戢晓峰 何增辉

(1.昆明理工大学交通工程学院,650224,昆明;2.西南交通大学交通运输学院,610031,成都∥第一作者,副教授)

目前,城市规划者和交通规划者普遍认为:交通是土地利用的函数,城市空间结构决定了城市交通需求的强度和分布。作为城市客运骨干的轨道交通系统,它服务于城市土地利用形态,其结构形态必须与城市空间形态相协调;同时,城市轨道交通系统本身又对城市空间形态有重要的影响和制约作用,它能够有效地把城市大规模经济社会活动地点联结起来,对引导城市形态的演变、经济发展以及人们新的生活方式的形成,具有极其深远的影响[1]。抽象地看,这两者是相互作用、相互反馈的关系。

近年来,关于轨道交通与城市空间形态相互作用的研究成为交通规划及城市规划领域的一个热点,轨道交通的TOD(交通引导发展)问题(如何组织城市空间模式适应轨道交通发展[2])更是引起决策者的高度关注。因此,通过分析评价轨道交通线网与城市空间形态的适应性,可用于现状线网或规划方案的评价,也可指导具体的规划实践。在这些研究中,对已有轨道交通线网相关的评价研究较多,主要指向交通功能评价、运营效益评价、社会效益评价和工程造价评价等[3-5];而与城市空间形态适应性相关的研究较少,且仅限于简单的定性分析或建议,未能提出定量的评价指标体系。为此,笔者在分析轨道交通线网与城市空间形态相互作用机理的基础上,提出轨道交通线网与城市空间形态适应性的评价指标体系。

1 城市空间形态与轨道交通的关系

1.1 城市空间形态决定城轨线网规模与形态

已有的理论研究和实践已经证明,虽然很多因素都对轨道交通规模和形态产生影响,但城市形态及布局、城市人口、城市面积等通过城市交通需求对线网规模和形态产生递阶控制作用[6]。城市空间结构决定城市交通源、交通量、交通方式及路网布局,城市空间形态是进行轨道交通线网规划的首要影响因素[7];而城市交通系统布局则引导城市空间结构的发展方向。这两者是相互作用、相互反馈的关系。

1.2 轨道交通线网支撑城市空间发展

轨道交通线是城市空间生长的骨干,按照城市总体规划,引导和支撑城市各种功能空间的分布,并使它们有机地联系在一起。以轨道交通为主导的公交模式的城市,可以避免“摊大饼”模式的单一城市扩张,而形成以轨道交通站点为核心、以轨道交通线路为纽带的串珠式城市空间发展模式,城市半径可以超过100 km。而在轨道交通的每个站点,均可形成辐射范围1～2 km的城市发展核心圈。轨道交通线网将各个核心圈相连,形成了连续的城市发展体系和散核形态的城市功能核心区[8]。国外很多城市的发展经验证明,城市轨道交通的建设将产生有效的城市轴向拉动力,从而促进城市发展轴的形成。现代城市形态的发展主要与道路网络和轨道交通网络相关[9],提前进行的良好的路网规划将有助于城市形态的健康发展。

1.3 轨道交通线网形态影响城市空间形态

目前世界上已经有100多个城市建有轨道交通系统,且许多大城市早已形成网络。这些轨道交通系统网络虽然形态多种多样,但都是与各自城市结构相互适应又相互影响的结果。如典型的无环放射式和有环放射式轨道交通线网,对城市整体空间的影响作用分别为[10]:前者促使城市形态沿放射状的轨道交通线扩展;后者有利于促进城市副中心的形成,在环线与放射状线路交叉处形成交通枢纽,直接促进城市副中心发展。

2 轨道交通引导城市空间发展的机理

一个城市的空间布局,除了要受到地理上的约束之外,大部分是由可达性决定的。城市不同区位的可达性的变化,又会导致城市结构的变化。轨道交通沿线地区可达性的提高程度远大于传统交通方式,更易于引起居民的迁移和设施的重新分布。在轨道交通的作用下,城市的各种设施会向线路两侧集中,导致城市沿轨道交通线路轴向发展,进而导致城市中心的变迁和原有格局的改变。所以,轨道交通对城市发展具有巨大的引导作用,城市结构会随着轨道交通的发展而不断发展变化,主要体现为[11]:轨道交通促使城市圈规模扩大(如日本东京城市圈),轨道交通引起城市中心布局的变迁(如日本大阪),轨道交通线路成为城市的发展轴(如德国汉堡),车站对城市发展的特殊作用(大型换乘站会发展成为城市区域的相对中心)。北京市的轨道交通规划和建设就是实现新城市结构的依托:“两轴两带多中心”城市形态以轨道交通网络为支撑,依托轨道交通线路的建设逐步形成轴-带-中心的城市空间格局[12]。同时,城市空间结构改变的另一个重要因素就是人口的疏解[10],其对人口空间分布的影响作用主要表现在轨道交通线网与城市人口规模关系、轨道交通对人口密度分布影响等两方面。

3 线网适应性评价方法

笔者认为,合理的轨道交通线网与城市空间形态相互作用,能够对城市的发展产生一种“动能”:推动经济发展,优化城市空间形态,更好地实现城市功能等。如同区位论中的“势能”概念一样(这是一个借用物理学中的概念),即合理的轨道交通线网与城市空间形态紧密结合后所产生的推动效应,通过强化重要节点联结、推动城市规划目标实现、沿线土地开发等体现出来。而这种“动能”只会产生于轨道交通线网适应城市空间形态的情形下。如果两者不相适应(或匹配),既会影响到轨道交通的运营效益,也会极大地制约城市的总体发展。轨道交通线网与城市空间形态的适应性,主要是指轨道交通网络布局形态、空间结构配置、土地利用开发等,以及与城市总体空间形态、发展趋势等的适应程度。

