基于運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的城市綜合交通運(yùn)輸需求空間分布研究
——以江門市為例

許多、王紫陽(yáng)、曾瑞

（廣東省交通運(yùn)輸規(guī)劃研究中心，廣東 廣州 510000）

0 引言

為深入貫徹落實(shí)《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，構(gòu)建現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合立體交通網(wǎng)，加快建設(shè)交通強(qiáng)省，廣東省要求各地區(qū)各部門編制綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃[1]，而建設(shè)綜合立體交通主骨架（運(yùn)輸通道）是構(gòu)建城市綜合立體交通網(wǎng)過程中的重要任務(wù)。形成城市綜合交通運(yùn)輸通道，有利于提高城市功能，引導(dǎo)區(qū)域產(chǎn)業(yè)空間合理布局；有利于合理配置運(yùn)輸資源，優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)[2]。交通運(yùn)輸需求空間分析作為運(yùn)輸通道規(guī)劃建設(shè)的先導(dǎo)性工作，對(duì)完善運(yùn)輸通道規(guī)劃理論與方法、合理配置運(yùn)力資源具有重要的意義[3]。

1 運(yùn)輸需求空間分布理論及方法

1.1 運(yùn)輸需求空間分布理論

區(qū)域綜合交通運(yùn)輸需求空間分布是指區(qū)域內(nèi)客貨流的流量、流向在主要交通線路上的分布，即交通運(yùn)輸需求在區(qū)域空間上的分布，由此可見，交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)是交通需求空間的基礎(chǔ)[4]。通過交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，各地區(qū)經(jīng)由運(yùn)輸線路進(jìn)行聯(lián)系。交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)決定地區(qū)間運(yùn)輸聯(lián)系的數(shù)量、能力、強(qiáng)度、速度和流向[5]。本文從通道分析的角度對(duì)江門市高速公路、鐵路的交通運(yùn)輸需求空間分布進(jìn)行分析。

1.2 運(yùn)輸需求空間分布方法

為進(jìn)行交通運(yùn)輸空間分布分析，選用虛擬蛛網(wǎng)作為空間分布方法。在覆蓋面積和路網(wǎng)密度相等的條件下，類似蛛網(wǎng)的環(huán)形放射式路網(wǎng)因其交通非直線性系數(shù)最小、路網(wǎng)的直達(dá)性能最好、路網(wǎng)平均時(shí)耗最小，可以保證交通效率達(dá)到最高。虛擬蛛網(wǎng)相當(dāng)于簡(jiǎn)化的路網(wǎng)，在蛛網(wǎng)上進(jìn)行運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)分配[6]，可以展現(xiàn)需求空間的總體分布，具體步驟如下。

一是建立鄰接矩陣，反映小區(qū)之間的相鄰情況。二是基于鄰接矩陣?yán)L制期望線。三是調(diào)整蛛網(wǎng)并賦值參數(shù)，根據(jù)實(shí)際小區(qū)的連接情況調(diào)整蛛網(wǎng)，并為蛛網(wǎng)賦值通行能力、速度、時(shí)間等路段參數(shù)。四是建立網(wǎng)絡(luò)，利用需求矩陣在虛擬蛛網(wǎng)上進(jìn)行交通分配[7]。

1.3 數(shù)據(jù)來源

高速公路OD 數(shù)據(jù)來源于廣東省高速公路ETC 門架與卡口采集的車輛（聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)）通行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)主要包括車輛通行時(shí)刻、通行速度、車型、車重、收費(fèi)站編號(hào)及門架編號(hào)等字段。該研究截取了2021 年廣東省內(nèi)各收費(fèi)站間的客車與貨車流量數(shù)據(jù)，計(jì)算收費(fèi)站間的年平均日交通量OD 數(shù)據(jù)。鐵路OD 數(shù)據(jù)來源于廣東省各客貨鐵路站點(diǎn)間運(yùn)量數(shù)據(jù)，該研究截取了2021年全年的鐵路客運(yùn)及貨運(yùn)數(shù)據(jù)作為鐵路OD 數(shù)據(jù)。

2 市域高速公路需求空間分布分析

2.1 高速公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)

