基于UNA 的大連火車站區(qū)域公交設(shè)施步行可達(dá)性研究

文／張 宇 大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院

吳 亮 大連理工大學(xué)建筑與藝術(shù)學(xué)院 副教授（通訊作者）

引言

火車站作為一座城市的地標(biāo)，是將各地的居民交織在一起的公共設(shè)施系統(tǒng)[1]，其交通組織和公共設(shè)施配置會(huì)對城市交通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生重要影響。該區(qū)域不僅是城市對外交通的主要門戶，也是城市重要的公共交通節(jié)點(diǎn)，通常會(huì)成為重要的商業(yè)和公共服務(wù)中心，吸引多種功能聚集[2]。而隨著TOD 進(jìn)程的推進(jìn)和城市公共交通事業(yè)的完善，城市公共交通出行比重增大，火車站地區(qū)對城市的重要性也將進(jìn)一步提升。

火車站作為城市綜合交通體系的重要組成部分，各種交通方式在此區(qū)域進(jìn)行復(fù)雜的交通銜接。因此，火車站區(qū)域需要便利的交通換乘條件。然而，無論行人采用何種交通方式出行，在換乘途中難免有步行的部分。而在某些建成時(shí)間較早的火車站地區(qū)，步行通常是該區(qū)域最普遍的出行方式。在老城區(qū)的火車站區(qū)域，步行的交通方式優(yōu)先級排序最高，軌道交通和常規(guī)公交其次，其余方式一般作為補(bǔ)充，以滿足不同層次需求[3]。有學(xué)者指出，地鐵和普通公交結(jié)合的公共交通能提升公共設(shè)施的可達(dá)性水平以及區(qū)域生活品質(zhì)，尤其是在地鐵和公交站點(diǎn)鄰近區(qū)域[4]。因此，組織火車站區(qū)域的地鐵和公交站點(diǎn)配置，提高各類公交設(shè)施的步行可達(dá)性，使出行過程更加輕松高效，是區(qū)域規(guī)劃工作的重點(diǎn)[5]。

近年來，國外學(xué)者多采用量化方式分析影響行人步行可達(dá)性的因素以及原因[6,7]。國內(nèi)學(xué)者則從不同視角研究了公共空間的步行可達(dá)性，如楊春俠等從城市肌理的視角，解讀濱水步行空間的可達(dá)性[8]；楊焱基于空間阻隔視角，從時(shí)間和距離兩方面對居住性地鐵站進(jìn)行步行可達(dá)性分析[9]；韓斯桁等運(yùn)用三維空間網(wǎng)絡(luò)分析對城市設(shè)計(jì)方案的步行可達(dá)性進(jìn)行定量評價(jià)[10]。現(xiàn)階段在步行可達(dá)性領(lǐng)域中的研究主要是將街道網(wǎng)絡(luò)作為研究主體，對建筑本身以及其要素屬性關(guān)注度不夠。為此，有必要對現(xiàn)有火車站地區(qū)的公交設(shè)施的步行可達(dá)性進(jìn)行綜合度量與分析，以提高公共交通的效率及秩序。

1 研究方法及區(qū)域概況

1.1 測度方法以及主要指標(biāo)

文章選用的城市網(wǎng)絡(luò)分析工具（Urban Network Analysis Toolbox，UNA）以建筑為核心，能夠更好地應(yīng)用于各類以公共交通為導(dǎo)向的城市空間研究中[11]。由于UNA 采用經(jīng)典拓?fù)洌紤]建筑的出入口及權(quán)重屬性，把分析指標(biāo)直接落實(shí)在建筑上，在理論上較符合城市的實(shí)際情況，能更加直觀地模擬火車站區(qū)域的行人在步行意愿衰減效應(yīng)下的活動(dòng)情景[12]。

