多層次軌道與城市群流空間耦合模式研究

李 娟

（中國城市和小城鎮改革發展中心，北京 100038）

隨著我國城鎮化的快速發展，順應經濟全球化和區域一體化趨勢，城市群成為新型城鎮化的主體形態，是支撐全國經濟增長、促進區域協調發展、參與國際競爭合作的重要平臺[1]，而軌道交通是城市群發展的重要條件和前提。但在發展過程中，城市群主軸上的一些城市，尤其是中間地帶城市，規模普遍偏小、城市間發展不平衡現象客觀存在，且往往被忽略；城市群軌道交通系統存在運力不足、效率低下和運輸結構不完善等通病。因此，如何科學處理多層次軌道與城市群的關系，改善城市群“中部塌陷”區域問題，發揮軌道交通對城市群毗鄰區空間發展的重塑作用，提高軌道交通對城市群毗鄰區的優化、引導具有重要意義。

學術界關于多層次軌道和城市群的研究集中于2類。一類是研究軌道交通影響下的城市群空間組織[2]：李鑫[3]通過獲取城市間每日長途客運班次和兩市共現網頁數據，從關聯強度和城市節點關系2方面對中原城市群空間結構進行解析。鄒海翔[4]基于定位數據提取的交通出行流數據，對深莞惠的交通流空間聯系程度進行了定量分析，并探索了自組織的空間網絡結構特征。另一類是城市群空間結構下軌道交通系統的優化研究：蔡潤林[2]基于不同空間層次下城際出行的需求特征和要求，提出以服務為導向的長三角城際客運發展總體模式。王海江等[5]基于“流空間”視角，建立交互式的空間聯系網絡，深度解析全國鐵路交通聯系的空間分布與集聚格局。呂韜等[6]基于我國城市群發展現狀及其區域空間結構發展的模式，提出城際軌道交通布局形式。陳小君[7]通過重新確立市郊鐵路及重要節點在大都市區中的地位與作用，補充完善軌道交通網絡結構演變的指標。陳必壯等[8]基于中國城市群空間結構發展概況、分布，提出了城市群綜合交通系統規劃方法。王文靜等[9]基于對都市圈空間發展演進理論的研究，從宏觀、中觀、微觀研究了軌道交通與都市圈空間結構互饋關系。

既有研究存在局限性，體現在對城市群內毗鄰區與軌道交通的互動機制缺乏深入研究，尤其是兩者之間協同發展的耦合模式研究不足。另外，對城市群區域內軌道交通的融合關注不夠，也使研究的全面性存在缺陷。

1 城市群空間特征及發展模式

1.1 城市群空間特征

自國家明確規劃19個城市群后，國務院已批復10個國家級城市群。城市群由城鎮化高度發育而成，國家級城市群是城市發展到成熟階段的最高空間組織形式，其發展水平代表著一國現代化和城鎮化的發展水平。目前，城市群的發展已成為國家空間發展的重要戰略導向。為快速健康地培育城市群，必須精準把握其空間發展特征。

1.1.1 由等級到協同的過程

城市群的形成一般主要經歷“鄉村—城鎮—中心城市—都市圈—城市群—大都市帶”的發展過程[8-10]，如圖1所示。在不斷演進的過程中，城市群內部各個城鎮都有自己的定位，且與鄰近區域內不同規模的城鎮有密切聯系，尤其是經濟發達的城鎮密集區的特定范圍內。其彼此間通過各類物質要素的頻繁流動，促使不同等級規模的城鎮相互作用，不斷推動城市群空間組織結構優化，最終形成一個耦合協同、有序競合的區域整體。

