基于共享單車接駁的城市軌道交通站點可達性評估方法*

張豫徽 曹 鈺 季彥婕

(1. 無錫市規劃設計研究院, 214071, 無錫; 2. 天津市城市規劃設計研究總院有限公司, 300190, 天津;3. 東南大學交通學院, 211189, 南京)

1 城軌站點可達性指標選取

本文研究的城市軌道交通(以下簡稱“城軌”)站點可達性指標,主要是反映其接駁輻射范圍內出行者使用共享單車接駁時到達相應城軌站點或其他目的地的方便程度,考慮站點接駁緩沖區內借車和還車兩種行為。接駁量反映了不同城軌站點周邊土地利用所產生的吸引量。接駁量越大,該站點輻射范圍內共享單車的出行需求越大,當其他因素基本穩定時,該站點的可達性測度值較高。因此,選取城軌站點接駁緩沖區內共享單車的借還接駁量作為共享單車的活動規模因素。

騎行時長與騎行距離均為出行成本因素。基于南京共享單車出行數據與城軌站點數據,對各站點的單車騎行時長和騎行距離做描述性統計[1]。南京市城軌站點共享單車出行分布統計見表1。由表1可見:騎行距離的最大值和最小值之差與標準差均較大,相比騎行時長,出行者對騎行距離更為敏感。因此,本文選取騎行距離作為城軌站點可達性評價的空間阻隔因素。

表1 南京市城軌站點共享單車出行分布統計

在城市交通可達性指標的研究中,文獻[2]對影響可達性的因子進行了系統整合,提出了可達性指標由可動性指標、易達性指標和通達性指標構成。因此,對城軌站點進行可達性測度時,既需考慮出行者在站點接駁緩沖區內借車到達其他目的地的方便程度(即可動性),也需考慮出行者從其他出行起點使用共享單車騎行到城軌站點還車的方便程度(即易達性),因此,可采用通達性指標綜合反映城軌站點的可達性。采用潛力模型對站點可達性進行測度較為合適,對該潛力模型加以改進,構建基于共享單車接駁的城軌站點可達性測度模型。

2 基于共享單車接駁的城軌站點可達性測度模型

潛力模型雖然考慮了兩點間的出行量分布與空間阻隔,但在評價公共交通站點可達性時,易忽略不同站點之間由于接駁時空分布不同所導致的差異性,即各城軌站點具有不同的站點規模,因此,引入基于共享單車接駁的站點規模影響因子對潛力模型加以改進。對于城軌站點不同出入口,其可達性指標也存在較大差異。基于各出入口的可達性測算對相應站點的可達性進行測度,有利于根據測度結果識別可達性薄弱的主要出入口。

2.1 通達性指標計算

通達性指標由可動性指標與易達性指標集合而成,需首先確定城軌站點的可動性指標和易達性指標。可動性指標是出行者從城軌站點借車到達其他目的地過程中的方便程度,根據潛力模型的形式利用借車接駁量與借車騎行距離表示,見式(1);易達性指標是出行者從其他出行起點使用共享單車騎行到城軌站點還車過程的方便程度,采用還車接駁量與還車騎行距離表示,見式(2)。各站點出入口的借車接駁量、還車接駁量及騎行距離,根據3個工作日內各出入口接駁緩沖區內共享單車的使用量與騎行距離取平均值處理得到。

(1)

式中:

i——軌交站點;

j——第j個出入口;

Mj——日平均借車接駁量;

dm,j——日平均借車騎行距離;

Am,i——站點可動性指標測算值。

(2)

式中:

Sj——日平均還車接駁量;

ds,j——日平均還車騎行距離;

Cs,i——站點易達性指標測算值。

利用可動性指標與易達性指標,計算得到站點i的通達性指標測算值Dm,s,i:

(3)

式(3)中的分母采用平均借車騎行距離與平均還車騎行距離的形式,與潛力模型中距離阻隔影響系數的指數(一般取平方)保持一致[3]。式(3)可表示為城軌站點的通達性指標同借車接駁量和還車接駁量成正比,與借車騎行距離與還車騎行距離成反比。

