秦孝敏，李冰玉

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

1 研究背景

城際鐵路因其大運量、快捷、公交化等優(yōu)點逐漸成為綜合交通體系的重要組成部分，并在聯(lián)系日益緊密的城市群內部開始發(fā)揮其強大的作用。目前，城際鐵路線網研究、建設剛剛起步，直接對城際鐵路線網與城市群適應性評價標準研究還較少。在有關研究中，劉冰從區(qū)域經濟發(fā)展角度，通過運輸彈性系數(shù)對交通與城市群的適應性進行研究[1]；朱海通過運用層次分析法和廣義費用等方法，計算運輸通道和城市群綜合彈性系數(shù)，在通道層面對適應性進行了分析[2]。

城市群的不同發(fā)展階段過程中極化效應、擴散效應、回波效應分別起主導作用，這個過程中的城市群特征、城市群的交通需求和交通系統(tǒng)都呈現(xiàn)不同的特征，如表1 所示。城市群在拓展過程中，空間形態(tài)不斷演變，主要形成長軸帶狀、單核心環(huán)狀、雙核心鐘擺式、多核心網狀等多種表現(xiàn)形式。

交通和城市群的關系非常緊密，影響著城市的形成和發(fā)展，對城市規(guī)模、城市布局、城市形態(tài)起著決定性作用。而在當代城市群的形成發(fā)展中，城際交通特別是城際鐵路線網已經成為城市間聯(lián)系的橋梁和載體，引導著城市群空間結構的演變。同時，城市群的發(fā)展對城際鐵路線網的量和質都提出了要求，需要大能力、個性化、智能化、高速安全、舒適方便、節(jié)能環(huán)保的城際鐵路線網，并由此引發(fā)了新的交通技術和交通方式的誕生，促進了交通現(xiàn)代化發(fā)展。城市群區(qū)域空間結構與城際軌道交通的發(fā)展相輔相成、互為促進。

2 適應性內涵分析及評價指標建立

2.1 適應性內涵分析

通過分析大量公路、鐵路等方面的研究成果，借鑒相關的適應性研究經驗，以及對城際鐵路線網和城市群的特性分析，將城際鐵路線網與城市群的適應性概括為城際鐵路線網的規(guī)模建設、空間布局、通達性及功能結構與城市群的等級結構、空間結構及經濟聚散性等方面的適應與協(xié)調。城際鐵路線網與城市群適應性的內涵包括以下方面。

（1）空間結構適應性?？臻g結構適應性主要從空間的角度，分析城際鐵路線網的空間布局形態(tài)和城市群系統(tǒng)發(fā)展空間結構的適應度，即城際鐵路線網的空間布局形式是否適應城市群空間結構特點，以及是否滿足增強城市群內部城市間聯(lián)系、核心城市經濟與社會輻射功能的要求。

（2）規(guī)模適應性。城際鐵路線網的合理建設規(guī)模是指城際鐵路線網與城市群等級結構背景相適應的建設水平。隨著城市群的不斷發(fā)展、進化，城際鐵路也需要不斷完善，以滿足城市群的交通需求。因此，城際鐵路線網建設規(guī)模與城市群發(fā)育程度的適應性是隨著時間變化和動態(tài)的。

（3）經濟、社會功能適應性。城市群的聚散功能主要反映在經濟、社會 2個方面的綜合發(fā)展水平上。相對合理規(guī)模的城際鐵路線網在完成客流、貨流等實物位移的同時，必然在一定程度上促進經濟和社會的綜合發(fā)展，探究城際鐵路線網聚散功能的適應性主要是從城際鐵路線網的功能定位出發(fā)，分析其屬性與城市群系統(tǒng)各個節(jié)點城市經濟社會功能之間是否匹配。

表1 城市群不同發(fā)展階段的特征

（4）適應性的相對性。適應性是相對的，特別是對于我國的國情，適應性的分析更具有相對性，主要針對國內各城市群及其城際鐵路線網總體水平的相對適應性，因此很多指標數(shù)據(jù)的歸一化處理需參考國內相應指標的發(fā)展水平。

