周天星，毛劍楠，劉 瀾*，余一凡

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都610031；2.西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都610031)

0 引言

隨著我國(guó)城市發(fā)展，城市群作為我國(guó)城市發(fā)展的新的主體空間形態(tài)，逐漸占據(jù)了城市空間發(fā)展的主體地位[1].然而，城市群中各城市間的交通聯(lián)通問(wèn)題成為制約城市群規(guī)模及城市群協(xié)同發(fā)展的重要影響因素，其中最為關(guān)鍵的就是城市間客運(yùn)通道與城市內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)的銜接問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)兩者的銜接規(guī)劃逐漸成為交通規(guī)劃的關(guān)注熱點(diǎn).

現(xiàn)有對(duì)通道與城市網(wǎng)絡(luò)的銜接研究大多從該城市的經(jīng)濟(jì)交通特性出發(fā)，孤立地對(duì)城市銜接模式或者通道自身運(yùn)輸情況進(jìn)行判斷.李嶸等[2]基于區(qū)間層次及可拓理論建立銜接路段評(píng)價(jià)模型.但是該方法只適用于判定單個(gè)城市的銜接問(wèn)題，缺少在城市群背景下的考慮.孫啟鵬等[3]構(gòu)建通道耦合協(xié)調(diào)度模型，評(píng)價(jià)綜合運(yùn)輸通道各方式的協(xié)調(diào)水平，側(cè)面反映出城市運(yùn)輸通道的運(yùn)行情況.吳穎等[4]運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)理論分析路段和運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)在識(shí)別運(yùn)輸通道的影響要素.此類(lèi)研究將通道與銜接問(wèn)題分割，缺少連貫的綜合分析，在一定程度上來(lái)說(shuō)是比較片面的.另外，對(duì)銜接模式選擇的研究大多基于經(jīng)驗(yàn)分析方法.涂圣文等[5]在公路銜接現(xiàn)狀調(diào)查及規(guī)劃方案研究的基礎(chǔ)上，基于分析評(píng)價(jià)方法得到了干線公路過(guò)境規(guī)劃評(píng)價(jià)方法.此類(lèi)方法都是經(jīng)過(guò)對(duì)區(qū)域規(guī)劃現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查后得到的，缺少量化分析評(píng)定，導(dǎo)致通道與城市網(wǎng)絡(luò)的研究大多只能對(duì)個(gè)別城市奏效，難以運(yùn)用到城市群背景下的銜接規(guī)劃中.同時(shí)，由于城市群交通流受城市相互作用的影響[6]，傳統(tǒng)針對(duì)單個(gè)城市的銜接模式規(guī)劃已經(jīng)不適用于城市群銜接規(guī)劃中.因此，迫切的需要一種立足于城市群層面的通道與城市交通網(wǎng)絡(luò)銜接規(guī)劃方法.

基于現(xiàn)有研究，本文對(duì)城市群客運(yùn)通道與城市交通網(wǎng)絡(luò)銜接模式選擇問(wèn)題進(jìn)行研究.首先，從城市間運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)及運(yùn)輸可達(dá)性3方面構(gòu)建城市群客運(yùn)通道體系宏觀架構(gòu)模型，判斷城市群各城市間客運(yùn)通道類(lèi)型；隨后根據(jù)城市基礎(chǔ)屬性指標(biāo)，建立城市發(fā)展規(guī)?？锼隳Ｐ?，測(cè)度城市整體發(fā)展規(guī)模；同時(shí)綜合2個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果，確定城市銜接模式選擇模型；最后將建立的模型運(yùn)用到成都平原城市群實(shí)例分析中，確定各城市與客運(yùn)通道銜接模式.

1 模型構(gòu)建

本文所研究的城際公路客運(yùn)通道和城市交通網(wǎng)絡(luò)的銜接規(guī)劃是在城市群內(nèi)部已經(jīng)形成交通運(yùn)輸通道和城市交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟的基礎(chǔ)上，針對(duì)兩者如何銜接問(wèn)題進(jìn)行研究和建模，流程圖如圖1所示.在具體建模前需做出兩點(diǎn)假設(shè)：

假設(shè)1城市交通網(wǎng)、交通基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)規(guī)劃建設(shè)完成，城市內(nèi)部交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成熟.

