城市機場樞紐可達性及均衡水平分析與評估

摘

要：2021年中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，綱要對推進綜合交通發(fā)展、優(yōu)化交通布局提出明確要求，其中更是對2035年國家綜合立體交通網(wǎng)提出九大指標(biāo)，其中便包含了中心城區(qū)至綜合客運樞紐半小時可達率的要求。文章通過對上海市機場樞紐的可達性及均衡水平進行分析，結(jié)合加權(quán)平均旅行時間與可達性差距指數(shù)MAG找出交通網(wǎng)絡(luò)中的不足，旨在為交通運輸相關(guān)部門進行交通規(guī)劃與資源分配時提供決策參考。關(guān)鍵詞：可達性;均衡水平;加權(quán)平均旅行時間;MAG指數(shù)0

引

言可達性是指人們在不同地點、不同時間段乘坐交通工具到達特定目的地的便利程度，它是交通一體化不可或缺的一個重要概念，直接關(guān)系到城市發(fā)展和居民的生活品質(zhì)?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》（簡稱《綱要》）中指出我國交通運輸發(fā)展還存在一些短板，不平衡不充分問題仍然突出。綜合交通網(wǎng)絡(luò)布局仍需完善，結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化。分析交通樞紐可達性與均衡水平，找出交通樞紐不同交通方式可達性的差異，對達到《綱要》中提出的指標(biāo)和要求有重要幫助和現(xiàn)實意義。交通可達性是指一個地區(qū)或一個地點通過各種交通方式與其他地區(qū)或地點之間的連通程度和便利程度。交通可達性是城市和區(qū)域規(guī)劃中非常重要的概念，它不僅可以評估交通網(wǎng)絡(luò)的韌性[1]，也會影響城市的結(jié)構(gòu)和發(fā)展[2]，對于評估一個地區(qū)的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益等具有重要意義。現(xiàn)有的相關(guān)文獻主要集中于研究城市圈與經(jīng)濟圈之間的可達性，然而對城市內(nèi)樞紐的可達性以及其均衡水平的研究較少。王才雪等[3]利用區(qū)域高速公路網(wǎng)絡(luò)與經(jīng)濟社會發(fā)展數(shù)據(jù)，結(jié)合加權(quán)時空距離分析法及熵權(quán)法，量化測算了成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈的交通可達性與經(jīng)濟發(fā)展水平，構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型解析兩者互動關(guān)系。司亞旺和林立峰[4]采用離散度分析法對中心城市及各地區(qū)可達性水平進行綜合評價研究，綜合分析了復(fù)雜鐵路網(wǎng)對城市可達性的影響。相關(guān)可達性的研究也對本文的研究提供了借鑒。石飛、朱樂和原榕[5]梳理了基于各個方向的可達性研究成果，在此基礎(chǔ)上歸納了七種公共交通可達性的分析方法，并對不同的方法進行了總結(jié)和比較，其研究發(fā)現(xiàn)方法上通過GIS、空間句法等軟件進行二次開發(fā)，對可達性的度量上有更多優(yōu)勢。本文以上海市各街道至上海虹橋國際機場與上海浦東國際機場為例，通過交通可達性與均衡水平分析，找出交通網(wǎng)絡(luò)中的不足，旨在為交通運輸相關(guān)部門進行交通規(guī)劃與資源分配時提供決策參考。1

可達性模型構(gòu)建1.1

可達性模型及其評價方法計算交通可達性的方法有很多種，其中比較常用的是加權(quán)時間成本法。這種方法是根據(jù)不同的交通方式、道路狀況和出行時間來計算指定地點的可達性指數(shù)，然后將它們加權(quán)平均，得到區(qū)域的交通可達性指數(shù)。其計算公式為：其中：A表示區(qū)域k與機場i的可達性水平，其數(shù)值越小，說明可達性水平越高，反之則可達性水平越低。T表示區(qū)域k至機場i的最短到達時間。x表示的是到達機場所使用的交通方式，x為C時表示使用私人交通，x為P時則表示使用公共交通。M為機場吸引規(guī)模系數(shù)，需要通過指標(biāo)權(quán)重來獲得。其中私人交通易受外界各因素影響，因此私人交通最短到達時間使用以下公式：T=S/V