2.2 評價指標建立

根據(jù)以上對適應性內涵的分析，構建適應性分析的指標體系如下。

（1）城際鐵路。①城市群中核心城市到城市的鐵路里程 Tmj，km；②城市群中城市到城市的鐵路里程 Tij，km；③城市群中某城市到其他城市中心所花費的最短時間 tij，min；④城市群核心城市到其他城市中心所花費的最短時間 tmj，min；⑤線網線路總長度 LN，km；⑥線網線路變形系數(shù) ξ，個；⑦第 i條城際鐵路線路的長度 LNi，km。

（2）城市群。①城市群中核心城市的個數(shù) M，個；②城市群中主要城市個數(shù) N，個；③某城市的經濟總產出 GDPj，萬元；④某城市的人口總規(guī)模 Pj，人；⑤相鄰 2個城市節(jié)點之間的平均空間直線距離 H，km；⑥城市群區(qū)域面積 S，km2；⑦城市群內部城鎮(zhèn)數(shù)量 E，個；⑧城市群建成區(qū)面積 S'，km2；⑨城市常住人口中非農業(yè)人口數(shù) Pn，人；⑩城市常住人口中農業(yè)戶口數(shù) Pf，人；○11城市群發(fā)育程度指標影響系數(shù)

3 定量分析

根據(jù)對城際鐵路線網與城市群適應性的分析，構建城際鐵路線網與城市群適應性的層級結構，如圖1所示。A 表示目標層城際鐵路線網與城市群綜合適應性；Bj(i ＝1，2，3) 分別表示空間適應性、規(guī)模適應性和功能適應性；Ci(i ＝1，2，3，4，5，6，7) 分別表示 Bi的具體指標；wi分別表示各指標的權重大小。

3.1 線網空間布局與城市群空間結構適應度

（1）吻合度 C1。在城市地理系統(tǒng)中，一個區(qū)域必然有一個核心城市，通常是首都、省會、政府所在地等，是整個區(qū)域的經濟、政治中心。核心城市因其在整個區(qū)域的核心地位而與區(qū)域的其他城市之間存在頻繁的經濟聯(lián)系，對交通有較高的要求。對于城市等級序列明顯，而且存在一個核心城市的城市群系統(tǒng)，通過比較城際鐵路線網中的中位點與核心城市在空間上的吻合度，可在一定程度上反映城際鐵路線網空間布局的合理性與城市群系統(tǒng)空間結構的合理性，測度公式為：

圖1 城際鐵路線網與城市群適應性層次結構分析圖

式中：Cm表示以城市 m 為核心城市的城市群線網吻合度。對于單核心城市群，吻合度 C1即為 Cm；對于雙核或多核城市群，吻合度 C1為 Cm的簡單平均值。

（2）城際鐵路線網通達性 C2。城際鐵路線網通達性是根據(jù)現(xiàn)階段城際列車的運營速度設定近期規(guī)劃的城際鐵路線網運行速度來計算 2個城市之間的時間成本，重點評價核心城市至其他城市的時間成本，在采用中心指數(shù)原理的基礎上進行效用性指數(shù)的轉變和無量綱化處理，即將核心城市至其他城市的時間成本與半小時交通圈進行比較，計算公式為：

式中：Zm表示以城市 m 為核心城市的城市群線網通達性。對于單核心城市群，城市群城際鐵路線網通達性 C2即為 Zm；對于雙核心或多核心城市群，C2為 Zm的簡單平均值。

（3）連通度 C3。連通度表示城際鐵路線網中節(jié)點平均連接的線路數(shù)，以及區(qū)域內各節(jié)點依靠城際鐵路線網連通的強度。線網連通度定義為構成路網的邊數(shù)與節(jié)點數(shù)目的比值，其計算公式為：

一般地，連通度接近 1/4 時，路網為樹狀網絡，各節(jié)點多為二路連通；當連通度為 1/2 時，路網為方格狀的回路網絡，各節(jié)點多為四路連通；當連通度大于 3/4 時，路網布局為三角狀，各節(jié)點為六路連通的回路網絡[3]。連通度一般小于 1。