假設(shè)2城市群各城市間的公路網(wǎng)等交通基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)規(guī)劃建設(shè)完成，城市群內(nèi)部已經(jīng)形成交通運(yùn)輸通道.

1.1 城市群客運(yùn)通道體系宏觀架構(gòu)模型

本節(jié)通過(guò)構(gòu)建城市群客運(yùn)通道體系宏觀架構(gòu)模型，量化評(píng)價(jià)各城市間客運(yùn)通道等級(jí).城市群中各城市間交通聯(lián)系緊密，孤立地對(duì)單個(gè)城市或者從單一方面對(duì)城市群城市進(jìn)行分析不能得到切合實(shí)際的結(jié)果.因此，考慮從各城市間運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)模式及運(yùn)輸可達(dá)性3方面對(duì)客運(yùn)通道進(jìn)行評(píng)價(jià)分析.

模型具體步驟如下：

Step 1選取運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)表征城市間運(yùn)量的大小，選取運(yùn)輸結(jié)構(gòu)指標(biāo)來(lái)表征城市間運(yùn)輸方式的構(gòu)成情況，選取綜合運(yùn)輸可達(dá)性來(lái)表征城市間的時(shí)空距離.

圖1 模型流程圖Fig.1 Statistical flow

Step 2構(gòu)建運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度的計(jì)算公式，即

式中：Iij表示兩個(gè)城市之間空間運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度；Pi、Pj分別表示城市i、j的公路運(yùn)輸貨物周轉(zhuǎn)總量(萬(wàn)噸公里)；Vi、Vj分別表示城市i、j的公路客運(yùn)周轉(zhuǎn)總量(萬(wàn)人公里)；Tij表示城市i與城市j之間的最短旅行時(shí)間(min).

Step 3構(gòu)建運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的計(jì)算公式，即

式中：Bkij為兩個(gè)城市間公路通道種類(lèi)為k時(shí)城市間運(yùn)輸結(jié)構(gòu)值；nkij為兩個(gè)城市間公路通道種類(lèi)(其中，k=1為國(guó)家級(jí)高速公路時(shí)，nikj取2；k=2為省級(jí)高速公路時(shí)，nkij取1.5；k=3為通道型干線公路時(shí)，nik j取1；k=4為接入型干線公路時(shí)，nkij取 0.5)；xij為兩個(gè)城市間的通道中的城市個(gè)數(shù)，當(dāng)城市個(gè)數(shù)大于等于4時(shí)，取值為4.兩城市間公路運(yùn)輸結(jié)構(gòu)值Bij為城市間存在的各通道種類(lèi)的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)值Bik j之和.

式中：Aij為城市i到城市j的綜合運(yùn)輸可達(dá)性；Wij為城市i到城市j之間的客運(yùn)班次；Mi和Mj分別代表城市i和城市j的質(zhì)量，即P?GDP，其中P為城市的總?cè)丝跀?shù)(萬(wàn)人)，GDP為城市經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(萬(wàn)億元).

Step 5綜合上述指標(biāo)得到綜合通道指標(biāo)Cij為

將結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化后，聯(lián)系實(shí)際城市群通道情況，建立判斷準(zhǔn)則，如表1所示，構(gòu)建城市群交通體系宏觀架構(gòu).

1.2 銜接模式選擇模型

在城市群交通體系宏觀架構(gòu)的基礎(chǔ)上，本節(jié)將建立衡量城市發(fā)展規(guī)模的指標(biāo)體系，并基于測(cè)算的城市總體規(guī)模，設(shè)置合理閥值，針對(duì)通道中不同城市節(jié)點(diǎn)選擇合適的銜接模式.

Step 1依據(jù)城市發(fā)展理論，選取能夠全面衡量城市發(fā)展規(guī)模的評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建城市發(fā)展規(guī)模

Step 4構(gòu)建綜合運(yùn)輸可達(dá)性的計(jì)算公式，即的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖2所示.

