基于互联网地图数据的广州市轨道站点接驳效率评价

唐 清， 吴嘉琪

(1.广州市交通规划研究院有限公司， 广州 510030； 2.中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆 400013)

城市轨道交通在引导城市发展、解决交通拥堵等问题上发挥了巨大的作用。然而，受制于高建设成本和快速的要求，轨道交通车站无法直接覆盖所有居民，需要依靠公交、自行车等方式为其集散客流。“最后一公里”接驳效率的高低是影响城市轨道交通方式吸引力的重要因素。广州市是国内较早开通运营地铁线路的城市，客流效益一直处于全国前列[1]，近年来随着14号线、21号线等外围线路的开通，广州实现了区区通地铁的目标，但外围线路客流仍低于初期预测值，除了沿线土地开发较迟缓外，接驳衔接设施不完善、公交衔接服务水平低也是原因之一[2]。为识别广州市接驳服务薄弱站点，有必要对现状各站点接驳效率进行评价，进而采取针对性的优化措施。

获取接驳出行时间是评价接驳效率的基础。既有研究一般基于3种方法获取出行时间：一是构建研究区域内的网络模型，编写路径搜索算法获取网络中两点间的最短路或多条有效路径，计算路径时间[3]；二是利用GIS软件导入路网和起讫点shape文件，借助软件的网络分析功能获取不同起讫点之间的出行时间[4]；三是通过互联网地图Web服务接口的路径规划功能，输入起讫点经纬度坐标获取两点之间符合需求的出行方式和出行路径，得到出行时间[5]。相比前两种方法，互联网数据更新及时、准确性高、具有一定的定制化功能，且计算相对容易，因此越来越多关于可达性、公平性等涉及出行时间的研究选择互联网地图数据做研究。

通过对站点周边区域做网格划分，调用互联网路径规划服务数据可计算站点与各网格不同方式的出行时间[6]。本文在上述数据的基础上，结合基于移动手机信令的广州市人口就业分布数据，定义了轨道站点接驳可达性指标，计算和对比广州市各站点的接驳效率；考虑接驳公交方式的竞争力，定义了公交竞争系数与最小公交接驳优势距离两个指标，侧面反映接驳公交服务的效率和重要性。通过对上述指标数据的分析，可为城市轨道交通接驳、衔接优化提供方向和数据支持。

1 数据获取与分析方法

1.1 数据来源

将广州市建设用地(除去山川、河流等非建设用地区域)划分为200 m×200 m的网格，调用高德地图数据获取不同网格与最近的轨道站点之间的步行、骑行和常规公交出行时间，通过计算不同指标评价各轨道站点不同方式的接驳效率。在计算出行时间、距离等指标时均基于网格质心经纬度坐标和轨道站点经纬度坐标计算。轨道站点选取2021年4月底广州市运营的237座车站(包含APM线车站，不含广佛线佛山段车站，换乘站只计一次)。

考虑到轨道站点的服务范围有限，计算时只考虑与轨道站点直线距离5 km以内的网格。受地形、公交线路走向、道路结构影响，不同交通方式下某一网格的最短时间接驳站点可能不相同，经纬度距离最小的站点不一定是接驳出行时间最短的站点。如图1所示，虽然站点a是与网格O直线距离最近的站点，但受河流阻隔、桥梁位置的影响，网格与站点a的接驳时间ta不一定小于其他3个站点的接驳时间。因此理论上需要获取网格与多个站点的接驳出行时间，以选择最近接驳站点。倘若计算每一网格与所有轨道站点的接驳出行时间，则需耗费大量的计算时间和调用量。为减少计算量，本文采用一种近似方法，以网格为原点，分别以东西、南北方向为x轴、y轴，获取不同象限的与网格球面距离(由经纬度坐标计算得到)最近的3个站点(如不足3个则获取2个或1个)，计算网格与这3个站点之间各接驳方式的接驳出行时间，记录每种方式下的最短时间及对应站点的名称，称该网格为该站点在这一接驳方式下的覆盖网格。轨道站点在某种接驳方式下、对应接驳时间区间内的所有覆盖网格组成该站点在该方式下的覆盖区域。在上述定义下，不同轨道站点同方式的覆盖区域不存在交集。

图1 接驳时间计算示意图

在评价一个轨道车站覆盖范围内的接驳出行效率时，不能忽略人口就业分布的影响。人员密集的地区对于接驳效率的要求更高，因此在计算时将基于手机信令数据得到的各网格人口就业数量作为评价指标的权重计算依据。基于上述数据，通过计算3个指标来评价不同站点的接驳效率，分别为站点接驳可达性、公交竞争系数和最小公交接驳距离。

