生活街区轨道站步行易达性测度研究*——以深圳和香港为例

陈 方，张澄洋，丁思远

引言

当下，轨道交通是城市交通系统的骨架，在城市交通系统中占据不可替代的地位。通常，轨道交通都遵循TOD 的公共交通导向开发模式。在TOD 规划引导市民通过轨道交通出行的选择中，步行是市民通往轨道站的最基本方式，也是衔接其他交通方式的纽带[1]。城市轨道交通和步行的结合被视为城市可持续发展的催化剂[2,3]，已被广泛应用于解决不同的交通问题[4]。

有数据显示，在香港超过80%的乘客是通过步行到达或是离开地铁站点的[5]，而内地这一数值也在70%以上[6]，在城市中心区等路网比较密集的片区所占比例则更高[7]。因此，轨道站点附近的步行环境就显得额外重要。随着低碳、绿色的出行理念深入人心，更加安全、舒适的步行环境可以鼓励更多的人通过步行到达站点。这对于改变依赖小汽车出行、发展公共交通、扩大轨道站服务范围具有更为重要的现实意义。

以往城市交通规划都强调机动交通的流动性和可达性而忽略了步行交通的易达性[5]1），相比于其他地区的步行环境，行人更重视到达轨道站点步行的难易程度[1]。步行易达性（Pedestrian accessibility）包含于步行可达性之中，考虑了步行的时间、效率、成本等因素，更加着重人与物在空间上移动的质（包括快捷、舒适、安全和可持续等）[5]，是可达性效率的体现。影响步行易达性的因素很多，但主要受步行距离[4]、路径线形[8,9]、步行时间[5]、步行环境[10,11]等因素影响。

1 研究进展

为了解决不同城市和地区的最后一公里问题，人们广泛研究了步行、骑行和公交服务的结合[2,12,13]。1960 年代，瑞典、丹麦、荷兰和德国开始发展城市轨道交通系统的同时在车站周围积极推进步行和骑行环境的建设[14]。20 世纪末，越来越多的城市开始关注城市步行环境，波士顿（1998）、伦敦（2004）都在公交车站周围制定了行人友好型环境设计指南[15-17]。

1.1 评价指标

邻里设计，特别是街道的连通性，已经成为城市可持续发展的一个重要组成部分。对此，学术界提出了一系列评估措施，通常由若干细化指标构成（表1）。

表1 有关街道连通性的评价指标

Ewing（1996）指出介于拥堵跟顺畅两个极端之间的LNR 值为1.4，是道路网规划的良好目标[20]，Handy（2003）用LNR 评价了美国3 类郊区模式的道路通达程度，大多均在1.2～1.4 之间[24]。Criterion Planners Engineers（2001）指出街道网络CNR 的值不应小于0.5，有条件的应该达到0.7 以上[25]。PRD 的定义并不复杂，即起讫点间沿街道网络的距离与直线距离的比率，直接评估城市空间移动的便捷性，其沿着直线路径的理想度量为1，并且数字越大，连接性越差[26]。Hess（1997）运用PRD 指标分别对西雅图和贝尔维尤的一个社区进行了测量，指出行人不愿在PRD 较大的迂回尽端式（culde-sacs）道路上绕来绕去[8]。Scoppaa 等人（2018）通过PRD 指标测度了阿布扎比的Sikkak 系统给街道步行连通性带来的变化，结果表明其将分散的街道转变为了高效连通的网络[27]。

国内学者中熊文[28]（2008）和陈泳等[1]（2012）分别从“步行源、步行汇、步行集 ”及“步行距离、步行时间、步行心理”不同维度入手，对城市空间的步行易达性进行了分析。殷子渊[29]（2016）和钱才云等[30]（2018）用PRD 指标评价了轨道站域和城市空间形态的关系。