表1 交通運(yùn)輸通道判斷準(zhǔn)則Table 1 Criterion for judging transportation corridors

Step 2分別運(yùn)用德?tīng)柗品ㄅc主成分分析法判斷指標(biāo)的主、客觀權(quán)重，隨后綜合兩者求得最終權(quán)重值為

圖2 城市發(fā)展規(guī)模評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index of urban development scale

式中：WTj為評(píng)價(jià)指標(biāo)Tj的綜合權(quán)重；WT′j為評(píng)價(jià)指標(biāo)Tj的客觀權(quán)重；WT″j為評(píng)價(jià)指標(biāo)Tj的主觀權(quán)重；Maj為專(zhuān)家a對(duì)指標(biāo)Tj的打分；m為專(zhuān)家個(gè)數(shù)；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)；α為客觀數(shù)據(jù)重視度系數(shù)，α越大表示對(duì)客觀數(shù)據(jù)越重視，0＜α＜1.

Step 3利用各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的綜合權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，得到城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)為

式中：Xi為城市i的城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)；XiTj為城市i評(píng)價(jià)指標(biāo)Tj的標(biāo)準(zhǔn)化處理值.

根據(jù)所獲得的城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)與聚類(lèi)原理，將城市群城市分為3個(gè)層次：首位重要城市(Xi處于25%中位數(shù)前)，次重要城市(Xi處于50%中位數(shù)到25%中位數(shù)之間)，一般城市(Xi處于50%中位數(shù)之后).

Step 4根據(jù)上文所得，結(jié)合涂圣文[7]的研究成果，確定公路銜接模式選擇準(zhǔn)則，如表2所示.

表2 城市發(fā)展規(guī)模與公路銜接模式選擇關(guān)系Table 2 The relationship between urban development scale and road connection mode

2 算例分析

以成都平原城市群為例，驗(yàn)證上述方法的有效性.成都平原城市群包含成都市、綿陽(yáng)市、德陽(yáng)市、資陽(yáng)市、眉山市、遂寧市、雅安市及樂(lè)山市8個(gè)城市，覆蓋國(guó)土面積約6萬(wàn)km2，人口近4 000萬(wàn)人，是以平原為主要空間載體的城市群，具備大規(guī)模城鎮(zhèn)集群發(fā)展的地理?xiàng)l件.

2.1 成都平原城市群通道體系宏觀架構(gòu)

根據(jù)城市群客運(yùn)通道體系宏觀架構(gòu)模型，計(jì)算成都平原城市群各城市間運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)指數(shù)及綜合運(yùn)輸可達(dá)性，數(shù)據(jù)來(lái)源于《四川統(tǒng)計(jì)年鑒2016》，具體計(jì)算如下.

首先根據(jù)式(1)～式(3)計(jì)算各城市間運(yùn)輸聯(lián)系強(qiáng)度、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)值與綜合運(yùn)輸可達(dá)性，并運(yùn)用log函數(shù)方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.隨后將3方面指標(biāo)帶入式(4)，并對(duì)結(jié)果運(yùn)用min-max標(biāo)準(zhǔn)化，求得綜合通道指標(biāo)與通道類(lèi)別，如表3所示.觀察表3可知，綜合通道指標(biāo)數(shù)據(jù)并不具備對(duì)稱(chēng)性.例如，成都市與德陽(yáng)市之間的綜合通道指標(biāo)因起屹點(diǎn)不同而不一致(成都—德陽(yáng)為0.87，德陽(yáng)—成都為0.78).這是由于在計(jì)算綜合運(yùn)輸可達(dá)性時(shí)需要考慮城市間客運(yùn)班次，而不同城市間每日發(fā)車(chē)班次有所不同，最后計(jì)算得到的綜合通道指標(biāo)不具對(duì)稱(chēng)性.

