大城市客运交通枢纽规划理论与方法研究 119页

东南大学博士学位论文大城市客运交通枢纽规划理论与方法研究姓名：吕慎申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：李旭宏20040101 摘要摘要随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的推进，城市交通问题越来越严重，其中大城市客运交通枢纽规划和建设的滞后是制约城市交通健康发展的重要的因素之一。本文以我国大城市客运交通枢纽为研究对象，对客运交通枢纽规划理论以及技术方法进行了探索性的研究，为从系统和全局角度对大城市客运交通枢纽规划、建设以及决策分析提供理论依据。本文首先采用理论分析与国内外发展经验相结合的方法，研究得出未来我国大城市客运交通枢纽将以轨道交通枢纽和常规公交枢纽两种形式为主以及两种枢纽内主要的换乘方式。接着，在探讨未来我国大城市的布局形态和空间结构的基础上，以城市客运交通枢纽所承担的功能为切入点，将大城市客运交通枢纽划分为对外客运交通枢纽、市级客运交通枢纽、中心区级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽和片区级客运交通枢纽五个等级，并分析了各等级客运交通枢纽的特征以及枢纽之间的交通联系。然后，针对客运交通枢纽在城市发展过程中的地位和作用，提出了大城市客运交通枢纽布局规划的目标，围绕该目标，提出了“宏观总体布局、微观分级建模”两步式客运交通枢纽布局规划方法。首先进行了与未来大城市用地布局适应的客运交通枢纽概念性布局规划。在概念性布局规划的指导F，以枢纽所承担的功能为依据，从枢纽布局与城市用地相结合以及使枢纽成为城市公共交通的依托点，促进城市客运交通一体化的角度出发，针对市级、中心区级、边缘组团级以及片区级客运交通枢纽分别建立枢纽选址规划模型。并针对模型求解的两个核心问题；城市客运交通走廊的确定与客运交通枢纽选址规划模型的寻优算法进行了深入地研究。本文针对城市客运交通走廊的特征以及系统聚类法和动态聚类法的各自特点，应用两步聚类法确定城市客运交通走廊；对于选址规划模型的寻优算法，考虑到该模型具有计算空间大，函数变化非线性等特点，在充分比较了多种优化算法的优缺点和适应性的基础上，设计了相应的遗传算法求解枢纽点的最优位置。再后，本文在充分考虑城市用地、城市区位以及城市交通网络等影响因素的基础上，从系统、全局角度出发，应用“四阶段”法对大城市客运交通枢纽需求分析进行了研究。最后．本文在枢纽布局和需求分析的基础上，主要应用时空消耗理论并结合相关规范，提出了枢纽内站场类漫施、集散类设施以及车辆在枢纽内行驶所需要设施等设施规模的计算方法。关键词：大城市、客运交通枢纽、等级结构、布局规划、需求分析、规模 东南大学博士学位论文AbstractWiththefastsocialandeconomicdevelopmentandurbanizationprocessspeedingup，theproblemsofurbantraffichavebecomeincreasinglyserious．Oneofthemajorfactorsthatimpedethedevelopmentofurbantransportationisthelagdevelopmentofurbanpassengerterminals．Thepurposeofthispaperistoprovidetheoreticsupporcforplanning，constructionanddecision—makingofurbanpassengerterminalsinChinabigcities．Firstly．Combiningthetheoreticanalysiswithdomesticandoverseasexperiences，theresearchindicatedthatrailIntermodaJterminalsandbusjntermodaJterminalswi¨betheprimaryformsinthefutureforChina．Railintermodalterminalsprovidetransferencetootherrailtransitlines，buses．carsandbicycles．Busintermodalterminalsprovidetransferencetootherbuseslinesandbicycles．