1.2 站点接驳可达性

可达性研究最早可追溯到1931年Reilly 提出的描述零售业分布的引力模型[7]。多年来可达性研究已涉及众多领域，演变出多种计算方法。常见的4种模型为时空阻隔模型、累计机会模型、潜力模型和效用模型。考虑到地铁站接驳出行的特点和其他模型存在的主观性强、含义模糊的局限性，本文基于时空阻隔模型计算每一个轨道站点不同方式的接驳可达性。首先计算各个站点在某方式覆盖区域内的加权平均接驳出行时间，公式为

(1)

(2)

式中，popj和empj分别为网格j覆盖的人口、就业岗位数量。

(3)

式中，I为轨道站点集合。对于公交接驳覆盖区域为空集的站点，式(3)计算的公交接驳可达性将大于1，可认为这类站点无须考虑公交接驳效率，后文对公交接驳可达性的排序、比较中不考虑此类站点。

1.3 公交竞争系数

对于郊区站点，公交衔接比例较高，接驳公交服务水平尤其重要。为评价轨道站点覆盖区域接驳公交的重要性与竞争力，引入公交竞争系数的概念[8]，定义为站点覆盖区域内各网格公交接驳出行时间与步行接驳时间的比值的加权平均值，即

(4)

1.4 最小公交接驳优势距离

另一直观反映公交竞争力的指标是最小公交接驳优势距离，其定义为：轨道站点服务区域内公交接驳时间小于步行接驳时间的所有网格中，与该轨道站点直线距离最小网格的直线距离。该指标实际上也反映了步行优势范围的大小。指标定义式为

(5)

式中:Di为轨道站点i的最小公交接驳优势距离；dij为网格j与轨道站点i的直线距离，由经纬度坐标按球面距离计算得到。

2 案例分析与评价

2.1 接驳可达性分析

根据前述方法计算广州市各轨道站点步行、公交和骑行的接驳可达性指标。计算结果显示有多达18个车站公交接驳覆盖区域为空集。这些车站可分为两类(表1)，一类为高轨道站点密度区域的站点，如珠江新城、体育中心、石牌桥等中心城区站点。裕丰围站虽不在中心城区，但其南临珠江，珠江对岸不属于其覆盖服务范围，而北部距离5号线站点较近，因此对公交接驳的需求较小，河沙站位于相对独立的大坦沙岛内，覆盖区域亦相对较小；另一类站点为建设用地聚集于站点周边短距离覆盖范围内的站点，距站点稍远处人口就业极少，包括镇龙、陈头岗和机场北3站。

表1 公交接驳覆盖区域为空集的轨道站点

对各站点分别按可达性从大到小排序，如图2所示。从曲线变化趋势来看，公交接驳可达性较高和较低的站点均较少，曲线两端斜率较大，表明除了头部和尾部可达性极高和极低的几个站点外，中间大部分站点可达性差距相对较小。骑行接驳可达性整体较高，而步行接驳可达性整体较低。

接驳可达性排名靠前的站点主要为中心城区站点(图3)。步行可达性高的站点主要为APM线车站，周边区域为广州轨道站点密度最高的区域，步行接驳十分便捷；公交可达性较高的站点主要为中心区内1、2、6、8号线站点，纪念堂站为全网最高，水西、镇龙西站由于人口就业分布较为聚集，公交接驳可达性亦较高；骑行可达性高的站点主要分布于越秀天河核心区域，站点周边区域轨道站点密度整体低于步行可达性较高的站点。

接驳可达性低的站点主要位于外围郊区(图4)，主要为4号线、7号线、9号线、14号线、知识城线和21号线站点。步行、骑行可达性低的原因主要有两个：一是建设用地不够聚集，人口就业密度较高的区域未集中于站点周边近距离范围内，导致加权平均接驳出行时间较高，如龙溪、横沥等站；二是站点周边慢行条件较差，导致接驳时间长，如凤岗、市广路、横沥等站。现状4号线、18号线南段站点河涌较多，交通基础设施不够完善，整体接驳可达性较低。外围站点公交接驳可达性低的主要原因是道路条件差和公交服务水平低，公交站点密度低、发车间隔大、线路绕行，导致公交出行十分不便。

图3 3种方式接驳可达性排名前10的站点

图4 3种方式接驳可达性排名后10的站点

计算各行政区轨道站点接驳可达性的平均值，如图5所示。可达性最高的区域为中心4区，越秀区公交、骑行接驳可达性最高，荔湾区步行接驳可达性最高，番禺、增城、花都区公交接驳可达性较低。