1.2 研究不足

虽然现有评估的指标有多种，相互间也都显示出合理的关联度，但大都有各自的缺陷。即使某些指标在统计学上的意义很显著，具体情况也可能会导致结果出现相当大的失真[31,32]。比如交叉口密度，栅格状的道路与环形尽端路就可能会出现在相同大小街区内交叉口数量相同，但两者街道的连通性却大不相同的情况（图1）。再者，尽管不同道路密度街区的LNR 差异较大（图2），但结果可能会出现尽端路街区的步行连通性大于方格网街区的情况[28]。所以尽管使用了一系列不同的街道网络特性量化指标，但对于不同的形态，通常会有不一致的结果[33,34]。

图1 不同的街区模式，即使交叉口密度相同，PC 也可能大不相同

图2 对于不同道路密度的街区，LNR 的结果可能出现较大的偏差

Hess 在测算PRD 系数时采用的方法是：以轨道站为圆心，1/4 英里为半径划定服务范围，然后将选定范围均分为8 个象限，并在每个象限内随机选定测试点。这使得测算结果取决于点相对于街道的位置，从而不能很好的反应街区现状。尽管PRD 系数远不如其他指标应用频繁，但Dill（2004）认为PRD 似乎是测试可步行性的最好选择，它直接表明了实际出行路线且数值变化只与街道形态有关，但选择测量点的问题上存在相当大的随意度[35]（图3）。Stangl（2012）业已证明了PRD 测试方法存在几个缺陷，最明显的是测试结果随研究区域变化而变化[26]（图4）。

图3 不同位置的测量点使得PRD 结果差别很大

图4 不同的测算距离导致PRD 结果并不相同

以往在使用ArcGIS 软件的网络分析（Networks Analysis）功能模拟轨道站服务区域时，服务区路网模型的构建大多基于城市干道路网，这在模拟人的真实步行路径方面并不切合。Chin(2012)指出步行网络（pedestrian networks）不同于街道网络（street networks），步行网络中包含有大量非正式路径[36]，如穿越楼前楼后的小径，穿行建筑物等。受限于时间、体能等因素，行人对步行距离十分敏感，所以大多都有“抄近路”的习惯，这些游离于城市路网体系之外而日常行走却又十分方便的小路，能够有效的减少步行距离。

2 研究内容

2.1 研究样本

香港，因其多山的丘陵地势和临海的地理条件，导致其集约、紧凑的城市形态与内地城市截然不同。深圳，与香港一衣带水，虽都具有较高的人口密度，但城市发展模式却有很大差别。香港更加注重空间上的“垂直高密度”，深圳则呈现出“水平高密度”的特征[37]。

日常出行行为可以分为必要性和非必要性出行。必要性出行是指日常上班、上学等出行路线比较稳定的出行；非必要性出行则是指购物、逛街、散步等具有一定弹性或灵活性的出行[38]。必要性出行具有一定稳定性，在日常出行中占主要地位，与城市规模、道路设施及交通组织方式等因素有关，因此对必要性出行的研究十分重要。而工作日期间生活街区到轨道站点的出行大多属于必要性出行，故本次研究选定深港生活街区的轨道站点。

为了尽可能反应站点街区步行环境的差异，两地各选取了三类九个站点。深圳市分别选取了宝安、南山、福田区内部的城中村区、封闭式住区、开放住区三类不同规划布局的站点（图5）。香港则按照居住单元分布比例[39]和站点位置选取了香港岛、九龙半岛、新界的九个站点（图6）。

图5 深圳样本站点区位图

图6 香港样本站点区位图

2.2 研究方法

影响站点地区步行易达性的主要是步行距离、步行时间、步行环境等因素。在起讫点一定的情况下，步行距离与PRD 系数成正比关系，是自变量，步行时间受步行距离影响是因变量，两者形成“距离-时间”的换算关系，步行环境的差异则是影响两者关系的参数[40]。因此将统计的“步行距离和步行时间”作为基础评价指标，分别测算对应的步行非直线系数、步行集散区和步行等候系数并分析。

