轨道交通与城市空间结构的耦合关系述评

王 丽，张艺凡

（江苏第二师范学院 城市与资源环境学院，南京 210013）

一、引言

我国轨道交通建设正处在城镇化率加速上升的过程中，这个时期城市空间快速发展，城市不仅面临着空间的高速拓展，也面临内部空间结构的整合。[1]与发展中国家的许多城市一样，中国城市迅速发展轨道交通系统，一是为了满足不断增长的城市交通需求，[2]二是通过轨道交通线路实现城市扩展和新城市中心的长成。[3]以轨道交通为骨架引导城市内部结构优化重组和外部空间辐射扩张已成为这个阶段我国城市规划发展的共识。换句话说，以轨道交通为主的城市综合交通网络的形成与城市化发展的高级形态存在一致性，必须重视轨道交通发展对城市时空结构的影响，通过选择合适的时机和合理的方式发展轨道交通来实现城市经济时空秩序的合理化。从轨道交通与城市空间结构的耦合机制角度剖析二者关联的研究正在开展。本文中的轨道交通特指城市内部的中等运量以上的轨道系统，包括市郊铁路、地铁、轻轨以及有轨电车等，不包含城际轨道、铁路等其他轨道交通系统。[4]轨道交通怎样对城市空间结构产生触媒作用，城市空间结构又怎样影响轨道交通发展脉络，如何实现轨道交通与城市空间结构高度一体化以达成双系统的互馈循环关系，如何使二者有机融合以配合中国新型城镇化的城市发展新态势。为了回答以上问题，论文将系统而全面地梳理总结国内外轨道交通与城市空间结构发展的研究进展，并在此基础上提出两者之间的耦合机制。

二、研究进展

城市空间格局的演化反映了用地和人口结构的演化，轨道交通通过改变可达性引导土地开发模式、人口流动方向。轨道交通与城市空间结构耦合的结果直观映射在“人”和“土地”两个城市要素的空间布局和组合上，进而作用于城市扩张形态和轨道交通线网布局的演变方式。

1.轨道交通对城市空间结构的影响

（1）轨道交通对城市“土地”的影响

轨道交通引起的可达性改变致使其周围土地价值变化，产业用地结构也随之发生重构与更新。轨道交通的廊道效应常使其沿线地区成为城市发展的新的增长极，虹吸作用产生一定的集聚效应，引导土地溢价和高密度紧凑开发。轨道交通站点凭借其优越的可达性，成为高密度圈层梯度开发和高级商务产业集聚的中心，并有潜力成为城市新的发展中心。目前轨道交通对城市“土地”影响的研究主要集中在土地溢价效应和产业用地结构两个方面。

关于土地溢价效应的研究大多基于特征价格模型和多样的回归模型进行定量评估。轨道交通对土地溢价的影响受当地经济条件、土地供应能力以及土地使用政策等影响因素而异，但大多数研究都表明受可达性提升的影响，靠近轨道交通的土地价值将会提高，只是提高幅度有差异。[5]-[6]一些学者发现轨道交通对土地溢价的影响因地理区域不同而产生差异，发达国家和发展中国家的研究得出了截然相反的结果。Bowes和Hess等学者通过对亚特兰大市和纽约布法罗市达的研究表明了站点可达性产生的正溢价在高收入社区更显著且会产生积极影响，在低收入社区反而会产生负面影响。[7]这有悖于Dziauddin在2015年对马来西亚大吉隆坡住宅物业价值的研究结果：轻轨系统的存在与住宅物业价值之间的正相关关系仅见于中低收入社区，原因是低收入居民往往依赖公共交通，因此更重视住在车站附近。[8]-[9]

关于轨道交通对城市产业用地结构影响的研究可以从宏观域面（网络）、中观轴带（线路）、微观节点（站区）三个空间尺度来分析，同时也应该从时间节点和时间段两个时间尺度上分别把握轨道交通周边用地的静态结构分异和动态格局演变。宏观尺度的研究关注整个轨道系统与土地的互动：将轨道系统放在整个城市区域，对比轨道交通系统作用范围以内和以外区域的产业用地结构差异，或研究轨道建成前后其周围土地利用类型和强度的动态演变过程。Bhattacharjee 一个最显著的发现是轨道交通系统周围的商业用地面积增长明显大于整个研究区域中轨道交通系统以外的地区。[10]中观尺度的研究着眼于轨道交通轴线与物业形态的互动机制。从研究方法上看，如果站距够小或站点影响范围够大以至站点的缓冲区之间相互重合，就形成了沿廊道轴向延伸的缓冲带，理想状态下轴带内的产业会趋于高度集聚，为城市开辟定向发展轴，指明城市扩张方向而避免空间无序蔓延，不同的城市功能用地对轨道交通的敏感度有很大差异。[11]-[12]不过目前从中观尺度入手轨道沿线业态空间结构分异的研究尚缺少系统性的经验和结论，相关轨道交通沿线的物业开发模式和空间分异的研究亟待开展。轨道交通站点被称为“城市针灸”，是城市用地扩展和功能延伸的基点。土地利用和轨道交通之间的联系通常是通过站点建立的，[13]这吸引了更多学者聚焦微观站点，关注站点周围产业分布形态和站区混合开发模式：郑明远将地铁口附近的商业集聚形态概括为斑（点）状、条带状、和面状及立体状三类；[14]王丽用Ripley’s K 函数和密度估计的方法刻画南京南站的站区产业空间分布特征，得到“小分散，大集聚”“大分散，大集聚”以及“大分散，小集聚”三种站区产业集散模式。[15]总体来看，这类研究缺少对于产业形态演变机制的深入挖掘。站点周边土地的混合使用与多样化让居民可以步行完成其日常所需的活动，为轨道交通带来大量的客流，这体现了从“交通为本”到“以人为本”的城市建设观念革新。

