山地城市老年人公共交通可達性分析
——以貴陽市中心城區為例

魏 薇，趙 航*，龍 立 美，段 梅 花，黃 勇

(1.貴州師范大學地理與環境科學學院，貴州 貴陽 550001；2.錦屏中學地理教學組，貴州 錦屏 556700)

0 引言

隨著我國老年人口數量快速增加，老齡化已成為我國目前及未來所面臨的重要社會問題。積極老齡化是許多國家在應對老齡化問題時普遍認可的理念，提高老年人出行便捷性成為積極老齡化的先決條件[1]，而公共交通作為老年人重要的出行方式[2]，其可達性的提高對促進老年人出行便捷性、舒適性具有重要作用[3]。可達性可理解為以最少的時間、成本獲得服務的便利性[4]。目前，以可達性為切入點的研究主要包括公共服務設施空間布局[5,6]、區域空間連接[7]、經濟聯系與發展[8]、個體享有社會公共資源[9]等；可達性度量方法主要有最近距離法、累計機會法、兩步移動搜索法、潛能模型等，其中潛能模型在空間上將供需雙方的空間效用與距離因素相結合衡量可達性水平，廣泛應用于養老服務設施[10]、公共交通[11]、醫療與教育資源[12,13]等公共服務設施的可達性度量。然而，當前關于老年人公交可達性的定量研究較少，部分學者僅關注老年人的公交出行特征、行為[14-17]等，未考慮步行道路坡度及公交繞行距離對老年人公交出行的影響，且定量分析老年人公交可達性空間分異特征的研究也有所欠缺。

山地城市地形起伏大，造成公交線路繞行距離長[18]，影響發車頻率[19]及公交系統服務能力，隨著老年人步行能力衰退，其對道路坡度感知更為敏感[20]，可接受的步行距離進一步縮短[21]，導致地形對山地城市老年人公交出行產生顯著影響。因此，未考慮地形因素的老年人公共交通可達性度量模型并不適用于山地城市。貴陽市作為典型的山地城市，目前已進入中度老齡化社會[22]，其老年群體的公交出行問題亟待解決。 鑒于此，本文以貴陽市中心城區為研究區，采用改進的潛能模型度量地形因素對老年人公交可達性的影響，以期為提高公交系統服務效率、促進老年人出行便捷性和舒適性提供科學依據。

1 研究區與數據來源

以《貴陽市城市總體規劃(2011-2020年)》確定的貴陽市中心城區為研究范圍，面積1 230 km2，海拔1 000～1 600 m，百花山脈、黔靈山脈及南岳山脈將該區域劃分為“一城三帶多組團”的城市空間格局。據貴陽市統計年鑒，2020年底老年人口占常住人口的13.16%，老齡人口快速增長對貴陽市中心城區公交系統空間組織規劃提出了新要求。

研究數據包括：1)公交系統數據，通過高德地圖等獲取公交與軌道交通站點、線網及道路網絡等數據，包括271條常規公交線路、16條快速公交線路(BRT)、2條軌道交通線路(圖1)及1 098個公交站點、56個軌道站點；2)DEM與坡度數據，DEM 數據通過地理空間數據云網站(http://www.gscloud.cn/)獲取，在此基礎上提取坡度數據；3)住房輪廓數據，由自然資源部土地利用實驗室貴州科研基地提供，經過糾正、確認，共有建筑基底輪廓11 890塊，居民小區766個，其屬性包括樓層、面積、所屬街道社區等；4)老年人口數據，以第六次人口普查數據為基礎，通過2020 年貴陽市統計局公布的老年人口數據進行修正，使公交系統服務設施數據與人口數據時間節點相同。

圖1 貴陽市中心城區公交線路Fig.1 Public transport lines in the central urban area of Guiyang

2 基于道路坡度修正的公交可達性計算模型

2.1 公交站點服務范圍分析

公交站點服務范圍是以乘客步行到站的合理距離為半徑所覆蓋的面積，一般以500 m、800 m[23]為半徑做緩沖區分析或以步行耗時10 min為主要依據[24]。山地城市若忽略道路坡度對站點服務范圍的影響，則與實際情況存在較大偏差。因此，本文以500 m(常規公交、BRT)、1 000 m(軌道交通)為半徑得到的站點服務范圍為基礎，測算在道路坡度影響下公交站點的實際服務范圍。

(1)提取公交站點 500 m 范圍內步行道路平均坡度值α(式(1))，然后進行坡度影響下老年人步行速度Vw(km/h)[25]的計算(式(2))。

α=(hmax-hmin)/l×100%

(1)