2.2 基于共享單車接駁的站點規模影響因子確定

通過NDVB(標準化車輛借還變化率)對共享單車接駁借還的均衡性進行量化。NDVB是站點每15 min內借、還接駁變化量與1 d內借、還接駁變化量最大值的比值,反映了站點接駁緩沖區內共享單車每15 min的存量規模。其值接近于1時,表明共享單車集聚接近高峰;接近于-1時,表明共享單車消散接近高峰;接近于0時,表明借、還接駁量較為均衡。

(4)

式中:

t——時間間隔;

T——1 d中的 96個時間間隔;

BNDV,i,t——站點i在第t個時間間隔內的標準化車輛借還變化率。

同樣,從出入口的層面,對站點各個出入口的NDVB進行求解,并對1 d 的時間間隔內的NDVB進行求和并取絕對值得到車輛日平均借、還變化率。基于共享單車接駁的站點規模影響因子Vj(量綱一指標),可以表示T內各出入口接駁緩沖區內共享單車接駁借、還數的均衡性。

(5)

式中:

λj,t、μj,t——t內出入口j接駁緩沖區內共享單車的平均還車車輛數和平均借車車輛數。

由式(5)可知,Vj為非負數。由于1 d被分為96個時間間隔,因此Vj的最大值取96。當其他因素一定時,Vj越接近于0,表明1 d內共享單車接駁借還數整體上較為均衡,該站點出入口的可動性與易達性均較強,且其可達性較高;Vj絕對值較大時,其可達性相對較低,Vj與可達性呈負相關。

2.3 站點可達性測度模型

利用Dm,s,i與Vj,對站點i任意出入口j的可達性進行測度。

(6)

式中:

Ei,j——站點i出入口j的可達性測度值。

BIM主要是指建筑信息模型，近幾年，BIM技術在建筑行業設計、建造、管理中得到了廣泛應用，依托計算機技術與網絡技術構建模型，實現了建筑信息模型的全方位與多元化。另外，BIM技術是事前模擬技術，在建筑設計、施工及運維方面意義重大，可以通過預測的方式得出其問題，并制定有效的改進方案，提高質量，創造更大的價值[2]。

對站點i對應出入口的可達性測度值進行求和處理,構建基于共享單車接駁的城軌站點可達性測度模型。

(7)

式中:

Ei——站點i的可達性測度值。

3 案例分析

3.1 南京市城軌站點聚類分析

將南京市分成3個區域,其中:內環線以內的區域為核心區,內環線與繞城環路之間的區域為近郊區,繞城環路以外的區域為遠郊區。核心區內土地利用類型較為豐富,商業辦公等設施密度較高;近郊區其次;遠郊區內土地利用類型功能較為單一,住宅型空間要素分布較為集中。截至2017年9月,南京市核心區包含19個城軌站點,近郊區包含66個城軌站點,遠郊區包含43個城軌站點。

基于城軌站點接駁緩沖區內共享單車的出行特性,對南京市軌道交通站點采用K均值聚類算法(K為類的數量)進行聚類。從128個城軌站點中最終識別出116個站點,涵蓋368個站點出入口。12個接駁量較小的站點被剔除。對各類城軌站點的空間分布及其輻射范圍內的空間要素統計進行分析,最終確定了5種不同類型的軌道交通站點:就業導向型站點、居住導向型站點、職住偏移型站點、綜合型站點和其他型站點[1]。5種城軌站點的數量分別為20、32、29、17和18個。

3.2 站點層面的站點可達性測度分析

對南京市各城軌交通站點出入口的日平均借車接駁量、日平均還車接駁量、日平均借車騎行距離、日平均還車騎行距離站點及規模影響因子等指標進行統計,利用式(6)和式(7)計算各出入口和各站點的可達性測度值。以辦公導向型站點——元通站為例,對其進行可達性測度分析。表2為元通站各出入口可達性測度值統計。元通站目前開通了1號、2號、4號、5號、6號等5個出入口。由表2可知:元通站5個出入口的可達性測度值分別為148.566 60、2 179.638 00、56.725 75、149.196 50、581.668 90,元通站可達性測度值為3 115.796。根據元通站各出入口可達性測度值的占比可知,2號出入口是衡量元通站站點整體可達性的主要出入口,其占比最高,接近70%;其次是6號出入口,占比約18.67%;1號、4號和5號出入口占比均不足5%,是可達性測度值較低的薄弱出入口。