Secondly，basedonthestudyoffuturepatternsandstructuresofChinabigcities，Fivestructurallevelsoftheurbanpassengerterminalsareidentifiedaccordingtotheterminals"functions．Thestructurallevelsidentifiedarecomposedofexternalpassengerterminals，citywidepassengerterminals，marginalareapassengerterminals，heartlandpassengerterminalsandzonepassengerterminals．ThepaperalsoanalyzedthecharactedsticsoftheterminalateachlevelandtheirtransportationrelationshipsThirdly。thepaperputforwardthelayoutobjectiveoftheurbanpassengerterminalsinChinabigcitiesafteranalyzingthestatusandfunctionoftheurbanpassengerterminalsintheurbandevelopment．Toachievethelayoutobjective，atwo—stepplanningmethodoftheurbanpassengerterminals—J。macrOscOpIcandintagratedlayout，microcosmicandspecificmodel”wasbroughtforward．Firslofa11．theconceptlayoutplanningofurbanpassengerterminalswhichisconsistentwithurbanlandusewasconducted，Then，withtheguidanceoftheconceptlayoutplanningthemodelsforeachlevelpassengerterminalswerebuiltbyusingfunctionanalysisandfromthecombinationthelayoutofurbanpassengerterminalswiththeurbanlanduseandpromotionintegrationoftheurbanpassengertraffic．Finally,twokeyproblemsofthemodelsolutionwerethoroughlystudiedwhichwerethedeterminationoftheurbanpassengertrafficcorddorandtheoptimizingsolutionofthemodel．Thetwo—stepclusteranalysiswasappliedtodeterminetheurbanpassengertrafficcorddorbyanalyzingthecorridor’scharacteristicsandtheadvantagesanddisadvantagesofthesystemclustermethodandthedynamiccluster．ThegeneticalgorithmwasdonetoascertaintheoptimalpositionoftheurbanpassengerterminalsinviewofthegreatnessofthecalculationspaceandthenonlinearoffunctionsandbasedonII AbntactanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesofmanyoptimizingarithmeticFourthly，basedonadequateanalysisthemaininfluencingfactorssuchasurbanlanduse．urbanlocationandurbantrafficnetworks．