（2）轨道交通对城市“人口”的影响

轨道交通带来的时间距离缩短吸引人口克服地价摩擦向高可达性的站点周围流动，产生集聚效益，激发城市内生动力。马德里大都市区是西班牙人口最多的大都市区，在马德里地铁系统扩张建设阶段，与地铁同时兴起的新郊区站点附近的住宅开发和人口增长比市中心和卫星城更大。[16]还有一些学者就轨道交通对人口迁移的影响做了研究，如赵晖等研究发现轨道交通网络化发展一定程度上扩展了居住空间，加快了居住人口向郊区迁移，也加速了区域职住不平衡发展趋势。[17]但是也有很多研究表示，由于轨道交通对城市人口的影响受多方面因素制约，因此并不一定带动人口空间集聚和增长，相反可能还会使得人口减少。[18]-[19]一些研究发现对于低密度或以汽车为导向的城市的轨道交通系统的投资可能不会吸引更多的人口，[20]那么实际上在这里布设的轨道并没有实现对城市结构发展的引导作用。另一方面也说明以高速公路为媒介的汽车通行和以轨道为媒介的公共交通通行之间存在竞争关系，如何协调两种交通工具以适应城市空间结构演化的需求，实现资源高效利用，是当前城市规划者应该考虑的问题。

（3）轨道交通对城市空间肌理演化的影响

1984年陆大道先生首次提出了“点—轴系统”开发模式。[21]“点—轴系统”理论建立在中心地理论、增长极和生长轴理论的基础上，[22]揭示了社会经济客体空间的集散和扩散机制，刻画了资源要素从增长极沿轴渐进式扩散至整个区域的过程。多位学者指出该理论同样也适用于轨道交通引导城市空间结构演化机制的分析。[4，23]“点系统”即站点系统，“轴系统”即轨道线网系统。从点系统角度来看，轨道交通站点带来的区域可达性提高吸引了各种城市要素和经济活动向站点集聚，使得站域产生极化和乘数效应，这在城市中心区和外围区有不同的体现。在城市中心区表现为存量更新和空间重构，吸引更多商务服务业、娱乐设施及住宅集聚和高密度立体开发，人口的空间流动和集散速度也快速提高，可以有效激发中心城区的内生活力。在城市外围区表现为生长次级城市中心或社区中心，人口结构从持续流出转向稳步流入，用地开发强度形成以站点为核心的圈层梯度递减模式，并且在城市中心区的资源涓滴下良性生长，快速发展。

2.城市空间结构对轨道交通的影响

（1）城市空间结构对轨道交通客流特征的影响。城市人口结构是客流规模和形态演变的基础，城市用地结构是客流集散方向的重要决定因素。轨道交通廊道是“流的空间”，作为客流的载体受城市空间结构的影响深刻。一些学者将站点聚类分类后研究客流的日变化特征，发现客流时空分布日变化与站点的城市功能密切相关。[24-26]中国很多大城市目前正处在内部重构和外部扩张的高速发展阶段，刺激了城市人口结构和用地结构的快速更新，这对轨道交通系统的承载力和灵活性提出了更高的要求。Li在对北京地铁系统短期客流特征的预测研究中提出了MSRBF网络建模框架与MPOLS算法相结合的新方案，提高了预测的准确性。[27]Loo等通过纽约和香港轨道交通站点与客流特征的对照研究指出车站特征是影响平日铁路平均客流量的最重要维度，[28]很多研究也同样注意到了车站特征对客流量的作用。[29]-[30]笔者认为这种作用是继城市人口和土地结构对客流施加影响之后，轨道站点自身的交通节点属性和场所功能属性对客流形态施加的二次影响，最终决定了客流时空分布特征。

（2）城市空间结构对轨道交通形态的影响。城市空间结构是由不同城市功能场所在一定的空间分布原则下形成的，人的交通流实质上就是人在不同的功能场所间转换形成的。因而，城市空间结构决定了一定时期内人们出行的流量、流向和方式选择，进而在宏观上决定了城市交通的方式构成与交通空间组织基础。[31]我国大城市的土地资源有限，人口密集且流通速度快，这决定了以轨道交通为主的公交系统必定成为引导城市有序空间扩张的骨架。新型城镇化建设已经成为我国各大城市发展的新态势，姚士谋先生指出，在城市高速发展的情况下，政府应适当提出严格控制大城市发展规模，有选择地发展卫星城镇和重点小城镇。城市应当从速度外延型向质量内涵型转变，由平面无序发展向三维空间深度转变。[32]

