公交引導發展模式下天津市社區型地鐵站點與服務設施布局協調性研究*

朱敏清 張姝婷 崔洪軍 任彬彬

(1.河北工業大學建筑與藝術設計學院，300131，天津；2.河北工業大學土木與交通學院，300131，天津∥第一作者，正高級工程師)

TOD(公交引導發展)模式作為各大城市建設“公交都市”的理論支撐，已被我國廣泛認可。

截止2021年，國家發展與改革委員會已批復天津市的城市軌道交通規劃建設里程約為513 km。這使相關站點周邊用地功能整合進入新階段，站點周邊區域的高密度人口對教育、醫療等各類設施的可達性與多樣性等提出了更高的要求。在此背景下，選取了天津市10個社區型地鐵站點為研究對象，探索其地鐵站點建設與公共服務設施布局之間的耦合關系。

1 概念界定與相關研究

1.1 概念界定

本研究采用當前學術界公認的500 m 半徑圓形區域(步行10 min 距離)為地鐵站點影響范圍。

服務設施承擔著滿足居民基本日常物質和精神生活需求的職能。注重供給的均等化和公平性，既是社區環境的核心組成，也是站域建成環境的重要組成。結合POI(興趣點)的數據分類，確定服務設施種類為文娛、教育、醫療衛生、體育休閑、公園、養老服務、商業、交通設施和其他公共設施等9類。

社區型地鐵站點與服務設施布局協調性的內涵即為通過優化地鐵站點周邊服務設施的布局，將站點核心區與周邊社區公共中心區結合設置，以充分發揮地鐵站點的交通區位優勢，擴大地鐵站點和設施的服務影響范圍，提升片區空間活力和競爭力。

1.2 相關研究現狀

在城市軌道交通站點周邊建成環境研究方面， Cervero和Kockelman提出了TOD模式規劃設計的“3D”原則——“設計”(Design)、“密度”(Density)、“多樣性”(Diversity)；后來Cervero等人又在“3D”基礎上增加了“目的地可達性”(Destination accessibility)和“交通換乘距離”(Distance to transit)原則，從而形成“5D”原則，包含了地鐵站點距離、土地利用多樣性、人口密度等30余項指標。經后續學者深入研究，5D原則現已成為業內公認的評價TOD模式建成環境的重要參考[1]。國內外學者對TOD模式展開了諸多探索，如文獻[1]揭示了影響TOD模式效能的不同要素之間存在的組群關系及關鍵指標，探討了TOD模式效能影響的一般規律以及對地鐵站點優化建設的啟示。而當前學術界在研究服務設施布局時，主要考慮設施達標率與設施覆蓋率、使用者需求、設施可達性與均衡性等幾方面影響因素。例如文獻[2]認為城市居民收入、人口密度、年齡結構和文化程度等方面的差異導致了服務設施需求的分化；文獻[3]基于兩步移動搜尋法、多中心性評價模型等量化方法測度各類公共服務設施可達性；文獻[4]驗證了公共服務設施配建達標率與居民出行結構的關聯性，指出可通過改善設施分布可達性引導綠色出行結構的形成。

綜上，既有對地鐵站點與服務設施布局的關聯研究仍處在初步階段，其研究重心更偏向于站域土地利用和綜合開發等方面；在微觀層面，考慮區位因素，當地鐵站點植入城市和社區空間時，建成環境的各要素與公共服務設施布局如何協調才能更好地適應城市發展需求、更新優化時應重點考慮哪些要素等方面的研究仍存在缺口。

1.3 協調性評價指標構建

結合TOD模式理論對建成環境與公共服務設施進行評價時，本文在“5D”原則的基礎上增加一個公共服務設施均衡性(Balance)原則，形成“5D+B”6個維度、14個指標的社區型地鐵站點與公共服務設施布局協調性評價指標。對原始數據進行離差標準化處理，使用熵權法加權平均得到的14項指標權重如表1所示。其中，權重值反映指標在評價站點周邊公共服務設施布局合理性中的重要程度，即權重值越高，指標差異性越大，對整體協調性評價的影響也越大。