2.2.1 步行非直线系数测算

针对之前PRD 测算存在的几点问题，本次研究不仅要考虑区域变化导致结果的差异，而且还要消除由于测量点的任意放置而导致结果的不规律性。

按照当前深港轨道线的建设密度和站点的分布密度，站点500m 半径范围内基本可以覆盖相邻站点之间的区域，加之不同的测量范围会产生不同的结果（图4），故本次测试选定以轨道站出入口为几何中心，以500m 服务半径范围划定区域为研究区域。将划定的区域沿主要道路走向划分为四个象限，每个象限由30°角均分为3 个区域，角边与圆环相交区域的小区设为起点2）。从起点出发，选择最近的路线到达轨道站点，并统计起讫点间的距离和所耗费的时间，最后由这4 个象限的8 个点的平均步行距离除以500，得到该站点的平均PRD 系数3）。

2.2.2 步行集散区测算

当前的研究普遍以500m 半径划定的圆形区域做为站域范围，但在具体实践中发现该区域并不能很好的反映站点客流来源。由于街道网络几何形状的限制，在考虑“步行路径”这个实际因素后与真正的站域范围差异很大，在此用“步行集散区（Pedestrian Catchment Area，PCA）”概念，来表示实际步行区域与理论步行区域的比率[41]4）（图7）。将轨道站附近的步行网络与城市干道网络进行叠加建模，利用ArcGIS 软件的网络分析和缓冲区功能模拟并可视化站点的实际和理论PCA 域5）。

图7 PCA 域与PCA 率示意图

2.2.3 步行等候系数测算

站点的步行易达性不仅体现在步行绕路少，更体现在所用时间短。起讫点之间的步行总时间主要由两部分构成，一是在街道上的行走时间，二是在道路交叉口的过街等待时间。当在步行速度一定的情况下，步行总时间主要与交叉口等待时间有关。Gehl（2009）将交叉口的等待时间与步行总时间的比值称为步行等候系数（Waiting Time Index，WTI），WTI 等候系数越大，等待时间占比越高，研究表明行人可忍受的WTI 系数极限一般为15%～20%[42]。

2.3 阈值选择

由于不同城市的地理条件不同，轨道站地区的步行尺度往往也会存在差异。众多学者对此开展了广泛研究，提出了各自的标准。当前通常以步行时间5～10min，半径400m～800m 为标准[4,43]6）。

对于PRD 系数的合理区间，Hess 建议一般应为1.2～1.7，若大于1.8 则可能会使人感到道路太曲折。Randall 提出400m 范围内的 PRD 临界值在 1.5 左右，PRD 大于1.5 时，绕路明显。美国郊区典型的不连贯街道模式的平均值为1.6，二战前邻里连接良好的街道网络大约为1.3。Scoppaa 等在测度阿布扎比的街道网络时，普遍将1.6 作为临界值，将1.5 作为更严苛情况下的指标。

当下我国城市道路体系主要以连通性高的方格路网（gridiron pattern）为主[1]，在理想形态下，不绕路街区路网的PRD 系数理论值区间为1～1.41，在定向30°角度下PRD 标准系数为1.37。因本次研究采用定向角度测度，故本次量化不设置系数区间，采用PRD=1.6作为参考系数。则在500m 服务半径下，步行距离阈值为800m，步行时间阈值为10min。

需要注意的是，起伏较大的路面高差变化以及无电动设施的过街天桥和地下通道等立体过街形式对步行有阻隔作用，会额外消耗体力及花费时间，行人普遍会默认为增大了起讫点间的步行距离7）。因此，通过无电动扶梯过街天桥和地下通道需要额外等效50m、35m 的步行距离[44]。

3 结果与分析

通过指标统计可看（表2），香港9 个站点的步行指标全部满足“10min～800m”的阈值标准。深圳则有5 个站点指标全部满足。此外，坪洲站的步行时间超标，碧海湾站的步行距离超标，登良站和侨香站的两项指标均不满足。

