李元坤葉霞飛

城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模與人口和崗位密度之間的關(guān)系

李元坤葉霞飛

（同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，201804，上海//第一作者，碩士研究生）

人口密度與崗位密度是確定城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模的重要指標(biāo)，但如何表征人口密度和崗位密度指標(biāo)與線網(wǎng)規(guī)模的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。選取城市軌道交通線網(wǎng)密度作為衡量線網(wǎng)規(guī)模的指標(biāo)，對(duì)國(guó)內(nèi)外典型城市的軌道交通線網(wǎng)密度、線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度、人口密度、崗位密度、人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，研究城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度指標(biāo)之間的關(guān)系，并比較亞洲和歐美城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度之間關(guān)系的差異，為合理確定我國(guó)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模提供借鑒。

城市軌道交通；線網(wǎng)規(guī)模；人口密度；崗位密度

Author′s addressState Key Laboratory for Road and Traffic Engineering，TongjiUniversity，201804，Shanghai，China

在確定城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模時(shí)，分析城市交通出行需求尤為重要。而交通出行需求與城市的人口密度、崗位密度密切關(guān)聯(lián)。除了這兩項(xiàng)密度指標(biāo)，人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等指標(biāo)都可能對(duì)線網(wǎng)規(guī)模的確定產(chǎn)生影響。因而，線網(wǎng)密度與上述4個(gè)密度指標(biāo)之間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

本文選取城市軌道交通線網(wǎng)密度作為衡量線網(wǎng)規(guī)模的指標(biāo)，基于國(guó)外典型城市軌道交通線網(wǎng)及其對(duì)應(yīng)的城市人口、崗位密度調(diào)查數(shù)據(jù)，研究線網(wǎng)密度與上述4個(gè)密度指標(biāo)之間的關(guān)系，為合理確定我國(guó)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模提供借鑒。

1 境外典型城市軌道交通線網(wǎng)密度、人口密度及崗位密度的調(diào)查分析

統(tǒng)計(jì)了境外11個(gè)典型城市不同區(qū)位的城市軌道交通線網(wǎng)密度、人口密度、崗位密度和線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文所指的城市軌道交通包含城市范圍內(nèi)所有為城市客運(yùn)服務(wù)的軌道交通系統(tǒng)。此外，由于首爾市為首爾都市圈的中心，市域范圍內(nèi)的開發(fā)相對(duì)均勻且強(qiáng)度大，為此，僅將首爾市劃分為核心區(qū)和市區(qū)。境外11個(gè)典型城市的區(qū)位劃分結(jié)果如表1所示。

1.1線網(wǎng)密度、人口密度及崗位密度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

11個(gè)境外典型城市各區(qū)位的面積、城市軌道交通線網(wǎng)密度、人口密度、崗位密度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，紐約、柏林、倫敦各區(qū)位的線網(wǎng)密度普遍大于日本各城市和臺(tái)北都會(huì)區(qū)。

1.2線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)各市的線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷強(qiáng)度差異較大。除札幌、仙臺(tái)市外，其他亞洲城市的負(fù)荷強(qiáng)度均較高，3個(gè)歐美城市及札幌、仙臺(tái)市的負(fù)荷強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其他亞洲城市（見圖1）。

表1 境外11個(gè)典型城市的區(qū)位劃分表

表2 境外11個(gè)典型城市各區(qū)位的面積、線網(wǎng)密度及人口密度、崗位密度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 （續(xù)）

圖1 1 1個(gè)典型城市軌道交通線網(wǎng)的負(fù)荷強(qiáng)度

綜合分析各城市線網(wǎng)密度和負(fù)荷強(qiáng)度，除札幌、仙臺(tái)市為低線網(wǎng)密度、低負(fù)荷強(qiáng)度型線網(wǎng)，亞洲城市的線網(wǎng)總體上屬于低線網(wǎng)密度、高負(fù)荷強(qiáng)度型，而歐美城市線網(wǎng)總體屬于高線網(wǎng)密度、低負(fù)荷強(qiáng)度型。由此可認(rèn)為，亞洲城市和歐美城市的線網(wǎng)類型存在一定差異。

1.3異常數(shù)據(jù)分析

紐約市核心區(qū)的城市軌道交通為地鐵系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)顯示其線網(wǎng)密度高達(dá)3.49 km/km2（主要原因是系統(tǒng)內(nèi)存在大量雙復(fù)線情況），但紐約市地鐵系統(tǒng)的負(fù)荷強(qiáng)度僅為0.91萬(wàn)人/（km·d），如此高線網(wǎng)密度低負(fù)荷強(qiáng)度的情況較為特殊。

