基于運輸網(wǎng)絡(luò)的城市綜合交通運輸需求空間分布研究
——以江門市為例

許多、王紫陽、曾瑞

（廣東省交通運輸規(guī)劃研究中心，廣東 廣州 510000）

0 引言

為深入貫徹落實《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，構(gòu)建現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合立體交通網(wǎng)，加快建設(shè)交通強省，廣東省要求各地區(qū)各部門編制綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃[1]，而建設(shè)綜合立體交通主骨架（運輸通道）是構(gòu)建城市綜合立體交通網(wǎng)過程中的重要任務(wù)。形成城市綜合交通運輸通道，有利于提高城市功能，引導區(qū)域產(chǎn)業(yè)空間合理布局；有利于合理配置運輸資源，優(yōu)化交通運輸結(jié)構(gòu)[2]。交通運輸需求空間分析作為運輸通道規(guī)劃建設(shè)的先導性工作，對完善運輸通道規(guī)劃理論與方法、合理配置運力資源具有重要的意義[3]。

1 運輸需求空間分布理論及方法

1.1 運輸需求空間分布理論

區(qū)域綜合交通運輸需求空間分布是指區(qū)域內(nèi)客貨流的流量、流向在主要交通線路上的分布，即交通運輸需求在區(qū)域空間上的分布，由此可見，交通運輸網(wǎng)絡(luò)是交通需求空間的基礎(chǔ)[4]。通過交通運輸網(wǎng)絡(luò)，各地區(qū)經(jīng)由運輸線路進行聯(lián)系。交通運輸網(wǎng)絡(luò)決定地區(qū)間運輸聯(lián)系的數(shù)量、能力、強度、速度和流向[5]。本文從通道分析的角度對江門市高速公路、鐵路的交通運輸需求空間分布進行分析。

1.2 運輸需求空間分布方法

為進行交通運輸空間分布分析，選用虛擬蛛網(wǎng)作為空間分布方法。在覆蓋面積和路網(wǎng)密度相等的條件下，類似蛛網(wǎng)的環(huán)形放射式路網(wǎng)因其交通非直線性系數(shù)最小、路網(wǎng)的直達性能最好、路網(wǎng)平均時耗最小，可以保證交通效率達到最高。虛擬蛛網(wǎng)相當于簡化的路網(wǎng)，在蛛網(wǎng)上進行運輸網(wǎng)絡(luò)分配[6]，可以展現(xiàn)需求空間的總體分布，具體步驟如下。

一是建立鄰接矩陣，反映小區(qū)之間的相鄰情況。二是基于鄰接矩陣繪制期望線。三是調(diào)整蛛網(wǎng)并賦值參數(shù)，根據(jù)實際小區(qū)的連接情況調(diào)整蛛網(wǎng)，并為蛛網(wǎng)賦值通行能力、速度、時間等路段參數(shù)。四是建立網(wǎng)絡(luò)，利用需求矩陣在虛擬蛛網(wǎng)上進行交通分配[7]。

1.3 數(shù)據(jù)來源

高速公路OD 數(shù)據(jù)來源于廣東省高速公路ETC 門架與卡口采集的車輛（聯(lián)網(wǎng)收費）通行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要包括車輛通行時刻、通行速度、車型、車重、收費站編號及門架編號等字段。該研究截取了2021 年廣東省內(nèi)各收費站間的客車與貨車流量數(shù)據(jù)，計算收費站間的年平均日交通量OD 數(shù)據(jù)。鐵路OD 數(shù)據(jù)來源于廣東省各客貨鐵路站點間運量數(shù)據(jù)，該研究截取了2021年全年的鐵路客運及貨運數(shù)據(jù)作為鐵路OD 數(shù)據(jù)。

2 市域高速公路需求空間分布分析

2.1 高速公路運輸網(wǎng)絡(luò)

城市運輸需求空間更加聚焦于城市內(nèi)部區(qū)域間的交通聯(lián)系，因此需要將小區(qū)劃分得更加精細，該研究將江門市內(nèi)的小區(qū)按照鎮(zhèn)街進行劃分，其他城市按照市域進行劃分。基于此，需將高速公路OD 按照不同顆粒度進行分布。

2.1.1 市域?qū)ν釵D 分布

對外OD 分布就是將江門市各收費站的對外OD按照權(quán)重分配到相應的各鎮(zhèn)街，根據(jù)江門市各收費站與各鎮(zhèn)街中心的對應關(guān)系，利用人口、工業(yè)產(chǎn)業(yè)、時間阻抗等變量進行權(quán)重的計算，如式（1）～式（5）所示。

式（1）～式（5）中：i表示江門市收費站；j表示江門市外部小區(qū)；ODij、表示江門市第i個收費站到第j個江門市外部小區(qū)的OD，拆分后的江門市第m個鎮(zhèn)街小區(qū)到第j個江門市外部小區(qū)的OD；δm表示第i個收費站到第j個外部小區(qū)的OD 拆分到第m 個鎮(zhèn)街到第j個外部小區(qū)OD 的權(quán)重；αm表示OD 拆分綜合權(quán)重中人口（客運量）、規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值（貨運量）所占分項權(quán)重；βm表示OD 拆分綜合權(quán)重中時間阻抗所占分項權(quán)重；φm表示第m個鎮(zhèn)街在第i個收費站OD 拆分所有目標鎮(zhèn)街中的人口（客運量）、規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值（貨運量）比重；popm表示第m個鎮(zhèn)街的人口數(shù)量；Industrym表示第m個鎮(zhèn)街的規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值；ξm表示時間阻抗指標權(quán)重；Timem表示第m個鎮(zhèn)街到第i個收費站的行駛時間的倒數(shù)。