因此，文章選用UNA 研究火車站區(qū)域公交設(shè)施的步行可達(dá)性，除了用服務(wù)范圍（Service Area）分析步行可達(dá)范圍外，另外采用四項(xiàng)指標(biāo)對可達(dá)性進(jìn)行分析：通過到達(dá)率指數(shù)（Reach）值表征不同區(qū)域公交設(shè)施步行可達(dá)性水平差異；通過考慮衰減系數(shù)的到達(dá)率（Gravity）添加距離衰減效應(yīng)，對Reach 進(jìn)行修正；用路徑直線性（Straightness）分析步行最短路徑類似于直線的程度，捕獲步行距離正偏差；通過路徑選擇性（Redundancy）值描述到達(dá)公交設(shè)施的合理路徑可選擇范圍[13]（表1）。

表1 主要指標(biāo)概念及計(jì)算公式（表格來源：作者自繪）

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)、建筑面數(shù)據(jù)、衛(wèi)星投影地圖數(shù)據(jù)和設(shè)施點(diǎn)空間分布數(shù)據(jù)。主要采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)獲取各種開源數(shù)據(jù)，通過Openstreetmap 平臺(tái)獲取大連市精細(xì)到步行網(wǎng)絡(luò)的路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)和建筑面數(shù)據(jù)；從高德地圖API 端口獲取火車站區(qū)域公共建筑和公共交通設(shè)施點(diǎn)的空間分布及屬性數(shù)據(jù)。此外，通過ArcMap平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換及修正整理，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集。

1.3 區(qū)域基本情況

大連火車站依托大型對外交通設(shè)施設(shè)置軌道站點(diǎn)，是城市內(nèi)外交通轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)，地處大連市中心，有數(shù)十條公交線路通往市內(nèi)各地，區(qū)域內(nèi)共包含大連火車站、青泥洼橋、友好廣場、中山廣場4 個(gè)地鐵和輕軌站以及眾多地面公交停靠站點(diǎn)。由于大連火車站區(qū)域共有2 條城市軌道交通線路，步行在一定程度上受到其影響，加之該片區(qū)的建筑以辦公和商業(yè)等公建為主，公共交通出行占比高。基于此，文章選取大連火車站區(qū)域?yàn)檠芯繉ο螅芯糠秶鸀榈罔F和輕軌列車的出入口向外擴(kuò)展500m，為避免邊界效應(yīng)，再向外擴(kuò)500m 作為緩沖（圖1）。

圖1 火車站站點(diǎn)分布及研究范圍（圖片來源：作者自繪）

2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果

2.1 服務(wù)范圍

相關(guān)研究指出，地鐵站點(diǎn)步行區(qū)間一般為500 ～800m，500m 服務(wù)半徑適合公交站點(diǎn)這一層級，800m 服務(wù)半徑更適用于地鐵和輕軌這種運(yùn)營量較大的交通分析[14]。按照上述標(biāo)準(zhǔn)，借助UNA 分別分析800m 范圍內(nèi)的地鐵和輕軌出入口（下文簡稱地鐵站）和500m 范圍內(nèi)地面公交停靠站（下文簡稱公交站）各自的實(shí)際服務(wù)范圍，范圍內(nèi)的建筑高亮顯示（圖2）。可見公交站的服務(wù)范圍處于較高水平，500m 步行距離內(nèi)未出現(xiàn)大面積服務(wù)盲區(qū)，少量盲區(qū)主要位于大菜市水產(chǎn)品批發(fā)大市場地區(qū)；地鐵站的服務(wù)范圍處于很高水平，在800m 步行距離內(nèi)未出現(xiàn)服務(wù)盲區(qū)。

圖2 公交站（左）和地鐵站出入口（右）的服務(wù)范圍（圖片來源：作者自繪）

2.2 中心性

2.2.1 到達(dá)率指數(shù)