城際鐵路線網空間布局與城市群空間結構適應度 B1則可以表示為以上三者的加權平均值。即

3.2 線網建設規(guī)模與城市群發(fā)育程度適應度

（1）線網建設規(guī)模 C4。線網建設規(guī)模與城市群發(fā)育程度適應度從分析線網的建設規(guī)模和城市群的發(fā)育程度出發(fā)，建立兩者動態(tài)的對比。城際鐵路線網的建設規(guī)模以線網密度來表示，用其在國內城市群線網建設規(guī)模的水平表示該城際鐵路線網的規(guī)模，其計算公式為：

（2）城市群發(fā)育程度 C5?！?010年中國城市群發(fā)展報告》中提到多方面衡量城市群的發(fā)育程度，考慮此次研究背景和指標關系，特選取城市群經濟/人口密度，城鎮(zhèn)密度，建成區(qū)面積指數(shù)和城市群城市化水平 4個指標，測度方法如下。

式中：CF1為城市群經濟/人口密度指數(shù)；CF2為城市群內部城鎮(zhèn)密度；CF3為城市群建成區(qū)面積指數(shù)；CF4為城市化水平，定義為城市常住人口中非農業(yè)人口與農業(yè)戶口人數(shù)之比。各指標指數(shù)的影響系數(shù)的取值為[4]：w'1=2.026，w'2=0.532，w'3=0.399，w'4=1.330。

線網建設規(guī)模與城市群發(fā)育程度綜合適應度 B2采用兩者中的小者與大者之比來表示，測度公式為：

3.3 線網功能結構與城市群經濟、社會功能適應度

城際鐵路線網的聚散功能是指線網核心城市半小時交通圈覆蓋區(qū)功能指標總量與整個城市群的功能指標總量之比，其計算公式為：

式中：B3為城際鐵路線網與城市群功能適應程度；X 表示所選指標；X' 表示城市群核心城市半小時經濟圈所選指標。分析指標不同，X 的意義也不同，分析指標為經濟適應程度時，X 表示 GDP 產量；分析指標為社會職能適應程度時，X 表示人口數(shù)量。

通過比較城市群核心城市的城際鐵路線網半小時交通圈覆蓋區(qū)域 GDP、人口聚集程度的 2個結果，分析城際鐵路線網功能的發(fā)揮，從而從城際鐵路與城市群 2個角度采取措施，加強城際鐵路與城市群內部基礎設施等的銜接，以充分發(fā)揮城際鐵路的功能。

4 集成權-模糊綜合評價

層次分析法(AHP) 反映了評價者的主觀判斷，但在綜合評價結果和排序中可能產生一定的主觀隨意性；熵權法利用較為完善的數(shù)學理論與方法，但忽略了評價者的主觀信息，而此信息對于評價來說是很重要的。集成權重法[5]是從邏輯上將以上 2種賦權方法結合起來，是確定的權重系數(shù)，同時體現(xiàn)主觀信息和客觀信息，集成權-模糊綜合評價步驟如下。

（1）計算第 j 項指標下第 i個對象占該指標的比重。

（2）計算第 j 項指標的熵值。

（3）計算第 j 項指標的差異系數(shù)。對第 j 項指標，指標值的差異越大，熵值就越小。定義差異系數(shù)為：

（4）求熵權。

（5）運用常用的 AHP 法，計算相應權重為 vj；進而用平均法簡單集成 uj、vj。該方法體現(xiàn)客觀的指標信息量差異和主觀的指標相對重要性等信息，即 wj=(uj+ vj) / 2。

（6）隸屬函數(shù)的確定。針對各個評價子系統(tǒng)制定評價打分表，選用德爾菲法讓一定數(shù)量的專家進行打分，再匯總處理專家意見，可得到對于每一項的評價隸屬度值。

（7）模糊算子的選擇。選用加權平均型的綜合評價模型 M 作為模糊算子，模糊算子選定后用權重集合與隸屬函數(shù)矩陣進行模糊運算，得到各評語等級下的隸屬度。

（8）適應性等級的確定。選用級別特征值法對模糊綜合評價后的結果進行處理。根據(jù)狀態(tài)的發(fā)展態(tài)勢分別賦予非常適應、比較適應、一般適應、不太適應、非常不適應 5種評語狀態(tài)的特征值為1、2、3、4、5，則城際鐵路線網與城市群適應性指數(shù)的計算公式為：