圖1 城市群空間形態成長過程

1.1.2 “流空間”是關鍵載體

城市群的形成發育是一個長期、漫長的過程，是城市間相關關系的空間和功能表達，并不是若干城市在一定空間范圍內的自然布局和簡單組合。城市群能夠成“群”的關鍵在于城市間要素流動形成的緊密聯系和互動。陸大道院士稱其為“有流空間”；其實“Space of flow”（流空間）最早是由社會學家Manuel Castells提出，主要是信息流不斷運動形成的空間載體，并強調了城市節點的價值[11-12]。目前“流空間”這一概念在國內已有使用，并已延伸到人流、物流和信息流等方面。隨著信息技術的不斷進步，“流空間”成為城市群主要的載體空間，以信息技術為基礎的網絡流線和以軌道交通為基礎的快速交通流線為支撐，在城市群內創造一種有目的、反復的、可程式化的動態運動，進而成為促進城市群健康可持續發展的內生動力。

由于城市群是一個復雜的、開放的巨型系統，其空間輻射范圍一直處在動態變化中，不能劃出絕對明確的界限[10]，因此本文假設：一個城市群中，以首位度最高的2個城市（一般大于等于2個）的輻射半徑所形成的圓，切線之間圍合的區域稱之為城市群的流空間，如圖2所示。

圖2 不同城市群空間形態下的流空間示意圖

1.2 5類空間結構發展模式

城市群空間范圍都是相對的，主要是因為其范圍一直處于動態變化中，不可能勾勒出絕對明確的城市群界限。本文參考美籍法國地理學家Gottman J（戈特曼）大城市連綿區學術思想[13]和國內學者姚士謀編寫的《中國城市群》及相關案例[14]，結合我國各地區自然條件、地形條件和城鎮發展形態等，將國內城市群空間結構發展模式劃分為5類，如圖3所示。

培育城市群已成為我國走中國特色城鎮化道路、推動區域協調發展的重要戰略[8]。當前，按照圖3、表1分類。

圖3 國內5類城市群區域空間結構發展模式[15]

表1 國內5類城市群區域空間結構

2 流空間視角的軌道交通優化需求

眾所周知，城市群不是一個實體的行政區域，但其內部城鎮因空間聯系構建諸多交通連接，這些交通流縱橫交錯、流動交匯，彼此關聯、彼此影響，形成交通聯系下的“流空間”[5]。城市群內多個城鎮因交通線路的開行而在空間上串聯起來，同時與其他城鎮構建不同距離的空間聯系。

城市群的“流空間”中存在著很多“流”和“城市節點”，人們關注的重點不是“流”本身，而是承載著多種“流”的人及人群。人的流動是城市群“流空間”的核心所在，其表現為居民出行、購物和商旅等人類活動形成的空間。城市群“流空間”的構建基礎是基礎設施的整合協同，具體由快速交通網絡的便捷度和信息網絡的融合度體現。

隨著我國城鎮化的快速推進，城市群內各城鎮間經濟聯動效應日益凸顯，這對承載要素流需求的載體提出了更高的要求[5]。國內外經驗表明：高質量的基礎設施建設是城市群建設的根本保障，而多層次的軌道交通對于支撐城市群空間結構、提升城市群整體競爭力具有重要意義。多層次軌道交通建設與城市群發展有著密不可分的關系，其是城市群不斷發展和擴大的產物，也是打破行政區劃阻隔的重要媒介，那么如何構建既符合我國國情，又與城市群空間形態相互耦合的多層次軌道就非常必要和迫切，實現這一目標的先決條件是辨析我國城市群流空間內軌道交通的發展需求。

2.1 高質量要求下多層次軌道需精細設計

目前，我國城市群內軌道交通的建設大部分是為了滿足區域內巨大的客流需求而產生，但由于每個城市群流空間內條件不一，因而呈現出“不統一”“碎片化”“不完備”的狀態。例如，成渝城市群的規劃目標是利用國鐵能力去開行市域（郊）鐵路和將區域和城際合在一個層次，分成國鐵、市域（郊）鐵路、城市軌道。而長三角城市群是根據空間層次和尺度關系，將城際出行劃分為跨大尺度、都市圈、城市密集區和城市毗鄰區4類城際出行[2]。

