周雨陽， 李芮智， 潘利肖， 陳艷艷

(1.北京工業(yè)大學北京市交通工程重點實驗室， 北京 100124；2.北京工業(yè)大學交通運輸部城市公共交通智能化行業(yè)重點實驗室， 北京 100124)

近年來隨著高速鐵路的快速建設， 人們跨市出行頻率呈逐年上升趨勢， 以高鐵客運站為主的綜合交通樞紐成為城市對內、對外交通功能集結的重要交通節(jié)點， 擔負著旅客出行、集散、中轉、換乘的任務. 短時間內大量聚集的鐵路到達客流通過市內公共交通的換乘到達目的地， 因此， 樞紐站乘客換乘城市公共交通出行至市區(qū)的便捷程度至關重要.

可達性是指出行者選擇某種交通方式從出發(fā)地到目的地的便利程度[1-2]， 同時也是決策者衡量交通系統(tǒng)服務能力及出行者選擇出行交通方式的一個重要指標. 可達性具有時間和空間的特性：在時間層面上， 可達性將時間成本作為出行阻抗因素；空間層面上， 可達性反映了空間實體之間克服距離障礙進行交流的難易程度. 對于客運樞紐站， 良好的可達性保證了站點及時地疏散客流， 滿足大部分乘客的出行需求. 處于可達性較高的樞紐站往往能吸引到更多出行客流， 同時能夠提升城市交通的發(fā)展水平.

在對客運樞紐的可達性研究中， 主要是針對公共交通樞紐、機場和火車站的可達性出行研究. 宗剛等[3]對北京市36個公共交通樞紐不同時段的可達性進行評價， 并結合擁堵因素分析了可達性時空差異；Koster等[4]以個體到達機場的出行時間可靠性為指標對可達性進分析；汪淳等[5]從市域和區(qū)域2個方面分析基于軌道交通的機場可達性；李曉偉等[6]研究了可達性對航空、普通火車、高鐵、大巴4種不同交通方式選擇行為的影響.

在對公共交通可達性研究中， Lu等[7]建立了基于乘客需求的隨機效用模型， 通過出行時間和票價計算公交站點間的可達性；Lacono等[8]考慮乘客出行習慣， 建立了基于乘客感知公共交通可達性模型；李蘊雄等[9]運用網絡分析方法， 對比有無北京地鐵13號線的條件下居民出行可達性范圍的變化；陸化普等[10]利用可達性的潛能模型和效用模型研究大連市中心城區(qū)早高峰公共交通可達性；David等[11]使用等時線法對公共交通的可達性進行繪制；胡繼華等[12]將公交出行分為候車、乘車、停站和換乘4個階段進行公共交通可達性分析；周雨陽等[13]基于IC 卡提取個體公共交通出行鏈數(shù)據(jù)， 以行程時間、站點覆蓋度等指標對公交可靠性進行評價.

傳統(tǒng)的公共交通可達性計算方法中， 站間運行時間處理多為線路站間行程距離除以設定的車輛行駛速度， 無法量化不同時段下實時道路擁堵情況所帶來可達性的影響. 隨著城市公共交通的快速發(fā)展， 公共交通數(shù)據(jù)的實時性決定了公共交通分析與決策的有效性. 相對于傳統(tǒng)的可達性出行時間計算方法， 基于網絡地圖應用程序接口(application programming interface，API)計算的出行時間具有以下優(yōu)點：公交路網數(shù)據(jù)更加精細， 網絡線路的更迭更迅速， 在計算出行時間中， 考慮了路徑的復雜結構和特殊路況的影響， 能夠較好體現(xiàn)大規(guī)模下公交站點的換乘距離與換乘時間. 對于地面公交車輛運行時間， 則是考慮實時擁堵路況進行計算， 能很好地反映不同時段的公交網絡的可達性.

百度地圖中的路線規(guī)劃服務接口則是基于監(jiān)測的實時路況進行計算規(guī)劃路線方案， 返回的最佳路徑以及最短時間在不同的時段是考慮擁擠度后計算的，這相對于速度賦值的方法更精確， 彌補了以往可達性研究在時態(tài)變化上的不足. 以往對百度地圖獲取出行時間數(shù)據(jù)準確性驗證的研究中， 將API獲取出行時間數(shù)據(jù)與IC卡刷卡出行時間數(shù)據(jù)相比較， 出行時間的擬合度具有很高的相關性， 且擬合度較好[14-15].