臺(tái)北捷運(yùn)的發(fā)展包括三個(gè)階段，目前剛完成了第二階段的線網(wǎng)建設(shè)。截至2015年底，臺(tái)北捷運(yùn)已開通的線路長(zhǎng)度為131.1 km，還有70.83 km的線路在建，且有119.92 km的線路在規(guī)劃階段?？紤]到臺(tái)北捷運(yùn)系統(tǒng)處于不斷建設(shè)中，現(xiàn)有的線網(wǎng)密度不足以作為研究參考。

根據(jù)以上分析，紐約市核心區(qū)及臺(tái)北都會(huì)區(qū)的線網(wǎng)情況較為特殊，不適用于本研究，需作為異常數(shù)據(jù)排除。因此，僅研究除臺(tái)北外其余10個(gè)城市的軌道交通線網(wǎng)密度與人口密度、崗位密度的關(guān)系，其中又排除紐約市核心區(qū)的數(shù)據(jù)。

2 城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度之間的關(guān)系

對(duì)境外10個(gè)典型城市的核心區(qū)、市區(qū)、郊區(qū)的線網(wǎng)密度與人口密度、崗位密度、人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值等4個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，并分別對(duì)亞洲、歐美城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，以比較它們之間的差異。

2.1回歸模型的選擇

通過對(duì)上述4個(gè)指標(biāo)的雙變量相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)4個(gè)指標(biāo)之間高度相關(guān)，無法進(jìn)行多元回歸，因此采用一元回歸模型。再以線網(wǎng)密度與人口密度加崗位密度之間關(guān)系的散點(diǎn)圖（見圖2）為例，看出兩者呈明顯的線性正相關(guān)關(guān)系。為此，本文選用包含常數(shù)項(xiàng)的一元線性回歸模型對(duì)線網(wǎng)密度與人口、崗位密度之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析。

2.210個(gè)境外城市的軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度的回歸模型

圖2 城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口密度加崗位密度之間的關(guān)系

以城市軌道交通線網(wǎng)密度為因變量，分別以4個(gè)人口、崗位密度指標(biāo)為自變量進(jìn)行線性回歸，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，所有回歸模型均通過顯著性檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)。其中，基于人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值的回歸模型修正R2（判定系數(shù)）相同且最大。

表3 城市軌道交通線網(wǎng)密度與4個(gè)指標(biāo)的回歸結(jié)果

為進(jìn)一步分析兩個(gè)R2較大的回歸模型的擬合效果，將10個(gè)城市的市域數(shù)據(jù)分別代入基于人口密度加崗位密度、人口密度與崗位密度中較大值的模型中，求得預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的平均誤差分別為0.12 km/km2和0.14 km/km2。因此，認(rèn)為前者的擬合效果更優(yōu)。即人口密度加崗位密度指標(biāo)最能反應(yīng)城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度之間的關(guān)系?；貧w方程如下：

式中：

P——城市軌道交通線網(wǎng)密度，km/km2；

ks——人口密度加崗位密度，萬(wàn)人/km2。

2.3亞洲和歐美城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度的回歸模型

分別對(duì)7個(gè)亞洲城市的20條數(shù)據(jù)和3個(gè)歐美城市的8條數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如表4、表5所示。從表4、表5中可以看出，亞洲和歐美的4個(gè)回歸模型均通過檢驗(yàn)。其中，基于人口密度加崗位密度的模型修正R2最大，即此模型的回歸擬合效果最優(yōu)。亞洲和歐美的回歸方程分別為：

式中：

Pa——亞洲城市軌道交通線網(wǎng)密度，km/km2；

表4 亞洲城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度的回歸結(jié)果

表5 歐美城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度的回歸結(jié)果

Pe——?dú)W美城市軌道交通線網(wǎng)密度，km/km2。

2.4城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口、崗位密度回歸模型的應(yīng)用

如果可以獲取某城市軌道交通規(guī)劃范圍內(nèi)的人口密度加崗位密度指標(biāo)，則可根據(jù)上述基于人口密度加崗位密度的城市軌道交通線網(wǎng)密度回歸模型估算城市軌道交通線網(wǎng)密度，并根據(jù)線網(wǎng)密度來估算城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模。