总之，轨道交通与城市空间结构组成一个互馈系统，二者存在紧密而高效的双向反馈关系：轨道交通带来的可达性提高作用于土地和人口两个城市要素，进而使得城市空间呈现出紧凑有序的结构；城市的基本空间架构和发展阶段又深刻影响着轨道交通的形态，促使轨道交通朝着引导更高级城市结构的方向开发。在研究轨道交通与城市空间结构的关系时应注意两个要点：一是注重从不同空间维度和时间跨度来分析二者的深层互动关系，二是要看到国内外城市发展的不同阶段所需要关注的侧重点以及研究结果适用的情况不同。

三、轨道交通与城市空间结构的耦合机制分析

1.轨道交通的属性特征

轨道交通以其大运量、高速率、低运费的特点提高了区域空间可达性，带来的直接效益是时空压缩及运输成本降低；间接效益是通过交通流的触媒作用实现区域经济空间的重构与更新，引导城市空间扩张和发展脉络。从经济地理学角度分析轨道交通的属性特征应从多个空间维度展开。微观尺度上，轨道交通站点是“交通节点—功能场所”二重属性的综合体。轨道交通站区作为客流集散和流通的核心，加之站点的高可达性，吸引了大量产业尤其是高端物业在此集聚，规模效应由此产生并随着产业快速集聚而不断强化，规模经济的不断深化又将推至站区成为区域经济发展的增长极。另外，站点周围地区地租的梯度变化引导产业空间格局发生重构，打造出更加有序化和高级化的站区经济空间；中观尺度上，轨道交通轴线更强调其廊道效应和时空收敛效应。轨道交通廊道沿线地区产生聚集效应并由中心向外逐步衰减，作为城市的经济发展轴引导城市扩张的方向，其带来的区际间高可达性降低了人力、要素、信息等互动流通的时间和距离成本而产生时空增益，相当于通过压缩区域间的时空距离来提高资源时空转换效率。宏观尺度上，轨道交通是城市生长的骨架。轨道交通网络趋向于引导城市形成多级中心，轨道交通通过触媒作用不断打破原先空间的低值均衡状态而生长出新的经济活动中心。轨道交通网跨区域连接不同等级的经济活动中心而产生多层次多级别经济流构建的线网系统，各个线网系统有机协调构建整个区域经济发展的骨架，引导城市经济空间格局的演化。

2.耦合机制

有学者指出，在城市交通与城市空间形态的演化过程中，以轨道交通网络为基础构架的城市空间结构是城市空间发展的高级阶段。[33]城市空间结构从传统的圈层式结构向多中心、高密度发展的城市结构转型时，原有的平面交通系统不能满足现阶段城市发展对人流、物流和信息流的高效传输和互动的需求，资源配置效率低下，这使得城市交通体系从平面横向发展转为更高效率的纵向立体化交通。城市化高级阶段引致经济空间与交通空间高度融合，形成轨道交通和城市空间结构的“站点—经济活动中心”“线路—城市发展轴”和“网络—域面”一体化发展模式。经济空间需要降低成本，交通体系发展需要更高效、可靠的运输方式，轨道交通带来的时空收敛效应、规模效益、城市网络经济等实现了更高效的资源时空转换效率，引导城市人口流动和产业用地结构更新，成为城市空间结构重组的触媒，并和城市原有的产业布局一起改变城市空间布局，促使多中心、高密度的巨型城市结构的形成和演变（见图1）。

图1 轨道交通与城市空间结构的耦合机制

四、研究展望

基于以上的总结分析，未来研究的关注重心和需要突破的地方有以下几点：

1.深化轨道交通沿线和站区的产业空间结构动态演化机制研究

目前的研究更多的是关注轨道交通沿线和站区产业的空间结构，分析其静态分布形态特征，而少有从产业结构动态演化角度分析其内部机制的。后面的研究应当多选取具有代表性的时间段研究产业空间演化过程和机制分析。

2.轨道交通引起职住分离现象的预测

大量研究已经证明，目前轨道交通的布设会引起职住分离现象加剧，潮汐客流也大量出现，使得本就交通堵塞的流动空间更加拥挤，当前密度的轨道交通网还是会产生因职住分离而导致的拥堵现象。但是未来轨道交通网将更加密集，换乘接驳设施也会更完善，是否可以通过高密度的轨道交通网自发缓解职住分离状况，或者说职住分离导致的拥堵现象？后面的研究应该深入轨道交通引起的职住分离现象的预测研究。3.轨道交通和城市空间结构的互馈机制和互动耦合关系研究

目前的研究更多的是关于轨道交通对城市空间结构影响的研究，而关于城市空间结构对轨道交通影响的研究，以及轨道交通与城市空间结构的耦合互动关系研究较少。研究应当多着手二者的互馈机制、互动模型以及协同评价方面的探讨，开展点-轴-域多重视角全方位研究。