基于UNA 的大连火车站区域公交设施步行可达性研究

文／张 宇 大连理工大学建筑与艺术学院

吴 亮 大连理工大学建筑与艺术学院 副教授（通讯作者）

引言

火车站作为一座城市的地标，是将各地的居民交织在一起的公共设施系统[1]，其交通组织和公共设施配置会对城市交通网络产生重要影响。该区域不仅是城市对外交通的主要门户，也是城市重要的公共交通节点，通常会成为重要的商业和公共服务中心，吸引多种功能聚集[2]。而随着TOD 进程的推进和城市公共交通事业的完善，城市公共交通出行比重增大，火车站地区对城市的重要性也将进一步提升。

火车站作为城市综合交通体系的重要组成部分，各种交通方式在此区域进行复杂的交通衔接。因此，火车站区域需要便利的交通换乘条件。然而，无论行人采用何种交通方式出行，在换乘途中难免有步行的部分。而在某些建成时间较早的火车站地区，步行通常是该区域最普遍的出行方式。在老城区的火车站区域，步行的交通方式优先级排序最高，轨道交通和常规公交其次，其余方式一般作为补充，以满足不同层次需求[3]。有学者指出，地铁和普通公交结合的公共交通能提升公共设施的可达性水平以及区域生活品质，尤其是在地铁和公交站点邻近区域[4]。因此，组织火车站区域的地铁和公交站点配置，提高各类公交设施的步行可达性，使出行过程更加轻松高效，是区域规划工作的重点[5]。

近年来，国外学者多采用量化方式分析影响行人步行可达性的因素以及原因[6,7]。国内学者则从不同视角研究了公共空间的步行可达性，如杨春侠等从城市肌理的视角，解读滨水步行空间的可达性[8]；杨焱基于空间阻隔视角，从时间和距离两方面对居住性地铁站进行步行可达性分析[9]；韩斯桁等运用三维空间网络分析对城市设计方案的步行可达性进行定量评价[10]。现阶段在步行可达性领域中的研究主要是将街道网络作为研究主体，对建筑本身以及其要素属性关注度不够。为此，有必要对现有火车站地区的公交设施的步行可达性进行综合度量与分析，以提高公共交通的效率及秩序。

1 研究方法及区域概况

1.1 测度方法以及主要指标

文章选用的城市网络分析工具（Urban Network Analysis Toolbox，UNA）以建筑为核心，能够更好地应用于各类以公共交通为导向的城市空间研究中[11]。由于UNA 采用经典拓扑，考虑建筑的出入口及权重属性，把分析指标直接落实在建筑上，在理论上较符合城市的实际情况，能更加直观地模拟火车站区域的行人在步行意愿衰减效应下的活动情景[12]。

因此，文章选用UNA 研究火车站区域公交设施的步行可达性，除了用服务范围（Service Area）分析步行可达范围外，另外采用四项指标对可达性进行分析：通过到达率指数（Reach）值表征不同区域公交设施步行可达性水平差异；通过考虑衰减系数的到达率（Gravity）添加距离衰减效应，对Reach 进行修正；用路径直线性（Straightness）分析步行最短路径类似于直线的程度，捕获步行距离正偏差；通过路径选择性（Redundancy）值描述到达公交设施的合理路径可选择范围[13]（表1）。

表1 主要指标概念及计算公式（表格来源：作者自绘）

1.2 数据来源

本研究使用的基础数据为路网矢量数据、建筑面数据、卫星投影地图数据和设施点空间分布数据。主要采用数据挖掘技术获取各种开源数据，通过Openstreetmap 平台获取大连市精细到步行网络的路网矢量数据和建筑面数据；从高德地图API 端口获取火车站区域公共建筑和公共交通设施点的空间分布及属性数据。此外，通过ArcMap平台统一进行坐标投影转换及修正整理，构建网络数据集。

1.3 区域基本情况

大连火车站依托大型对外交通设施设置轨道站点，是城市内外交通转换的节点，地处大连市中心，有数十条公交线路通往市内各地，区域内共包含大连火车站、青泥洼桥、友好广场、中山广场4 个地铁和轻轨站以及众多地面公交停靠站点。由于大连火车站区域共有2 条城市轨道交通线路，步行在一定程度上受到其影响，加之该片区的建筑以办公和商业等公建为主，公共交通出行占比高。基于此，文章选取大连火车站区域为研究对象，研究范围为地铁和轻轨列车的出入口向外扩展500m，为避免边界效应，再向外扩500m 作为缓冲（图1）。