高速鐵路樞紐承載著大規(guī)?？土魇枭⑴c聚集的功能， 在高鐵列車到達站點后， 旅客可在樞紐內換乘公共交通到達目的地. 為評價高鐵樞紐站換乘公共交通效率以及出行可達性，選取北京南站為研究對象， 以到達公交站點的出行時間作為時間成本， 構建多模式公共交通可達性模型， 結合百度地圖API數(shù)據(jù)和調查數(shù)據(jù)， 對高鐵樞紐站換乘公共交通到達市區(qū)的可達性進行研究. 通過模型計算到達站點的出行時間， 并將各站點總出行時間劃分不同行程時間段， 利用ArcGIS軟件生成出行等時線， 結合地形結構和土地利用進行分析， 分析和評價2個研究時段內北京南站到達市域各站點的可達性. 以北京南站可達站點數(shù)量作為統(tǒng)計指標， 統(tǒng)計多模式公交路網的整體出行時間和換乘次數(shù)分布. 最后根據(jù)評價結果提出改善建議. 評價結果對提升公共交通樞紐系統(tǒng)運行效率具有運營優(yōu)化指導意義. 同時， 本文對于可達性結果， 分析了公交路網的布設密度與城市位置的關系， 對于城市公共交通網絡的優(yōu)化也具有指導意義.

1 公共交通數(shù)據(jù)獲取

本節(jié)通過調查獲取相關數(shù)據(jù)以對北京南站公共交通可達性進行計算和分析， 數(shù)據(jù)分為四部分：高鐵列車到達時刻分布；北京南站公交系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)；北京南站公交系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)；站內換乘公交系統(tǒng)步行數(shù)據(jù).

1.1 高鐵列車到達時刻分布

高鐵樞紐站的公交出行客流大部分源自高鐵列車到站旅客， 客流需求高峰時段與高鐵列車到達時間的分布密切相關.
圖1為某日北京南站高鐵列車到達數(shù)量分布圖， 北京南站高鐵列車到達時刻均在6:00—24:00， 列車到達數(shù)量較多且分布不均勻，14:00—17:00到達客流迎來小高峰；20:00—23:00到達客流達到最大高峰. 研究表明， 高峰時段公共交通服務比平峰時段的公共交通服務更有價值[16-17]， 為更充分地了解北京南站的公共交通出行可達性， 本文重點考慮樞紐站到達客流高峰時段的公交可達性， 以判斷是否滿足多數(shù)乘客的出行需求. 本文研究的是由北京南站出發(fā)到達市區(qū)內站點的可達性， 出發(fā)客流與高鐵列車運送到站乘客數(shù)量有關， 以每列列車設600個座位， 按80%上座率進行計算， 一列高鐵列車到達480名旅客. 選取高鐵列車到站列車數(shù)作為客流高峰判斷依據(jù). 同時北京南站出發(fā)的常規(guī)地面公交以及軌道交通多數(shù)于23:00前停止運營， 為避免線路停運對晚間時段可達性影響， 將日間客流小高峰時段14:00—17:00和晚間客流大高峰時段20:00—23:00作為研究時段.

1.2 北京南站公交系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)

1.2.1 地面公交基礎數(shù)據(jù)

起點站為北京南站的公共交通線路運營服務直接影響整個地面公交出行的可達性， 因此對北京南站地面公交基礎數(shù)據(jù)， 包括公交線路、首末站以及首末班車運營時間進行調查. 如圖2所示， 北京南站地面公交站點主要為南廣場公交樞紐、北廣場公交樞紐和北京南站公交站， 研究時段內共15條地面公交線路處于運營狀態(tài)， 其中， 13條常規(guī)公交線路， 2條機場大巴線路. 地面公交的運營服務時段如表1所示， 常規(guī)地面公交服務最早從4：50開始運營， 最晚于23：00之前停止運營.

