（武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 武漢 430063）

0 引 言

鐵路客運(yùn)樞紐作為城市客運(yùn)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是客流集散、換乘的主要場(chǎng)所．旅客流在鐵路客運(yùn)樞紐內(nèi)部的集散與列車的到發(fā)站時(shí)刻呈現(xiàn)很強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，往往能在短時(shí)內(nèi)聚集很高的人流密度．近年來，隨著人們出行量的急劇增加，樞紐內(nèi)部可利用空間急劇減少，如何提高樞紐的換乘效率以及樞紐的服務(wù)水平，已成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［1－2］．

在分析我國(guó)鐵路客運(yùn)樞紐的基本特征以及旅客流出行行為特性的基礎(chǔ)上，選取旅客選擇換乘交通方式以及旅客站內(nèi)換乘可達(dá)性影響因子，并建立交通方式換乘選擇非集計(jì)模型和鐵路客運(yùn)樞紐旅客站內(nèi)換乘時(shí)間可達(dá)模型，用于分析旅客離站換乘效率和樞紐換乘服務(wù)水平．

1 鐵路客運(yùn)樞紐出站旅客交通特性分析

1.1 鐵路客運(yùn)樞紐特征

有別于人行道、過街天橋、地下通道、人行橫道等普通的行人交通設(shè)施，鐵路客運(yùn)樞紐及其行人交通設(shè)施具有一定的特殊性，使旅客在站內(nèi)的出行行為發(fā)生變化［3］．具體表現(xiàn)為客流密集不均衡性、封閉性和串聯(lián)性．

我國(guó)鐵路客運(yùn)樞紐主要有以下3種銜接布局模式：放射－集中式；途徑－分散式，綜合布局模式，見圖1．

1.2 旅客宏觀交通特性

鐵路客運(yùn)樞紐內(nèi)快速行走的出站旅客與一般步行設(shè)施上的行人一樣，同樣需考慮旅客流的流量、步速、密度等交通特性，此外，其在樞紐內(nèi)部行走時(shí)還具有一定的特殊性：

1）出站換乘路線較長(zhǎng)、活動(dòng)具有多樣性 根據(jù)調(diào)查顯示出站旅客在樞紐內(nèi)部行走時(shí)，能夠承受的最大換乘距離較其他設(shè)施長(zhǎng)，這同樣說明了他們所能容忍的換乘時(shí)間較長(zhǎng)．同時(shí)，旅客在換乘過程中也伴隨著一系列活動(dòng)，他不僅限于步行，期間可能會(huì)伴隨著等待、檢票、購(gòu)物、飲食等活動(dòng)，這會(huì)帶來一系列其他現(xiàn)象，如：擁擠、排隊(duì)等．

2）流量的激變性 隨著鐵路列車在一定時(shí)間間隔的到達(dá)，樞紐內(nèi)的客流量呈現(xiàn)出急劇升高的特性，這種狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間后，站內(nèi)客流量逐漸減少，在下趟列車到來后，這種現(xiàn)象既而復(fù)現(xiàn)．

3）乘客受周圍環(huán)境影響較大 一方面，由于列車到站，旅客流量急劇上升，受周圍旅客行為特性的影響，個(gè)體旅客極易出現(xiàn)跟隨盲從行為；另一方面，由于受樞紐內(nèi)部步行設(shè)施的布局限制、各種信息指示的影響，旅客在步行出站換乘過程中，走行速度也會(huì)隨之變化．

4）行包影響 鐵路客運(yùn)樞紐作為一個(gè)換乘集散的重要場(chǎng)所，旅客由于其各自的出行目的不同，所攜帶的行包大小、重量比例也不同，在出站換乘步行的各種交通設(shè)施上，行包對(duì)旅客自身以及周圍旅客流的個(gè)體空間、步速都會(huì)產(chǎn)生影響．

圖1 鐵路客運(yùn)樞紐換乘銜接布局模式

1.3 旅客換乘心理特征

旅客出行心理現(xiàn)象是一個(gè)極其復(fù)雜的過程［4］．“安全、快速、便捷、舒適”具體化了旅客出行最集中、最根本的共性心理需求．旅客在對(duì)各個(gè)屬性進(jìn)行比較，分析哪種交通工具出行條件優(yōu)越，最后選定交通工具．

1）經(jīng)濟(jì)心理 旅客對(duì)于換乘方式經(jīng)濟(jì)性的心理預(yù)期，在很大程度上決定了旅客如何選擇交通方式和交通工具．在外界條件相同的情況下，人們更愿意選擇價(jià)格較低的公共交通方式或公共交通線路．但當(dāng)價(jià)格較低的交通方式不能滿足旅客在時(shí)間上的要求時(shí)，這種心理則顯得不再重要．在此情況下，旅客往往以犧牲價(jià)格的方式來?yè)Q取時(shí)間．

