城市軌道交通公平性模型及應用

羅旭 萬傳風 李欣 劉睿 馮國棟

（1.北京交通大學土建學院，北京 100044；2.中公通達（北京）認證有限公司，北京 122000）

交通公平性是指交通資源在空間、時間配置上的公平協調性，指公共交通服務不同社會群體間分配的合理性。國外主要研究交通公平的評價標準[1]、不同群體的交通耗時[2]、交通設施空間公平性[3]等。交通可達性是人們的出行從給定一點到達另一地點的便捷程度[4]。交通可達性和交通效益都會影響交通公平性，但無論國內國外，并沒有專門針對城市軌道交通的交通公平性研究，也未曾將交通效益和可達性結合。因此本文結合公平性和可達性，從城市軌道交通可達性出發，引入人口密度、房價、土地利用程度評價公平性。

一、城市軌道交通公平性評價方法

（一）基于OD成本矩陣的可達性度量

圖1 研究區域網格的可達性大小分布

圖2 人口密度分布圖

OD成本矩陣是在線要素基礎上分析點要素可達性的一種方法。OD時間成本表示從一個分區到另一個分區的出行時間[5]。求解各點對應的行駛距離即該點到其他區域的可達性。在該研究中，基于地鐵線網新建網絡數據集，將站點添加為起始點和目的點，建立并求解OD成本矩陣，得到各站點到其他站點的路線，匯總所有線要素長度得到該站點可達性，再通過插值方法得到研究區域的可達性。

圖3 成都地鐵可達性與人口密度洛倫茲曲線圖

（二）基于基尼系數的公平性度量

基尼系數和洛倫茲曲線是經濟學領域的評價指標?；嵯禂凳呛饬可鐣敻还綘顩r的指標，基尼系數越大，越不公平，越接近于0越公平。洛倫茲曲線可表示基尼系數，即絕對公平與實際曲線之間的面積占絕對公平線以下區域面積的比值。本文利用此原理，將其引入交通領域，將可達性分別與人口密度、房價及土地利用相結合，經過分析，得到基尼系數，評價城市軌道交通線網公平性。

有關研究顯示，從交通總里程、交通基礎設施投資和交通公平綜合因素這三個角度計算的2016年中國交通基尼系數分別為0.2342、0.2198、0.2971[6]。

二、成都地鐵線網公平性評價

選取四川省成都市被地鐵線網覆蓋的區域，將其劃分成若干1km×1km大小的網格，賦予可達性數值。由研究區域網格的可達性大小分布可知，區域網格的可達性大小與地鐵線網分布密切相關，可達性呈現由中心向外圍遞減趨勢。可初步認為成都市地鐵線網較為公平。

（一）從人口密度角度探究公平性

1.人口密度空間分布

利用ArcGIS軟件將人口密度圖層與研究區域網格圖層聯結，匯總圖層內所有的人口密度點要素。由此可知，人口密度分布與地鐵線網分布密切相關，呈現由中心向城市外圍遞減的趨勢。

2.基于人口密度的基尼系數分析

采用基尼系數計算成都地鐵線網可達性與人口密度空間分配上的差距，用洛倫茲曲線來表達兩者的匹配關系。

兩者基尼系數為0.116，成都市的地鐵線網分配較為均衡，與人口空間分布較匹配。可達性較高區域，10%的人口約享有15%的出行資源；可達性中等地區，10%的人口只享有7%左右的資源，存在部分失衡。

根據可達性得分及人口密度數值，將其分為可達性與人口密度均高；可達性低、人口密度高；可達性與人口密度均低；可達性高、人口密度低四部分。當兩者均較高或較低時，該區域相對公平，而可達性高、指標低時，該地區公平性偏大，一定程度上造成了交通資源浪費。而相反情況，地區公平性偏小，交通資源缺乏，這兩種區域都屬于交通資源分配失衡。

（二）從房價角度探究公平性

本文用成都不同區域的房價水平來近似代替高、中、低收入指標，探究地鐵線網在空間上的公平性情況與經濟發展的關系。

圖4 成都地鐵可達性與人口密度四象限

圖5 不同范圍內房價樣點空間分布（總圖）

圖6 成都地鐵可達性與房價洛倫茲曲線圖

1.房價空間分布

利用ArcGIS軟件處理獲得的房價數據，得到房價樣本點。由此可知房價點主要集中在研究區域中心部分，在地鐵周邊100m、500m、1000m、2000m范圍內，樣本點數量分別占比7.3%、38.6%、61.6%、83.5%。房價樣本點與地鐵線路的分布緊密相關，距離地鐵線網越近，房價的數值越高。

2.基于房價的基尼系數分析

同理，在探究房價數據時，計算基尼系數，得到洛倫茲曲線。兩者基尼系數為0.151，成都市研究區的地鐵資源分配相對均衡，城市居民享有出行資源相對公平。可達性較低區域，約10%的低收入居民享有7%的出行資源，可達性較高區域，10%的高收入居民享有15%的出行資源，存在較小失衡。但整體來看，成都的地鐵資源相對合理。

可達性高、房價低時，該地區公平性偏大；可達性低、房價高時，該地區公平性偏小。這兩個區域屬于資源失衡地區。

（三）從土地利用角度探究公平性

1.土地利用空間分布

與上述探究方法相同，利用ArcGIS軟件處理研究區的建筑用地面積數據，將城市建筑物的面積與可達性結合。在這些樣本中，距離地鐵線路100m、500m、1000m、2000m范圍內的數據分別占比11%、43%、68%、86%。由不同范圍內土地利用面積可知，研究區域的建筑用地基本集中在城市中心且位于地鐵線路周邊，外圍的建筑用地也大多靠近地鐵線網。

2.基于土地利用的基尼系數分析

同理，在探究建筑用地時，計算基尼系數，得到洛倫茲曲線。在研究區范圍內，地鐵線網的可達性與建筑用地面積匹配的基尼系數為0.157，地鐵資源是相對均衡的。可達性較低區域，10%的建筑周邊享有7.3%的出行資源，可達性較高區域，10%的建筑周邊享有14%的出行資源，同樣存在較小的失衡。但整體來看，地鐵資源相對公平，失衡情況只占極少數。

可達性高、面積占比低時，該地區公平性偏大，可達性低、面積占比高時，該地區公平性偏小。對于這兩個區域中的極端區域，則屬于資源失衡地區。

圖7 成都地鐵可達性與房價四象限圖

圖8 不同范圍內土地利用面積

圖9 成都地鐵可達性與建筑用地面積占比洛倫茲曲線圖

圖10 成都地鐵可達性與建筑用地面積占比四象限圖

三、結語

一方面，相較于中國交通平均基尼系數，成都市軌道交通基尼系數值均較低，表明成都市城市軌道交通的公平性較為良好。另一方面，從人口密度、房價、土地利用角度來看，都存在小部分可達性較高而參數較低區域，居民享有資源較為豐富；但也存在著小部分可達性較低而參數較高的區域，居民擁有的出行資源不足，成都市的地鐵資源分配存在著一定的失衡。

本文針對研究結果提出幾點建議：在條件允許的情況下，資源稀缺地區應增加地鐵資源，提高居民出行效率，同時保障低收入群體的利益，縮小高低收入群體差距，為該群體提供更多資源來達到社會公平；交通建設是城市發展的重要部分，地鐵資源的建設要與城市發展相協調，可通過地鐵來調整城市內部人口、建筑結構，從而促進城市發展。同時基于成都市地鐵線網公平性研究，該研究可以為城市軌道交通規劃及地鐵的修建、評估提供一定的參考，從而保證合理分配資源，提高國家地鐵服務水平。