將公共建筑作為起點(diǎn)，分別計(jì)算行人在800m 范圍內(nèi)能夠到達(dá)的地鐵站的到達(dá)率指數(shù)和500m 范圍內(nèi)能夠到達(dá)的公交站的到達(dá)率指數(shù)，并通過自然間斷點(diǎn)分級法分為四個(gè)等級（圖3）。另外，將各地鐵站的出入口作為起點(diǎn)，計(jì)算行人從地鐵站出發(fā)在800m 范圍內(nèi)能夠抵達(dá)公交站的換乘到達(dá)率指數(shù)。該指數(shù)可以分析整個(gè)站點(diǎn)的步行可達(dá)性，但由于每個(gè)地鐵站出入口數(shù)量不同，難以衡量每個(gè)出入口的平均水平。因此，可計(jì)算換乘到達(dá)率指數(shù)與出入口數(shù)量的比值，得出地鐵站出入口的平均到達(dá)率。最后，將大連火車站的各個(gè)出入口作為起點(diǎn)，計(jì)算行人從火車站出發(fā)在公交設(shè)施服務(wù)范圍內(nèi)能夠抵達(dá)地鐵站和公交站的到達(dá)率指數(shù)。

圖3 地鐵站（左）和公交站（右）的到達(dá)率指數(shù)（圖片來源：作者自繪）

通過計(jì)算得出青泥洼橋、火車站、友好廣場以及中山廣場四個(gè)地鐵站的換乘公交的到達(dá)率指數(shù)分別為93、23、52 和64；四個(gè)站點(diǎn)出入口的平均到達(dá)率分別為11.63、11.50、13.00 和10.67；大連火車站抵達(dá)地鐵站和公交站的到達(dá)率指數(shù)分別為25 和26。經(jīng)過以上分析，可見公交設(shè)施的可達(dá)性整體較好，但分布不均衡；友好廣場出入口的平均到達(dá)率最高，青泥洼橋和火車站出入口的平均到達(dá)率次之，中山廣場站換乘公交的到達(dá)率指數(shù)高，但站點(diǎn)出入口的平均到達(dá)率最低。對比來看，地鐵站的到達(dá)率指數(shù)較高處集中分布在青泥洼橋附近，而公交站的到達(dá)率指數(shù)呈現(xiàn)組團(tuán)分布。以大連火車站為起點(diǎn)的地鐵站和公交站的到達(dá)率指數(shù)差距不大，但軌道交通換乘公交的到達(dá)率指數(shù)卻存在明顯差異。

2.2.2 考慮衰減系數(shù)的到達(dá)率

在實(shí)際生活中，公交站由于經(jīng)過的線路數(shù)量不同存在等級差異。個(gè)體的行為也會(huì)受到目的地的吸引作用和空間距離的阻礙作用影響。因此，將公交站的線路數(shù)作為權(quán)重并添加距離衰減相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，地鐵站的熱力分布沒有發(fā)生改變，但熱度整體有所降低，這是添加了距離衰減效應(yīng)導(dǎo)致的；公交站的熱點(diǎn)分布趨勢產(chǎn)生變化，熱點(diǎn)區(qū)域由組團(tuán)分布轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚧疖囌局苓吘奂f明火車站周邊區(qū)域的公交站易到達(dá)且線路數(shù)多，到達(dá)率水平和站點(diǎn)服務(wù)能力匹配度好；中山廣場東南側(cè)熱度顯著降低，表示該區(qū)域公交站易到達(dá)，但站點(diǎn)實(shí)際經(jīng)過線路較少，到達(dá)率水平和站點(diǎn)服務(wù)能力匹配度差（圖4）。

圖4 地鐵站（左）和公交站（右）考慮衰減系數(shù)的到達(dá)率指數(shù)（圖片來源：作者自繪）

2.3 路徑直線性

該指標(biāo)在一定程度上能夠分析區(qū)域的步行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和公交設(shè)施分布契合的程度，文中主要分析行人到各公共交通站點(diǎn)的集散和異站換乘路線的直線性值，比較兩者的復(fù)雜程度。由于目標(biāo)點(diǎn)較多，會(huì)求和多個(gè)直線性值，因此選擇計(jì)算其與Reach 的比值，這個(gè)數(shù)值越接近1，該線路受挫點(diǎn)越少，繞行距離越短。通過計(jì)算，異站換乘路線的直線性的平均值和最小值均小于集散路線，方差較大表示換乘路線的直線性的離散程度也較大（表2）。可見行人步行的集散活動(dòng)相比換乘活動(dòng)的路線更接近于直線，路徑更為合理。