3.1 线网适应性评价指标体系

基于上述分析,本文考虑城市社会经济发展和空间发展对轨道交通系统的需求,提出线网动能指标和网络特征吻合指标作为关键指标,对轨道交通线网与城市空间形态适应性进行评价。指标体系见图1。

图1 线网适应性评价指标体系

3.1.1 线网动能指标

①基于轨道交通的宏观相对可达性指标:可达性是城市规划及交通规划必须考虑的重要因素,直接影响到土地利用和交通系统的效率。关于可达性的评价方法较多,基于GIS(地理信息系统)和时间地理学的可达性研究更是取得了很大进展。本文定义宏观相对可达性指标为建设轨道交通前后的宏观可达性指标的差值,即交通成本的节约量。可选择多个节点计算后根据权重进行加权。计算公式为:

式中:

A*——基于轨道交通的宏观相对可达性;

A′——建设(或规划、调整)轨道交通线网后的宏观可达性;

A——建设(或规划、调整)轨道交通线网之前的宏观可达性。

A′的计算均可按下式进行(A的计算同理):

式中:

Q——计算过程中所考虑的重要节点数目;

Ai——节点的可达性指标;

wi——节点的权重系数,其计算公式为[13]:

式中:

Tip——节点通过交通网络中通行时间最短的路线到达经济中心p所花费的时间;

z——经济中心的数目;

Mp——终点经济中心的质量(国内生产总值、就业或人口等指标)。

②线网发展的适应性:轨道交通线网的可调节性,主要为定性指标[7],需要专家进行评判,它充分考虑城市发展的可变因素,以评价轨道交通线网适应城市发展变化的能力。

③沿线土地开发价值:轨道交通沿线土地利用的开发价值,以评价轨道交通线网对土地潜在开发能力的影响[7]。城市轨道交通对沿线区域地价(或房价)所产生的影响是非常显著的;同时,城市轨道交通对沿线地价(或房价)的影响在时间上是超前发生的[15]。其计算模型可参见文献[15]建立的基于资产价值法的城市轨道交通沿线开发利益的理论计算模型。

④与土地利用的吻合程度:即轨道交通线网与城市总体规划拟定的土地利用的吻合程度,可以用轨道交通吸引范围内的人口岗位数与同期全部的人口岗位的比例表示[7],以评价轨道交通线网与城市总体规划的一致性。

3.1.2 网络特征吻合指标

①城市总体布局耦合系数[5]:即评价线网总体布局与城市总体布局相耦合的程度,主要采用定性和矢量加法法则进行确定。即将线网总体走向与城市布局的总体走向进行比较,得到城市布局的耦合系数

其中 θ为线网总体走向与城市布局方向的夹角。线网总体走向的确定方法如图2示例线网的①和③。线网①所示客流有3个方向可认为是3个矢量,线网③有2个方向可认为有2个矢量。按线长进行矢量加法运算,得到路网总体的2个大致走向,如②和④所示。

图2 线网总体走向确定方法示意图

②覆盖面积率:在中心区按轨道交通沿线每侧750 m范围的用地面积,在郊区按轨道交通沿线每侧1 000 m范围的用地面积;两者之和为轨道交通线网覆盖面积。其与轨道交通线网规划区面积之比为轨道线网覆盖面积率[7]。或用分形理论评价,可参见文献[5]。

③主要集散点的连通度d1和连通效率d2:即综合考虑轨道交通车站设置及线网布局,以评价城市主要集散点的连通指标。

式中:

N——主要集散点数目;

lm——各主要集散点至最近轨道交通车站的平均加权距离,即为主要集散点至最近轨道交通车站经路的距离,bi为主要集散点的重要度);

lmin——ai的最小值;

Sij——i点至j点的空间距离;

lij——i点至j点使用轨道交通时的经路距离。

④空间耦合一致度:即轨道交通与城市公共活动中心体系的空间耦合关系[2],具体指标包括空间耦合一致度和站点耦合一致度;前者反映城市公共活动中心体系得到轨道交通网络的支撑程度,后者主要反映轨道交通线网的效率。具体可参看文献[2]。

3.2 评价方法具体运用

本文给出了各个评价指标的涵义及运用(计算)方法,具体运用于工程实践或项目评价过程中,可以进行单个指标计算提出改进建议,也可以根据线网规模选择多个相应指标进行评价。由于该指标体系涉及路网适应性的多个层次,进行综合评价时需要进行无量纲化处理;然后可采用模糊综合评价方法,以期为选择或评价线网方案提供科学依据。

4 结语

为科学评价轨道交通线网与城市空间形态的适应性,本文对轨道交通和城市空间相互作用的相关研究进行了梳理,在此基础上主要从轨道交通线网动能和网络特征吻合两个方面提出了相应的评价指标体系;并尝试在线网适应性的层面上,科学引导轨道交通线网的规划和建设,实现轨道交通线网与城市空间形态的良好适应和互动,使线网能够产生更大的“动能”。但本文的评价指标也有一定的局限性。如:怎样才能更好地与轨道交通运营及工程造价指标相结合,这也是笔者下一步的研究方向。

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