thefour-stepmethodwassystemicallyusedtoforecastthedemandofurbanpassengerterminalinthebigcityLastly,basedonthelayoutoftheurbanpassengerterminalanddemandanalysisthemethodsofcalculationtheareaofparkingestablishment，distributingestablishmentandrunningestablishmentwereputforwardbyusingthetheoryofspace—timeconsumeandcombiningcorrelativecriterion，Keywords：bigcity；urbanpassengerterminals；levelandstructure；layoutplanningdemandanalysis；area 东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：垦!逸Et期：兰塑生：￡：兰f}东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：墨：匦导师签名：k叁日期：三堡!}：量：斗 第一章绪论1．1研究的意义城市交通是城市四大功能之一，是城市及区域社会经济活动的纽带和动脉。它不仅与城市居民日常生活息息相关，而且直接影响着城市建设、土地的开发利用、经济的发展和国民经济的运行效率。在城市交通这个复杂大系统中，城市客运交通是一个重要的子系统。社会经济的快速发展，人民生活水平的提高以及城市化进程的迅速推进，不仅使城市客运需求量剧增，而且使城市客运需求呈现出多元化、多层次的变化趋势。需求的变化使原来以单一的地面交通方式(步行、自行车、常规公交、小汽车等)为主的客运交通系统越来越不适应城市发展的需要，目前我国大城市把建立快速大容量的轨道交通方式为骨干，地面常规公交为主体，私人交通方式(步行、自行车、私人小汽车等)为补充的多元化、多层次、立体化的城市客运交通系统作为城市的发展战略目标。如何把各种交通方式有机的衔接起来，充分发挥各种交通方式自身的优势，相互协调、相互补充，组成一个统一的整体，已越来越受到各方的广泛关注，成为我国大城市客运交通迫切需要解决的重点问题之一。城市客运交通枢纽是大城市客运交通系统中的关键性节点，承担着衔接各种不同交通方式、保证居民出行顺利实现中转换乘等重要功能，其运行效率的高低，直接关系到城市客运交通系统中各种交通方式的衔接配合以及功能的充分发挥，关系到以公共交通为主的客运交通体系的建立，关系到居民出行的方便程度，关系到城市客运交通系统综合运输效率，就犹如交叉口在路网中作用。过去我国大城市对城市客运交通枢纽没有给予充分的重视，存在重线路(道路、轨道交通等)建设，轻枢纽规划与设计的误区，使我国大城市客运交通换乘效率低下，换乘时间远高于国外发达国家的大城市．城市客运交通枢纽往往成为客运交通的瓶颈，直接影响城市交通效率。随着我国城市道路和轨道交通建设的进一步完善，客运交通枢纽规划、设计以及建设滞后所引起的问题，暴露的越来越明显，一些大城市已经逐步意识到客运交通枢纽在城市客运交通中所发挥的举足轻重的作用，并开始进行客运交通枢纽的规划建设，如上海人民广场将于2005年建成集地下3条轨道交通、地上7个公交主、辅枢纽于一体的大型综合换乘枢纽，北京的西直门将于2007年建成国内第一个集国铁、城铁、地铁、公交等四位一体的“交通综合体”。客运交通枢纽的规划、设计、建设迫切需要进行相关的理论和方法的研究，以便为其提供理论依据。1．2国内外研究概况1．2．1国外研究概况国外大城市对客运交通枢纽的规划和建设一直都非常重视，设计和建设了许多成功的范例。通过分析，国外客运交通枢纽主要分为两类： 东南大学博士学位论文(1)市际交通与城市交通衔接的枢纽市际交通与城市交通衔接的枢纽主要是保证城市对内对外交通的有机衔接，这类交通枢纽主要位于城市对外交通出入口，如火车站、机场等。它己成为国外大城市高效、安全和舒适的现代化交通系统中的一个重要的组成部分。现在国外许多大城市的机场或火车站已成为“交通综合体”，在同一建筑物内集中了机场、铁路、地铁、轻轨、公共汽车、小汽车等交通方式，相互之间通过垂直或水平的自动步道相互换乘，旅客下了飞机或高速火车等交通工具，足不出户就可以换乘其他交通方式到达目的地。在这方面国外火城市中有许多成功的实践，在航空港方面如日本东京成田空港、关西国际机场、德国法兰克福机场、香港新机场以及法国戴高乐国际机场等，在火车站方面如日本国铁东京新宿站、东京车站，法国巴黎里昂站以及美国华盛顿区与纽约市的联合车站(UnionStation)等，F面以法国巴黎的戴高乐国际机场和日本东京新宿站为例进行简要介绍。》法国巴黎戴高乐国际机场在该航空港同一建筑物内，可以方便地与航空、法国新干线(TGV)、区域快速地铁(PER)、空港内部的小型地铁(Mini-Metro)相互换乘，做到了“下了飞机足不出户就可以达到欧洲的各主要城市”，成为世界空港建设的典范。