1.2.2 地鐵基礎數(shù)據(jù)

對北京南站站內地鐵出行調查主要包括：直達線路的設施運營情況以及首末班車時間. 北京市地鐵線路共17條， 在北京南站設有地鐵4號線和地鐵14號線東段2條線路， 北京南站4號線、14號線東段首班車時間分別為05:15和05:30；末班車時間分別為23:28和22:40；4號線、14號線早晚高峰發(fā)車間隔為2 min， 其余時間為3 min.

1.3 北京南站公交系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)

1.3.1 到達站點運行時間

利用百度地圖API接口獲得乘客以北京南站為起點， 直達和換乘條件下地鐵線路、公交線路各站點為終點， 考慮出發(fā)時間，選定在14:00—17:00、20:00—23:00時間段某一時刻出發(fā)， 得到各個地鐵站點和公交站點的運行時間. 其中， 百度地圖Web服務API提供了http/https接口， 通過此接口發(fā)起檢索請求， 獲取返回json格式的公交路線規(guī)劃數(shù)據(jù). 出于乘客對出行路線選擇因素的多樣性， 如部分乘客偏好少換乘， 部分乘客偏向最短出行時間， 針對不同的市內換乘策略采用最佳出行路線作為出行路徑， 返回的字段中整合所需的出行數(shù)據(jù)， 得到起點站、終點站、路線的出行段(出行段包括站間換乘)、各出行段的交通方式類型及出行時間等字段信息.

表1 北京南站地面公交運營服務時段

對于地面公交出行， 由于受到路面交通擁堵狀況的影響， 乘客在不同時段乘坐地面公交出發(fā)時所需在車時間不同. 在14:00—17:00和20:00—23:00時間段內出發(fā)到達同一站點運行時間不同，14:00—17:00的運行時間大于20:00—23:00的運行時間， 途徑站點越多在車時間的差距越明顯. 地鐵不受地面交通擁堵影響， 運行時間較為穩(wěn)定， 在車時間不受出發(fā)時段的影響.

1.3.2 地鐵內部換乘及接駁地面公交可行性

在進行地鐵線路間換乘時， 乘客有可能會遇到長期等待換乘首班車或錯過末班車而無線路可換乘的情況. 此時需考慮地鐵換乘站周圍的可接駁公交， 讓乘客提前做好出行計劃， 確定是否繼續(xù)選擇公共交通出行或更換其他交通方式來完成此次出行. 考慮北京南站出發(fā)的地鐵線路及換乘下的地鐵線路進行研究， 如圖3所示.

對于地鐵4號線， 共有角門西、菜市口、宣武門、西單、平安里、西直門、國家圖書館、海淀黃莊、西苑9個換乘站， 分別可換乘地鐵10號線、7號線、2號線、1號線、6號線、13號線、9號線、16號線. 對于地鐵14號線東段， 共有大望路、蒲黃榆、金臺路、九龍山、十里河、望京6個換乘站， 分別可換乘地鐵1號線、5號線、6號線、7號線、10號線和15號線.

對于地鐵4號線， 首班車時刻下存在乘客需在換乘站等待較長時間才能換乘地鐵的情況. 乘客乘坐4號線在05:20到達菜市口站， 需等待23 min才能坐到7號線(焦化廠—北京西站)05:43的首班車；乘客乘坐4號線在05:19到達國家圖書館站， 需等待40 min才能坐到9號線(國家圖書館—郭公莊)05:59的首班車；乘客乘坐4號線在05:13到達海淀黃莊站后， 需等待65 min才能坐到10號線外環(huán)06:18的首班車；乘客乘坐4號線在05:04到達西苑站， 需等待56 min才能坐到16號線06:00的首班車. 末班車時刻下， 如表2所示， 在與9條線路的換乘中， 均出現(xiàn)換乘不可實現(xiàn)的情況. 錯過2號線(全程)、6號線(海淀五路居方向)、10號線(外環(huán))末班車， 與7號線、13號線和16號的換乘不可實現(xiàn). 2號線、9號線和16號線的公交接駁僅有一條線路， 而10號線的換乘站角門西站則沒有可接駁公交.