精細化的軌道交通是國際大城市群普遍的交通戰略選擇。例如，美國東北部大西洋沿岸城市群、日本太平洋沿岸城市群、英倫城市群的軌道交通已形成各種制式協作的多層次網絡，相比而言，我國城市群軌道交通線網不僅存在層次不完備的問題，且伴有對劃分參照的誤區。一般提到軌道交通線網的層次，很多人會從行政空間上考慮，將其劃分為城市軌道和市域軌道，在此基礎上研究2個圈層軌道線網的銜接。但從城市發展規律來看，行政空間的范圍處于動態變化中，軌道交通作為重大的交通基礎設施，若規劃不合理，會對市域范圍內的城市化造成負面影響。

鑒于此，國家發展改革委發布的關于實施《2019年新型城鎮化建設重點任務》的通知中提到，在城市群構建以軌道交通、高速公路為骨架的多層次快速交通網，推進干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通融合發展[16]。由于不同層次、不同制式對應的投資成本和適應的客流需求各不相同，因此準確把握多層次、多制式的軌道交通，有利于提高客流效益、降低造價成本，是提高軌道交通可持續發展的有效路徑。

2.2 時空緊約束下多層次軌道需融合銜接

我國正處于城市化轉型期，一方面土地利用由高強度擴張逐步向嚴控增量、盤活存量和增加流量轉變；另一方面面對嚴峻的環境問題，高效、集約、綠色、環保的軌道交通在城市群中的主導地位凸顯；同時多樣化的交通需求對軌道交通提出更高的要求。目前，我國城市群既有軌道線網間主要以對接換乘為主，換乘形式較為單一。為使客流能夠在網絡間便捷轉換，一是要將不同網絡有序銜接；二是亟需發展直通運轉、多點換乘等多樣化的銜接模式。

國外許多大城市群的區域軌道建設已取得較大成功。例如，日本各條線路上行駛的電車并不是以同樣的速度在運行。京王線有特急、準特急、急行、區間急行、快速和各停等，如圖4所示；而東急線則分為特急、通勤特急、急行、準急和各停等。這2條線路其實分屬不同的公司，分類方法也并不一致。日本為提高都市區內軌道交通服務水平，減少乘客的換乘次數，提高載客效率，其重要舉措是“直通運轉”：A公司的電車可跑到B公司軌道上，B公司的電車也可跑到A公司軌道上。在城市群流空間內，軌道交通建設應研究不同制式軌道的合理布局與銜接，尤其在我國土地利用向維持存量與質量并舉轉變的時期，城市群流空間內多樣化的出行需求疊加在同一通道上更顯迫切。

圖4 日本京王線共線運行情況示意圖

事實上，城市群僅是城市群形成發育的成熟階段，其發育的頂級階段是戈特曼認為的大都市帶，即地域結構呈現多核心星云狀高度交織的網絡結構[10]。對于我國而言，城市群流空間軌道交通建設正逐步展開，在軌道網絡規劃階段考慮需求多樣化的同時又兼顧通道資源的高效利用，并考慮未來網絡化運行，以此來提高城市群流空間綜合承載力。

3 多層次軌道與城市群流空間的耦合機制及模式

3.1 多層次軌道與城市群流空間的耦合機制

19世紀20年代，德國經濟學家J.H.Thunen首先意識到交通條件對城市形態、城市區位的重要意義。隨后交通對城市空間形態的引導作用成為一些學者關注的熱點，正式揭開了交通-城市空間耦合的研究序幕。相關文獻資料表明，城市群空間結構與軌道交通的布局相輔相成，互為促進[6]。本文著重以城市群流空間中的城鎮等級和多層次軌道布局與銜接的關系為切入點，來探討彼此間的耦合協調機制。城市群流空間和多層次軌道交通有著互相衍生的關系，兩者相互作用、相互影響，呈現出2種局面。