城市運(yùn)輸需求空間更加聚焦于城市內(nèi)部區(qū)域間的交通聯(lián)系，因此需要將小區(qū)劃分得更加精細(xì)，該研究將江門市內(nèi)的小區(qū)按照鎮(zhèn)街進(jìn)行劃分，其他城市按照市域進(jìn)行劃分?；诖?，需將高速公路OD 按照不同顆粒度進(jìn)行分布。

2.1.1 市域?qū)ν釵D 分布

對(duì)外OD 分布就是將江門市各收費(fèi)站的對(duì)外OD按照權(quán)重分配到相應(yīng)的各鎮(zhèn)街，根據(jù)江門市各收費(fèi)站與各鎮(zhèn)街中心的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用人口、工業(yè)產(chǎn)業(yè)、時(shí)間阻抗等變量進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算，如式（1）～式（5）所示。

式（1）～式（5）中：i表示江門市收費(fèi)站；j表示江門市外部小區(qū)；ODij、表示江門市第i個(gè)收費(fèi)站到第j個(gè)江門市外部小區(qū)的OD，拆分后的江門市第m個(gè)鎮(zhèn)街小區(qū)到第j個(gè)江門市外部小區(qū)的OD；δm表示第i個(gè)收費(fèi)站到第j個(gè)外部小區(qū)的OD 拆分到第m 個(gè)鎮(zhèn)街到第j個(gè)外部小區(qū)OD 的權(quán)重；αm表示OD 拆分綜合權(quán)重中人口（客運(yùn)量）、規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值（貨運(yùn)量）所占分項(xiàng)權(quán)重；βm表示OD 拆分綜合權(quán)重中時(shí)間阻抗所占分項(xiàng)權(quán)重；φm表示第m個(gè)鎮(zhèn)街在第i個(gè)收費(fèi)站OD 拆分所有目標(biāo)鎮(zhèn)街中的人口（客運(yùn)量）、規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值（貨運(yùn)量）比重；popm表示第m個(gè)鎮(zhèn)街的人口數(shù)量；Industrym表示第m個(gè)鎮(zhèn)街的規(guī)上工業(yè)產(chǎn)值；ξm表示時(shí)間阻抗指標(biāo)權(quán)重；Timem表示第m個(gè)鎮(zhèn)街到第i個(gè)收費(fèi)站的行駛時(shí)間的倒數(shù)。

2.1.2 市域內(nèi)部OD 分布

市域內(nèi)部OD 分布主要分為兩個(gè)步驟：第一，將收費(fèi)站的交通生成吸引量轉(zhuǎn)化為鎮(zhèn)街的交通生成吸引量，與上一小節(jié)方法相同；第二，將各鎮(zhèn)街的交通生成吸引量進(jìn)行分布，公式如下所示。

式（6）～式（7）中：ODyy表示鎮(zhèn)街y 內(nèi)部OD；ODyz表示鎮(zhèn)街y與鎮(zhèn)街z之間的OD；distranceyz表示鎮(zhèn)街y與鎮(zhèn)街z之間的距離。

2.2 高速公路需求空間分析

2.2.1 省域視角需求空間分析

基于江門市各鎮(zhèn)街與廣東省其他各市之間的客貨OD，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，從省域視角進(jìn)行江門市對(duì)外客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖繪制，如圖1 所示。

圖1 江門市對(duì)外高速公路客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖1 中可以看出，廣東省的高速公路客貨運(yùn)需求主要聚集于珠三角地區(qū)，特別是珠江口兩岸。江門市高速公路客貨運(yùn)對(duì)外需求主要以陽(yáng)江、佛山、中山為主，考慮到江門市在大灣區(qū)處于“承東啟西”的位置，江門市還承擔(dān)著珠三角與粵西之間的過境運(yùn)輸需求。

2.2.2 市域視角需求空間分析

基于江門市各鎮(zhèn)街之間的客貨OD，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，進(jìn)行江門市市域內(nèi)客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖的繪制，如圖2 所示。