表1 “5D+B”協調性評價指標Tab.1 ′5D+B′ coordination evaluation index system

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

研究所需人口密度數據來源于中科院環境科學數據庫，為2020年末常住人口30 m×30 m精度人口密度柵格數據；POI數據通過2020年高德地圖的API(應用程序編程接口)獲取，經篩選得到研究范圍內各類設施數據；路網數據來源于OSM(開源的世界地圖)數據；其他建成環境如道路交叉口數量、路網密度、混合用地占比等數據通過衛星影像結合實地調研獲取。

2.2 研究方法

2.2.1 核密度測度公共服務設施密度

可通過核函數識別公共服務設施要素點在第i個站點周邊區域內的密度變化，計算公式如下：

(1)

式中：

fn(x)——核密度值；

k(·) ——核函數；

n——設施點個數；

h——帶寬；

x-xi——估計點x到取樣點xi的距離。

2.2.2 信息熵測度多樣性指數

采用廣泛使用的信息熵指數對站域公共服務設施和土地利用多樣性進行測度[5]，其數值介于0～1的區間，數值越高，多樣性越好。計算公式如下：

H=(-∑PilnPi)/lnN

(2)

式中:

H——各站點服務設施或土地利用的多樣性指數；

Pi——各類公共服務設施數量占總體數量的比例或各類用地面積占圓形區域總面積的比例；

N——公共服務設施或用地的種類數。

2.2.3 柵格成本加權距離測度可達性

柵格成本距離分析法基于路網柵格數據測度成本柵格數據[6]，再計算各柵格單元到源(地鐵站點)累計耗費距離的區域可達性。步行速度設置為5 km/h，分別得到地鐵站點周邊基于時間成本5 min、10 min、15 min的可達范圍，通過GIS空間連接即可得到不同時間成本等時圈內公共服務設施的分布數量；考慮到游客出行意愿隨時間成本的增加呈等級遞減，故將5 min、10 min、15 min三個等時圈的加權系數分別設置為1.0、0.6、0.2。計算公式如下：

(3)

式中：

Yi——第i個站點的設施可達性指數；

m——時間成本級別數量；

r——時間成本對應的等級；

Mi,r——第i個站點第r等級時間成本內的公共服務設施數量；

Rr——其對應的加權系數。

2.3 研究對象

至2021年12月，天津市開通運營地鐵線路共8條，其總運營里程為265 km，車站164座。以站點周邊居住用地占比40%以上、公共服務設施用地占比10%以上為基礎條件，綜合考慮站點區位、建成時間、距離中心區遠近、所屬線路等不同因素，篩選出10個典型社區型站點。各站點周邊各類用地面積占比如表2所示。

表2 天津市10個典型社區型地鐵站點周邊各類用地面積占比數據統計

3 協調性評價結果分析

3.1 協調性因子描述性統計

10個社區型站點各項指標統計如表3所示。

表3 天津市10個社區型地鐵各站點協調性指標描述性統計Tab.3 Descriptive statistics of coordination indexes for 10 community type metro stations in Tianjin

1) 設計維度的三個指標數值越高，越能夠提升居民綠色出行的意愿。路網密度越高，步行尺度越適宜;道路交叉口數量越多，街道網絡中直達性和路徑可替代性越強。西康路站、幸福公園站、西北角站路網密度與道路交叉口數量均位于前三，翠阜新村站和北寧公園站為最少。社區環境宜居指數通過視覺與感受影響居民出行意愿，前三的站點分別是黑牛城道站、本溪路站和西康路站。

2) 密度維度。各站點人口密度與公共服務設施核密度差異化明顯：月牙河站、南樓站和黑牛城道站人口密度較高，西康路站、西北角站、南樓站設施核密度較高。這是因為站點臨近大型商圈、能夠提供數量種類更多的服務功能所致。60%的站點設施緊湊度超過了36%(站點300 m與500 m半徑區域的面積之比)，表明地鐵站點的建設對各類設施圍繞站點集聚有顯著影響。

3) 多樣性維度。站點間的設施種類多樣性與混合用地占比差異較大，大多數站點設施種類多樣性低于50%，混合用地占比低于5.5%，可采用不同服務功能混合布置的方式，以充分利用存量空間，既可提高混合用地比例，也提升了配置多樣性。土地利用多樣性指數與社區型站點周邊土地利用情況相似，故差異不大。

4) 目的地可達性維度。結合圖1的 500 m范圍內的設施基本都可以在0～10 min的步行時間內可達，設施步行可達性指數異質性與設施核密度特征相似，可達性數值高的站點即西康路站、南樓站、西北角站等站皆具有位于商圈的特點，翠阜新村站、黑牛城道站、本溪路站相對較低。

