站城融合模式下既有铁路车站城市功能开发体量预测研究

冯 涛，彭其渊，陶思宇*，陈昕梅

(西南交通大学a.交通运输与物流学院；b.综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室，成都611756)

0 引 言

铁路车站作为城市间联系的门户，起到旅客乘降，多种交通方式换乘接驳的作用.对既有车站进行升级改造，能充分利用车站交通衔接功能和辐射范围内的土地资源，对改造后枢纽周边土地进行高强度、集约性开发，实现建成后枢纽及周边区域与城市协同发展.以TOD(以公共交通为导向的开发)模式为指导，形成枢纽带动城市经济建设，城市反哺枢纽，打造站城融合的良性发展模式.在该模式下枢纽周边土地开发需要考虑两个层面的因素[1]：

(1)枢纽土地利用强度的提高会增加交通需求，影响枢纽所在区域既有交通线路能力，交通组织条件，车辆停车场站能力等交通资源.因而，枢纽的开发需要找到交通资源可承受能力和开发强度的平衡点，实现开发效益的最大化.

(2)交通需求的增加会加速枢纽商业的发展，枢纽可用土地资源的开发强度显得尤为重要.枢纽土地复合多元开发，可以最大化激发土地潜力，例如，东京站点周边土地开发强度达到16.04[2]，但是需要考虑与城市建筑容积率的协调问题，进行适度开发.

近年来，国内围绕交通枢纽站城融合发展模式开展研究.朱颖[3]根据交通枢纽发展的实际情况，分析传统设计模式的局限性，归纳我国交通枢纽设计应该结合适当的商业开发、空间物业一体化的立体组织设计模式；李蕾[4]通过实地考察和分析，提出现代交通枢纽应该与商业资源进行联合开发，增强枢纽的商业运营活力，达到交通和商业开发共赢的局面；王晶[5]在分析国外枢纽的基础上，对城市客运交通枢纽进行分类，确定枢纽与周边土地一体化建设的范围、土地开发强度和空间布局，提出一体化建设的规划设计思路和方法；贾永刚[6]通过分析城市综合交通枢纽一体化开发范围和运作模式，论述联合开发模式对枢纽可持续发展的益处.

上述研究从宏观层面对综合交通枢纽城市功能开发进行研究，主要分析枢纽城市功能开发的思路和影响因素.在实际开发建设时，城市功能开发体量直接影响商业业态的选取和运营.漆国强[7]分析铁路交通枢纽中商业开发规模与消费者需求、消费能力、站点发展等之间的关系，利用案例比较法，归纳商业开发规模和旅客发送量之间的比例关系.彭其渊[8]利用圈层外推法，分析不同枢纽开发方案带来的交通量对周边道路能力的影响，选取道路所能承受范围内的开发方案作为枢纽的开发体量.

综上，国内已有研究忽略了交通功能及其体量占比对城市功能开发的影响，仅将交通影响作为商业体量方案选取的比较依据.容积率作为衡量土地开发强度的指标，能有效控制站城融合模式下土地过分开发对居民生活环境舒适度的影响.本文提出考虑城市道路交通剩余能力，城市建筑容积率和枢纽交通功能占比的体量预测模型.

1 问题描述

既有铁路车站一般位于城市内部，土地资源紧张，建筑容积率限制了城市功能的开发体量.同时，枢纽是基于既有车站进行升级改造的，土地资源十分有限，因而需要慎重考虑枢纽交通功能体量占比.

建立既有铁路车站城市功能开发体量预测模型：首先，根据雷利法则和康帕斯公式确定商圈的影响范围，通过哈夫模型预测消费者客流量；其次，分析影响范围内的既有商业业态饱和度和竞争情况.一方面，分析已有商业体量的存在对城市功能定位的影响；另一方面，分析已有商业体量对消费者行为和业态的影响，避免开发已有的规模较大的业态，做到差异化竞争；最后，考虑交通剩余能力和城市建筑容积率，结合商业体量计算的经典模型，得出最佳开发体量范围.

2 体量计算模型

2.1 参数设定

(1)集 合.

J——城市功能模式集合，j∈J；

K——城市功能组合模式方案集合，k∈K；

I——枢纽周边路段集合，i∈I.

(2)常 量.