表2 末班車下4號線換乘及接駁公交

對于地鐵14號線東段， 首班車時刻下也存在較長時間等待換乘地鐵情況， 如14號線在05:24到達金臺路站， 需等待33 min才能坐到6號線05:57的首班車. 末班車時刻下， 如表3所示， 地鐵14號線在與6條地鐵線路的末車換乘中， 與1號線和10號線的換乘時間充裕；與5號線和6號線換乘時間緊張， 乘客極有可能會錯過末班車；與7號線和15號線的換乘不可實現(xiàn)， 會錯過末班車. 在公交接駁方面， 14號線和15號線在望京換乘站無地面公交可供接駁.

表3 末班車下14號線換乘及接駁公交

1.4 站內換乘公交系統(tǒng)步行數(shù)據(jù)

北京南站的列車到達后的出站口為“到達口”， 北京南站地下一層東西兩側共有8個到達口， 奇數(shù)到達口1、3、5和7在南站地下一層東側， 由北向南依次分列；偶數(shù)到達口2、4、6和8在南站地下一層西側， 由北向南依次分列. 乘客出到達口之后將分散， 根據(jù)自己的目的地選擇換乘地鐵、公交等出行方式(見圖2).

通過調查多組不同到達口到不同地鐵/公交線路候車點的步行換乘時間， 并將線路按所在站點分類. 考慮到達高鐵樞紐站的乘客對于換乘路徑不熟悉， 樞紐站引導標識眾多容易造成乘客停滯和繞路等現(xiàn)象， 對調查換乘時間與乘客人數(shù)進行分析， 并將多數(shù)乘客的換乘時間區(qū)間作為模型計算的步行換乘時間. 北廣場公交樞紐和南廣場公交樞紐的換乘時間分析如圖4所示.

對于北廣場公交樞紐， 取5～8 min內平均值384 s作為換乘步行時間. 對于南廣場公交樞紐， 取6～9 min內的平均值445 s作為換乘步行時間. 地鐵站臺的換乘時間則絕大多集中于4～7 min， 取該區(qū)間內平均值358 s作為換乘步行時間. 各公交候車站點的換乘時間如表4所示.

2 多模式公共交通可達性計算模型

多模式公共交通系統(tǒng)是由地面公交、地鐵和地鐵換乘公交所組成的公共交通系統(tǒng). 公共交通可達性即乘客通過公交系統(tǒng)完成一次出行的便利程度， 出行過程花費的時間越長， 可達性越低；出行時間越短， 則可達性越高. 模型建立將以出行時間為指標， 并選擇最短出行時間進行可達性分析. 按照交通出行方式分為單一公交出行模式、單一軌道交通出行模式以及混合交通出行模式. 不同的出行模式都有不同的出行階段以及不同換乘關系. 按照換乘條件將多模式公共交通的出行模式劃分為公交之間的換乘、地鐵之間的換乘以及地鐵換乘公交3種， 如表5所示.

表4 北京南站站內步行換乘至各公交候車點時間

表5 按換乘條件劃分的公共交通出行模式

本模型考慮出行時間和換乘條件將多模式公交可達性計算分為兩部分：直達條件下可達性計算和換乘條件下可達性計算.

以北京南站為例， 乘客從出發(fā)點選擇公共交通出行到達其目的地需要經過3個階段：1) 從高鐵站到達口至公交候車點的換乘步行時間； 2) 公交站臺候車時間； 3) 乘客乘坐公交到達目的站點的運行時間. 北京南站公共交通出行可達性可表示為

Aj=θh+θw+θj

(1)

式中：Aj為北京南站公共交通出行到點j的可達性；θh為從高鐵站到達口至公交候車點的換乘步行時間；θw為公交站臺候車時間；θj為乘客乘坐公交到達目的站點的運行時間.

換乘步行時間θh取值見表4， 以高峰時段14:00—17:00和21:00—23:00作為研究對象， 本文設定候車時間取值5 min. 運行時間θj則按照無換乘、1次換乘和2次換乘的條件分別進行計算.

2.1 無換乘條件下可達性模型

無換乘可達性即乘客在出行過程中沒有發(fā)生換乘， 出行階段只有1個， 起訖點均為公交站或均為地鐵站， 則θj為

(2)

式中：n為該出行階段途徑站點個數(shù)；k為該出行階段經過的第k個站點；tk為線路的第k個站間的運行時間.