圖1 站點步行可達范圍及設施可達性分布示意圖截圖

5) 交通換乘距離維度。設施到地鐵站點平均距離北寧公園站略高，表明距離站點較近的核心區尚未充分開發；公交站點數量，西北角站、幸福公園站和月牙河站較多，與其人口密度較高、人流客流較大緊密相關，公共交通換乘更加便捷；停車設施數量，西康路站最多，這是由于區域內道路開放性較強，且由于商圈的存在對人流吸引力較強，產生了更高的停車需求所致。

6) 均衡性維度。設施區位熵指數表示站域空間各類設施供給水平的高低，月牙河站、南樓站和西康路站設施供給具有明顯優勢，而剩余70%的站點均不及天津市中心城區平均水平。這表明地鐵站點的建設對設施配置集聚尚未產生良好的促進作用，城市空間結構與地鐵站點的融合仍有較大提升空間。

3.2 評價結果分析

使用熵權法確定的各項指標權顯示，公交站點數量和設施區位熵指數是影響站點協調性綜合評價最重要的兩個因素。對各站點進行綜合評價，依據得分情況可將其分為較高、一般和較低共三級(見表4)。其中，80%的站點與其周邊服務設施布局的協調性低于0.6，可見地鐵站點與城市結構的互嵌融合有待整體提升。

表4 站點綜合評價分級Tab.4 Site comprehensive evaluation classification

從各項指標得分的分解情況看，增加公交站點數量，增強公共交通換乘的便利性是提升整體協調性的有效途徑，幸福公園站、月牙河站和西北角站得分位列前三，皆受益于周邊公交站點分布密集；設施核密度較高、混合用地比重較高、設施區位熵指數提高等亦有利于提升整體協調性，如西康路站、南樓站等。同時，協調性的提升并非單因素決定，而是密度、多樣性、便利性等多維度各因素互相影響，片區更新優化時更應注重整體統籌布局。

另外，不同站點應依據站點自身具體情況具體解決，如幸福公園站、月牙河站和西北角站應注重提升社區宜居環境指數；南樓站應避免停車設施過多導致擁堵；紅旗南路站混合用地比重、設施步行可達性指數及到地鐵站點距離均不占優勢；黑牛城道站人口密度過高，社區環境宜居指數及設施區位熵指數有待提高；本溪路站、北寧公園站和翠阜新村站相對協調性最低，應注重多方面因素的系統性布局，逐漸穩步提升。

4 結語

綜上，公交站點數量與公共服務設施區位熵指數是影響協調性最顯著的指標；各類公共服務設施在區域內供給的均衡性仍是最基本的前提條件，10個典型的社會型地鐵站點中八成站點依據綜合評價得分低于0.6；整體協調性均有較大提升空間，但各站點差異化特征顯著。大力發展公共交通，增設公交站點，提升其與地鐵換乘便利性與TOD模式發展理念不謀而合。建議以公共服務均等化與TOD模式原則雙重理念驅動，促進土地與功能的集約利用與共享，可從以下幾方面進行優化。

1) 促進公共服務設施與站點影響區域層級化布局。城市軌道交通站點對周邊影響隨距離增加而減弱，核心區的公共服務效率會高于外圍輻射影響區，因此，將公共服務設施分級體系與站點影響圈層聯合，在核心區配置城市級或片區級等高等級公共服務設施，輻射影響區配建社區級服務設施。這有助于提高公共服務設施的使用效率和水平，以達到優化城市結構的效果。

2) 倡導站點周邊用地與功能混合開發。土地利用功能的混合有利于在有限空間內實現更高強度、更多元的開發服務。在TOD模式更新單元，充分利用臨街商鋪和地鐵上蓋空間，進行多功能改造，依托一體化開發模式，打造高混合的垂直空間，為服務設施布局的多樣和均衡提供實施可能性。

3) 因地制宜優化路網結構。打造“窄街區、密路網”的優良步行環境，在城市中心區限制停車位數量，以提高居民步行出行意愿；增強設施步行的可達性，充分發揮交通區位優勢，使地鐵站點與周邊服務設施形成互促共進的良性循環，有機融合地鐵與城市空間結構，以提升區域活力。