λ——枢纽城市功能和交通功能的开发体量比例常数；

fmin，fmax——道路单向剩余能力的最小值、最大值；

rj,min，rj,max——城市功能j建筑面积容积率的最小值、最大值；

△fi——枢纽周边道路i的剩余能力；

ci——枢纽周边道路i的最大通行能力；

fi——枢纽周边道路i的路段流量；

αj——城市功能j对应的生成率；

τj——城市功能j对应的用地面积；

p——城市功能吸引的总客流量；

e——城市功能j的平均消费能力；

t——城市功能j的平均营收；

a0——商圈内已存在的城市功能的面积；

a1——枢纽开发总体体量；

a2——枢纽其他设施占用体量.

(3)变 量.

xk,j——0-1变量，当城市功能j在方案k中使用时取1，否则取0；

sj——连续变量，为城市功能j的面积.

2.2 目标函数

枢纽城市功能体量预测目标为总开发体量最大.商业体量计算方法以人均商业面积法和商业实现法为主，鉴于枢纽位置和开发形式的特殊性，该方法的预测能力有一定局限性，会产生较大误差.本文以各模式开发面积之和为目标函数，即

2.3 约束条件

枢纽城市功能体量满足的约束条件为

式(2)为枢纽城市功能开发和交通功能开发总量约束，站城融合模式下城市功能和交通功能存在一定的协调关系，即车站的开发以不影响城市设施布局和交通作用为前提，且两者及其他设施的总开发体量不变；式(3)保证任意城市功能模式至少在方案中出现1 次；式(4)和式(5)为枢纽城市功能开发体量道路容量约束，即枢纽土地开发带来的需求增加在道路能力可承受范围内；式(6)保证枢纽复合集约化开发下，总量不超过枢纽片区城市容积率的要求；式(7)考量现有商业对枢纽商业开发的影响.

3 案例分析

3.1 枢纽周边路网及辐射范围

沙坪坝综合交通枢纽由铁路沙坪坝站改造建成，东临三峡广场商圈，北接江北机场，周边商业发达，客流密集，道路交通复杂，如图1所示.

根据康帕斯断点公式，计算枢纽和周边商圈之间的康帕斯断点.选取与枢纽相邻的杨家坪商圈，根据两商圈之间的用地性质、人口分布等情况，将用地性质相似的区域划分到同一片区，如图2所示.根据人口调查数据，得到各地块居民数据，如图3所示.

以沙坪坝商圈和杨家坪商圈位置为基础，计算各片区到商圈的实际距离，距离分布如图4所示.

将两商圈之间的非地理直线距离10.1 km 代入康帕斯公式，得到两商圈的边界，枢纽可覆盖距离为5.36 km 的地块.以枢纽商业区为起始点，以5.36 km 距离为辐射半径，得出枢纽商业区辐射范围.

3.2 区内业态竞争现状

分析沙坪坝现状发现，该区商圈业态结构不尽合理，当前业态以百货商场和超市为主，缺乏大型综合性购物中心、高端酒店、写字楼和休闲娱乐会所.沙坪坝区内典型大型商业中心，例如，重庆百货、新世纪、王府井、凯德广场的业态构成比例如图5所示.

图1 沙坪坝综合交通枢纽周边路网结构Fig.1 Network around Shapingba integrated transportation hub

图2 地块划分示意Fig.2 Schematic diagram of land division

3.3 枢纽城市功能体量确定

综合分析沙坪坝实地客流调查结果，以及该区未来人口、经济等趋势，利用规划软件TransCAD预测2030年路网流量，各关键路段流量fi，以及路段能力ci，如表1所示.

模型输入参数如表2 所示，参数r、α的取值分别参考《重庆市城市规划管理技术规定》《交通出行率手册》.交通功能体量占比λ参照有较高相似性的，同为站城融合开发，轨交上盖商业的东京站和涩谷站，其中，东京站的交通体量占比为 1/13.5，本文在此基础上进行微调.τ、p、e、t、a0、a1、a2均源自沙坪坝铁路枢纽综合改造工程可行性研究报告.

运用LINGO软件求解模型，以全局最优，计算沙坪坝综合交通枢纽开发体量的最小值和最大值，如表3所示.

由表3可知，枢纽城市功能开发体量的取值范围为[40.80 万m2，49.97 万m2]，主要受枢纽交通功能体量，道路剩余能力和城市建筑容积率影响.不同影响因素对业态城市功能j的影响程度不同，例如，一类用地受容积率的影响较大，商业设施用地则受容积率的影响较小.

