考虑末端出行的城市轨道交通就业可达性
Job accessibility of urban rail transit considering access and egress travel
通讯作者:
收稿日期: 2023-12-27
基金资助: |
|
Received: 2023-12-27
Fund supported: | 国家自然科学基金资助项目(71621001);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2023YJS134). |
作者简介 About authors
陈越(1997—),男,博士生,从事公共交通规划管理及交通大数据分析的研究.orcid.org/0000-0002-0183-7537.E-mail:
在轨道交通与城市融合发展的背景下,基于地铁站点的步行影响范围和由共享单车订单数据识别所得的骑行影响范围,测算站点到居住小区和就业兴趣点(POI)的步行和骑行时间,提出考虑末端出行的两步移动搜索法. 结合洛伦兹曲线和基尼系数,测算和分析北京市六环内城市轨道交通站点的就业可达性及其公平性,量化末端出行对二者的影响. 结果表明,在步行和骑行2种末端出行方式下,各站点的末端出行时间平均为18.6、8.6 min,占总出行时间的29%、16%,且第一公里耗时略高于最后一公里. 城市轨道交通就业可达性由中心城区向外围沿圈层递减,呈现明显的廊道特征. 整体上基尼系数达到0.16、0.17,就业可达性分布较公平,但低房价站点存在明显的可达性劣势,局部上四环外和低房价类型站点的可达性分布相对更不均衡. 相较于传统方法,利用改进方法所得的结果显示,考虑末端出行后可达性平均变化20%、9%,且外围站点变化更大,公平性的变化程度达到10%、2%.
关键词:
The walking catchment areas and cycling catchment areas identified from the bike-sharing order data were used in the context of the integrated development of rail transit and city in order to determine the walking and cycling time from metro stations to residential neighborhoods and job-related point of interest (POI). Then a two-step floating catchment area method considering access and egress travel was proposed. The job accessibility and equity of metro stations within the Sixth Ring Road of Beijing were measured combined with the Lorenz curve and Gini coefficient. The impacts of access and egress travel on them were quantified. The average access and egress travel time of each station was 18.6 min and 8.6 min for walking and cycling, accounting for 29% and 16% of the total travel time, and the time spent in the first mile was slightly higher than that in the last mile. The job accessibility of urban rail transit gradually decreased from the central city to the periphery and showed obvious corridor characteristics. The overall Gini coefficient of accessibility reached 0.16、0.17, indicating the equal distribution of accessibility. The accessibility of low housing price stations had a notable accessibility disadvantage. The distribution of accessibility was relatively more inequitable in low housing price stations and stations outside the 4th ring. The results of improved model showed that the inclusion of access and egress travel time resulted in an average change in accessibility of 20% and 9% with greater changes at outlying stations, and the average equity change reached 10% and 2% compared with the traditional model.
Keywords:
本文引用格式
陈越, 许奇, 贾顺平, 魏润斌, 孙世一, 李雯茜.
CHEN Yue, XU Qi, JIA Shunping, WEI Runbin, SUN Shiyi, LI Wenxi.
城市轨道交通是大城市尤其是特大城市解决通勤问题的重要手段. 近年来,由于客流效益低以及通勤时间过长的问题,城市轨道交通已从快速发展阶段转向高质量发展阶段,实现交通与土地利用的融合发展成为重要目标. 城市轨道交通就业可达性,即出行者利用城市轨道交通系统到达工作机会的难易程度,是通勤者居住、就业选择的重要影响因素,也是轨道交通规划、建设和运营的重要评价指标. 研究城市轨道交通就业可达性有利于理解城市轨道交通与土地利用的复杂互动关系,针对性地改善交通系统和调整职住分布,提升客流效益,缓解职住分离及导致的过度通勤问题[1-2],实现轨道交通与城市的融合发展,充分发挥站城一体化(transit-oriented development, TOD)的社会效益.