表3 各城市間的綜合通道指標(biāo)及通道類(lèi)別Table 3 Comprehensive indicators and categories of corridors among cities

通道矢量圖如圖3所示.結(jié)果顯示，三、四級(jí)通道C3，C4在成都平原城市群中占絕大部分比例，達(dá)到78%，而這與成都城市群各城市低等級(jí)公路(四級(jí)公路與等外公路)所占總公路里程比例(83%)相仿.對(duì)照表1易知成都平原城市群各城市間運(yùn)輸通道需求量低，運(yùn)量較少，需要多次換乘，城市交通便捷性不強(qiáng)，客運(yùn)通道仍需進(jìn)一步發(fā)展.考慮成本限制，最為可行的方法是通過(guò)增加城市間客運(yùn)班次、縮短城市間最短旅行時(shí)間來(lái)增大綜合運(yùn)輸可達(dá)性，爭(zhēng)取增大二、三等級(jí)通道占比，提高直達(dá)性，減少中轉(zhuǎn)換乘.同時(shí)，絕大部分一、二級(jí)通道都是與成都市相接，說(shuō)明成都市在成都平原城市群處于核心地位.

圖3 成都平原城市群公路客運(yùn)通道情況Fig.3 Highway passenger transportation corridors in Chengdu metropolitan area

2.2 成都平原城市群城市銜接模式

根據(jù)銜接模式選擇模型，通過(guò)SPSS運(yùn)用主成分分析法確定成都平原城市群城市發(fā)展規(guī)模評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，隨后通過(guò)德?tīng)柗品ǖ玫桨l(fā)展規(guī)模評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重；最后通過(guò)式(5)和式(6)計(jì)算發(fā)展規(guī)模評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重.另外，進(jìn)行指標(biāo)靈敏度分析，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)不同α值會(huì)對(duì)綜合權(quán)重?cái)?shù)值有較大影響，當(dāng)α取值較大時(shí)，排序會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化.因此，本節(jié)對(duì)不同α值下各城市的城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)進(jìn)行計(jì)算.歸一化處理后發(fā)現(xiàn)成都、綿陽(yáng)穩(wěn)定處于第一、第二位且與其余城市差距較大，因此將成都、綿陽(yáng)剔除后對(duì)其余城市進(jìn)行展示，如圖5所示，發(fā)現(xiàn)α值的變化只會(huì)影響“一般城市”層次內(nèi)部城市之間的排序，而不會(huì)影響總體的三個(gè)層次的排序.

圖4 指標(biāo)權(quán)重靈敏度分析Fig.4 Sensitivity analysis on the weights of indices

圖5 不同α值下城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)Fig.5 Development scale evaluation index in different value ofα

本次算例分析以α=0.7為例，具體結(jié)果如表4所示，將成都平原城市群城市劃分為3個(gè)層次.

(1)首位重要城市：成都，綿陽(yáng).

(2)次重要城市：樂(lè)山，資陽(yáng).

(3)一般城市：德陽(yáng)，眉山，雅安，遂寧.

表4 發(fā)展規(guī)模評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Table 4 Weight of the development scale evaluation index

根據(jù)劃分結(jié)果，對(duì)照表2，即可得到任意兩個(gè)城市間運(yùn)輸通道的銜接模式，如表5所示.其中，A～F為表2內(nèi)銜接模式代號(hào)，前一個(gè)代號(hào)為通道出發(fā)城市的銜接模式，后一個(gè)為通道抵達(dá)城市的銜接模式.

表5 任意兩個(gè)城市間運(yùn)輸通道銜接模式(區(qū)分出發(fā)與到達(dá)城市)Table 5 Connection mode of corridors between any two cities(Distinguish O and D)

在成都—德陽(yáng)市運(yùn)輸通道(A,E)中，起始點(diǎn)為成都時(shí)，通道為一級(jí)通道C1；起始點(diǎn)為德陽(yáng)時(shí)，通道為二級(jí)通道C2.就成都市(首位重要城市，一級(jí)通道C1)而言，銜接模式可為：公路環(huán)射式銜接，環(huán)繞城市外圍區(qū)域，與城市路網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫銜接.就德陽(yáng)(一般城市，二級(jí)通道C2)而言，銜接模式為：公路穿過(guò)城市區(qū)域，接入城市交通網(wǎng)絡(luò).在資陽(yáng)—遂寧通道(D,F)中，無(wú)論起始點(diǎn)，通道為三級(jí)通道C3.就資陽(yáng)市(次位重要城市，三級(jí)通道C3)而言，銜接模式可為：公路穿越式銜接，多點(diǎn)式接入城市快速路網(wǎng).就遂寧(一般城市，三級(jí)通道C3)而言，銜接模式為：公路穿過(guò)城市區(qū)域，接入城市交通網(wǎng)絡(luò).