式中：hmax、hmin分別為公交站點500 m 范圍內步行道路高程最大值和最小值；l為公交站到居民小區最近步行道路的距離。

Vw=6e-3.5|α+0.05|

(2)

(2)公交站點服務老年人數計算。以500 m緩沖區內10 min的步行時間為閾值，以公交站為起點，基于實際步行道路網絡，通過速度、時間、距離的關系計算坡度影響下公交站點至居民小區最近步行道路所用時間，即實際步行10 min處的步行道路點為公交站點對該小區的服務折減點；每條步行道路折減點所圍成的不規則面域即為道路坡度影響下的公交站點服務范圍，對折減范圍內的老年人數進行匯總，構建山地城市公交站點服務老年人數的計算公式(式(3))。軌道交通站點1 000 m(20 min)服務老年人數計算方法同上。

(3)

式中：Pcn為道路坡度影響下公交站點服務老年人數；Pi為500 m內相鄰步行道路所圍成不規則面域內的老年人數；n為不規則面域數。

(3)道路坡度對站點服務范圍的影響驗證。以典型公交站點王家橋為例，通過上述步驟得到王家橋站點對各居民小區的折減范圍(表1)及服務老年人數范圍折減示意圖(圖2)，以此分析道路坡度影響下公交站點服務老年人數與傳統方法的差異。考慮步行道路坡度后，王家橋站點服務老年人數為2 031人，而通過傳統方法計算出站點服務老年人數為2 612人，可見有581位老年人超出站點服務范圍。由于王家橋至中天漁安新城A組團、中天世紀新城六組團、中天世紀新城半山居的步行距離短，道路坡度對上述居民小區老年人步行距離影響不顯著；在道路坡度和距離雙重影響下，中天漁安新城B組團、中天世紀新城七組團、中天世紀新城三組團部分老年人超出王家橋站點服務范圍。

表1 王家橋站點服務老年人數范圍折減依據Table 1 Reduction basis of service scope of Wangjiaqiao for elderly population

圖2 王家橋站點服務老年人數范圍折減示意圖Fig.2 Schematic diagram of service scope reduction of Wangjiaqiao for elderly population

2.2 公交系統服務供給能力計算

城市居民出行受城市主干道、快速路限制，因此本文將研究區內主干道和快速路自然分割圍合成的區域作為街區，將公共交通供應指數[26]與公交系統吸引力[11]指標相結合，統計各街區受地形影響的公交系統服務供給能力，計算公式為：

(4)

式中：Ob、Pb分別為街區b的公交系統服務供給能力和實際居住的老年人數；Pbn為考慮步行道路坡度后公交站點服務范圍(bn)內的老年人數；δrb表示公交線路r(R為線路集合)與街區b之間的從屬關系，若公交線路r經過街區b，數值為1，否則為0；Fr、Hr、Sr、nr分別為公交線路r的發車頻率、車輛數、起點站到終點站的行程距離以及同一公交車輛單線行駛次數；Vt為公交通行速度，常規公交、BRT、軌道交通的時速分別為18 km/h、25 km/h、36 km/h；C為公交系統車載人數，常規公交及BRT車載人數約為60人，軌道1號線、2號線車載人數為6×120人。

2.3 基于道路坡度修正的公交可達性計算

潛能模型關于老年人公交可達性的含義為：在考慮公交系統服務能力和出行阻抗時，研究區域內各居民小區老年人進入公交系統的機會。本文用潛能模型的一般形式度量山地城市路網特征對老年人公交出行的影響[27]：

(5)

式中：Ai為居民小區i的公交可達性值；tib為居民小區i到街區b(B為街區集合)的通行時間(包括步行、換乘、公交運行時間)；σ為抗阻系數。

Peeters等[28]發現抗阻系數σ的取值主要集中于0.90～2.29之間，且σ取值在1.5～2.0之間時，對研究結果影響較小。為探究適用于山地城市老年人公交可達性的抗阻系數，本文選擇σ=1和σ=1.5，分析不同抗阻系數下老年人公交可達性敏感度。

為對比分析有無考慮地形因素下山地城市老年人公交可達性空間分異特征，采用式(5)分析同一居民小區兩種模式下可達性變化差異。未考慮地形因素的公交系統服務供給確定如下：1)公交站點服務老年人數：以500 m(常規公交+BRT)、1 000 m(軌道交通)為半徑的緩沖區數據與居民小區老年人數進行疊加分析；2)發車頻率：《城市道路交通規劃設計規范(GB50220-95)》中規定，公交線路非直線系數應在1.4以內，本文假定非直線系數大于1.4的公交線路是由山地城市道路繞行距離過長所致，將繞行距離過長的公交線路首末站間的最短駕車路程界定為符合設計規范的公交線路。根據發車頻率、公交線路長度、運營車輛數三者之間的關系計算未考慮地形因素下的發車頻率，帶入式(4)計算其公交系統供給能力。