≯日本东京新宿站新宿站是8条轨道交通线路的大型换乘中心，采用多层衔接的方式，完成铁路、城铁、地铁之间的换乘，车站的出入口四通八达，周围联络了39个公共汽车线路，有30多个汽车停车场，日客流量达100万人次。并且在地下空间内布置丰富的商业和服务业等设施，形成了一个集交通、商业、服务业下一体的综合性多功能的建筑。(2)以轨道交通为基础的客运交通枢纽国外发达国家的大城市如东京、纽约、伦敦、巴黎、柏林以及莫斯科等，都建设了发达的轨道交通线网，并且以轨道交通的交叉点为中心形成了城市主要换乘中心，在这些换乘中心除了轨道交通方式自身(城市铁路、地铁和轻轨等)之间采取最便捷的方式换乘，并且轨道交通方式与地面交通方式(常规公交、小汽车和自行车等)换乘也十分便捷，有的甚至在同一建筑物内完成，做到了无缝换乘，大大提高了城市交通效率。其中最为典型的代表是东京。≯东京东京作为一个人口高度密集的城市，其交通的高效性与布局合理、设计人性化的换乘枢纽是密不可分的。首先，东京换乘枢纽布局可以分为三个层次：第一层次在城市5公里半径范围，主要是实现10条径向地铁线路之间的换乘，第二层次是15公里半径范围内地铁与50公里半径范围内城铁之间的换乘，第三层次是通过三条环线把地铁、城铁组成一个统一的整体，分别是山手线、新修的大江户线和外环武藏野线。同时在这些大型枢纽站内或附近还设置公交枢纽站、小汽车和自行车停车站。并且东京的各换乘枢纽设计也非常的人性化，充分体现了以人为本的思想，并且具有前瞻性，如东京办坂见附站等。东京市有的轨道交通换乘枢纽甚至是4、5条线路同时相交，为了提高枢纽的换乘效率，减少步行时间．宁可付出增加投资和施工难度为代价。东京市的换乘枢纽内还设置丰富的交通诱导标志。 第一章绪论目前国外有关大城市客运交通枢纽的研究主要集中在枢纽布局、以轨道交通为基础的客运交通枢纽相关课题研究以及智能运输系统在客运交通枢纽中应用等方面内容。比较有代表性的研究成果包括：①九十年代初，前苏联K．e．亚历山大和HA．鲁德涅娃等著《城市快速轨道交通》通过对前苏联国内、外一些大城市的快速轨道交通的调查和分析，主要研究了快速轨道交通车站合理步行区，快速轨道交通与非快速轨道交通的有机协调和接运距离，以及快速轨道交通枢纽的规划布置等方面的内容。②CarlosLucioMartins等在EuropeanJournalofOperationalResearch上发表的文章SearchStrategiesfortheFeederBusNetworkDesignProblem在这篇文章中，建立了以成本(同时考虑乘客和运营者的利益)最小化为目标，同时满足资源约束和需求约束，设计接运公交线路和发车频率的优化模型。由于这是一个非线性、非凸的整数规划，常规的方法难以求解，作者提出了一种结合改进的启发式程序的组合求解方法。③VladimirMarianov,DanielSerra等在EuropeanJournalofOperationalResearch上发表的文章LocationofHubsinaCompetitiveEnviorment在这篇文章中，充分考虑了枢纽选址与时间和费用的关系。基于此建立了0-1线性规划模型，并采用Tabu启发示算法求解。此模型的优点在于第一减少了变量和约束的个数，第二每个需求点能分到多个枢纽点上，但是在此模型中。O．D只能通过一个或两个枢纽点，该模型主要适用于航空或货物运输枢纽的确定。④南加利福尼亚大学MagedDessouky,RandolphHall等人在TransportationResearch上发表的文章BusDispatchingatTimedTransferTransitStationsusingBusTrackingTechnology在这篇文章中，主要研究了应用智能运输系统，使换乘枢纽集散交通工具的到达与干线交通工具的离开同步，以减少延误。通过模拟应用公交车辆定位系统和实施动态控制计划的换乘枢纽的运营，发现经过一个长车时距的断面的延误与起点断面的迟到呈负相关，从而表明当公交车落后于计划的时候，有赶上的趋势。模拟结果表明应用智能运输系统能有效提高换乘枢纽的效率。1．2．2国内研究概况国内关于城市客运交通换乘枢纽方面的研究相对较晚．主要相关研究包括：(1)城市客运交通枢纽选址的研究关于枢纽选址早期的研究是：1990年北京工业大学任福田等人提出了人．机参与大城市客运枢纽选址法¨1，将城市客运枢纽分为两类：确定型枢纽和非确定型枢纽；确定型枢纽主要由城市主要的客流集散点来确定，非确定型枢纽通过计算机搜索城市交通中网络中的昂短路径和次短路径，根据各节点在最短路径或次短路径中途径的次数，由公式计算每个节点的入选指数，并结合城市规划，确定非确定型枢纽。