（武汉理工大学交通学院 武汉 430063）

0 引 言

铁路客运枢纽作为城市客运交通基础设施网络的重要组成部分，是客流集散、换乘的主要场所．旅客流在铁路客运枢纽内部的集散与列车的到发站时刻呈现很强关联性，往往能在短时内聚集很高的人流密度．近年来，随着人们出行量的急剧增加，枢纽内部可利用空间急剧减少，如何提高枢纽的换乘效率以及枢纽的服务水平，已成为相关领域的研究热点［1－2］．

在分析我国铁路客运枢纽的基本特征以及旅客流出行行为特性的基础上，选取旅客选择换乘交通方式以及旅客站内换乘可达性影响因子，并建立交通方式换乘选择非集计模型和铁路客运枢纽旅客站内换乘时间可达模型，用于分析旅客离站换乘效率和枢纽换乘服务水平．

1 铁路客运枢纽出站旅客交通特性分析

1.1 铁路客运枢纽特征

有别于人行道、过街天桥、地下通道、人行横道等普通的行人交通设施，铁路客运枢纽及其行人交通设施具有一定的特殊性，使旅客在站内的出行行为发生变化［3］．具体表现为客流密集不均衡性、封闭性和串联性．

我国铁路客运枢纽主要有以下3种衔接布局模式：放射－集中式；途径－分散式，综合布局模式，见图1．

1.2 旅客宏观交通特性

铁路客运枢纽内快速行走的出站旅客与一般步行设施上的行人一样，同样需考虑旅客流的流量、步速、密度等交通特性，此外，其在枢纽内部行走时还具有一定的特殊性：

1）出站换乘路线较长、活动具有多样性 根据调查显示出站旅客在枢纽内部行走时，能够承受的最大换乘距离较其他设施长，这同样说明了他们所能容忍的换乘时间较长．同时，旅客在换乘过程中也伴随着一系列活动，他不仅限于步行，期间可能会伴随着等待、检票、购物、饮食等活动，这会带来一系列其他现象，如：拥挤、排队等．

2）流量的激变性 随着铁路列车在一定时间间隔的到达，枢纽内的客流量呈现出急剧升高的特性，这种状态持续一段时间后，站内客流量逐渐减少，在下趟列车到来后，这种现象既而复现．

3）乘客受周围环境影响较大 一方面，由于列车到站，旅客流量急剧上升，受周围旅客行为特性的影响，个体旅客极易出现跟随盲从行为；另一方面，由于受枢纽内部步行设施的布局限制、各种信息指示的影响，旅客在步行出站换乘过程中，走行速度也会随之变化．

4）行包影响 铁路客运枢纽作为一个换乘集散的重要场所，旅客由于其各自的出行目的不同，所携带的行包大小、重量比例也不同，在出站换乘步行的各种交通设施上，行包对旅客自身以及周围旅客流的个体空间、步速都会产生影响．

图1 铁路客运枢纽换乘衔接布局模式

1.3 旅客换乘心理特征

旅客出行心理现象是一个极其复杂的过程［4］．“安全、快速、便捷、舒适”具体化了旅客出行最集中、最根本的共性心理需求．旅客在对各个属性进行比较，分析哪种交通工具出行条件优越，最后选定交通工具．

1）经济心理 旅客对于换乘方式经济性的心理预期，在很大程度上决定了旅客如何选择交通方式和交通工具．在外界条件相同的情况下，人们更愿意选择价格较低的公共交通方式或公共交通线路．但当价格较低的交通方式不能满足旅客在时间上的要求时，这种心理则显得不再重要．在此情况下，旅客往往以牺牲价格的方式来换取时间．

2）安全心理 安全是旅客出行首先考虑并希望得到保障的心理需求，是衡量运输服务最主要的标准，包括旅客人身安全和行包安全．

3）快速心理 旅客总是希望快速到达车站，顺利买到票，车能够准时到达和出发，途中不会发生意外或耽搁，并随着人们时间观念的加强，要求尽可能少的中间环节，尽可能提高运输速度，缩短在途时间，以减少旅行疲劳，减少额外的费用支出，即快速到达目的地．