2.2 有換乘條件下可達性模型

有換乘條件下可達性即乘客在出行過程中需進行線路換乘才能到達目的地的可達性. 根據(jù)北京市實際路網情況以及考慮到乘客所能接受的最大換乘次數(shù)， 僅考慮最大換乘次數(shù)為2以下的可達性計算.

2.2.1 一次換乘下可達性模型

(3)

式中：tx為出行階段1第x個站點的運行時間；ty為出行階段2第y個站點的運行時間；n為出行階段1的途徑站點個數(shù)；m為出行階段2的途徑站點個數(shù)；th為換乘時間；tw為候車時間.

2.2.2 兩次換乘下可達性模型

(4)

模型以時間成本為指標， 以完成一次指定起訖點的出行時間作為乘客的出行時間， 并選擇最短出行時間作為時間成本進行可達性分析. 本模型考慮出行時間和換乘條件將公交可達性計算分為兩部分：直達條件下可達性計算和換乘條件下可達性計算， 本模型換乘條件設為2次及以內. 最后，通過模型的計算得到北京南站公共交通站點間的出行時間.

3 多模式公共交通可達性評價

對于不同出行模式下由北京南站出發(fā)通過公共交通到達各站點的出行數(shù)據(jù)， 根據(jù)直達和換乘條件對站點出行數(shù)據(jù)進行分類， 并根據(jù)可達性模型， 利用MS Excel軟件對出行時間、換乘次數(shù)等指標進行計算， 經計算后的多模式公共交通的出行數(shù)據(jù)示例如表6所示.

表6 北京南站出發(fā)的公共交通出行數(shù)據(jù)示例

由于百度API數(shù)據(jù)中出行時間處理過程的“黑盒性”， 需要對其數(shù)據(jù)準確度進行驗證， 以保證后續(xù)分析的正確性. 通過Oracle提取和分析了一周內的公共交通IC卡和AFC構成的出行鏈數(shù)據(jù)， 將起點設為北京南站的公共交通站點， 在研究時段內提取其至各站點的出行時間， 在出行時間異常的錯誤數(shù)據(jù)篩選后， 并按照站點進行聚類， 計算其平均出行時間. 將相匹配的刷卡數(shù)據(jù)與API數(shù)據(jù)出行時間進行相關性分析， 結果如圖5、6所示. 可以看出， 二者的R2均在0.89水平上， 擬合程度較高， 具有較高的可信度.

對于驗算后的不同站點計算的出行時間， 利用ArcGIS軟件的空間分析模塊處理并可視化一天不同出發(fā)時段下出行時間在30、60、90、120 min內的公共交通可達范圍， 結合土地利用、路網形狀對公共交通可達性進行分析， 并使用出行時間、換乘特性2個指標對北京南站公共交通可達性進行效率評價.

根據(jù)北京南站列車到達時刻分布， 選取研究時段為高鐵客流到達的2個高峰時段， 即14:00—17:00和20:00—23:00. 研究區(qū)域為北京市六環(huán)內所有公交和地鐵站點覆蓋的區(qū)域， 如圖7所示.

3.1 14:00—17:00時段公交出行可達范圍

處于14:00—17:00出發(fā)時段內由北京南站出發(fā)的公共交通可達性范圍如圖8所示. 公共交通可達性以北京南站為中心向外逐漸衰減， 不同出行時間的可達范圍在發(fā)散式城市主干道和地鐵線路的影響下， 呈現(xiàn)波動式突起和凹陷.

30 min可達范圍包括了北京二環(huán)路以內大部分地區(qū). 4號線和14號線東段在南部、北部、東部形成突起， 西部地區(qū)受地鐵14號中段未開通的原因沒有形成突起趨勢. 東北側存在小幅度凹陷是由于天壇公園、龍?zhí)逗珗@、陶然亭公園等城市公共空間布局對可達性帶來的影響.