并应用此模型分析了北京市的客运交通枢纽。而后同济大学刘灿齐等人提出根据途径流量最大法(流量决定法)确定全定型的客运交通枢纽的位置，根据交通成本最小法(成本决定法)确定半定型客运交通枢纽和货运交通枢纽的位置p”。其中成本决定法建立的是带约束条件的0-l非线性规划模型，该问题属于NP难题，难以求解，刘灿 东南大学博士学位论文齐等人采用的是枚举法，这对于枢纽数目较多的大城市而言，该方法具有难度。(2)基于轨道交通的换乘枢纽的研究随着轨道交通在我国大城市开始大规模的建设，对于以轨道交通为基础的换乘枢纽的研究也开始展开。这方面研究主要集中于以下方面：≯轨道交通与对外交通之间的换乘研究国内关于这部分的研究主要集中于分析国外地铁与市际交通间换乘的成功经验以及发展趋势，如同济大学的王璇等人的国内外地铁换乘枢纽站的发展趋势研究‘5”，同济大学杨佩昆的境外综合交通运输的换乘系统p“，他们都指出综合利用地。F空间，利用智能交通系统，建立集航空、铁路、地铁、公共汽车等一体化的综合交通体系，是国外综合交通换乘枢纽的成功经验和未来的发展趋势。>轨道交通本身的换乘研究目前。关于轨道交通自身换乘的研究主要集中于轨道交通换乘形式的研究以及地铁车站规模的确定等方面。如上海市政工程设计研究院蒋永康口⋯、原上海铁道大学土木工程系等提出了轨道交通之间主要的换乘形式为：同站台换乘(包括站台同平面、上下平行站台和十字型相交站台三种)、站厅层换乘、通道换乘以及广场换乘等。又如北京市城建设计研究院沈景炎【b“、同济大学林涛硕士论文唧1都在分析地铁客流量的大小和特征的基础上，提出换乘站台长度、宽度、自动扶梯、楼梯宽度和数量的计算公式。>轨道交通与其他交通方式之间的换乘研究这方面研究主要集中于为配合地铁建成运营的相关项目。如1997年广州交通所等单位进行了地铁一号线与地面交通的衔接研究㈣，1998年上海市公用事业局进行了上海轻轨明珠线㈦、地铁二号线与地面公交、出租换乘方案的研究等，在这些项目中在预测各站点客流需求的基础上，主要针对轨道交通线路走向对公交线路进行了优化调整，井结合轨道交通的站点进行了公交枢纽站的规划，并提出地面交通组织方案。》轨道交通枢纽规划理论研究这方面的研究内容，在相关项目和文章中也有涉及，其中比较引入注目的研究是：同济大学覃蟊的博士论文《轨道交通枢纽规划与设计理论研究》[28]o本论文从轨道线网广义效益最优为目标对轨道枢纽布局规划进行了研究，同时从单体枢纽优化设计角度出发，对枢纽内各设施需求量、轨道线路自身的换乘形式以及轨道交通与其他交通方式衔接优化布局进行了研究，但是其对于轨道枢纽的分析是基于轨道交通系统本身，而不是以整个城市客运交通系统为出发点。(3)公交与自行车之间的换乘研究公交和自行车是我国传统的客运交通系统中主要的两种交通方式，但国内关于这方面研究较少。一个值得关注的研究是：北京工业大学张颉、任福田等人通过对北京市居民从居住地骑自行车到公交站点、存车、换乘公交出行的调查”⋯，内容包括一些主要换乘地点的自行车存放量、骑行时间等，分析其形成的主要原因和影响因素，研究了两者间换乘的生成规律。相对于国内而言，国外大城市的客运交通系统构成较为单一(主要是轨道交通和小汽车交通)，因此其研究主要集中于综合客运交通枢纽和轨道交通枢纽的相关方面；目前国内的研究也主要集中于轨道交通枢纽．特别是针对一些单项的研究，尚缺乏对整个城市客运交通枢纽系统化、全局化的——4 第一章绪论分析研究，而这正是本研究的基本出发点。1．3研究的对象和基本内容1．3．1研究对象“枢纽”一词在交通系统中使用频率较高。在不同的使用场合，具有不同的含义。如从大交通角度出发的“综合运输枢纽”，还有狭义概念上的“常规公交枢纽”。本论文所研究“城市客运交通枢纽”与上述概念有所不同，它是城市客运交通系统中的重要节点，具有联系城市对外交通和市内客运交通、联结公共交通与私人交通以及公共交通内部中转换乘等功能。它是城市公共交通的依托点．在枢纽(除了位于机场、火车站等的客运交通枢纽)内公共交通方式具有支柱性作用，而其他交通方式主要是实现与公共交通方式的中转换乘或为其接运。在城市客运交通系统内，城市客运交通枢纽主要可以分为两类：一类是服务于市内交通，以承担市内各种交通方式之间和内部的中转换乘为主要功能，另一类是位于机场、火车站、码头等，主要解决对外交通与市内交通的衔接转换问题，通常称之为“对外交通枢纽”。本论文主要侧重于市内交通枢纽的研究。1．3．2研究内容现代交通发展的一个趋势是打破各种交通方式孤立发展格局，形成多种交通方式既有分工又有合作的综合发展模式，以充分发挥交通系统的整体效益。对于未来我国大城市客运交通系统而言，构筑以公共交通为主体，多元化、多层次、立体的客运交通系统是其中重要的目标之一。