心區(qū)和市區(qū)。境外11個典型城市的區(qū)位劃分結果如表1所示。

1.1線網密度、人口密度及崗位密度的統(tǒng)計數據

11個境外典型城市各區(qū)位的面積、城市軌道交通線網密度、人口密度、崗位密度的統(tǒng)計結果如表2所示。從表2中可以看出，紐約、柏林、倫敦各區(qū)位的線網密度普遍大于日本各城市和臺北都會區(qū)。

1.2線網負荷強度統(tǒng)計數據

進一步統(tǒng)計各市的線網負荷強度，發(fā)現負荷強度差異較大。除札幌、仙臺市外，其他亞洲城市的負荷強度均較高，3個歐美城市及札幌、仙臺市的負荷強度遠低于其他亞洲城市（見圖1）。

表1 境外11個典型城市的區(qū)位劃分表

表2 境外11個典型城市各區(qū)位的面積、線網密度及人口密度、崗位密度指標統(tǒng)計表

表2 （續(xù)）

圖1 1 1個典型城市軌道交通線網的負荷強度

綜合分析各城市線網密度和負荷強度，除札幌、仙臺市為低線網密度、低負荷強度型線網，亞洲城市的線網總體上屬于低線網密度、高負荷強度型，而歐美城市線網總體屬于高線網密度、低負荷強度型。由此可認為，亞洲城市和歐美城市的線網類型存在一定差異。

1.3異常數據分析

紐約市核心區(qū)的城市軌道交通為地鐵系統(tǒng)，統(tǒng)計顯示其線網密度高達3.49 km/km2（主要原因是系統(tǒng)內存在大量雙復線情況），但紐約市地鐵系統(tǒng)的負荷強度僅為0.91萬人/（km·d），如此高線網密度低負荷強度的情況較為特殊。

臺北捷運的發(fā)展包括三個階段，目前剛完成了第二階段的線網建設。截至2015年底，臺北捷運已開通的線路長度為131.1 km，還有70.83 km的線路在建，且有119.92 km的線路在規(guī)劃階段。考慮到臺北捷運系統(tǒng)處于不斷建設中，現有的線網密度不足以作為研究參考。

根據以上分析，紐約市核心區(qū)及臺北都會區(qū)的線網情況較為特殊，不適用于本研究，需作為異常數據排除。因此，僅研究除臺北外其余10個城市的軌道交通線網密度與人口密度、崗位密度的關系，其中又排除紐約市核心區(qū)的數據。

2 城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度之間的關系

對境外10個典型城市的核心區(qū)、市區(qū)、郊區(qū)的線網密度與人口密度、崗位密度、人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等4個指標之間的關系進行回歸分析，并分別對亞洲、歐美城市的數據進行回歸，以比較它們之間的差異。

2.1回歸模型的選擇

通過對上述4個指標的雙變量相關性分析，發(fā)現4個指標之間高度相關，無法進行多元回歸，因此采用一元回歸模型。再以線網密度與人口密度加崗位密度之間關系的散點圖（見圖2）為例，看出兩者呈明顯的線性正相關關系。為此，本文選用包含常數項的一元線性回歸模型對線網密度與人口、崗位密度之間的關系進行回歸分析。

2.210個境外城市的軌道交通線網密度與人口、崗位密度的回歸模型

圖2 城市軌道交通線網密度與人口密度加崗位密度之間的關系

以城市軌道交通線網密度為因變量，分別以4個人口、崗位密度指標為自變量進行線性回歸，結果如表3所示。從表3可以看出，所有回歸模型均通過顯著性檢驗和F檢驗。其中，基于人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值的回歸模型修正R2（判定系數）相同且最大。

表3 城市軌道交通線網密度與4個指標的回歸結果

為進一步分析兩個R2較大的回歸模型的擬合效果，將10個城市的市域數據分別代入基于人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值的模型中，求得預測值與實際值的平均誤差分別為0.12 km/km2和0.14 km/km2。因此，認為前者的擬合效果更優(yōu)。即人口密度加崗位密度指標最能反應城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度之間的關系。回歸方程如下：