第一種局面是一方適應另一方。一般情況下，城市群流空間結構很大程度上決定了軌道交通的走向[6]。由于城市群流空間內包含不同等級的構成單元，大到特大城市，小到小城鎮和鄉村地區，其出行需求、出行目的和出行選擇呈現多樣化，因此軌道交通需滿足客流主流向，按照不同城鎮等級和出行需求，提供相應制式的軌道服務，并盡可能與已有交通樞紐銜接融合。依托各級城鎮，流空間內多層次軌道交通有了相應的支撐點和擴散點，逐步形成增長極。

第二種局面是優先方帶動滯后方。英國學者湯姆遜在《城市布局與交通規劃》中提到：“城市空間布局除了受到地理條件限制外，在很大程度上還受到相對可達性的決定性影響作用，若無干預控制措施，相對可達性的改變將會帶來城市結構的轉變[17]。”國外經驗表明，軌道交通作為一種現代化的交通方式，是促使城市群發展的最為有效的驅動因子之一。這主要是因為軌道作為一種高效且大容量的交通，一方面我國城市病和鄉村病在城市群內并行凸顯，軌道交通是一種綠色、環保和快捷的出行方式，既能改變區域空間的可達性，產生時空壓縮效應，緩解城市病，又能通過軌道交通空間輻射尺度、等級和職能的變化，合理引導各類城鎮人口和產業重構，使“可達性”勝于“鄰近性”，將原本處于遠端的城鎮發展為“增長極”，并帶動沿線城市發展，提升其在城市群流空間中的能級和競爭力；同時，在中國現有體制下，節點可達性仍基本遵循原有的城市等級體系，等級仍是城市群的重要特征。另一方面軌道交通建設是城市群深化發展的助推器，其會激發要素流的流動頻率，協調城鄉與區域發展，調整釋放錯配的資源要素價值，促進資源要素的有效供給和合理配置，實現資源、要素良性流動、交換、再配置，推進城市群流空間內的城鎮體系結構由等級向耦合協同發展，加快區域一體化。

綜上，從作用機理來看，兩者總體呈一種由等級協調到耦合協同的過程，彼此動態反饋，最終使兩者間的合力場效應最大化，如圖5所示。

圖5 多層次軌道交通與城市群流空間耦合機制

3.2 多層次軌道與城市群流空間的耦合模式

中央政治局會議提出，要提升城市群功能。這要求：以功能意義上多個城市緊密聯系的城市群的空間組織要求，構建軌道上的城市群流空間，促進塑造多核心、集約型、組團式和網絡化的空間格局，并實現出行成本可控和交通結構優化。

據國內外經驗，為方便鄉鎮（或城區）人員到城區（或鄉鎮）辦事能當天來回，“城”輻射帶動“鎮”的合理半徑以不大于200 km為宜，城市群內特大城市200 km之外，均有中心城市。本文假設城市群的現有邊界為研究范圍，利用Google Earth對我國城市群的最大空間直線距離統計，最大距離約700 km，故本文的城市群流空間范圍介于2 h交通圈，且城鎮間最大距離為200 km。

國外城市群軌道發展的經驗表明：城市群空間結構決定交通發生吸引源、方式、交通量及路網布局形態，軌道交通一旦形成將對城市群空間形態發展產生極大的先導和推動作用。因此，基于城市群空間形態和構建多層次軌道交通目標的不同，按一張網、多模式、高集約的原則，以多級城鎮體系協同聯動要求構建不同制式軌道的合理布局與銜接，可總結歸納為3類耦合模式。