图5 3种方式轨道站点接驳可达性行政区分布

2.2 接驳公交竞争力分析

接驳公交吸引力的高低取决于其与步行、骑行等方式相比的竞争力，可以从两个角度去衡量：一是从服务范围的角度评价其相比其他接驳方式的竞争力，体现公交接驳对某轨道站点的重要性；二是从运行效率的角度计算其与步行相比的优势服务距离，并进行不同站点间的对比，反映站点间接驳公交服务水平的差异性。下文分别通过计算公交竞争系数和最小公交接驳优势距离两个指标衡量进行分析。

2.2.1 公交竞争系数

不同轨道站点各方式接驳比例不同，对于中心城区站点，公交衔接比例较低，步行比例较高，而外围郊区站点公交、小汽车等接驳比例较高。通过计算公交竞争系数可评价现状服务水平下公交方式相对于步行方式所起到的接驳作用大小，反映公交方式对于轨道站点周边接驳出行的重要性。

计算广州市各轨道站点的公交竞争系数，排序得到前10和后10的站点，如图6所示。排名较高的站点主要是南沙、增城、花都等外围郊区站点，这些站点大多周边近距离范围内建设用地较少，客流较依赖接驳公交到达地铁站点，公交服务水平的高低对这些地区轨道出行效率具有重要影响，做接驳公交优化时需重点关注这些站点。排名后10的站点以中心城区站点为主，如体育西路、公园前等站点，周边轨道站点密度高，公交接驳出行需求小。部分郊区站点建设用地聚集于站点周边短距离范围内，公交接驳需求亦较小，如暹岗站。从行政区分布来看(图7)，从化区和南沙区站点公交竞争系数相对较高，其次是增城、白云二区，中心4区较低，体现出接驳公交对于外围城区站点接驳出行的重要性。

图6 公交竞争系数Ri排名前10名和后10名的站点

图7 各行政区轨道站点公交竞争系数Ri平均值

2.2.2 最小公交接驳优势距离

最小公交接驳优势距离是衡量站点接驳公交服务水平的又一直观指标，通过对该指标的计算和对比可识别出网络中接驳公交服务相对于步行较好和较薄弱的站点，对应采取针对性优化措施。计算得到广州市各站点最小公交接驳优势距离，接驳公交服务最好和最差的10个站点如图8所示。红卫站是全网最小公交接驳优势距离最长的车站，接近5 km，接驳公交服务水平较差，站点周边大范围区域内仍依赖步行作为主要轨道接驳方式。与前述几个指标相比，最小公交接驳优势距离的数值在不同区域间的差异不明显，部分中心城区站点(如宝岗大道、科韵路)公交优势接驳距离较长，而部分外围站点(如万顷沙、何棠下)反而较短。中心区站点覆盖范围小、慢行环境较好，步行相对于接驳公交存在较大优势，因此会出现公交优势距离较长的站点，而万顷沙等公交接驳优势距离小的外围郊区站点，周边步行与公交接驳均不便利，因此表现出公交相对于步行的更大的优势。应重点关注外围郊区最小公交接驳优势距离较大的车站，提升这些车站周边地区的公交接驳服务水平，加快外围通勤客流的进城速度，对提升外围地铁线路客流量亦有积极的促进作用。

图8 最小公交接驳优势距离Di排名前10名和后10名的站点

3 结论与展望

城市轨道交通具有准时性、快速性的特点，给居民通勤出行带来了极大的方便。受制于高建设成本、较大站间距的要求，轨道需要依赖公交等接驳方式扩大服务范围，“最后一公里”的末端接驳效率是影响轨道交通出行效率和吸引力的重要因素。为评价广州市各轨道站点的接驳效率，本文调用了互联网地图数据提供的路径规划服务以较精确地计算轨道站点到周边各区域的出行时间，结合人口就业分布计算站点步行、公交、骑行3种方式的接驳可达性，反映各方式的接驳水平。同时，通过对比公交与步行接驳方式的出行时间，定义公交竞争系数和最小接驳公交优势距离，侧面反映接驳公交服务的效率和重要性。结论表明，接驳可达性较低的站点主要分布于外围近年来新开通线路，这些站点现状接驳衔接设施与服务水平较低，周边居民轨道出行仍不方便。

提升末端接驳效率是提高轨道交通吸引力、促进外围线路客流培育的重要手段，针对外围站点接驳效率低的问题，可以从以下几个方面加以改善：①提升常规公交覆盖面，针对新建小区、楼盘及时开行便民公交接驳线，根据接驳客流的特点选择合适的车型、票价方案运营，方便居民乘坐轨道交通出行；②加强公共交通运营主体间的协调，轨道企业与公交企业在行车计划、站点衔接等方面进行有效的沟通和协调，消除组织机制上的管理壁垒；③加强与社区居民的沟通协调，及时获取接驳公交运营的意见建议，优化和调整线路；④进一步完善站点换乘衔接设施，提升自行车、电动车接驳的便捷性和可靠性。