县域综合客运枢纽选址模型研究——以阿瓦提县为例

□ 张佳明

(新疆农业大学 交通与物流工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

根据“十三五”全面提升运输服务能力的发展思路，建立综合客运枢纽场站已经成为促进区域与城乡协调发展，进一步改善民生的重要举措，而综合客运枢纽场站的选址问题也就成了重中之重。

综合枢纽场站的选址问题在1987年由O’Kelly率先提出，他利用了路线的可通达性，以二次启发式算法作为工具，从备选的站址中选择了枢纽位置[1]。Campbell改善了O’Kelly的方法，解决了决策一致性的问题[2]。陈大伟通过对土地开发密集程度不同的老城区与新城区分别进行了分析，用有约束和无约束两种选址模型，以最小出行总时间为基础对模型进行了求解[3]。郝合瑞等提出了一种基于多目标优化的选址方法，他运用0-1规划模型，以建设投资、运输成本和乘客出行距离为约束条件，求得了选址问题的最优解[4]。钟伟构建了枢纽层级选址模型，以总成本最小为目标，设计混合优化算法，最终验证了模型的有效性[5]。

前人做过的相关研究，大都在数据获取较为方便充足的情况下，但面对中小型城市的综合客运枢纽选址，传统的选址方式就显得过于复杂。从实际情况考虑，文章以重心法为基础确定了一种选址方法。

1 选址原则及城市关系类型

1.1 选址原则

综合客运枢纽的选址要满足城区布局规划原则，包括适应性原则、协调性原则、适度超前原则、节约性原则。

1.2 枢纽站与城市位置关系

综合客运枢纽是依托城市存在而发展的，它与城市之间的关系十分紧密，所以综合客运枢纽的不同选址位置对所依托的城市经济和交通的影响是不同的，将客运枢纽与城市的位置关系分为三类：城市中心型、中心区边缘性、城市外围型[6]。其中城市中心型对城市的交通影响大，不是适合综合客运枢纽选址的合适位置；中心区边缘型，一般情况下城市中心区的外围是城市建设用地和部分的工业工地，位于中心区边缘型的枢纽选址位置既承担着城市节点的功能，同时还承担着与其他城市间交通运输方式互相联系的特殊城市功能；城市外围型，一般是城市郊区，主要承担着城市与其他城市联系的功能，此处建设的枢纽站能够带动城市远郊的经济发展。

2 基于重力模型的选址分析

2.1 重心法选址

重心法是一种确定综合客运枢纽选址位置的定量方法，这种方法主要考虑的因素是现有设施之间的距离以及需要运输的客流量，它将整个客运系统看作一个平面物体，将各客运站的客流量看作物体的重量，最后求出物体的重心，将重心位置看作是综合客运枢纽的最佳选址位置[7]。

重心法的数学模型如下：

假设规划范围内有n个交通发生点与吸引点，每点的交通发生量和吸引量为Wj(j=1，2，…，n)，坐标为(xj，yj)(j=1，2，…，n)。所求综合客运枢纽的位置坐标为(x,y)，系统运输费率为Cj。计算公式如下：

(1)

根据公式(1)得出重心点位置坐标，但此坐标位置并不精确，不能直接使用，还要结合枢纽站与城市关系类型的条件，用来确定选址位置范围，为进一步选择枢纽位置做准备。

2.2 选址位置优化

参考枢纽站选址原则，可以根据实地情况在备选位置范围内选出多个综合客运枢纽站的备选站址，然后用迭代法计算备选位置的交通出行费用。假设每个乡镇的客运站到备选位置的交通出行费用是Hj，总的交通出行费用是H，那么只要保证总的交通出行费用最少就可以认为此时的选址是最佳选址位置[8]。交通出行费用公式如下：

(2)

其中

Hj=γj×wj×dj

(3)

式中：γj为备选枢纽位置到各乡镇的阻抗；wj为远期各客运站客流量情况；dj为备选枢纽位置到各乡镇的距离。

阻抗γj运用公式：

(4)

得出，式中：αj为备选枢纽位置到个乡镇的平均出行费用；vj为备选枢纽位置到各乡镇的平均速率，可以参考道路等级得出。

2.3 与微分法对比

微分法是在重心法的基础上，经过不断迭代，找出最小总运输费用点的方法。微分法虽然可以求得精确最优解，但此方法需要多次迭代，计算量大，且结果由于现实生活中地理等多方面因素的影响，往往不得不直接放弃。

文章方法考虑到了实际选址因素的影响，先缩小选址范围，根据选址原则和实地情况选出备选站址，再对比几个备选站址的交通运输费用，选出最佳枢纽站位置。迭代次数少，选出的站址与实际紧密相关，更加适合中小城市进行综合客运枢纽选址。

3 实例应用

阿瓦提县位于新疆自治区南疆铁路发展主轴上，由中心城区和多个乡镇组成，是修建阿瓦提到阿克苏-阿拉尔的铁路连接线，但现阶段阿瓦提县只拥有1个三级站和4个四级站，部分乡镇只有简易站点甚至没站点，远远不能满足人们的出行需求，故阿瓦提县需要一个一级客运站连接各乡镇以及协调来自阿克苏方向的客流，以满足人们的出行需求。部分数据如下表1所示。

表1 重心法模型相关数据

根据公式(1)求得重心点坐标为(80.35743782，40.74218811)。阿瓦提县综合客运枢纽建立的目的是为了联系各乡镇客运站、协调来自阿克苏方向以铁路为主要来源的客流，且在远期规划中阿瓦提中心城区边缘用地是作为城市建设用地和部分工业用地使用的，符合中心区边缘型关系的特点，因此新的客运枢纽与城市之间的位置关系属于中心区边缘型，由此可以确定客运枢纽的选址范围。

根据选址原则在选址范围内选出符合条件的备选站址A点和B点，将备选站址数据代入公式(2)～(4)进行计算，对比选出出行费用最小的点，部分相关数据见下表2。

表2 交通出行费用相关数据

求得A点的交通出行费用H等于14.3万元，B点的交通出行费用H等于9.2万元，可以明显看出B点位置比起A点位置的交通出行费用更低，可达性更好，因此最佳综合枢纽站位置选B点，坐标是(80.364346578010,40.674627547610)，位于s208省道以东，多浪乡克其克拜什艾日克村四组村委会以南的空地处。

4 结论

文章以重心法为基础，分析城市特点所得到的枢纽场站位置与城市的关系，再根据最小费用所得到枢纽场站位置的运算方法，一方面考虑到了城市自身特点和发展需求，另一方面也考虑到了经济效益最优，适用于中小型城市进行综合客运枢纽选址。