3 結果與分析

3.1 抗阻系數σ的敏感性分析

在抗阻系數σ取值不同的情況下，利用式(5)計算得到的可達性值區間分布如表2所示，據此判斷σ值的敏感性及合理性，當數據過于集中時，不能體現可達性值空間差異。當σ=1時，可達性值波動范圍及離散程度較大，此時能更精準地反映貴陽市中心城區老年人公交出行實際情況，故本文在后續分析中采用σ=1時的可達性計算結果。

表2 貴陽市中心城區老年人公交可達性值統計Table 2 Statistics on accessibility of public transport for the elderly in the central urban area of Guiyang %

3.2 “常規公交+BRT”老年人公交可達性分析

為對比分析老年人在有無地形影響下公交可達性差異，以鄉鎮街道社區為空間統計單元，采用自然斷點法將兩種模式下的可達性值分為極低可達、較低可達、一般可達、較高可達、極高可達5個等級(圖3)。由圖3可以看出，“常規公交+BRT”系統中可達性值呈“核心—邊緣”格局，從云巖區的街道社區向外圍(如花溪區西部、白云區北部以及南明區東南部街道社區)呈不規則的圈層式遞減；從老年人數量占比看(圖 4)，考慮地形因素后，5類可達性等級的老年人數占比差異大且兩極分化顯著，其中較低可達、一般可達、較高可達水平的老年人數較為均衡，合計占總數的80.90%，極低可達占7.92%，極高可達占11.18%。綜上可知，貴陽市中心城區“常規公交+BRT”公交系統供給不足且空間配置顯著失衡，城市邊緣地帶公交系統服務供給有待提高。

圖3 “常規公交+BRT”老年人公交可達性評價Fig.3 Evaluation of "conventional bus+BRT" public transport accessibility for the elderly

圖4 兩種模式下“常規公交+BRT”服務老年人占比Fig.4 Proportion of elderly population with "conventional bus+BRT" service under the two modes

地形因素對居住在道路起伏度大且“常規公交+BRT”服務供給處于中等水平的老年人影響顯著，對居住在“常規公交+BRT”公交系統有待提升區域的老年群體影響很小。如云巖區黔靈鎮的老年人公交可達性值在地形因素的影響下，由較高可達(6.63～10.60)降為一般可達(2.53～5.35)，緣于該區域公交線路曲折(平均非直線系數為2.03)，繞行距離長,影響發車頻率，減少公交服務供給，加之地形影響下老年人平均步行速度降低(4.21 km/h)，坡度縮短了老年人可接受的步行距離，降低了該區域老年人公交出行便捷性。可達性值處于極低可達(0.01～0.54)和極高可達(8.60～14.11)的區域，地形因素對老年人公交出行的影響較小，可能是公交系統完善程度高的區域可降低地形因素對老年人公交出行的影響，而極低可達的城區邊緣地帶，老年人公交出行不便導致出行減少，故地形因素的影響不明顯。

3.3 “常規公交+BRT+軌道交通”老年人公交可達性分析

軌道1號線、2號線途經老年人高度聚集的核心區域，探究“常規公交+BRT+軌道交通”可達性值空間變化特征對緩解地面公交系統壓力具有重要的現實意義。

由圖5可以看出，“常規公交+BRT+軌道交通”系統中可達性值以云巖區為中心呈“Y”形結構向城區外圍遞減。軌道交通投入運營后空間失衡顯著改善，極高可達與較高可達社區主要位于云巖區及軌道1號線、2號線途經區域；一般可達社區主要位于南明區和烏當區；較低可達社區分散在花溪區、白云區、觀山湖區內。從老年人數量占比看(圖 6)，考慮地形因素后，極高可達和較高可達的老年人占總數的61.65%，僅3.17%的老年人處于極低可達區。老城區及軌道交通線沿線社區的老年人同時享有地面公交及軌道交通供給，其公交出行便捷性與舒適性明顯改善；而位于城郊社區的老年人只享有少量的“常規公交+BRT”服務系統供給，軌道交通供給不足，存在邊緣化現象。

圖5 “常規公交+BRT+軌道交通”老年人公交可達性評價Fig.5 Evaluation of "conventional bus+BRT+rail transit" public transport accessibility for the elderly

圖6 兩種模式下“常規公交+BRT+軌道交通”服務老年人口占比Fig.6 Proportion of elderly population with "conventional bus+BRT+rail transit" service under the two modes