既有研究已取得了丰富的成果,但存在可改进的方向. 既有研究仅考虑了站间出行时间,忽视了轨道交通全出行链中的第一公里和最后一公里,即末端出行的影响[12-13]. 已有针对公共交通站点及铁路枢纽的研究表明,末端出行对可达性具有显著影响[14-15],需要在可达性建模中考虑多方式的组合出行[16-17]. 确定站点影响范围是考虑末端出行时间的基础,站点的骑行影响范围的划分方法有待研究. 仅考虑出行时间或者利用累计机会模型测算可达性,均不能刻画供需之间的竞争关系. 利用两步移动搜索法[18-19]可以解决该问题,但直接应用传统方法不能纳入末端出行时间. 此外,已有研究主要关注城市轨道交通就业可达性的效率特征,缺少对公平性特征的分析.
本文基于站点的步行影响范围及根据共享单车订单数据识别所得的骑行影响范围,提出考虑末端出行的两步移动搜索法. 结合洛伦兹曲线和基尼系数,构建城市轨道交通就业可达性测算和分析的研究框架. 以北京市为例进行分析,为配置城市和交通资源、创新可达性导向的职住对接机制提供一定的参考与依据.
1. 研究方法
1.1. 研究框架
本文的研究框架如图1所示. 收集交通与土地利用的各部分数据,基于站点影响范围确定站点职住分布、末端出行时间和站间出行时间,提出考虑末端出行的两步移动搜索法,计算城市轨道交通就业可达性. 分别从空间特征、公平性的角度分析可达性,比较提出的改进方法与传统方法的差异.
图 1
图 1 城市轨道交通就业可达性的研究框架
Fig.1 Research framework of job accessibility of urban rail transit
1.2. 考虑末端出行的两步移动搜索法
在既有两步移动搜索法的基础上,提出考虑末端出行的改进方法,具体的计算步骤如下.
1)对于每个站点j,搜索其在给定出行时间内可达的所有站点k,计算第m种末端出行方式下,站点j的加权供需比
式中:m为1或2,分别表示末端出行方式为步行或骑行;
式中:
2)对于每个站点i,搜索其在给定出行时间内可达的所有站点j,加权集计所有站点j的供需比:
式中:
1.3. 基于洛伦兹曲线的公平性评价方法
式中:Xp为前p个站点的累计占比;Yp为前p个站点的累计就业可达性占比;P为站点总数量;G为基尼系数,取值为[0, 1.0]. 基尼系数越大,则洛伦兹曲线越远离公平线,表示分配结果越不公平;反之基尼系数越小,则洛伦兹曲线越接近公平性线,表示分配结果越公平.
2. 研究区域与数据
2.1. 研究区域
选取北京市六环内区域为研究范围,面积约为2 267 km2,2020年人口与岗位分别占全市的78%和80%[27]. 选取2017年城市轨道交通系统作为研究对象,研究范围内共有18条线路和266座站点.
图 2
图 3
图 3 城市轨道交通站点步行和骑行影响范围
Fig.3 Walking and cycling catchment area of urban rail transit station
2.2. 数据说明
城市轨道交通就业可达性的测算须使用以下3类数据.
2) 人口数据. 采用北京市第7次人口普查数据和链家小区数据. 其中,链家小区数据共计
3) 交通出行数据. 采用北京地铁AFC数据、北京市摩拜共享单车订单数据和高德地图路径规划数据. 其中,北京地铁AFC数据来自2017年10月某工作日,包括进站车站、出站车站、进站线路、出站线路、进站时间及出站时间等字段. 北京市摩拜共享单车订单数据来自2017年5月一周工作日内早晚高峰时段的407 790条订单数据,包括骑行起始时间和地点、车辆ID、车辆类型和用户ID等信息. 借助高德地图路径规划API,分别获取各站点到其步行和骑行影响范围内小区、就业POI的路径规划数据,共计124 106条,包括起终点坐标、出行距离、出行时间等字段.