图1 火车站站点分布及研究范围（图片来源：作者自绘）

2 数据分析结果

2.1 服务范围

相关研究指出，地铁站点步行区间一般为500 ～800m，500m 服务半径适合公交站点这一层级，800m 服务半径更适用于地铁和轻轨这种运营量较大的交通分析[14]。按照上述标准，借助UNA 分别分析800m 范围内的地铁和轻轨出入口（下文简称地铁站）和500m 范围内地面公交停靠站（下文简称公交站）各自的实际服务范围，范围内的建筑高亮显示（图2）。可见公交站的服务范围处于较高水平，500m 步行距离内未出现大面积服务盲区，少量盲区主要位于大菜市水产品批发大市场地区；地铁站的服务范围处于很高水平，在800m 步行距离内未出现服务盲区。

图2 公交站（左）和地铁站出入口（右）的服务范围（图片来源：作者自绘）

2.2 中心性

2.2.1 到达率指数

将公共建筑作为起点，分别计算行人在800m 范围内能够到达的地铁站的到达率指数和500m 范围内能够到达的公交站的到达率指数，并通过自然间断点分级法分为四个等级（图3）。另外，将各地铁站的出入口作为起点，计算行人从地铁站出发在800m 范围内能够抵达公交站的换乘到达率指数。该指数可以分析整个站点的步行可达性，但由于每个地铁站出入口数量不同，难以衡量每个出入口的平均水平。因此，可计算换乘到达率指数与出入口数量的比值，得出地铁站出入口的平均到达率。最后，将大连火车站的各个出入口作为起点，计算行人从火车站出发在公交设施服务范围内能够抵达地铁站和公交站的到达率指数。

图3 地铁站（左）和公交站（右）的到达率指数（图片来源：作者自绘）

通过计算得出青泥洼桥、火车站、友好广场以及中山广场四个地铁站的换乘公交的到达率指数分别为93、23、52 和64；四个站点出入口的平均到达率分别为11.63、11.50、13.00 和10.67；大连火车站抵达地铁站和公交站的到达率指数分别为25 和26。经过以上分析，可见公交设施的可达性整体较好，但分布不均衡；友好广场出入口的平均到达率最高，青泥洼桥和火车站出入口的平均到达率次之，中山广场站换乘公交的到达率指数高，但站点出入口的平均到达率最低。对比来看，地铁站的到达率指数较高处集中分布在青泥洼桥附近，而公交站的到达率指数呈现组团分布。以大连火车站为起点的地铁站和公交站的到达率指数差距不大，但轨道交通换乘公交的到达率指数却存在明显差异。

2.2.2 考虑衰减系数的到达率

在实际生活中，公交站由于经过的线路数量不同存在等级差异。个体的行为也会受到目的地的吸引作用和空间距离的阻碍作用影响。因此，将公交站的线路数作为权重并添加距离衰减相关系数进行分析。计算发现，地铁站的热力分布没有发生改变，但热度整体有所降低，这是添加了距离衰减效应导致的；公交站的热点分布趋势产生变化，热点区域由组团分布转变为向火车站周边聚集，说明火车站周边区域的公交站易到达且线路数多，到达率水平和站点服务能力匹配度好；中山广场东南侧热度显著降低，表示该区域公交站易到达，但站点实际经过线路较少，到达率水平和站点服务能力匹配度差（图4）。

图4 地铁站（左）和公交站（右）考虑衰减系数的到达率指数（图片来源：作者自绘）

2.3 路径直线性

该指标在一定程度上能够分析区域的步行网络结构和公交设施分布契合的程度，文中主要分析行人到各公共交通站点的集散和异站换乘路线的直线性值，比较两者的复杂程度。由于目标点较多，会求和多个直线性值，因此选择计算其与Reach 的比值，这个数值越接近1，该线路受挫点越少，绕行距离越短。通过计算，异站换乘路线的直线性的平均值和最小值均小于集散路线，方差较大表示换乘路线的直线性的离散程度也较大（表2）。可见行人步行的集散活动相比换乘活动的路线更接近于直线，路径更为合理。

表2 500m 范围内区域的Straightness/Reach 值（表格来源：作者自绘）

2.4 路径选择性

在建成环境中，拥有较多的路径选择是一种优良品质。在分析过程中，将绕行比率设为1.2，计算在1.2 倍绕行比率下地铁站的路径选择性值。导入GIS 分析后可见，以广场为核心的环形外围的建筑路径选择值普遍较高，但建筑数量最少，仅占整体的15%左右，而路径选择性指标占比最高的范围处于2.148 ～3.250 区间，整体偏低（图5）。路径选择性少的区域主要在地铁站的周边，这是由于离地铁站距离较近，绕行路径少。而青泥洼桥地铁站的出入口高达7 个，但路径选择性仍偏低，这可能是因为南侧路网不规整、多断头路，道路被体量较大的建筑、公园和广场阻隔所导致的。