在“常規公交+BRT+軌道交通”系統中，地形因素對老年人公交出行影響顯著的區域可分為兩類：1)軌道交通供給不足且地形起伏大的區域，如艷山紅社區服務中心、平橋社區服務中心等公交可達性由極高可達(15.05～21.58)轉為較高可達(4.92～7.68)；2)無軌道交通且“常規公交+BRT”供給不足的區域，如麥架鎮、二戈寨社區服務中心公交可達性由較低可達(0.69～4.97)降為極低可達(0.01～0.67)。由于公交系統建設完善程度不同，地形因素對以下區域的老年人公交出行影響小：1)云巖區84.21%的社區及南明區56.52%的社區，該區域公交供給充足，老年人可享有多種公交出行方式，地形因素對其影響較小；2)公交線路、站點稀疏的六區外圍，公交供給有待提高，存在轉換出行方式的可能，故地形因素對其公交出行影響較小。綜上可知，由于公交系統建設完善程度不同，地形因素對老年人公交出行的影響差異較大；軌道交通可改善地形起伏造成的老年人公交出行問題，完善的公交系統對促進老年人公交出行舒適性及便捷性具有重要作用。

4 結論與建議

本文結合山地城市貴陽公交系統空間布局受地形因素影響較大的特點，從老年人可接受的步行距離及公交線路繞行兩方面，對潛能模型中公交系統供給因子進行改進，評價“常規公交+BRT”“常規公交+BRT+軌道交通”系統在有無考慮地形因素影響下老年人公交可達性空間分異特性。主要研究結論如下：1)利用考慮道路坡度及公交繞行距離的改進潛能模型計算公交系統服務范圍，更貼近山地城市的真實情況，更適用于度量山地城市老年人公交可達性特征。2)“常規公交+BRT”系統中可達性值呈“核心—邊緣”格局，向外圍城區不規則遞減，空間失衡現象顯著。3)“常規公交+BRT+軌道交通”系統中可達性值呈“Y”形結構向城區外圍遞減，軌道交通可顯著提升核心區及沿線區域老年人公交出行便捷性與舒適性，城市邊緣地帶老年人出行不便。4)公交系統建設完善程度決定了地形起伏對老年人公交出行的影響，軌道交通可降低道路坡度及地面公交繞行對老年人公交出行的影響。

基于研究結果與實際情況，提出如下建議：1)加快軌道交通建設，改善公交系統配置空間失衡現狀，進一步縮小老年人公交可達性空間差異。貴陽市軌道1號線、2號線投入運營后，烏當區及花溪區處于軌道交通真空狀態，而該區域的老年人處于公交系統供給盲區，應加快軌道3號線的建設速度，緩解地面常規公交運營壓力，降低地形因素對老年人公交出行的影響。2)增加區內常規公交線路及站點，改善極低可達區域的老年人公交系統可達性。在地形因素影響下，“常規公交+BRT+軌道交通”系統中仍處于極低可達的居民小區分散在白云區、烏當區、花溪區。其中，白云區艷山紅社區服務中心，可通過主干道(白云北路、云環中路、二十六大道、白金大道)增設連接麥架鎮、沙文鎮的常規公交，提高城市邊緣地帶老年人公交系統可達性；以北京東路為主路、漁洞峽路為輔路，連接貴烏社區服務中心與東風鎮，擴大公交系統在烏當區的服務范圍；以花溪大學城為基點，增設其到核心區的BRT專線以及到花溪公園的區內短線公交，在通往孟關的花冠中路、貴惠大道、溪孟路上增設專線公交，提高該區域老年人公交出行便捷性。3)拆分公交線路，提高公交系統服務頻率。在保持現有公交線路服務區域不變的前提下，拆分繞行距離過長的公交線路，例如：白云區以白云車站為基點對白云3路、白云5路進行整改，以興筑東路口為中點將264路拆分為省委—興筑東路口—貴陽俊發城，以興筑西路口為中心將70路拆分為貴鋁文體中心—興筑西路口—大營坡，提高艷山紅社區服務中心、新世界社區服務中心及黔靈鎮的老年人進入公交系統的機會；花溪區以中曹司站為中心，將花溪20路拆分為花溪車站—中曹司站—石板收物流園，將80路拆分為關口寨—洛平公交樞紐—大學城。

本研究未考慮高峰期和平峰期公交行駛速度對發車頻率的影響以及儲備車輛數與運營車輛數之間的關系，也未關注郊區老年人的公交出行情況以及貴陽市中心城區與郊區的聯系，有待后續收集數據進行山地城市老年人公交出行細化研究。