3. 结果分析
3.1. 城市轨道交通的末端出行时间
如图4所示为末端出行的时间分布. 图中,
图 4
图 4 城市轨道交通末端出行时间的统计
Fig.4 Statistics of access and egress travel time of urban rail transit
3.2. 城市轨道交通就业可达性
城市轨道交通就业可达性的空间分布如图5所示,其中可达性已标准化到[0, 1.0]并按等距划分原则展示. 可以看出,2种末端出行方式下的可达性均具有明显的廊道连续性,整体上呈现出由中心城区向外围递减,北优于南,东优于西的空间特征. 可达性的空间分离现象明显,高可达性站点高度集中于四环内区域. 可以看出,一些站点例如北京站、北京南站、北京西站虽然有着良好的区位优势,由于站城融合程度低,末端出行时间过长,导致就业可达性较低. 需要进一步加强大型交通枢纽与周围职住的交通衔接,改善慢行环境. 在连接外围新城的线路中,东南方向亦庄线的就业可达性相对较高. 良好的就业可达性不仅有利于缓解中心城区的交通及其他资源的压力,而且可以有效地支撑外围新城的高质量建设与发展.
图 5
图 5 城市轨道交通就业可达性的空间分布
Fig.5 Spatial distribution of job accessibility of urban rail transit
如图6所示,尽管不同末端出行方式的就业可达性存在一定的差异,整体上结果均体现出北京市不同环路区域的城市轨道交通就业可达性存在递远递减的趋势,与单中心的城市结构相符. 二环内城市轨道交通站点的就业可达性最高,平均约为0.009,四环外站点的可达性快速下降,五环至六环区域的站点平均就业可达性平均仅约为0.003. 由于城市化的发展及中心城区高额的房价,城市外围的轨道沿线地区聚集大量人口,产生巨大的就业需求,但就业可达性远低于中心城区. 对于这些地区的出行者,为了获得充足、优质的就业机会,长距离通勤成为必然选择,这进一步加剧了城市职住分离的现象.
图 6
图 6 不同环路区域的城市轨道交通就业可达性
Fig.6 Job accessibility of urban rail transit of areas between different ring line
不同线路的就业可达性统计特征如图7所示. 可以看出,各线路的平均就业可达性呈现明显的阶梯式分布,因区位及功能特征而异. 2号线站点的就业可达性最高,5号线和10号线次之,这些线路主要位于城市核心区域,覆盖了主要的就业岗位聚集区. 昌平线、八通线、房山线等连接外围新城的线路的就业可达性最低. 因为相较于其他直径线或半径线,环线中各站点的交通区位特征与建成环境特征较均衡,2号线和10号线各站点就业可达性的标准差较小. 由于服务机场接驳,站间距大,首都机场线的标准差最大,即各站点间的可达性差距大.
图 7
图 7 不同线路的城市轨道交通就业可达性
Fig.7 Job accessibility of urban rail transit of different line
3.3. 城市轨道交通就业可达性的公平性
城市轨道交通就业可达性的洛伦兹曲线如图8所示. 可以看出,实际的洛伦兹曲线位于公平线下方,步行和骑行2种方式下的基尼系数达到0.16、0.17,按照财富分配的国际标准,这意味着就业可达性分配公平. 为了具体分析公平性特征,将所有站点按平均房价的分位数划分为低、中、高房价3类站点. 从统计结果可知,低房价站点与高房价站点的就业可达性占比分别为20%与42%,前者存在明显的就业可达性劣势. 对于北京而言,各地区的住房成本与通勤成本难以平衡,低房价站点的出行者不得不承担更高的交通成本,以获取充足、多样的就业机会.
图 8
图 8 城市轨道交通就业可达性的洛伦兹曲线
Fig.8 Lorenz curve of job accessibility of urban rail transit
不同类型站点内的公平性特征值得关注,分别以环路和平均房价作为站点类型的划分依据,从区位以及社会经济特征2个角度研究某类型站点内的就业可达性分配情况. 以骑行方式为例,结果如图9所示.