60 min可達范圍包括了北京市四環(huán)路段內大部分區(qū)域， 主要原因是該區(qū)域內地鐵站點密集， 乘客通過地鐵之間的換乘可減少大量的出行時間. 南部有較大的突起， 是受地鐵4號線的延伸， 一些站點可通過地鐵和公交直達， 或者是地鐵換乘公交到達， 減少了乘客的出行時間. 北部突起部分為地鐵4號線和地鐵16號線2條地鐵交匯區(qū)域， 同時， 突起地區(qū)的公交站點密度較大， 相對南部地區(qū)形成突出部分.

90 min可達范圍包括了五環(huán)的絕大部分地區(qū)， 基本涵蓋了大部分地鐵站點， 南部地區(qū)突起的部分為地鐵4號線和房山線的延伸；西部地區(qū)的突起為地鐵1號線的延伸；北部的突起部分為昌平線和16號線的延伸， 同時該地區(qū)的公交站點密度很大. 90 min可達范圍有沿著地鐵一號線和八通線向東西2個方向延伸的趨勢， 東側八通線的土橋方向表現(xiàn)得更為明顯. 東北部由于受到香山和頤和園等的影響， 可達范圍向內凹陷， 公交可達性較差.

120 min可達范圍南部相對北部地區(qū)到達更遠的地區(qū)， 大部分地區(qū)接近于六環(huán)或超出六環(huán)外. 東部突起是受1號線的延伸；西南部突起則是因為房山線、4號線和亦莊線的延伸；而西北部部分位于上莊地區(qū)， 受到上莊水庫、濕地公園等用地類型的影響， 以及交通站點較少， 到達需要多次換乘， 可達范圍向內凹陷， 可達性較差.

對于北京南站到達其他客運樞紐站的可達性，由于地鐵4號線的作用， 乘客可直接通過地鐵4號線換乘7號線到達北京西站， 換乘2號線到達北京站， 地鐵14號線換乘公交到達北京東站， 因此北京站、北京東站、北京西站均在北京南站出行60 min可達范圍內. 地鐵機場線的設置也使得乘客通過地鐵的換乘即可在90 min內到達首都國際機場.

整體來看， 以北京南站為中心， 東北部分可達時間相對較長；東部由于八通線和6號線的延伸可達性較好；西部設有水庫、森林公園、香山公園、植物園等公共用地， 地鐵線路和公交線路需要繞行布設， 可達性相較于東部較差. 北部的昌平線和15號線均穿過六環(huán)外， 相較于東西兩側具有更高的可達性. 南部地區(qū)受9號線、房山線、大興線和亦莊線線路延伸的影響， 90 min內便能到達大部分地區(qū). 五環(huán)以外， 東部地區(qū)依賴于密集的地鐵站點和公交接駁線路相對于西部地區(qū)具有較高的可達性. 14:00—17:00時段從北京南站出發(fā)乘坐公共交通在2 h內可到達北京市六環(huán)以內大部分地區(qū).

3.2 20:00—23:00時段公交出行可達范圍

20:00—23:00出發(fā)時段下由北京南站出發(fā)的公共交通出行可達范圍如圖9所示. 可以看出， 相較于14:00—17:00時段可達性， 20:00—23:00時段的各出行時間段內表現(xiàn)出更高的可達性.

30 min可達范圍覆蓋了二環(huán)的大部分區(qū)域， 包含了地鐵2號線大部分范圍， 由于地鐵4號線可方便的換乘到7號線、2號線、1號線等較近線路， 乘客使用地鐵可節(jié)省大量的出行時間. 受4號線向南部延伸的影響， 可達范圍在南部有較大的突出， 范圍接近于五環(huán)區(qū)域.

60 min可達范圍覆蓋了五環(huán)大部分區(qū)域， 地鐵1號線的作用更加明顯， 其東部有沿地鐵1號線和八通線方向延伸的趨勢， 西部也由于地鐵1號線蘋果園方向線路有小幅度的突起. 北部突起部分是由于該地區(qū)為回龍觀、清華東路西口、西二旗， 居住人口較大， 公交站點分布密集， 出行方便. 南部地區(qū)由于4號線和亦莊線的延伸， 在新宮地區(qū)形成突起， 中間凹陷地區(qū)雖設有341路、526路和926路3條公交線路， 但走向相同， 乘客只能利用公交完成出行， 因此需要花費更多的時間， 相較于兩側， 可達性較差. 東南部的突起是地鐵7號線的延伸所致.