式中：

P——城市軌道交通線網密度，km/km2；

ks——人口密度加崗位密度，萬人/km2。

2.3亞洲和歐美城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度的回歸模型

分別對7個亞洲城市的20條數據和3個歐美城市的8條數據進行回歸分析，結果如表4、表5所示。從表4、表5中可以看出，亞洲和歐美的4個回歸模型均通過檢驗。其中，基于人口密度加崗位密度的模型修正R2最大，即此模型的回歸擬合效果最優(yōu)。亞洲和歐美的回歸方程分別為：

式中：

Pa——亞洲城市軌道交通線網密度，km/km2；

表4 亞洲城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度的回歸結果

表5 歐美城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度的回歸結果

Pe——歐美城市軌道交通線網密度，km/km2。

2.4城市軌道交通線網密度與人口、崗位密度回歸模型的應用

如果可以獲取某城市軌道交通規(guī)劃范圍內的人口密度加崗位密度指標，則可根據上述基于人口密度加崗位密度的城市軌道交通線網密度回歸模型估算城市軌道交通線網密度，并根據線網密度來估算城市軌道交通線網規(guī)模。

對比式（2）、式（3）可以發(fā)現，歐美回歸方程的回歸系數大于亞洲回歸方程的回歸系數，且當人口密度加崗位密度相同時，歐美對應的城市軌道交通線網密度大于亞洲的城市軌道交通線網密度，說明歐美更傾向于通過提高城市軌道交通線網密度來滿足客流需求的增長。

歐美城市的軌道交通線網總體屬于高線網密度、低負荷強度型，雖然密集的城市軌道交通線網可以保證良好的服務水平，但前期需要投入大量資金進行線路建設，后期還會產生較高的運營費用。而亞洲城市的軌道交通線網總體屬于低線網密度、高負荷強度型，雖然較高的負荷強度會一定程度上降低服務水平，但可以在有限的城市軌道交通線網密度上，通過靈活的運營組織充分利用線網能力，以減少建設和運營成本的投入。

鑒于我國城市人口與經濟社會發(fā)展的實際情況，建議現階段宜采用式（1）或式（2）來估算我國城市中心城區(qū)的軌道交通線網規(guī)模。

3 結論

（1）人口密度加崗位密度指標可以較好地反映城市軌道交通線網密度與人口密度和崗位密度之間的關系，可根據城市軌道交通線網密度與人口密度加崗位密度之間的回歸模型來估算城市軌道交通線網規(guī)模。

（2）當城市人口密度加崗位密度相同時，歐美城市的軌道交通線網密度大于亞洲城市的軌道交通線網密度，隨著人口密度加崗位密度指標值的增大，歐美城市軌道交通線網密度的增長率大于亞洲城市軌道交通線網密度的增長率。

（3）對于我國的城市軌道交通線網建設，若為了盡可能地提升線網服務水平，可參考歐美城市的高線網密度、低負荷強度型線網，通過較高的線網密度提供給乘客方便、舒適的出行體驗，但線網的前期建設和后期運營成本高；若為了在有限規(guī)模和投資下盡可能滿足乘客出行需求，可參考亞洲城市的低線網密度、高負荷強度型線網，通過采用靈活的運營組織方法提升線網負荷強度，實現輸送更多的乘客。

（4）鑒于我國城市人口與經濟社會發(fā)展的實際情況，現階段宜采用基于10個境外城市數據的回歸模型或基于亞洲7個城市數據的回歸模型來估算我國城市中心城區(qū)的軌道交通線網規(guī)模。

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Relationship between Urban Rail Transit Network Scale and Population/Job Density

LIYuankun，YE Xiafei

Population density and job density are important indicators to determ ine the scale of urban rail transit network, but further studies are needed to confirm the relationship between network scale and population/job density.So the density of urban rail transit network is taken as the index to measure the scale of the network，the correlation among urban rail transit network density，network load intensity，population density，job density，population density plus job density，the greater value of population density and job density is completed with the data collected from the major cities in China and abroad.All the data are used to investigate the relationship between urban rail transit network density and population/job density，and the differences between Asian cities，European cities and American cities in this area are compared to provide a reference for the planning of rational urban rail transit network scale in Chinese cities.

urban rail transit;network scale；population density；job density

U231

10.16037/j.1007-869x.2017.07.001

2017-01-10）