對(duì)比式（2）、式（3）可以發(fā)現(xiàn)，歐美回歸方程的回歸系數(shù)大于亞洲回歸方程的回歸系數(shù)，且當(dāng)人口密度加崗位密度相同時(shí)，歐美對(duì)應(yīng)的城市軌道交通線網(wǎng)密度大于亞洲的城市軌道交通線網(wǎng)密度，說明歐美更傾向于通過提高城市軌道交通線網(wǎng)密度來滿足客流需求的增長(zhǎng)。

歐美城市的軌道交通線網(wǎng)總體屬于高線網(wǎng)密度、低負(fù)荷強(qiáng)度型，雖然密集的城市軌道交通線網(wǎng)可以保證良好的服務(wù)水平，但前期需要投入大量資金進(jìn)行線路建設(shè)，后期還會(huì)產(chǎn)生較高的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。而亞洲城市的軌道交通線網(wǎng)總體屬于低線網(wǎng)密度、高負(fù)荷強(qiáng)度型，雖然較高的負(fù)荷強(qiáng)度會(huì)一定程度上降低服務(wù)水平，但可以在有限的城市軌道交通線網(wǎng)密度上，通過靈活的運(yùn)營(yíng)組織充分利用線網(wǎng)能力，以減少建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本的投入。

鑒于我國(guó)城市人口與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況，建議現(xiàn)階段宜采用式（1）或式（2）來估算我國(guó)城市中心城區(qū)的軌道交通線網(wǎng)規(guī)模。

3 結(jié)論

（1）人口密度加崗位密度指標(biāo)可以較好地反映城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口密度和崗位密度之間的關(guān)系，可根據(jù)城市軌道交通線網(wǎng)密度與人口密度加崗位密度之間的回歸模型來估算城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模。

（2）當(dāng)城市人口密度加崗位密度相同時(shí)，歐美城市的軌道交通線網(wǎng)密度大于亞洲城市的軌道交通線網(wǎng)密度，隨著人口密度加崗位密度指標(biāo)值的增大，歐美城市軌道交通線網(wǎng)密度的增長(zhǎng)率大于亞洲城市軌道交通線網(wǎng)密度的增長(zhǎng)率。

（3）對(duì)于我國(guó)的城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)，若為了盡可能地提升線網(wǎng)服務(wù)水平，可參考?xì)W美城市的高線網(wǎng)密度、低負(fù)荷強(qiáng)度型線網(wǎng)，通過較高的線網(wǎng)密度提供給乘客方便、舒適的出行體驗(yàn)，但線網(wǎng)的前期建設(shè)和后期運(yùn)營(yíng)成本高；若為了在有限規(guī)模和投資下盡可能滿足乘客出行需求，可參考亞洲城市的低線網(wǎng)密度、高負(fù)荷強(qiáng)度型線網(wǎng)，通過采用靈活的運(yùn)營(yíng)組織方法提升線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)輸送更多的乘客。

（4）鑒于我國(guó)城市人口與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際情況，現(xiàn)階段宜采用基于10個(gè)境外城市數(shù)據(jù)的回歸模型或基于亞洲7個(gè)城市數(shù)據(jù)的回歸模型來估算我國(guó)城市中心城區(qū)的軌道交通線網(wǎng)規(guī)模。

［1］寇俊，黃靖宇，顧保南.東京都市圈郊區(qū)圈層軌道交通供需特征分析及其對(duì)上海的啟示［J］.城市軌道交通研究，2015（9）：4.

［2］柳蔭，陸建.城市軌道交通建設(shè)規(guī)模研究［J］.城市交通，2006，4（2）：16.

［3］楊珂.軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃與城市發(fā)展關(guān)系研究［J］.公路，2016（3）：138.

［4］孟迎春.我國(guó)城市軌道交通規(guī)模研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2009.

［5］胡超凡，郭春安.北京城市軌道交通線網(wǎng)合理規(guī)模研究［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2006，28（10）：52.

Relationship between Urban Rail Transit Network Scale and Population/Job Density

LIYuankun，YE Xiafei

Population density and job density are important indicators to determ ine the scale of urban rail transit network, but further studies are needed to confirm the relationship between network scale and population/job density.So the density of urban rail transit network is taken as the index to measure the scale of the network，the correlation among urban rail transit network density，network load intensity，population density，job density，population density plus job density，the greater value of population density and job density is completed with the data collected from the major cities in China and abroad.All the data are used to investigate the relationship between urban rail transit network density and population/job density，and the differences between Asian cities，European cities and American cities in this area are compared to provide a reference for the planning of rational urban rail transit network scale in Chinese cities.

urban rail transit;network scale；population density；job density

U231

10.16037/j.1007-869x.2017.07.001

2017-01-10）