4）方便心理 旅客总是希望有最有利于自己出行习惯和时间需要的班车，买票和检票不需要排太长的队，总之旅客希望一旦有了换乘需要时能得到称心及时的运输服务．

5）舒适心理 这是旅客出行心理的高级阶段，是各种心理需求的一个总的综合，随着人们收入的增加和生活生活水平的提高，旅客对出行舒适性的要求也越来越高．乘车环境、服务态度、文化娱乐等，都成为旅客选择出行换乘模式的影响因子．

综合上述分析可知，旅客在选择换乘交通方式时，更多注重的是时间、费用以及出行距离的影响．同时，在选择离站路径过程中，旅客始终希望选择一条最短路径到达换乘站点，由此需要对枢纽站内换乘可达性进行分析．

2 枢纽内旅客离站换乘交通方式选择

本研究以武昌火车站为例调查分析，对于武昌火车站旅客离站交通方式可以有公交车、出租车、私家车、步行等4种．假定旅客离站交通方式选择受所选择交通工具所耗费的时间、费用、出行距离等因素的影响．由于调查数据样本容量限制在此则不考虑其他影响换乘交通方式选择的因素．

在此建立如下 MNL模型［5－6］，其特性变量见表1．

定义效用函数中的确定项Vim为选择枝（交通方式）特性变量的线性函数

表1 武昌火车站旅客离站交通方式选择MNL模型特性变量

可以得到武昌火车站旅客离站交通方式选择MNL模型为

运用SPSS软件［7］中多变量Logit回归分析，计算得

分别得到武昌火车站旅客离站选择各种交通方式换乘的概率为公交车74．12%，出租车25．32%，私人小汽车0．55%．则，武昌火车站旅客离站选择步行交通方式的概率为P＝0．01%．

通过对上述经过是SPSS统计分析之后的数据得知，旅客在选择换乘交通方式时所主要考虑的换乘费用、时间的参数值均为负值，这样的分析与实际情况相符合，当费用和时间增加时旅客更不易倾向于选择此种交通方式，同时通过检验各参数的估计值，均满足t检验要求．因此在已知铁路客运枢纽每天旅客平均交通流量基础，即可根据此非集计模型分析得出换乘各种交通方式的旅客流量．

3 枢纽站内换乘决策可达性分析

3.1 换乘决策点

铁路客运枢纽旅客在离站过程中，由于枢纽内部交通服务设施的布局、旅客自身的经济价值观、到站的客流量以及各种换乘交通方式的旅客集散能力的影响，使得旅客在枢纽内部进行换乘的过程中，会进行一系列的行为决策［8］，见图2～3．

图2 旅客出站过程

图3 旅客枢纽站内换乘决策过程

因此，本文“换乘决策点”的定义是指离站旅客为换乘预期的交通工具离站，在换乘过程中根据自身特性及周围换乘环境因素影响，综合考虑为达到换乘最大效用，对于枢纽内部的各种交通设施的使用进行选择决策，最终在生理行为上进行选择行动的点．

3.2 换乘影响因素

枢纽内部旅客的宏观行为特性参数是旅客流流量、密度、速度；微观特性参数是旅客步幅、步频、步速、个体空间需求．相对于旅客自身的行为特性，旅客在换乘过程中行人相互作用对旅客交通行为特性的影响更为重要，进而对枢纽内部换乘可达性产生影响．同时旅客换乘的可达性不仅仅取决于旅客流的行为特性的影响，还受到枢纽换乘设施布局的影响，旅客到达换乘站点步行的距离长度是枢纽换乘布局情况的直接反应．

综合以上分析，本文选取换乘距离、密度和速度作为换乘可达性因子，同时本文假设旅客离站换乘过程中除了正常的进行换乘行为没有其他活动如在枢纽内商店购物、吃饭等活动，而是直接到达换乘站点．

3.3 旅客离站换乘可达性模型

为确定旅客离站换乘时间，研究铁路客运枢纽服务水平．本文以换乘时间t作为路阻函数因变量，以换乘可达性影响因子旅客流密度k、旅客流步行平均速度v、旅客换乘距离l作为可达性影响因子变量建立路阻函数，确定各换乘决策点之间的有效换乘时间．