表2 500m 范圍內(nèi)區(qū)域的Straightness/Reach 值（表格來源：作者自繪）

2.4 路徑選擇性

在建成環(huán)境中，擁有較多的路徑選擇是一種優(yōu)良品質(zhì)。在分析過程中，將繞行比率設(shè)為1.2，計(jì)算在1.2 倍繞行比率下地鐵站的路徑選擇性值。導(dǎo)入GIS 分析后可見，以廣場為核心的環(huán)形外圍的建筑路徑選擇值普遍較高，但建筑數(shù)量最少，僅占整體的15%左右，而路徑選擇性指標(biāo)占比最高的范圍處于2.148 ～3.250 區(qū)間，整體偏低（圖5）。路徑選擇性少的區(qū)域主要在地鐵站的周邊，這是由于離地鐵站距離較近，繞行路徑少。而青泥洼橋地鐵站的出入口高達(dá)7 個(gè)，但路徑選擇性仍偏低，這可能是因?yàn)槟蟼?cè)路網(wǎng)不規(guī)整、多斷頭路，道路被體量較大的建筑、公園和廣場阻隔所導(dǎo)致的。

圖5 1.2 倍繞行比率下地鐵站路徑選擇性分析（圖片來源：作者自繪）

3 結(jié)論與討論

3.1 問題研判

在服務(wù)范圍方面，大連市水產(chǎn)品批發(fā)大市場地區(qū)的公交設(shè)施和路網(wǎng)契合程度較差，行人需繞行較遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)公交站，其原因可能是步行路網(wǎng)密度不高或?qū)挾炔蛔悖瑪傌溨g的小道未納入步行網(wǎng)絡(luò)以及市場管理較封閉等。

在中心性方面，公交設(shè)施中心性指數(shù)分布整體上有明顯的核心集中性與組團(tuán)集聚性，中心性指數(shù)高的區(qū)域通常承擔(dān)交通節(jié)點(diǎn)功能。局部地區(qū)在加入線路權(quán)重后指數(shù)明顯變化說明其可達(dá)難易程度與公交站點(diǎn)實(shí)際承載線路的能力不匹配。

在路徑直線性方面，存在局部線路復(fù)雜、整體分布不均、步行受挫點(diǎn)多的情況。相比集散而言，火車站區(qū)域的公共交通換乘的步行可達(dá)性較弱，可以將優(yōu)化的側(cè)重點(diǎn)放在換乘線路。

在路徑選擇性方面，數(shù)據(jù)的離散程度較小但整體偏低，可考慮從整體上進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 優(yōu)化建議

通過對大連火車站區(qū)域公交設(shè)施步行可達(dá)性分析和比較，可以得出火車站區(qū)域的公交設(shè)施總體上與交通網(wǎng)絡(luò)較為契合，但存在空間分異，且中心聚集的情況比較明顯，可以從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、站點(diǎn)布局、道路節(jié)點(diǎn)三個(gè)角度改善區(qū)域現(xiàn)狀。

3.2.1 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)層面

（1）中心值較低但人流較密集的地區(qū)對路網(wǎng)骨架進(jìn)行改善，可通過垂直聯(lián)系形成步行一體化的有機(jī)整體；中心性值較高但人流稀疏的地區(qū)，可將立體步行通道連接到周邊中心值較低的區(qū)域，達(dá)到公交設(shè)施的高效利用；對于抵達(dá)公交站的中心性值較低處，可優(yōu)化站內(nèi)地下通道以改善路網(wǎng)；對于抵達(dá)公交站的中心性值高但地鐵出入口平均到達(dá)率低的地鐵站，應(yīng)首先考慮優(yōu)化站點(diǎn)出入口分布的合理度，協(xié)調(diào)交通接駁，在條件允許的情況下，可以與公交站以連廊等形式互通。