图5 1.2 倍绕行比率下地铁站路径选择性分析（图片来源：作者自绘）

3 结论与讨论

3.1 问题研判

在服务范围方面，大连市水产品批发大市场地区的公交设施和路网契合程度较差，行人需绕行较远的距离才能到达公交站，其原因可能是步行路网密度不高或宽度不足，摊贩之间的小道未纳入步行网络以及市场管理较封闭等。

在中心性方面，公交设施中心性指数分布整体上有明显的核心集中性与组团集聚性，中心性指数高的区域通常承担交通节点功能。局部地区在加入线路权重后指数明显变化说明其可达难易程度与公交站点实际承载线路的能力不匹配。

在路径直线性方面，存在局部线路复杂、整体分布不均、步行受挫点多的情况。相比集散而言，火车站区域的公共交通换乘的步行可达性较弱，可以将优化的侧重点放在换乘线路。

在路径选择性方面，数据的离散程度较小但整体偏低，可考虑从整体上进行优化。

3.2 优化建议

通过对大连火车站区域公交设施步行可达性分析和比较，可以得出火车站区域的公交设施总体上与交通网络较为契合，但存在空间分异，且中心聚集的情况比较明显，可以从路网结构、站点布局、道路节点三个角度改善区域现状。

3.2.1 路网结构层面

（1）中心值较低但人流较密集的地区对路网骨架进行改善，可通过垂直联系形成步行一体化的有机整体；中心性值较高但人流稀疏的地区，可将立体步行通道连接到周边中心值较低的区域，达到公交设施的高效利用；对于抵达公交站的中心性值较低处，可优化站内地下通道以改善路网；对于抵达公交站的中心性值高但地铁出入口平均到达率低的地铁站，应首先考虑优化站点出入口分布的合理度，协调交通接驳，在条件允许的情况下，可以与公交站以连廊等形式互通。

（2）路径直线性较高但路径选择性较低的地区，公交设施易到达但路径选择多样性低。可通过提高步行路网密度，开放公共建筑内部通道，构建外部立体交通等来改善；在路径直线性较低但路径选择性较高的地区，采用标识系统提高空间引导性，适当增设或移动公交设施的位置，避免绕行。

（3）服务范围以外的区域，可以增设公交设施、打破断头路和开放街道界面。同时，保证人行道宽度、优化步行路径、维持步行空间畅通以减少服务盲区。

3.2.2 站点布局层面

（1）注重地铁和公交站点分布的均衡性。在抵达公交站的到达率指数高、平均到达率低的站点，出入口数量合理，应该重点考虑站点出入口分布的合理度。另外可通过增加景观绿化和城市家具丰富站点周边环境要素，改善步行趣味性，减少行人的步行衰减效应。

（2）通过改善公交站服务线路，增设同名站等方式提高公交站的站点服务水平，达到公交站的到达率指数与实际承载线路数相匹配。

（3）公交站点的布设形式可灵活调整，以减少站距和优化换乘。如在人流密集的街道但车流量较大处，可采用外凸式布局拓宽步行空间，细化沿街面。

3.2.3 道路节点层面

（1）改善道路交叉口，提升道路节点通行能力。遵循“窄路密网”理念，区分生活性与交通性道路，加强道路衔接，建立步行交通微循环路网体系。

（2）推进路外停车场（楼）建设，减少路侧停车。对于设置立体停车系统确实有困难的道路，可以在保证整体路网结构原真性的情况下，将节点处的大体积道路设施迁入绿化空间，微调公交站点的位置。

（3）优化垂直转换节点配置，改善道路交通。将周边社区融入城市步行结构体系，通过打破封闭沿街面、开放周边社区内部道路为支路的手段解决绕行问题。同时合理布置步行系统中的垂直转换节点，构建连续性与可达性更佳的三维步行路网。

结语

文章以大连火车站区域为例，运用UNA 的服务范围、到达率指数、考虑衰减系数的到达率、路径直线性、路径选择性这五种量化指标，量化分析该区域的公交设施步行可达性，提出大连火车站区域的步行网络存在的问题，并从路网结构、站点布局、道路节点三个角度提出建立步行交通微循环等优化措施。文章的不足之处在于未将三维层面的交通系统纳入步行网络的构建中去，公交设施的步行可达性也会受到个体行为偏好和心理因素层面的影响，这说明公共设施的步行可达性具有彼此关联的多维度属性。UNA 的分析技术也可以在未来的研究中加入更多社会学层面的因素，建立更加完善的评价体系。