3 結(jié) 論

本文通過(guò)建立城市群交通通道體系宏觀架構(gòu)模型，對(duì)城市群公路運(yùn)輸通道進(jìn)行了量化分析.隨后基于城市公路銜接模式及城市基礎(chǔ)屬性的分析，綜合主觀與客觀權(quán)重，計(jì)算城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)，得到各類(lèi)城市與通道的銜接模式判斷模型.算例結(jié)果表明，本文所提出的方法可以量化計(jì)算通道與城市類(lèi)型，進(jìn)而客觀地選擇城市交通網(wǎng)絡(luò)與通道銜接模式.

不同于以往定性研究，本文通過(guò)定量分析各類(lèi)指標(biāo)，得到銜接模式選擇模型，避免了定性分析中主觀因素影響.但是，本文僅僅考慮單一城市群中各城市與城市群運(yùn)輸通道的銜接，進(jìn)一步研究可以從不同城市群之間的城市與通道銜接，以及不同城市到同一城市的運(yùn)輸通道的混合問(wèn)題展開(kāi).同時(shí)，不同客觀數(shù)據(jù)重視度系數(shù)α對(duì)城市發(fā)展規(guī)模指數(shù)的影響也是下一步研究重點(diǎn)所在.

[1]方創(chuàng)琳.城市群空間范圍識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)的研究進(jìn)展與基本判斷[J].城市規(guī)劃學(xué)刊,2009(4)：1-6.[FANG C L.Research progress and basic judgment of spatial range recognition standards for urban agglomeration[J].Urban Planning Forum,2009(4)：1-6.]

[2]李嶸,劉艷,劉玉露.基于IAHP-可拓理論的城市道路與高速公路銜接路段評(píng)價(jià)[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2015,17(4)：27-33.[LI R,LIU Y,LIU Y L.Evaluation of urban road and expressway connecting link based on IAHP-extenics theory[J].Technology&Economy in Areas of Communications,2015,17(4)：27-33.]

[3]孫啟鵬,高捷,鄒海波,等.通道運(yùn)輸方式的耦合機(jī)理及耦合協(xié)調(diào)度模型[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,34(5)：84-89.[SUN Q P,GAO J,ZOU H B,et al.Coupling mechanism and coupling coordination degree model of channel transport mode[J].Journal of Chang’an University(Nature Science Edition),2014,34(5)：84-89.]

[4]吳穎,盧毅,黃中祥.城市群綜合路網(wǎng)運(yùn)輸通道仿真識(shí)別與優(yōu)化[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,35(5)：117-123.[WU Y,LU Y,HUANG Z X.Simulation and optimization of integrated road network transportation channel in urban agglomeration[J].JournalofChang’an University (Nature Science Edition),2015,35(5)：117-123.]

[5]涂圣文,過(guò)秀成,孫志華,等.干線公路過(guò)境規(guī)劃評(píng)價(jià)方法研究[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào),2009,7(1)：32-37.[TU S W,GUO X C,SUN Z H,et al.Study on the evaluation method of highway transit planning[J].Journal of Transportation Engineering and Information,2009,7(1)：32-37.]

[6]王國(guó)明,李夏苗,鄒華鵬.城市群道路網(wǎng)絡(luò)上交通流的演化分析[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2014,14(2)：7-12.[WANG G M,LI X M,ZOU H P.The evolution oftraffic flow on the road network of urban agglomeration[J].Journal of Transportation Engineering and Information,2014,14(2)：7-12.]

[7]涂圣文.干線公路與組團(tuán)型城市銜接規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué),2014.[TU S W.Research on key technology of connection planning between trunk highway and group city[D]. Nanjing：Southeast University,2014.]