（2）路徑直線性較高但路徑選擇性較低的地區(qū)，公交設(shè)施易到達(dá)但路徑選擇多樣性低。可通過提高步行路網(wǎng)密度，開放公共建筑內(nèi)部通道，構(gòu)建外部立體交通等來改善；在路徑直線性較低但路徑選擇性較高的地區(qū)，采用標(biāo)識系統(tǒng)提高空間引導(dǎo)性，適當(dāng)增設(shè)或移動(dòng)公交設(shè)施的位置，避免繞行。

（3）服務(wù)范圍以外的區(qū)域，可以增設(shè)公交設(shè)施、打破斷頭路和開放街道界面。同時(shí)，保證人行道寬度、優(yōu)化步行路徑、維持步行空間暢通以減少服務(wù)盲區(qū)。

3.2.2 站點(diǎn)布局層面

（1）注重地鐵和公交站點(diǎn)分布的均衡性。在抵達(dá)公交站的到達(dá)率指數(shù)高、平均到達(dá)率低的站點(diǎn)，出入口數(shù)量合理，應(yīng)該重點(diǎn)考慮站點(diǎn)出入口分布的合理度。另外可通過增加景觀綠化和城市家具豐富站點(diǎn)周邊環(huán)境要素，改善步行趣味性，減少行人的步行衰減效應(yīng)。

（2）通過改善公交站服務(wù)線路，增設(shè)同名站等方式提高公交站的站點(diǎn)服務(wù)水平，達(dá)到公交站的到達(dá)率指數(shù)與實(shí)際承載線路數(shù)相匹配。

（3）公交站點(diǎn)的布設(shè)形式可靈活調(diào)整，以減少站距和優(yōu)化換乘。如在人流密集的街道但車流量較大處，可采用外凸式布局拓寬步行空間，細(xì)化沿街面。

3.2.3 道路節(jié)點(diǎn)層面

（1）改善道路交叉口，提升道路節(jié)點(diǎn)通行能力。遵循“窄路密網(wǎng)”理念，區(qū)分生活性與交通性道路，加強(qiáng)道路銜接，建立步行交通微循環(huán)路網(wǎng)體系。

（2）推進(jìn)路外停車場（樓）建設(shè)，減少路側(cè)停車。對于設(shè)置立體停車系統(tǒng)確實(shí)有困難的道路，可以在保證整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)原真性的情況下，將節(jié)點(diǎn)處的大體積道路設(shè)施遷入綠化空間，微調(diào)公交站點(diǎn)的位置。

（3）優(yōu)化垂直轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)配置，改善道路交通。將周邊社區(qū)融入城市步行結(jié)構(gòu)體系，通過打破封閉沿街面、開放周邊社區(qū)內(nèi)部道路為支路的手段解決繞行問題。同時(shí)合理布置步行系統(tǒng)中的垂直轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建連續(xù)性與可達(dá)性更佳的三維步行路網(wǎng)。

結(jié)語

文章以大連火車站區(qū)域?yàn)槔\(yùn)用UNA 的服務(wù)范圍、到達(dá)率指數(shù)、考慮衰減系數(shù)的到達(dá)率、路徑直線性、路徑選擇性這五種量化指標(biāo)，量化分析該區(qū)域的公交設(shè)施步行可達(dá)性，提出大連火車站區(qū)域的步行網(wǎng)絡(luò)存在的問題，并從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、站點(diǎn)布局、道路節(jié)點(diǎn)三個(gè)角度提出建立步行交通微循環(huán)等優(yōu)化措施。文章的不足之處在于未將三維層面的交通系統(tǒng)納入步行網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中去，公交設(shè)施的步行可達(dá)性也會(huì)受到個(gè)體行為偏好和心理因素層面的影響，這說明公共設(shè)施的步行可達(dá)性具有彼此關(guān)聯(lián)的多維度屬性。UNA 的分析技術(shù)也可以在未來的研究中加入更多社會(huì)學(xué)層面的因素，建立更加完善的評價(jià)體系。