2）安全心理 安全是旅客出行首先考慮并希望得到保障的心理需求，是衡量運(yùn)輸服務(wù)最主要的標(biāo)準(zhǔn)，包括旅客人身安全和行包安全．

3）快速心理 旅客總是希望快速到達(dá)車站，順利買到票，車能夠準(zhǔn)時(shí)到達(dá)和出發(fā)，途中不會(huì)發(fā)生意外或耽擱，并隨著人們時(shí)間觀念的加強(qiáng)，要求盡可能少的中間環(huán)節(jié)，盡可能提高運(yùn)輸速度，縮短在途時(shí)間，以減少旅行疲勞，減少額外的費(fèi)用支出，即快速到達(dá)目的地．

4）方便心理 旅客總是希望有最有利于自己出行習(xí)慣和時(shí)間需要的班車，買票和檢票不需要排太長(zhǎng)的隊(duì)，總之旅客希望一旦有了換乘需要時(shí)能得到稱心及時(shí)的運(yùn)輸服務(wù)．

5）舒適心理 這是旅客出行心理的高級(jí)階段，是各種心理需求的一個(gè)總的綜合，隨著人們收入的增加和生活生活水平的提高，旅客對(duì)出行舒適性的要求也越來越高．乘車環(huán)境、服務(wù)態(tài)度、文化娛樂等，都成為旅客選擇出行換乘模式的影響因子．

綜合上述分析可知，旅客在選擇換乘交通方式時(shí)，更多注重的是時(shí)間、費(fèi)用以及出行距離的影響．同時(shí)，在選擇離站路徑過程中，旅客始終希望選擇一條最短路徑到達(dá)換乘站點(diǎn)，由此需要對(duì)樞紐站內(nèi)換乘可達(dá)性進(jìn)行分析．

2 樞紐內(nèi)旅客離站換乘交通方式選擇

本研究以武昌火車站為例調(diào)查分析，對(duì)于武昌火車站旅客離站交通方式可以有公交車、出租車、私家車、步行等4種．假定旅客離站交通方式選擇受所選擇交通工具所耗費(fèi)的時(shí)間、費(fèi)用、出行距離等因素的影響．由于調(diào)查數(shù)據(jù)樣本容量限制在此則不考慮其他影響換乘交通方式選擇的因素．

在此建立如下 MNL模型［5－6］，其特性變量見表1．

定義效用函數(shù)中的確定項(xiàng)Vim為選擇枝（交通方式）特性變量的線性函數(shù)

表1 武昌火車站旅客離站交通方式選擇MNL模型特性變量

可以得到武昌火車站旅客離站交通方式選擇MNL模型為

運(yùn)用SPSS軟件［7］中多變量Logit回歸分析，計(jì)算得

分別得到武昌火車站旅客離站選擇各種交通方式換乘的概率為公交車74．12%，出租車25．32%，私人小汽車0．55%．則，武昌火車站旅客離站選擇步行交通方式的概率為P＝0．01%．

通過對(duì)上述經(jīng)過是SPSS統(tǒng)計(jì)分析之后的數(shù)據(jù)得知，旅客在選擇換乘交通方式時(shí)所主要考慮的換乘費(fèi)用、時(shí)間的參數(shù)值均為負(fù)值，這樣的分析與實(shí)際情況相符合，當(dāng)費(fèi)用和時(shí)間增加時(shí)旅客更不易傾向于選擇此種交通方式，同時(shí)通過檢驗(yàn)各參數(shù)的估計(jì)值，均滿足t檢驗(yàn)要求．因此在已知鐵路客運(yùn)樞紐每天旅客平均交通流量基礎(chǔ)，即可根據(jù)此非集計(jì)模型分析得出換乘各種交通方式的旅客流量．

3 樞紐站內(nèi)換乘決策可達(dá)性分析

3.1 換乘決策點(diǎn)

鐵路客運(yùn)樞紐旅客在離站過程中，由于樞紐內(nèi)部交通服務(wù)設(shè)施的布局、旅客自身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值觀、到站的客流量以及各種換乘交通方式的旅客集散能力的影響，使得旅客在樞紐內(nèi)部進(jìn)行換乘的過程中，會(huì)進(jìn)行一系列的行為決策［8］，見圖2～3．

圖2 旅客出站過程

圖3 旅客樞紐站內(nèi)換乘決策過程

因此，本文“換乘決策點(diǎn)”的定義是指離站旅客為換乘預(yù)期的交通工具離站，在換乘過程中根據(jù)自身特性及周圍換乘環(huán)境因素影響，綜合考慮為達(dá)到換乘最大效用，對(duì)于樞紐內(nèi)部的各種交通設(shè)施的使用進(jìn)行選擇決策，最終在生理行為上進(jìn)行選擇行動(dòng)的點(diǎn)．

3.2 換乘影響因素

樞紐內(nèi)部旅客的宏觀行為特性參數(shù)是旅客流流量、密度、速度；微觀特性參數(shù)是旅客步幅、步頻、步速、個(gè)體空間需求．相對(duì)于旅客自身的行為特性，旅客在換乘過程中行人相互作用對(duì)旅客交通行為特性的影響更為重要，進(jìn)而對(duì)樞紐內(nèi)部換乘可達(dá)性產(chǎn)生影響．同時(shí)旅客換乘的可達(dá)性不僅僅取決于旅客流的行為特性的影響，還受到樞紐換乘設(shè)施布局的影響，旅客到達(dá)換乘站點(diǎn)步行的距離長(zhǎng)度是樞紐換乘布局情況的直接反應(yīng)．