图 9
3.4. 改进方法与传统方法的差异
如图10所示为相较于传统仅考虑站间出行时间的两步移动搜索法,利用考虑末端出行的改进方法得到的就业可达性变化值及变化比例的空间分布. 其中,就业可达性变化值已标准化到[−1, 1]并按等距划分原则以不同颜色展示;此外,按照可达性变化比例将站点分为4类,以不同大小展示. 可以看出,末端出行对可达性具有显著影响,且存在空间异质性. 从变化幅度上看,由于开发紧凑性较低以及可达性基数小,外围地区站点的可达性变化比例明显高于中心城区. 在步行和骑行2种末端出行方式下,各站点的平均变化幅度分别为20%、9%,后者变化较小的原因是末端骑行时间较短,占总出行时间的比例小. 不同站点的可达性变化趋势存在显著差异. 在改进方法中,考虑末端出行后,各站点在给定时间阈值下可达站点的数量减少,由于潜在需求减少,可达站点的供需比上升. 对于可达性上升站点,受供需比上升的影响更大,例如就业资源较集中的亦庄线末端站点. 对于可达性下降站点,受可达站点减少的影响更大,导致可达性下降,例如以居住为主的1号线、14号线西部末端站点.
图 10
图 10 考虑末端出行对可达性的影响
Fig.10 Effect on accessibility after considering access and egress travel
对于公平性而言,末端出行不仅影响各站点的可达性水平,也会影响可达性的整体空间分布模式. 相较于仅考虑站间出行时间的传统方法,利用考虑末端步行、骑行时间的改进方法所得的基尼系数分别变化了10%、2%. 由此可见,利用传统的测算方法,无法正确地评估城市轨道交通就业可达性的公平性特征.
4. 结 论
(1) 末端出行对城市轨道交通就业可达性与公平性有显著影响,有必要利用考虑末端出行的两步移动搜索法更加准确地识别供需竞争的空间范围,测算实际的就业可达性与公平性. 北京市的案例显示,步行和骑行2种方式下的末端出行时间平均为18.6、8.6 min,占总出行时间的29%、16%. 相较于传统方法,利用改进方法所得的结果显示,就业可达性平均变化20%、9%,且外围站点变化更大,就业可达性的公平性程度变化了10%、2%.
(2) 2种末端出行方式下,小区到站点的平均出行时间高于站点到就业POI的出行时间5.8%. 就业资源比居住小区在站点影响范围内聚集性更强的特点表明,有必要在新开发区域引导居住资源向站点核心区域集中的规划方式,提供便捷的接驳服务例如共享单车、微循环公交,减少第一公里的出行时间. 应在城市更新的过程中注重核心区域的慢行环境设计,增强街道活力,为出行者提供良好的慢行体验.
(3) 五环至六环区域站点的平均就业可达性仅为二环内站点的1/3. 就业可达性的空间异质性是导致过度通勤的重要原因,由于住房成本和通勤成本难以协调统一,外围地区的出行者不得不承担更高的出行成本,获取充足、多样的就业机会. 快速直达的城市轨道交通运营组织方式例如快慢车、直通运营有利于缩短出行时间、提高就业可达性. 在外围地区的廊道上合理配置可负担住房和匹配的就业资源,有利于实现廊道上的职住平衡,促进社会资源的公平分配.
本研究存在一些局限之处. 本文对于末端出行仅考虑了步行和骑行方式,未来可进一步研究地面公交、出行车、网约车等城市轨道交通的接驳方式,结合实际的出行特征,精确识别站点的吸引范围. 考虑到不同交通方式间存在竞争关系,后续的可达性研究在建模上有待进一步考虑不同出行方式的结构. 此外,未来可以使用出行调查数据、统计数据、手机信令数据等多源数据表示就业岗位数量及其特征,结合客流数据研究站点的就业可达性.
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