90 min可達范圍南部地區(qū)大部分接近6環(huán)線， 主要是因為南部有4號線、亦莊線和房山線3條向南延伸的地鐵線路， 覆蓋面積大， 表現(xiàn)出良好的可達性. 東部由于6號線、八通線的延伸使可達范圍線直接穿過6環(huán)線， 同時該地區(qū)經過312路、316路、317路、322路、626路和591路等多條公交線路， 交通方便， 相較于西部具有更高的可達性， 東北部受到機場、高爾夫球場、薰衣草莊園、公園等地物以及河流影響， 可達范圍向內凹陷， 可達性較差. 西北地區(qū)普遍受到上莊水庫、香山、公園、河流等的影響， 可達范圍邊界較為平滑.

120 min可達范圍大部分接近或超過6環(huán)線. 包圍了6環(huán)內大部分地區(qū). 該出發(fā)時段下在2 h內可到達北京大部分地區(qū).

在北京南站與其他樞紐站的可達性上， 北京西站和北京站在北京南站出行30 min范圍內;北京東站則在60 min出行范圍內， 首都國際機場是在90 min出行范圍內， 與14:00—17:00范圍基本一致.

整體來看， 南部地區(qū)由于地鐵4號線和9號線延伸使得該覆蓋區(qū)域可達性較高. 由于7號線、八通線、6號線的延伸使得東部地區(qū)可達性高于西部. 120 min可達范圍可覆蓋到整個六環(huán)，相較于14:00—17:00時段可達性更高. 因為20:00—23:00時段地面車流量較少， 地面公交的可達性變高.

3.3 不同時段下多模式公交出行可達性對比

對比14:00—17:00和20:00—23:00兩個出發(fā)時段的多模式公共交通可達范圍， 兩時段下公共交通出行均表現(xiàn)出了良好的可達性. 14:00—17:00時段可達范圍與地鐵網絡的延伸具有很強的一致性， 而20:00—23:00時段可達范圍結構中地鐵主導作用沒有很明顯. 結合不同出發(fā)時段下的道路交通情況進行分析， 14:00—17:00時段通過地鐵出行不受地面交通狀況的限制， 乘客地鐵列車到達時間較短， 地鐵對出行可達性起到主導作用， 而地面公交僅作為地鐵的補充. 在20:00—23:00時段內， 由于晚間地面交通車流較少， 減少了地面公交的擁堵時間， 增加了地面公交的可達性， 此時地面公交能有效發(fā)揮覆蓋范圍廣的優(yōu)勢， 可達性相對于14:00—17:00時段在相同出行時間范圍內能覆蓋更大的區(qū)域.

3.4 可達性指標評價

3.4.1 出行時間指標

在可達性建模中選取出行時間作為可達性的計算結果， 出行時間依賴于出行過程中各個出行階段所耗時間的之和， 包括北京南站到公共交通站點的站內步行時間、候車時間、在車時間以及換乘時間. 對由百度API數(shù)據(jù)獲取后經處理的北京南站出發(fā)的公共交通出行數(shù)據(jù)， 按照北京南站到達各站點的出行時間以及換乘次數(shù)進行統(tǒng)計， 得到北京南站公共交通出行時間累計曲線，如圖10所示， 換乘次數(shù)的比例分布如圖11所示. 出行時間分布中， 在40～60 min的出行時間人數(shù)比例最高， 占36%；出行時間大部分在20～80 min， 其出行比例占到了83%；出行的平均時間為56 min. 由此可以發(fā)現(xiàn)，在1 h內北京南站出行能到達大部分地區(qū)， 顯示出北京南站良好的公共交通出行可達性.

3.4.2 換乘線路指標

由于北京市擁有高密度的公交和地鐵網絡， 乘客在選擇公共交通出行時基于最短出行時間的考慮， 不可避免地需要進行換乘. 因此在出行可達性指標中還需要考慮到出行的換乘特性， 包括換乘次數(shù)和換乘系數(shù). 換乘包括地鐵之間的換乘、公交之間的換乘以及地鐵接駁地面公交. 公共交通出行過程中平均換乘為1.15次， 其中換乘次數(shù)最多的為1次， 比例為47%；0～1次換乘的出行比例為76%.