式中：α1，α2，…，α5為各評語等級的隸屬度，即概率分布。

為保證對適應性評價結果的連續(xù)性和要求的嚴格性，將城際鐵路線網與城市群適應性狀態(tài)等級與β 取值關系定義為：非常適應，β∈[ 1，1.6)；比較適應，β∈[ 1.6，2.6)；一般適應，β∈[ 2.6，3.6)；不太適應，β∈[ 3.6，4.6)；非常不適應，β∈[ 4.6，5 ]。

5 算例分析

長三角城市群、珠三角城市群、京津冀城市群、成渝城市群為我國發(fā)展較早的四大城市群。2005年3月，國務院批復《環(huán)渤海京津冀地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通網規(guī)劃(2005 — 2020年) 》。自2006年起，隨著城際鐵路線網的建設、投融資策略的不斷完善和建設權限的下放，許多區(qū)域都在研究醞釀區(qū)域城際軌道交通線網規(guī)劃，2009年6月《成渝經濟區(qū)城際鐵路網規(guī)劃(2009)》正式立項。

以成渝區(qū)域城際鐵路線網與城市群的空間適應性計算為例，數(shù)據(jù)主要來源于 2010年部分省市統(tǒng)計年鑒、《環(huán)渤海京津冀地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通網規(guī)劃(2005—2020年)》和《成渝經濟區(qū)城際鐵路網規(guī)劃(2009)》，表示四大城市群空間適應性影響指標的計算值如表2 所示；基于簡單集成權重算法和圖1中適應性分析集成權重如表3 所示；空間適應性指標評價矩陣隸屬度如表4所示。

表2 空間適應性指標測度值

表3 適應性系統(tǒng)分析簡單集成權重

表4 空間適應性評價矩陣隸屬度

由表3 和表4 得到空間適應性評語等級隸屬度：

同理，得到規(guī)模適應性 B2和功能適應性 B3的評語等級隸屬度，再結合綜合適應性集成權重得到：

用級別特征法對結果進行計算：β＝3.121 9。

同樣方法，計算其他 3個城市群的β值：長三角城市群為 1.591 9，珠三角城市群為 2.763 6，京津冀城市群為 1.705 0。

以上結果表明，長三角城際鐵路線網與其城市群非常適應，京津冀城際鐵路線網與其城市群比較適應，珠三角和成渝城際鐵路線網與相應城市群一般適應，但成渝區(qū)域在 4個區(qū)域中適應性是相對較低的。

6 結束語

基于集成權-模糊評價的城際鐵路線網與城市群適應性研究提供了一種可操作的定量化分析方法。通過分析城際鐵路線網和城市群特性將適應性分析歸納為空間、規(guī)模和功能 3個方面的適應性，增強定量分析適應性的可行性和操作性，構建適應性影響因素的指標體系、層次結構模型、各級指標定量測算方法體系和集成權-模糊綜合評價的方法框架。以我國四大城市群為例，計算其城際鐵路線網與城市群的適應性定量評價值，得出成渝城際鐵路線網規(guī)劃與成渝城市群的適應性一般的結論。

[1]劉 冰. 交通運輸與區(qū)域經濟發(fā)展的適應性分析[D]. 北京：北京交通大學，2007.

[2]朱 海. 運輸通道與城市群空間結構發(fā)展的適應性分析[J].鐵道運輸與經濟，2011，33(5)：69-74.

[3]曹小曙，閏小培. 經濟發(fā)達地區(qū)交通網絡演化對通達性空間格局的影響——以廣東省東莞市為例[J]. 地理研究，2003(3)：305-312.

[4]方創(chuàng)琳. 2010年中國城市群發(fā)展報告[M]. 北京：科學出版社，2011.

[5]肖貴平，朱曉寧. 交通安全工程[M]. 北京：中國鐵道出版社，2007.