2.1.2 市域內(nèi)部OD 分布

市域內(nèi)部OD 分布主要分為兩個步驟：第一，將收費站的交通生成吸引量轉(zhuǎn)化為鎮(zhèn)街的交通生成吸引量，與上一小節(jié)方法相同；第二，將各鎮(zhèn)街的交通生成吸引量進行分布，公式如下所示。

式（6）～式（7）中：ODyy表示鎮(zhèn)街y 內(nèi)部OD；ODyz表示鎮(zhèn)街y與鎮(zhèn)街z之間的OD；distranceyz表示鎮(zhèn)街y與鎮(zhèn)街z之間的距離。

2.2 高速公路需求空間分析

2.2.1 省域視角需求空間分析

基于江門市各鎮(zhèn)街與廣東省其他各市之間的客貨OD，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，從省域視角進行江門市對外客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖繪制，如圖1 所示。

圖1 江門市對外高速公路客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖1 中可以看出，廣東省的高速公路客貨運需求主要聚集于珠三角地區(qū)，特別是珠江口兩岸。江門市高速公路客貨運對外需求主要以陽江、佛山、中山為主，考慮到江門市在大灣區(qū)處于“承東啟西”的位置，江門市還承擔著珠三角與粵西之間的過境運輸需求。

2.2.2 市域視角需求空間分析

基于江門市各鎮(zhèn)街之間的客貨OD，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，進行江門市市域內(nèi)客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖的繪制，如圖2 所示。

圖2 江門市市域內(nèi)高速公路客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖2 中可見，江門市交通量主要聚集于江門市城區(qū)，且能夠看出明顯的運輸需求分布規(guī)律。目前客貨運需求均為東西走向，與沈海高速、中開高速的線位相符合，主要聯(lián)系江門市區(qū)與臺開恩地區(qū)。相比貨運需求空間，客運需求空間的覆蓋范圍更廣，貨運需求主要聚集于城區(qū)，而客運需求延伸至恩平西部及臺山南部。

3 市域鐵路需求空間分布分析

3.1 鐵路運輸網(wǎng)絡(luò)

利用江門市鐵路OD 可以進行鐵路運輸需求蛛網(wǎng)圖的繪制，與高速公路蛛網(wǎng)圖不同，鐵路的蛛網(wǎng)不能僅依靠鄰接矩陣的期望線構(gòu)筑，目前江門市鐵路運輸占比總運輸量較小，鐵路的站點與高速公路的收費站相比，數(shù)量少很多。目前，江門市貨運鐵路站點有3 個，客運鐵路站點僅有7 個，且貨運鐵路站點均集中于鶴山市與新會區(qū)，若通過鄰接矩陣期望線簡單構(gòu)筑蛛網(wǎng)，將不符合鐵路運輸?shù)奶匦浴；诖耍撗芯繉T市內(nèi)期望線進行拆解，在蛛網(wǎng)分配時僅考慮江門市與外部小區(qū)之間的OD，即從省域視角進行需求空間分布。

與高速公路不同，鐵路的OD 數(shù)據(jù)主要基于站點間的運量數(shù)據(jù)，而鐵路站點相對收費站站點數(shù)量較小，因此該研究將江門市內(nèi)的小區(qū)按照區(qū)縣進行劃分，其他城市按照市域進行劃分。

3.2 鐵路需求空間分析

該研究根據(jù)江門市現(xiàn)狀客運站點分布，僅保留新會區(qū)、江海區(qū)、臺山市、恩平市以及開平市之間的期望線，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，進行江門市客運虛擬蛛網(wǎng)圖的繪制；根據(jù)江門市現(xiàn)狀貨運站點分布，僅保留新會區(qū)和鶴山市的期望線，且由于江門市發(fā)送貨運量與到達貨運量極不均衡，在進行鐵路貨運研究時將到達量與發(fā)送量合并繪制蛛網(wǎng)圖。鐵路客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖如圖3 所示。

圖3 江門市鐵路客貨運虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖3 中可以看出，鐵路客貨運需求分布與高速公路客貨運需求分布不同，需求空間主要取決于鐵路的線位。江門市客運需求主要是東西走向，且江門市區(qū)間的聯(lián)系強度大于臺開恩地區(qū)間的聯(lián)系強度；江門市貨運需求主要是南北走向，市域內(nèi)貨運量主要聚集于鶴山與新會之間。

4 結(jié)語

綜上所述，為了優(yōu)化設(shè)計城市綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)空間布局和基本形態(tài)，應對城市綜合交通運輸需求空間進行研究。交通運輸需求空間分析作為運輸通道規(guī)劃建設(shè)的先導性工作，對完善運輸通道規(guī)劃理論與方法、合理配置運力資源具有重要的意義。以江門市為例，基于高速公路、鐵路等不同顆粒度的運輸網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)圖空間分布方法進行分配，進而從省域及市域角度，對江門市的綜合交通需求空間進行分析，有利于構(gòu)建高效優(yōu)質(zhì)的城市綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)。