图3 各地块人口数量Fig.3 Population scale of each district

图4 各片区与商圈的最小距离Fig.4 Minimum distance between each district and business district

图5 沙坪坝主要片区业态构成现状Fig.5 Property status around Shapingba

表1 2030年客流量预测Table 1 Passengertraffic forecast of 2030

表2 模型参数取值Table 2 Model parameters value

表3 模型输出结果Table 3 Model output

3.4 不同开发体量场景分析及与现状对比

为分析周边各关键路段饱和度情况，将开发体量范围取整为 {40,41,42,43,44,45,46,47,48,49}，单位：万m2，对比不同开发体量情境下各路段的饱和度变化，与实际开发状况比较，分析模型所得范围的有效性，如图6所示.

由图6可知，当开发体量达到49万m2时，各关键路段均接近或者达到饱和状态，该状态下路段的服务水平大大降低，影响居民出行体验，不利于居民向商业区聚集.沙坪坝综合交通枢纽城市功能开发体量为48万m2时，只有天陈路北段服务水平较差，其他路段的服务水平处于可接受状态，各路段的对比信息如图7所示.

图6 不同开发体量情境下各路段饱和度变化趋势Fig.6 Saturation trend of each road under different scenarios

图7 枢纽城市功能开发前后各路段服务水平对比Fig.7 Comparison of service level of each section before and after development

由图7 可知，枢纽城市功能开发后，天陈路南段、东连接道、站南路三段饱和度变化较大，增幅超过10%，造成道路服务水平下降，其中，站南路三段已接近饱和状态.因此，该开发体量下路段承载能力已经达到上限，即使增加商业体量，吸引的客流量也不会产生明显变化.后续应强化各路段的交通组织水平，提升居民出行体验.原有车站设计与城市发展不符，不利于土地高强度开发和集约化利用，严重制约城市空间的拓展和开发，限制沙坪坝区作为城市中心功能的释放.

3.5 敏感性分析

为分析制约枢纽城市功能开发的影响因素，对枢纽交通功能体量占比和容积率进行敏感性分析.如图8和图9所示，UFUDV 为城市功能体量开发上限，UFLDV 为城市功能体量开发下限.

由图8 逐渐增加λ比重可知：UFUDV 呈现由稳定变为逐渐下降最后归于平稳的趋势，说明UFUDV 对交通功能体量占比敏感；UFLDV 对交通功能占比不敏感，这是因为当交通功能占比达到一定程度时，对枢纽的限制程度超过容积率和交通剩余能力约束.因此，在进行枢纽商业开发时，准确掌握交通功能体量占比，不仅有利于开发体量合理化，还可以提高投资收益比.

图8 交通功能占比敏感性分析Fig.8 Sensitivity analysis proportion of transport function

图9 容积率变化幅度敏感性分析Fig.9 Sensitivity analysis change ratio of plot ratio

由图9 可知：当容积率呈减小趋势时，图9(a)中UFUDV 和UFLDV 均保持不变，图9(b)中UFUDV 呈现增大趋势，UFLDV 保持不变；当容积率呈增大趋势时，图9(a)中UFUDV 呈现增大趋势，UFLDV 保持不变，图9(b)中UFUDV 和UFLDV 均保持不变.这说明容积率和城市功能开发体量的敏感性较强.因此，在整体开发时，把握商务设施用地的开发体量可以提高土地利用程度，达到提高土地收益的目的.

4 结 论

城市功能开发体量预测是站城融合模式下既有铁路车站开发的关键问题，是以枢纽车站为依托开展TOD 的基础.在分析枢纽城市功能实际开发的基础上，构建非线性模型，求得开发体量最大值.实际案例的计算结果表明，所构建模型能求得有效体量范围.通过比较不同体量场景路段饱和度变化发现，枢纽商业在该体量下可以兼顾交通承载能力，枢纽交通功能占比和土地集约化开发程度，并可以最大化开发公共空间提升自身竞争力.对枢纽交通功能体量占比进行敏感性分析可以为不同性质业态的开发体量提供一定的参考.枢纽城市功能开发体量预测涉及因素较多，本文只对其中的关键因素进行分析，忽略了诸如建筑空间、客流性质、业态比较等因素的影响，未来可将客流、业态等进行综合优化.