基于可达性的城际轨道交通枢纽选址模型研究

张洁;陆化普

【摘 要】城际轨道交通枢纽是具有一定规模和综合运输服务功能要求的特定地区,它的选址将直接影响区域内的各项社会经济活动和交通成本,同时也关系到市内交通和城市群经济的正常运作和发展.首先对城际轨道交通枢纽的选址影响因素进行研究,分析了可达性定义和主要特征,并给出了选址原则.然后,通过重心法构建枢纽选址模型,并结合可达性因素进行综合层次分析,得到枢纽选址修正模型,使定性与定量相结合,能够更加接近实际情况地解决枢纽选址问题. 【期刊名称】《公路工程》 【年(卷),期】2010(035)006 【总页数】4页(P26-28,58)

【关键词】可达性;城际轨道交通枢纽;选址模型 【作 者】张洁;陆化普

【作者单位】清华大学,交通研究所,北京,100084;清华大学,交通研究所,北京,100084 【正文语种】中 文 【中图分类】U491.2 1 引言

城际轨道交通枢纽一般位于大城市内部,靠近交通主干线,是具有一定规模和综合运

输服务能力的特定地区。在这里实现客流运输与换乘,利用各种现代化的交通基础设施和高科技管理技术与手段,以实现快速的运输、高效便捷的服务、尽可能低的成本,为乘客提供优质高效的各种相关服务。

枢纽地址的选择直接影响区域内的各项经济活动和交通成本,同时也关系到市内交通和城市群经济的正常运作和发展。因此,城际轨道交通枢纽的选址和布局必须综合考虑经济成本、自身功能的特点、空间地理位置和交通状况等多方面的因素,在详细分析现状和对未来交通需求进行预测的基础上,使城际轨道交通枢纽的规划建设更合理、最优化,以提高对城市群环境、交通状况和枢纽功能要求的适应能力。 重心模型是选址问题中常用的一种模型,可解决连续区域直线距离的单点选址问题。但是,它对于用地的可操作性和候选位置点均缺乏全面考虑,在约束条件中没有区域的可行性约束。例如,最适当的选址点可能是河川、沼泽、湖泊或公园等已建区域。因此,本文将从交通可达性的角度出发,对重心模型进行改进。通过重心法先找到较优的选址点,然后根据可达性进行多因素分析,提出离散点选址修正模型,采用定性分析与定量计算相结合,最后根据综合评定给出最优结果。 2 枢纽选址的主要影响因素 2.1 经济合理性因素 ①满足交通需求;

②提高现有设施利用效率; ③土地价格; ④劳动力环境; ⑤生活条件; ⑥区域内能源情况。 2.2 交通便利性因素

①交通运输条件。城际轨道交通枢纽的选址应接近城市内的交通枢纽,使城际轨道

交通枢纽成为集散客流过程中的一个恰当结点。在有条件的情况下,城际枢纽站应尽可能靠近公路,并与各城区中心距离适当,既要方便人们出行,还要兼顾与居民区的距离,避免烦扰居民,影响人们平日的生活质量。

②区位可达性条件。城际轨道交通枢纽的占地问题在土地日益昂贵的今天显得越来越重要。是利用现有的土地,还是重新征地;在选定范围内,地点是否具有交通可达性,都是需要考虑的。

③公路条件。不同的公路等级、宽度和交通拥挤程度,对于运输时间来讲都是不同的。因此,城际枢纽站不能远离公路,尽量建在市区内。 2.3 社会可持续发展因素

①土地资源利用。城际轨道交通枢纽的规划应贯彻节约用地、充分利用国土资源的原则。此外,城际轨道交通枢纽的布局还要兼顾区域与城市规划用地的其他要素。 ②环境保护要求。城际轨道交通枢纽的选址需要考虑保护自然环境与人文环境状况能够得到改善,城市的生态建设得以维持和增进。 3 可达性概念及分析 3.1 可达性定义

可达性是交通及城市研究中的一个非常重要和基础的概念,广泛地应用于交通学、城市规划、地理学及营销学等相关研究领域中。它表示人(或物)通过一定的交通方式到达目的地或参与活动的方便程度,表征的是不同性质的土地之间,不同的市政设施之间,通过交通系统相互影响的潜力[1]。 3.2 可达性的主要特征

①可达性是一个空间的概念。可达性反映了空间实体之间克服距离障碍进行交流的难易程度,表达了空间实体之间的疏密关系。因此它与区位、空间相互作用和空间尺度等概念紧密相关[2]。

②可达性具有时间意义。空间实体的相互作用或接近经济活动中心主要是通过交通

系统来完成的,时间是交通旅行中最基本的阻抗因素,交通成本在很大程度上依赖于通行时间的花费,因此通常用时间单位来衡量空间距离。

③可达性具有社会和经济价值。较高水平的可达性与高质量的生活和满意度、吸引力以及经济发展等相关联。

④起点、终点和交通系统是可达性必备的 3个要素。可达性衡量特定的起点和终点之间的关系,并且端点之间以某种交通系统为连接工具。 3.3 可达性的主要影响因素

可达性评价的主要影响因素有:土地使用性质;土地使用的空间分布(位置、规模、强度);端点区位特性(吸引力或竞争力);交通成本(旅行时间、风险、舒适度);采用的距离变量(如实际距离、通行时间和运输费用等);个人需要及其他属性。 4 选址原则

将城际轨道交通引入城市群,在选址时一般应遵循以下原则:

①与城市综合交通规划相配合,尽量引入城市客流集散中心并有利于与各种交通方式接驳,有利于吸引客流,便于旅客疏散和换乘。

②符合城市总体规划,与城市的发展趋势、城市中心的转移,尤其是城市经济开发区的建设相互协调一致。

③与铁路枢纽总图规划协调一致,处理好客运专线或其它线路引入枢纽与城际轨道交通的关系。

④线位尽量利用城市已形成或规划的交通通道,避免对城市造成新的分割。 ⑤有客运专线通过的城市,以尽量靠近客运专线新客站为原则。

⑥客运专线未设站的沿线城镇及无客运专线通过的城市,以尽量靠近既有车站为原则。

⑦尽量做到与既有铁路干线互相连通。 5 基于可达性城际轨道交通枢纽选址模型

5.1 建模思想

本文是在城际轨道交通枢纽选址模型中,先应用重心法进行定量分析,求得城际枢纽的选址方案。然后根据可达性的各影响因素进行综合分析,建立离散点选址修正模型,求出这些因素的权值比后进行总排序。最后根据备选方案的综合评定情况,确定选址的最佳方案。这样使城际轨道交通枢纽的选址具备定性和定量相结合的特点,更具合理性。 5.2 重心法 ①问题。

设有 n个小区(城区中心点)P1,P2,…,Pn分布在平面上,其坐标分别为(xj,yj),小区的交通需求量为 wj,费用函数为设施(城际轨道交通枢纽)与小区之间的直线距离乘以需求量。确定设施 P0的位置(x0,y0),使总运输费用最小。 ②模型描述。

借鉴物流中心选址模型的方法,可以得到城际轨道交通枢纽选址的模型思路如下[3]。 设:αj为城际轨道交通枢纽到小区 Pj每单位量、单位距离所需交通费用;wj为 Pj的客运需求量;di为 P0到 Pj的直线距离 。 则总运输费 H为:

求 H的极小值点。由于上式为凸函数,最优解的必要条件为满足: ③算法。

输入:n为小区数;(xj,yj)为各小区中心点的坐标,i=1,2,…,n;aj,wj为各小区的单位交通费和客流量,i=1,2,…,n。

输出:()为设施(城际轨道交通枢纽)坐标;H为总交通费用。

第 1步:选取一个初始的迭代点 A(),如:然后计算出 A到各小区的直线距离 dj和费

用 H0。

第 2步:令,转第 3步。

第 3步:若 H0≤H1,运费已无法减小,输出最优解。 第 4步:令第 2步。

5.3 基于可达性的离散点选址修正模型(见图 1)

离散点选址指的是在有限的候选位置里面选取一个最为合适的位置为最优方案,相应的模型就叫离散点选址模型。本节根据影响可达性的因素,对该模型进行修正。由重心法先得到几个较优的备选地点,然后根据可达性原则,将每一个地点因素的得分加权相加,求出总分后加以比较,最终以得分最多的地点为最优方案。 图 1 可达性导向的选址思路Figure 1 The accessibility-oriented method 表 1为某选址问题中,影响选址的可达性因素及其权重。

表 1 影响选址的可达性因素及其权重Table 1 Factors of accessibility and their weights affecting location selection可达性主要影响因素 权重 可达性主要影响因素 权重交通枢纽 0.15 道路等级 0.1土地价格 0.2 旅行时间 0.1土地规模 0.1 舒适度 0.05土地开发强度 0.1 拥堵情况 0.05区位吸引力 0.15 5.4 算例应用

某城市有 6个小区(城区中心)的坐标和客运需求量(见表 2)。

表 2 6个小区的数据Table 2 The data of 6 zones小区 客运需求量 wj/万人 交通费率 αj坐标/km xj yj 1 3 4 30 27 2 4 4.5 25 34 3 2 5 28 19 4 3.5 6 36 40 5 2.5 5 12 31 6 1 3 24 36 根据重心法,得到迭代计算结果见表 3。

表 3 迭代计算的结果Tab le 3 The results of the iterative calculation迭代次数(方案) 城际轨道交通枢纽的选定地点 总运输费用20(A) (25.124 5,33.913) 693.007 6 80(B) (25.002,33.998 6) 692.809 5 166(C) (25,34) 692.806 7

对于以上选址方案,考虑到影响城际轨道交通枢纽选址的可达性因素及其权重,进行综合评定(见表 4)。

表 4 评价情况Tab le 4 Evaluations可达性主要影响因素 权重 可供选择的城际轨道交通枢纽选址方案A B C交通枢纽 0.15 0.24 0.6 0.16土地价格 0.2 0.32 0.3 0.35土地规模 0.1 0.5 0.4 0.55土地开发强度 0.1 0.6 0.5 0.6区位吸引力 0.15 0.24 0.6 0.16道路等级 0.1 0.35 0.42 0.23旅行时间 0.1 0.22 0.64 0.14舒适度 0.05 0.50 0.25 0.25拥堵情况 0.05 0.22 0.33 0.45 根据表 4,计算出各方案的评价值为:

因此,根据可达性因素的综合分析,3个城际轨道交通枢纽选址方案中址排位第 1,址排位第 2,址排位第 3。 6 结论

通过对可达性的分析,构造了在交通情况、区位条件等因素约束下,综合考虑城际轨道交通枢纽在区域交通网络中的可达性指标的城际枢纽选址模型,以实现城际轨道交通枢纽的选址分析的定性和定量相结合,是一种可行的、全面、合理的选址方法。 [参考文献]

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