圖2 江門市市域內(nèi)高速公路客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖2 中可見，江門市交通量主要聚集于江門市城區(qū)，且能夠看出明顯的運(yùn)輸需求分布規(guī)律。目前客貨運(yùn)需求均為東西走向，與沈海高速、中開高速的線位相符合，主要聯(lián)系江門市區(qū)與臺(tái)開恩地區(qū)。相比貨運(yùn)需求空間，客運(yùn)需求空間的覆蓋范圍更廣，貨運(yùn)需求主要聚集于城區(qū)，而客運(yùn)需求延伸至恩平西部及臺(tái)山南部。

3 市域鐵路需求空間分布分析

3.1 鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)

利用江門市鐵路OD 可以進(jìn)行鐵路運(yùn)輸需求蛛網(wǎng)圖的繪制，與高速公路蛛網(wǎng)圖不同，鐵路的蛛網(wǎng)不能僅依靠鄰接矩陣的期望線構(gòu)筑，目前江門市鐵路運(yùn)輸占比總運(yùn)輸量較小，鐵路的站點(diǎn)與高速公路的收費(fèi)站相比，數(shù)量少很多。目前，江門市貨運(yùn)鐵路站點(diǎn)有3 個(gè)，客運(yùn)鐵路站點(diǎn)僅有7 個(gè)，且貨運(yùn)鐵路站點(diǎn)均集中于鶴山市與新會(huì)區(qū)，若通過鄰接矩陣期望線簡(jiǎn)單構(gòu)筑蛛網(wǎng)，將不符合鐵路運(yùn)輸?shù)奶匦??；诖?，該研究?duì)江門市內(nèi)期望線進(jìn)行拆解，在蛛網(wǎng)分配時(shí)僅考慮江門市與外部小區(qū)之間的OD，即從省域視角進(jìn)行需求空間分布。

與高速公路不同，鐵路的OD 數(shù)據(jù)主要基于站點(diǎn)間的運(yùn)量數(shù)據(jù)，而鐵路站點(diǎn)相對(duì)收費(fèi)站站點(diǎn)數(shù)量較小，因此該研究將江門市內(nèi)的小區(qū)按照區(qū)縣進(jìn)行劃分，其他城市按照市域進(jìn)行劃分。

3.2 鐵路需求空間分析

該研究根據(jù)江門市現(xiàn)狀客運(yùn)站點(diǎn)分布，僅保留新會(huì)區(qū)、江海區(qū)、臺(tái)山市、恩平市以及開平市之間的期望線，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)空間分布方法，進(jìn)行江門市客運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖的繪制；根據(jù)江門市現(xiàn)狀貨運(yùn)站點(diǎn)分布，僅保留新會(huì)區(qū)和鶴山市的期望線，且由于江門市發(fā)送貨運(yùn)量與到達(dá)貨運(yùn)量極不均衡，在進(jìn)行鐵路貨運(yùn)研究時(shí)將到達(dá)量與發(fā)送量合并繪制蛛網(wǎng)圖。鐵路客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖如圖3 所示。

圖3 江門市鐵路客貨運(yùn)虛擬蛛網(wǎng)圖

從圖3 中可以看出，鐵路客貨運(yùn)需求分布與高速公路客貨運(yùn)需求分布不同，需求空間主要取決于鐵路的線位。江門市客運(yùn)需求主要是東西走向，且江門市區(qū)間的聯(lián)系強(qiáng)度大于臺(tái)開恩地區(qū)間的聯(lián)系強(qiáng)度；江門市貨運(yùn)需求主要是南北走向，市域內(nèi)貨運(yùn)量主要聚集于鶴山與新會(huì)之間。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了優(yōu)化設(shè)計(jì)城市綜合交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)空間布局和基本形態(tài)，應(yīng)對(duì)城市綜合交通運(yùn)輸需求空間進(jìn)行研究。交通運(yùn)輸需求空間分析作為運(yùn)輸通道規(guī)劃建設(shè)的先導(dǎo)性工作，對(duì)完善運(yùn)輸通道規(guī)劃理論與方法、合理配置運(yùn)力資源具有重要的意義。以江門市為例，基于高速公路、鐵路等不同顆粒度的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合虛擬蛛網(wǎng)圖空間分布方法進(jìn)行分配，進(jìn)而從省域及市域角度，對(duì)江門市的綜合交通需求空間進(jìn)行分析，有利于構(gòu)建高效優(yōu)質(zhì)的城市綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)。