3.2.1 以圈層定協同，優化功能布局

以圈層定協同能有效引導中心城市成為承載發展要素的主要空間形式，該模式如圖6所示，適合高度集中型城市群，客流有明顯潮汐和向心特點。由于距離衰減是影響高度集中型城市群空間秩序形成與演化的基礎法則，因此主要采用“時空距離法”來定軌道交通的模式。第一圈層是中心區50 km以內，主要以地鐵和中低運量鐵路為主；第二圈層是與中心城市在空間布局上基本一體化的地區，距離核心城市中心地區50～100 km，以市域（郊）鐵路、城際鐵路為主導，具有典型的“高密度、小編組、公交化”特點。第一和第二圈層主要服務通勤人群，以1 h可達為基本約束。第三圈層是功能相互關聯的協同圈層，距離核心城市中心地區100～150 km，此圈層連綿度較低并呈現出城鎮點狀分散格局，主要以區域干線城際鐵路為主導，服務中心地區與外圍城鎮、組團。第四圈層尺度比較大、聯系比較弱，為大于150 km的地區，以高速鐵路為主導，強調區域內中心城市間直達聯系。

圖6 高度集中型城市群與多層次軌道耦合模式圖

3.2.2 以等級定協同，構建聯動合力

以等級定協同是基于運輸經濟與空間區位論的視角，利用多層次軌道引導連接2個高級中心地交通線的中點構筑低一級中心，或發展有潛力的中小城鎮，構建城市群同城化發展的載體空間，破解城市群流空間內部塌陷對城市群一體化造成的阻礙，促使城市群內部城鎮相向發展，以多層次軌道形成相應合力，提升城市群的綜合實力和整體競爭力。該模式，如圖7、圖8所示，適合雙核心型和多中心分散型城市群，主要是多層次軌道對城市群空間結構的引導和反饋促使城市群城鎮體系協同。

圖7 雙核心型城市群與多層次軌道耦合模式圖

圖8 多中心分散型城市群與多層次軌道耦合模式圖

3.2.3 以走廊定協同，發揮樞紐效應

以走廊定協同是打破原有緊湊型的城市群內空間布局，采用動態聚類的方法，依托多層次軌道串聯各組團、各級城鎮，充分發揮“交通+”作用，帶動城市群流空間內經濟密度合理分布和土地利用模式有序轉變，形成沿著軌道交通走廊的連綿帶，并發揮沿軌道交通線路及站點的經濟發展軸及發展中心軌道交通產生的綜合樞紐效應。多層次軌道不僅打造了綜合運輸走廊，且提高流空間內出行的效率、能級及出行的可靠性。該模式如圖9所示，適合交通走廊軸線型城市群。

圖9 交通走廊軸線型城市群與多層次軌道耦合模式圖

綜上所述，在城市群內以多層次軌道與城市群流空間的耦合實現城市群內各城鎮體系的協同，提升城市群功能；以鐵路樞紐建設為抓手，優先打造“多站合一”綜合性交通節點，最大化鐵路網絡互聯互通效果，增強鐵路樞紐能級，培育城市群發展的新動能，在更大范圍整合資源要素。基于此，打造軌道上的城市群，實現多層軌道與城市群空間形態協同，獲得最優通達。

4 結束語

城市群空間形態決定著多層次軌道的走向，而多層次軌道對城市群空間具有重構和再生作用，因此多層次軌道與城市群流空間耦合模式研究的重要性和必要性不言而喻。通過分析研究，得出以下結論：高度集中型城市群適合采用“時空距離法”，按照圈層形式構建多層軌道交通；雙核心型和多中心分散型城市群主要是通過多層軌道交通蓄集新動能、培育增長極，構建層次分明的城鎮體系，使城市間形成聯動合力，以此來引導城市群內各城市相向發展；交通走廊軸線型城市群依據自身區位特點，以串珠形式串聯各組團、各級城鎮，培育軌道交通走廊形成城市群連綿帶，并發揮軌道交通綜合樞紐效應和培育站點的經濟發展軸，促進城市群精明增長。

目前，城市群已成為我國經濟活力和潛力最大的區域，軌道交通已成為世界各國判別城市群形成的首要標準，而我國仍處于城市群快速發展和軌道交通戰略探索形成階段，需基于我國國情，探索城鎮化和現代化的本源和演化的規律，探尋適合國情的特色耦合模式。顯然，多層次軌道與城市群流空間耦合是一個值得研究的課題，未來需從建模方法、實證分析等方面進行全方位分析。