（2）其中：S為區(qū)域k至機場i的最短到達距離，V為私人交通的速度，本文定為60km/h。1.2

機場吸引規(guī)模評估指標(biāo)體系機場吸引規(guī)模的指標(biāo)結(jié)果含有眾多因素，經(jīng)比較和總結(jié)機場吸引范圍界定[6]和大型客運樞紐服務(wù)范圍指標(biāo)體系[7]，并通過學(xué)習(xí)顧海兵、段琪斐由交通一體化角度對指標(biāo)的擴充和權(quán)數(shù)的調(diào)整[8]。本文綜合考慮了機場吸引規(guī)模相關(guān)指標(biāo)選取的多樣性、復(fù)雜性、全面性，構(gòu)建了機場吸引規(guī)模評估指標(biāo)體系，如表1所示。1.3

機場吸引規(guī)模評估指標(biāo)權(quán)重的計算本文采用熵值賦權(quán)法[9]對機場吸引規(guī)模評估指標(biāo)體系進行指標(biāo)權(quán)重的計算，熵值賦權(quán)法是一種常見的多指標(biāo)決策方法，用于處理復(fù)雜多維度的決策問題。該方法可以將不同指標(biāo)的權(quán)重賦予相應(yīng)指標(biāo)的信息熵，通過計算每個指標(biāo)的相對貢獻來確定指標(biāo)權(quán)重，從而實現(xiàn)決策的有效性和可靠性。1.3.1

數(shù)據(jù)處理由于各因素指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)單位各不相同，因此應(yīng)先將所有因素指標(biāo)數(shù)據(jù)進行min-max標(biāo)準化處理[10]。Y=

（3）Y=

（4）式（1）與式（2）中，e表示第i個機場子功能系統(tǒng)中的第j個指標(biāo)值，e和e分別為指標(biāo)j的最大值與最小值，Y與Y分別表示正負向評估指標(biāo)。計算指標(biāo)e在j項指標(biāo)體系下所占的比重，如式（5）所示：X=

（5）1.3.2

計算信息熵根據(jù)公式（5）所得比重求出第j項指標(biāo)的熵值為：式（6）和式（7）中K為常數(shù)。1.3.3

計算權(quán)重根據(jù)每個指標(biāo)信息熵的比重和貢獻度，計算每個指標(biāo)的權(quán)重，如式（8）所示：1.3.4

機場吸引規(guī)模系數(shù)確定根據(jù)熵值賦權(quán)法進行數(shù)值處理后得到的權(quán)重向量，得到第i個機場的吸引規(guī)模為：M=e*w

（9）1.4

可達性差距指數(shù)在得到機場吸引規(guī)模系數(shù)后為了對2種交通方式求得的可達性進行可達性評估，文引入可達性差距指數(shù)MAG[11]，MAG指數(shù)通過計算公共交通和私人交通可達性指數(shù)之間的差異，能夠很好地衡量城市交通的發(fā)展。其評估模型為：MAG=（10）式中：MAG為街道K到達機場i的公共交通與私人交通可達性差距，其值往往在-1至1之間，數(shù)值越趨近于0，則表示兩種交通方式的可達性差距越小，在實例中，往往數(shù)值大于0，因為私人交通的可達性普遍高于公共交通，而數(shù)值越大則說明這一區(qū)域的公共交通建設(shè)往往有著更多的發(fā)展空間。2

可達性模型實例分析本文以上海市所有街道與2大機場為例，通過前文構(gòu)建的模型，對可達性進行計算與評估。計算分析所使用的數(shù)據(jù)來源于2017—2020年《中國統(tǒng)計年鑒》、《上海統(tǒng)計年鑒》以及民航局統(tǒng)計公報、上海機場官網(wǎng)、百度地圖、ArcGIS、高德API等資料（2020年開始因受新冠疫影響，數(shù)據(jù)不具有參考性，因此不考慮2020后情況）。2.1