由此建立铁路客运枢纽旅客换乘可达性模型即是tij＝｛lij，kij，vij｝，是多因素影响下的综合邻接矩阵．

且v ＝0．005 7k4＋0．074 4k3－0．274 5k2＋0．014 2k＋α；k＝Q／S，其中：Q为通道、楼梯等离站设施旅客流量；S为通道、楼梯等离站设施面积，α为统计参数修正因子．

对于铁路客运枢纽而言，旅客离站路径选择是一种选择最短路的过程，旅客希望到达换乘站点位置的时间、距离越小越好．为此，本文在建立邻接矩阵的基础上，分析枢纽站内换乘两点间的可达性，最后再根据Floyd算法计算有权有向的路阻函数可达矩阵的最短换乘时间．

为此，运用Floyd算法计算k步最短换乘时间矩阵．设换乘决策点i经过中间点r（中间点r包括实际的换乘决策点）到达换乘决策点j，i经过k－1步到达中间点r的最短换乘时间为－1），中间点r经过k－1步到达换乘决策点（或换乘站点）j的最短换乘时间为－1），则决策点i经k步到达决策点j的最短换乘时间为

比较矩阵Tk和Tk－1，当Tk＝Tk－1时得到任意两点间的最短换乘时间路阻函数可达矩阵Tk．

设换乘网络中决策点的数目为n，并且tij≥0，迭代次数k需满足

由此计算旅客离站选择不同交通方式的最短路径，确定基于非集计模型下不同交通方式选择后的旅客流出站最短换乘时间，提供有效的换乘信息．有利于旅客快速高效的离站，提高铁路客运枢纽旅客离站换乘服务水平．

在此以武昌火车站为例，根据调研分析知武昌火车站旅客离站换乘系统为“途径－分散式”布局模式，运用上述可达性模型对其旅客离站换乘时间计算，得出旅客离站换乘各种交通方式的最短换乘时间．东广场旅客离站换乘时间：公交车tb＝304s，出租车tt＝281s，社会车辆tc＝277s；西广场旅客离站换乘时间：公交车tb＝430s，出租车tt＝350s，社会车辆tc＝374s．

上述计算结果与武昌火车站实际换乘条件较为吻合，武昌火车站旅客离站换乘效率较高，枢纽换乘设施布局比较合理．

4 结束语

在实际中，铁路客运枢纽旅客离站选择换乘交通方式的行走路径并不一定是最短换乘时间的那条路径，但对于整个枢纽换乘效率、枢纽集散能力以及枢纽各种交通设施的布局合理性分析时，本文建立以换乘距离、速度、密度为影响因子的可达性路阻函数模型，并基于Floyd算法得出换乘时间可达矩阵模型．该模型通过各点相互之间的最短换乘时间，能够有效的反映枢纽内换乘站点间的可达性，为分析铁路客运枢纽换乘效率和服务水平提供新的分析方法．

［1］DAAMEN W．Passenger route choice concerning level changes in railway station［J］．Transportation Research Board，2004（8）：102－109．

［2］张驰清．城市轨道交通枢纽乘客交通设施服务水平研究［D］．北京：北京交通大学，2007．

［3］李得伟．城市轨道交通枢纽乘客集散模型及微观仿真理论［D］．北京：北京交通大学，2006．

［4］HOOGENDOOM S，DAAMEN W．Pedestrian behavior at bottlenecks［J］．Transportation Science，2005，39（2）：147－159．

［5］王 炜，徐吉谦，杨 涛，等．城市交通规划理论及其应用［M］．南京：东南大学出版社，1988．

［6］朱顺应，王 红，骆寿权，等．城市对外交通枢纽交通分布预测［J］．武汉理工大学学报：交通科技与工程版，2006，30（6）：1041－1043．

［7］卢纹岱．Spss for windows统计分析［M］．北京：电子工业出版社，2007．

［8］刘舒燕．交通运输系统工程［M］．2版．北京：人民交通出版社，2006．