乘客平均換乘系數(shù)是衡量乘客出行直達性的指標之一， 反映乘客換乘的方便程度， 換乘系數(shù)越高表明乘客出行的直達程度越高， 平均換乘系數(shù)可表示為

(5)

計算的結果表明， 北京南站公共交通的平均換乘系數(shù)為1.25. 根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范》對平均換乘系數(shù)的要求， 大城市平均換乘系數(shù)不應大于1.50， 北京南站公共交通出行的平均換乘系數(shù)低于標準值， 公共交通出行的直達性較好.

通過不同高峰客流時段由北京南站出發(fā)的公共交通可達性分析， 可以發(fā)現(xiàn)：北京南站以北地區(qū)由于地鐵4號線的8個換乘站， 與7號線、2號線、1號線、6號線以及10號線均換乘方便， 使得北部相對南部表現(xiàn)出更高的可達性.

4 結論

1) 公共交通可達性范圍受到地鐵線路網絡的影響， 地鐵線路走向對于北京南站多模式公共交通可達性的提高具有重要作用. 例如地鐵4號線在南北部的延伸對地鐵沿線及周邊均帶來了很高的可達性， 地鐵1號線在東部的延伸使東部具有較高的可達性.

2) 北京南站公共交通可達性受到地形、公園設施等土地利用的影響， 例如北京市西北部分布著森嶺公園、山脈以及河流等， 地鐵及公交線路的設置需要繞行設置， 導致在不同出行時段內的最大可達范圍明顯與邊界外的土地利用相關， 呈凹陷或平滑延伸的趨勢.

3) 不同出發(fā)時段的可達性受地面交通狀況的影響. 在14:00—17:00時間段內， 由于地面交通流量較高， 地鐵線路可達性為整體可達性的主導因素， 可達范圍與地鐵網絡的延伸具有很強的一致性. 而20:00—23:00時間段內， 地面交通流量較小， 減少了地面公交的擁堵時間， 增加了地面公交的可達性， 此時地面公交能有效發(fā)揮覆蓋范圍廣的優(yōu)勢， 可達性相對于14:00—17:00時段在相同出行時間范圍內能覆蓋更大的區(qū)域.

4) 北京南站與其他客運樞紐的公共交通可達性良好. 北京站、北京西站、北京東站在客流高峰期內通過公共交通的出行時間均在60 min內， 首都國際機場在90 min出行可達范圍內.

5) 由北京南站出發(fā)的地鐵加地面公交的網絡和站點分布對不同地域的可達性影響較大. 在經濟商貿區(qū)和居民居住區(qū)等區(qū)域具有密集的地鐵站點和公交站點， 線網重復率高；而偏遠位置站點到達需要線路繞行或換乘才能到達， 增加了出行時間. 可對可達性薄弱區(qū)域增加局部微循環(huán)公交線路， 從而減少出行阻抗， 擴大公交服務范圍.

6) 通過出行時間和換乘特征指標對北京南站公共交通出行可達性的進行定量的分析， 出行時間分布中， 有36%的比例在40～60 min；出行時間大部分在20～80 min， 其出行比例占到了83%；出行平均時間為56 min. 平均換乘為1.15次， 其中換乘次數(shù)為1次的所占人數(shù)最多， 出行比例為47%；0～1次換乘的出行比例為76%.

7) 針對客運樞紐站點， 建立多模式公共交通可達性模型，對提升公共交通樞紐系統(tǒng)運行效率具有運營優(yōu)化指導意義. 本文對于可達性結果， 分析了公交路網的布設密度與城市位置的關系， 對于城市公共交通網絡的優(yōu)化也具有指導意義.

8) 出于對比日間和晚間的高峰時段可達性的原因， 以連續(xù)3 h作為一個研究時段劃分. 在后續(xù)的研究中， 將進一步細分研究時段對可達性進行評價， 以研究樞紐站點的實時可達性. 在數(shù)據(jù)源上， 可對樞紐站點開設的定制公交及夜班公交進行進一步可達性分析與評價.