表2 深港样本站点街区步行实测数据

3.1 步行非直线系数分析

从统计结果上看，除深圳三个封闭住区站点PRD 系数大于1.6 外，深港其余站点系数均达标。港铁站点系数在1.27～1.40 之间，这反应了三者的路网形态虽然不同，但在街道连通性上并无较大差异。

研究表明街区边长与PRD 系数存在正相关性[1]，所以小地块与密路网提供了更多的路线选择，步行的绕路少使PRD 系数也小。对比发现，新界站点的平均系数为1.33，小于港岛与九龙站点的1.36 和1.38，港岛和九龙半岛多采用的是“窄马路、密路网”的街道模式，其PRD 系数理应更小，这与之前的研究结论存在偏差。

对比两者的街区形态不难发现，密路网街道模式虽连通性较好，但在高密度城市形态下，行人只能沿着道路和建筑的两侧行走，存在一定绕行距离。新界地区开发较晚，尽管为了贯彻公交优先战略，道路密度较小、尽端路较多，但建成居住单元多采用底层架空，步行网络通畅（图8）。这种做法既解决了丘陵地带基地标高的复杂问题，又可以在控制小汽车穿越的同时使行人穿行无阻，从而减少起讫点间的绕路，降低PRD 系数8）。

图8 香港轨道站点居住单元底层架空图

深圳站点中PRD 系数在1.42～1.71 之间，其系数最低的城中村站点也高于港铁最高的九龙站点，而封闭住区站点的平均系数达到1.65，这与二战后尽端路较多的美国郊区系数相仿。

城中村地区虽然建筑密度较高，但胜在步行网络比较密集，各种步行小径众多，连通性较好，PRD 绕路系数在三者中最小。开放住区的PRD 系数介于城中村区和封闭住区之间，更接近于城中村的PRD 系数，步行网络具有良好的连通性。封闭住区的占地面积一般较大，内部道路体系比较独立，仅通过住区出入口与城市道路连接，内部步行绕路情况比较严重，PRD 系数较大。

简化两地六类站点站域的步行网络，其大致可分为以下4 类（图9）：A 类为宽马路、大街坊；B、D 类为密路网、小街坊（D 类存在斜向路径）；C 类为窄马路、大街坊。从图中可以看出，在起讫点ab 距离一定的情况下，在A、B 两类方格网街区模式中，A1 与A2、A3 距离相等，B1与B2、B3、B4 距离相等，PRD 系数相同；在C、D 类街区模式中，因起讫点ab 存在斜向的放射状步行路径，故距离上C3 小于C2 与C1，D3 小于D2 与D1。

图9 不同路网模式下步行路径简化示意图

3.2 步行集散区分析

从数据中看出，新界站点平均等效距离为663m，为两地六类站点中最优，港岛、九龙站点分别为679m和690m；城中村站点平均等效距离为718m，是深圳站点中最小，开放住区、封闭住区站点则分别为727m 和829m。可以看出，得益于PRD 系数整体较小，尽管地区内步行天桥较多，但在等效步行距离上香港站点较之深圳仍有不小优势。测算步行距离的意义在于换算标准时间内的步行长度，将其与步行路径耦合后，得到轨道站的实际PCA 域。

值得注意的是，在单位距离内，绕路越多、PRD 系数越大并不一定意味着该站点的实际PCA 域越小，站点的实际PCA 域还与该站点的步行速度相关。若实际步行路径相同，则单位步行时间里，步行速度越快，步行可达的范围越大，站点的实际PCA 域也越大。

通过图10、11 和表3 可以看出，港铁站点的PCA 率整体之间差别不大，港岛站点稍小的原因更多还是太古站的两侧、柴湾站的西侧存在陡坎，步行无法通过，影响了站域面积。受站点形态及出入口设置影响，新界站点PCA域普遍较大。