數(shù)據(jù)權(quán)重與機場規(guī)模吸引系數(shù)計算為保證數(shù)據(jù)可靠性，在計算權(quán)重時本文通過2016—2019年虹橋與浦東2大機場數(shù)據(jù)進行權(quán)重計算，根據(jù)公式（1）至公式（6）計算表1中各指標(biāo)的權(quán)重，2大子功能系統(tǒng)的權(quán)重數(shù)據(jù)最終結(jié)果如表2、表3所示。在圖（1）和圖（2）中，數(shù)據(jù)越大則說明該指標(biāo)對所在子功能系統(tǒng)評價權(quán)重越大。如圖所示，O地面運輸網(wǎng)絡(luò)通達性對機場設(shè)施與服務(wù)水平子系統(tǒng)的評價權(quán)重最大，O第三產(chǎn)業(yè)占比對所在城市經(jīng)濟吸引力子系統(tǒng)的評價權(quán)重最大。對于子功能系統(tǒng)而言，權(quán)重越大的指標(biāo)對其的影響也就越大。通過計算得出的權(quán)重，通過公式（7）可以計算得出虹橋與浦東2大機場的吸引規(guī)模系數(shù)分別為M=37645.51404，M=38000.79816。2.2

機場可達性分析根據(jù)式（9）計算并統(tǒng)計可以得到各街道到達機場的最短到達時間，其中部分數(shù)據(jù)如表4所示，表4中*所表示的區(qū)域為鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其余為街道，機場P與機場C分別表示通過公共交通和私人交通到達機場的時間。將其代入式（8）中，得到各街道不同方式的可達性水平并通過式（10）計算該街道的可達性差距以及上海市各區(qū)的可達性差距均值，如表5所示（表5中除MAG外單位皆為分鐘）。上海市各街道至機場的公共交通加權(quán)平均旅行時間均值為94.8999分鐘，而私人交通加權(quán)平均旅行時間均值為41.4280分鐘。各區(qū)的MAG均值大多都在0.2至0.5之間，奉賢區(qū)略超出0.5為0.5075。個別街道與鄉(xiāng)鎮(zhèn)如徐匯區(qū)的華涇鎮(zhèn)，浦東新區(qū)的合慶鎮(zhèn)等MAG也超出了0.5。整體上看，大部分街道可達性差距指數(shù)并不大，但個別街道差異顯著，其中MAG超過0.5的街道占比8.837%，說明上海市整體可達性差距較小，公共交通規(guī)劃與發(fā)展良好，僅部分地區(qū)有待提高。對于中心城區(qū)半小時可達率的覆蓋要求還有較大的提升空間。3

結(jié)論與建議上海市機場樞紐是長三角乃至全國交通樞紐的縮影，本文融合上海市所有街道的數(shù)據(jù)，從公共交通與私人交通兩種方式對機場樞紐可達性及均衡水平進行分析與評估，根據(jù)前文數(shù)據(jù)與結(jié)論，結(jié)合《綱要》，為上海市機場樞紐可達性及均衡水平提出以下建議：（1）從加權(quán)平均旅行時間上看，上海市整體至機場樞紐的可達性水平較高。私人交通加權(quán)平均旅行時間短，公共交通時間偏長，而公共交通運行規(guī)律載客量普遍較高，提高公共交通可達性無論對城市發(fā)展或是居民幸福度的提高都有極大幫助。由于個別地區(qū)受地理位置影響，通過公路方式路程較長且因為方式單一容易堵塞，較難到達，因考慮增設(shè)地鐵或?qū)W習(xí)浦東機場的磁懸浮，對特定地區(qū)優(yōu)化公共交通方式與服務(wù)，從而有效增加困難地區(qū)的可達性。（2）從MAG上看，可達性差距指數(shù)超過0.5多為鄉(xiāng)鎮(zhèn)，不平衡不充分問題仍然突出，綜合交通網(wǎng)絡(luò)布局仍需完善，結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化。改善交通基礎(chǔ)設(shè)施，提高公路、橋梁和鐵路等交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平，使得鄉(xiāng)鎮(zhèn)與市區(qū)、交通樞紐之間的交通更方便、更快捷。從指標(biāo)權(quán)重也清晰可見，地面交通運輸網(wǎng)絡(luò)通達性十分重要，增加到達機場樞紐的方式辦法或在鄉(xiāng)鎮(zhèn)增設(shè)交通轉(zhuǎn)乘樞紐，減少因候車時間所產(chǎn)生的時間成本，以此提高居民前往樞紐的可達性，提高整體可達性