表2 元通站各出入口可達性測度值統計

對識別出的116個城軌站點的可達性測度值進行計算。可達性測度值最大的站點是3號線浮橋站,位于城市核心區,屬于綜合型站點,其可達性測度值為12 637.622;可達性測度值最小的站點是S8號線的沈橋站,位于遠郊區,屬于職住偏移型站點,其可達性測度值為0.092。位于城市核心區的城軌站點的可達性測度值普遍較高,尤其以浮橋站、張府園站、大行宮站、三山街站最為顯著。位于城市近郊區的城軌站點的可達性測度值分布范圍廣泛,其值較高的站點包含明故宮站、集慶門大街站、云錦路站及中勝站等,其值較低的站點包含天隆寺站、吉印大道站及南京站等。位于城市遠郊區的城軌站點的可達性測度值較低,這與站點周邊土地利用類型不豐富、線網密度較低等因素有關。其中:天潤城站、柳州東路站及東大成賢學院站的可達性測度值稍高;其他站點的可達性測度值較低,其值不超過1 000,尤以長蘆站、雨山路站、臨江站及沈橋站的可達性測度值最低。

進一步分析不同類型城軌站點的可達性,并對每種類型的站點可達性測度值排序。圖1—圖5分別為辦公導向型站點、居住導向型站點、職住偏移型站點、綜合型站點和其他型站點的可達性測度值統計圖。由圖1—圖5可知,不同類型城軌站點的可達性測度值具有顯著差異:綜合型站點的可達性測度值較高,其最大值超過12 000,大部分此類型站點的可達性測度值亦超過2 000;辦公導向型站點的可達性測度值基本分布在1 500～7 000,且其最大值超過7 000;大多數居住導向型站點的可達性測度值在2 000以內,且其最大值在5 000左右;職住偏移型站點和其他型站點的可達性測度值較低,其最大值在3 000左右,大部分此類型站點的可達性測度值分布在1 000以下。

圖1 辦公導向型站點可達性測度值對比圖

圖2 居住導向型站點可達性測度值對比圖

圖3 職住偏移型站點可達性測度值對比圖

圖4 綜合型站點可達性測度值對比圖

圖5 其他型站點可達性測度值對比圖

3.3 出入口層面的站點可達性測度分析

對不同類型城軌站點的出入口可達性測度值進行計算,職住偏移型站點和其他型站點出入口的可達性測度值的最大值分別為1 604和1 284,其他3種類型站點的出入口可達性測度值最大值均超過2 000。

通過對比城軌站點及其出入口可達性可知:可達性測度值高的站點,其相應出入口的可達性測度值亦較高,且一般可達性測度值占比超過50%的出入口為重要出入口;但在辦公導向型站點和綜合型站點中,亦存在一些可達性測度值高的站點包含多個出入口,各出入口的可達性測度值不高且差異不明顯,同時各出入口可達性的疊加作用使得該站點的可達性較強。以新街口站為例,該站共設有24個出入口,由于部分出入口附近存在自行車禁停區域,共識別出20個出入口,各出入口的可達性占比范圍為1%～18%。其中:5號、7號和14號出入口的可達性測度值占比稍高,超過10%;9號、11號、12號和20號出入口的可達性測度值占比較低,不足2%;其余13個出入口的可達性測度值占比均為2%～10%。類似的站點還包括:辦公導向型站點中的鼓樓站、集慶門大街站和中勝站,綜合型站點中的大行宮站和云錦路站。

4 結語

本文從共享單車接駁城軌的角度,利用車輛借還接駁量、借還騎行距離等因素構建了反映站點可達性的可動性、易動性和通達性指標,引入基于共享單車接駁的站點規模影響因子,對潛力模型進行改進,構建基于共享單車接駁的城軌站點的可達性測度模型,并對南京市不同類型的城軌站點及其出入口的可達性進行測度與分析。受數據來源限制,共享單車企業考慮用戶的隱私保護難以提供長期騎行數據。本文基于天氣情況較好的工作日內共享單車的接駁量開展研究,未來可分別針對工作日與周末共享單車可達性開展對比研究。