图10 深港样本轨道站点理论与实际PCA域覆盖对比示意图

表3 深港轨道站点PCA 数据统计图

深圳站点的PCA 率和PCA 域基本呈现出开放住区大于城中村地区大于封闭住区的趋势。虽然城中村地区路网密度最高，PRD 系数最低，但因存在步行道较窄、商贩侵占路面等情况，导致步行环境较差、步速较低，其实际PCA 域相较于商住混合的开放住区站点存在劣势。封闭住区则因其PRD 系数较高、绕路严重，虽然步行环境和步行速度是三者之中最好的，但站域范围并无优势。开放住区就兼有以上两者的优点，步行环境介于两者之间，在影响步行速度的关键因素如步道宽度、步行设施等方面要优于城中村，最后凭借较小的PRD 绕路系数，从而获得了最大的实际PCA 域。

与内地城市轨道站点出入口设置较少不同，港铁站点出入口设置普遍较多，样本站点中除太和站仅设有两个出入口以外，其余站点均设有多个出入口（图12）。多出入口设置意味着站点面积更大、站域面积更广，可以纳入更多服务人口，提高乘坐意愿。这样港铁站点尽管在PCA 率上没有明显优势，但却在更重要的指标实际PCA 域上都要大出深圳站点不少，这对于吸引更多市民通过轨道交通出行，提高轨道交通的出行分担率具有重要意义。

图11 深港轨道站点PCA率折线图

图12 港铁站点出入口示意图

3.3 步行等候系数分析

在轨道站的步行时间和步行距离两个要素中，虽然指导划定轨道站服务圈层边界的要素是步行距离，但在影响市民出行决策的过程中起主导作用的却是步行时间[40]。步行时间相较于步行距离更具直观性，从行人的出行意愿来看，其更多关心的往往不是一共走了多少距离，而是感觉上用了多少步行时间[45]。

行人在等待交叉口红绿灯时会明显把等待消耗的时间与目的地距离等效起来，即便起讫点之间的步行距离并不大，但由于若干个红绿灯的阻隔使步行时间较长，行人容易感觉起讫点之间距离很远。通过数据可看，港铁站点整体耗短，其中新界站点的平均步行时间仅有516s，比深圳封闭住区站的平均步行时间611s 少了95s，优势较为明显。港铁站点的平均WTI 系数为5.5%～8.4%，远小于行人在行进过程中的极限忍受WTI系数15%～20%[42]，深圳站点平均系数为4.6%～11.8%，系数波动相对明显，说明不同性质站点间的步行等待差异较大。城中村站点的平均WTI 系数为4.6%，是样本站点中最小的。在与港岛和九龙站点均为方格密路网的情况下，其凭借更多自发形成的“步行小径”，避开了交叉口的红绿灯，从而获得更少的等待时间。封闭住区站点系数平均为11.8%，其比例已经开始接近步行的忍受极限。

综合来看，港铁站点的WTI 系数普遍小于深圳站点，这不仅仅是窄马路的布局模式致使红绿灯相位周期较短、等待时间较少，更是因为其二层复合连廊系统。不同于内地城市独立的过街天桥模式，香港地区步行天桥系统发达，步行连廊更是遍布全域，在丰富了城市公共空间体系的同时，更是复合连接轨道站与周边各建筑物形成了步行连廊系统，使得行人可以从轨道站步行直达商厦和居住单元[46]，不仅减少了路面机动交通对行人安全性的影响，更减少了交叉口步行等待和日晒雨淋，降低了WTI 系数，舒缓了步行心理，提高了步行易达性（图13）。

图13 功能多样的香港二层复合连廊系统

结论

数据显示，港铁站点生活街区的步行易达性整体较好，特别是相较于深圳的城中村和封闭住区站点。深圳开放住区则兼有城中村PRD 系数小、步行距离短和封闭住区步行环境好、步行时间短这两类优点，站点PCA 域与PCA 率均有不小优势，步行易达性最高。