綜合以上分析，本文選取換乘距離、密度和速度作為換乘可達(dá)性因子，同時(shí)本文假設(shè)旅客離站換乘過程中除了正常的進(jìn)行換乘行為沒有其他活動(dòng)如在樞紐內(nèi)商店購(gòu)物、吃飯等活動(dòng)，而是直接到達(dá)換乘站點(diǎn)．

3.3 旅客離站換乘可達(dá)性模型

為確定旅客離站換乘時(shí)間，研究鐵路客運(yùn)樞紐服務(wù)水平．本文以換乘時(shí)間t作為路阻函數(shù)因變量，以換乘可達(dá)性影響因子旅客流密度k、旅客流步行平均速度v、旅客換乘距離l作為可達(dá)性影響因子變量建立路阻函數(shù)，確定各換乘決策點(diǎn)之間的有效換乘時(shí)間．

由此建立鐵路客運(yùn)樞紐旅客換乘可達(dá)性模型即是tij＝｛lij，kij，vij｝，是多因素影響下的綜合鄰接矩陣．

且v ＝0．005 7k4＋0．074 4k3－0．274 5k2＋0．014 2k＋α；k＝Q／S，其中：Q為通道、樓梯等離站設(shè)施旅客流量；S為通道、樓梯等離站設(shè)施面積，α為統(tǒng)計(jì)參數(shù)修正因子．

對(duì)于鐵路客運(yùn)樞紐而言，旅客離站路徑選擇是一種選擇最短路的過程，旅客希望到達(dá)換乘站點(diǎn)位置的時(shí)間、距離越小越好．為此，本文在建立鄰接矩陣的基礎(chǔ)上，分析樞紐站內(nèi)換乘兩點(diǎn)間的可達(dá)性，最后再根據(jù)Floyd算法計(jì)算有權(quán)有向的路阻函數(shù)可達(dá)矩陣的最短換乘時(shí)間．

為此，運(yùn)用Floyd算法計(jì)算k步最短換乘時(shí)間矩陣．設(shè)換乘決策點(diǎn)i經(jīng)過中間點(diǎn)r（中間點(diǎn)r包括實(shí)際的換乘決策點(diǎn)）到達(dá)換乘決策點(diǎn)j，i經(jīng)過k－1步到達(dá)中間點(diǎn)r的最短換乘時(shí)間為－1），中間點(diǎn)r經(jīng)過k－1步到達(dá)換乘決策點(diǎn)（或換乘站點(diǎn)）j的最短換乘時(shí)間為－1），則決策點(diǎn)i經(jīng)k步到達(dá)決策點(diǎn)j的最短換乘時(shí)間為

比較矩陣Tk和Tk－1，當(dāng)Tk＝Tk－1時(shí)得到任意兩點(diǎn)間的最短換乘時(shí)間路阻函數(shù)可達(dá)矩陣Tk．

設(shè)換乘網(wǎng)絡(luò)中決策點(diǎn)的數(shù)目為n，并且tij≥0，迭代次數(shù)k需滿足

由此計(jì)算旅客離站選擇不同交通方式的最短路徑，確定基于非集計(jì)模型下不同交通方式選擇后的旅客流出站最短換乘時(shí)間，提供有效的換乘信息．有利于旅客快速高效的離站，提高鐵路客運(yùn)樞紐旅客離站換乘服務(wù)水平．

在此以武昌火車站為例，根據(jù)調(diào)研分析知武昌火車站旅客離站換乘系統(tǒng)為“途徑－分散式”布局模式，運(yùn)用上述可達(dá)性模型對(duì)其旅客離站換乘時(shí)間計(jì)算，得出旅客離站換乘各種交通方式的最短換乘時(shí)間．東廣場(chǎng)旅客離站換乘時(shí)間：公交車tb＝304s，出租車tt＝281s，社會(huì)車輛tc＝277s；西廣場(chǎng)旅客離站換乘時(shí)間：公交車tb＝430s，出租車tt＝350s，社會(huì)車輛tc＝374s．

上述計(jì)算結(jié)果與武昌火車站實(shí)際換乘條件較為吻合，武昌火車站旅客離站換乘效率較高，樞紐換乘設(shè)施布局比較合理．

4 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際中，鐵路客運(yùn)樞紐旅客離站選擇換乘交通方式的行走路徑并不一定是最短換乘時(shí)間的那條路徑，但對(duì)于整個(gè)樞紐換乘效率、樞紐集散能力以及樞紐各種交通設(shè)施的布局合理性分析時(shí)，本文建立以換乘距離、速度、密度為影響因子的可達(dá)性路阻函數(shù)模型，并基于Floyd算法得出換乘時(shí)間可達(dá)矩陣模型．該模型通過各點(diǎn)相互之間的最短換乘時(shí)間，能夠有效的反映樞紐內(nèi)換乘站點(diǎn)間的可達(dá)性，為分析鐵路客運(yùn)樞紐換乘效率和服務(wù)水平提供新的分析方法．

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