研究发现PRD 系数不仅与街区路网密度有关，更受路网形态影响。放射状与方格网状路网相结合，形成斜向穿越的布局，可以有效减少步行距离和PRD 系数。尽管放射状路网在道路交叉口处容易产生车流冲突，但其对于改善步行网络还是不乏价值的[47]。在高密度发展理念下，城市建成区容积率较高，建筑密度较大，若将建筑物底层适当架空，使行人能够斜向穿越，则一定程度减少了步行距离，降低了绕路系数。

在轨道站地区，步行距离是确定站点PCA 域的重要标准。通过将步行距离与步行路径叠加后发现，站点理论与实际PCA 域往往存在较大差别。轨道站点的PCA域不是一成不变的，是多个起始点步行合理可达范围的叠加，它会因出入口的分布而形成特定的服务范围[48]。与内地城市轨道站出入口设置数量较少不同，港铁站点出入口数量较多，深入范围较广，出入口或与建筑单元相结合，或与步行连廊相连接，进入了站点出入口便进入了轨道站的服务范围，即使是距离候车站台尚有一段距离，也能给行人造成一种即将登上列车的心理暗示。

连续畅行的步行网络对增加步行易达性有明显的作用。过长的过街等待和路面的高差变化在步行过程会额外花费时间和消耗体力，容易形成步行距离更远的心理暗示。香港的立体过街设置更加人性化，不仅帮助弱势群体过街的电动扶梯和直梯设置较多，而且考虑了非机动车过街。过街天桥与步行连廊相结合，形成了步行连廊系统，不仅减少了WTI 过街等待系数，更避免了行人反复上下楼梯的颠簸，有效的减缓了行人的疲惫感，提高了步行易达性。

图、表来源

图1：引自参考文献[32]；

图2～6、8～11、13：作者拍摄、绘制，其中图3、4 底图改绘自参考文献[26]，

图6 底图来自于香港法定规划综合网站，https://www1.ozp.tpb.gov.hk/gos/default.aspx，图10 底图来自百度地图；

图7：作者改绘自参考文献[41]；

图12：http://www.mtr.com.hk/ch/customer/services/system_map.html；表1～3：作者绘制。

注释

1）对于“accessibility”一词，英文的原意有两重，中文则可解释为“可达性、易接近性、可访问性”等等。综合学者们的研究（参考文献1、5、28）在此认为对于机动交通等非人力交通工具的出行，对于出行距离敏感度较小，我们应强调其“可达性”。对于步行和非机动交通出行，因其受体力等因素的影响，对出行距离和出行路径十分敏感，关注到达目的地的难易程度，我们应强调其“易达性”。

2）为确保测算数据的合理，针对不同居住模式，测量起点设置不同。封闭住区、开放住区均将小区的中心作为起点（香港居住建筑多采用开放住区形式），城中村区则将建筑物出入口设为起点。

3）为保证量化结果的真实可靠，数据均采集于工作日的通勤时间，采用空间注记法和路径折算法等。测量人员首先熟悉测量站点附近的步行环境，并结合开源网络地图和导航软件给出的步行路径，优化实际行走路线。每个站点均收集完整的来回数据，并计算平均值。

4）在模拟建模过程中，为提高结果的精细度，并不将轨道站简化为一个核心点，而是根据站点形态将站点的所有出入口均作为起讫点来模拟。

5）步行集散区是指以某地点为中心步行一定距离所能覆盖的区域，不同于传统的圆形覆盖区域，PCA是基于真实的路网多边形区域，路网形态越好，连通性越强，PCA 面积与圆形面积的比率越接近1，反之则趋近于0。

6）鉴于公制和英制的界定差异，轨道站点的服务半径也可能是500m-1000m。

7）除去过街天桥和行人隧道外，此次研究还针对香港丘陵地貌的特殊步行环境统计了步行路径中无电动步梯或者直梯的台阶（台阶数≥10）产生的高差，再按照标准换算（参考文献44）转换为额外步行距离，得到等效步行距离。考虑到在地形起伏的一定程度内，对行人步行影响较小，可以归为出行环境对行人步行的影响。

8）近些年，港岛、九龙轨道站地区外围新建的楼盘也多采用首层架空的形式。