规划一个好的城市客运交通枢纽系统是构筑以公共交通为主体，多种交通方式协同互助的综合客运交通系统的基础之一。本论文的主要思路是对大城市客运交通枢纽的规划理论和方法进行研究，通过研究明确未来我国大城市客运交通枢纽发展趋势，建立大城市客运交通枢纽的等级结构体系，从而提出一套与未来我国大城市用地布局相适应、并为建立以公交为主体、多种方式并存的综合客运交通系统提供支持和保障的枢纽布局规划的基本理论和技术方法。围绕这一思路，本论文在内容组织上作了以下安排：第一章分析了大城市客运交通枢纽的研究背景和研究意义以及国内外的研究概况，并明确了研究的对象，在此基础上，提出了研究的主要内容和框架。第二章在明确未来我国大城市客运交通发展模式以及各种交通方式的地位的基础上；应用层次分析法研究未来我国大城市中各主要交通方式的供给特性，以此为基础，确立未来我国大城市客运交通枢纽主要发展形式以及不同形式的枢纽内主要换乘方式。第三章在探讨未来我国大城市的布局形态和空间结构的基础上，以大城市客运交通枢纽所承担的功能为切入点，划分大城市客运交通枢纽的等级结构，并针对各等级客运交通枢纽，研究其特征以及各等级客运交通枢纽之间的交通联系。第四章针对大城市客运交通枢纽在城市发展过程中的地位和作用，提出客运交通枢纽布局规划总目标，围绕该目标，在充分分析影响客运交通枢纽布局主要因素的基础上。从宏观与微观、定性 东南丈学博士学位论文与定量相结合角度出发提出了两步式客运交通枢纽布局规划方法——“宏观总体布局、微观分级建模”。第五章在分析影响大城市客运交通枢纽需求的主要因素的基础上，从系统、全局角度出发，应用“四阶段”法预测客运交通枢纽的需求量。第六章在枢纽布局和需求预测的基础上，对客运交通枢纽内各主要交通设施的规模进行了研究。第七章是对本论文重要研究成果和结论的总结，并指明了研究中存在的不足以及后续研究方向。本论文的研究框架如图1．1所示。图1—1论文研究的技术路线框图 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析客运交通枢纽在城市交通系统中的地位和作用与城市客运交通发展模式紧密相关。一般而言，一个城市中的公共交通越发达，其客运交通枢纽的作用也就越重要，相应的，客运交通枢纽的规模也越大，服务范围也越广泛。因此，开展我国大城市客运交通枢纽研究必须建立在清醒的认识未来我国大城市客运交通发展模式的基础之上，并通过对客运交通系统中各主要交通方式的供给特征的分折，明确未来我国大城市客运交通枢纽的主要形式以及应考虑的换乘设施。2．1未来我国大城市客运交通发展模式分析2．1．1国内外大城市主要的客运交通发展模式目前世界大城市客运交通结构的构成虽然千差万别，但是从城市客运交通发展模式而言，主要有四种，分别是以小汽车为主的发展模式：以轨道交通为主的发展模式；以常规公交为主的发展模式以及以非机动车交通方式为主、多种交通方式并存的发展模式。(1)以小汽车为主的交通发展模式美国是典型的以小汽车为主的交通发展模式的国家。对于美国大部分城市而言，小汽车交通方式已成为其生活方式的象征，如洛杉矶、芝加哥、旧金山、底特律、华盛顿和驻特兰大等小汽车交通方式出行比例都高达90％左右。美国以小汽车为主要交通方式的城市一般具有以下共同特点：①采取了小汽车优先发展的政策二战结束后，美国采取了优先发展小汽车的战略，采用了一系列的措施鼓励小汽车的拥有和使用。比如美国的小汽车购买价格和汽油价格都远低于同一历史时期的-西方发达国家，其汽车销售税美国仅为5％～8％，而法国为33％，荷兰为47％，丹麦则达到186％[71；购买小汽车可采取分期付款的“赊购”办法；给予修建高速公路以更多的投资等等，最终使小汽车在美国飞速发展。②经济发达，人民生活富裕无论是小汽车的拥有、使用还是道路基础设施的建设等，都需要有强大的经济作为基础。根据发达国家的经验，各国小汽车普及初期的人均国民生产总值为700～900美元，如美国为738美元，英国为713美元，日本为920美元．而我国目前的人均国民生长总值为750美元左右，仅处于小汽车普及的初期阶段。1965年美国的人均道路建设投资为62美元【‘1(而我国城市在1993年的人均道路建设投资仅为63．31元人民币)。美国发达的经济，充足的资金成为小汽车交通方式的普及和发展的一个重要的前提条件。③基础设施完善从二十世纪50年代到60年代，美国建造了大量的高速公路，到1983年美国高速公路里程已达到85000多公里，占全世界高速公路总长度的50％[21，成为拥有世界最发达的高速公路网络的国家。同时在城市内部．相应的建设了包括城市快速道路在内的高度发达的道路网络系统，交通设施占地约为市区用地面积的30％～40％，在郊区约为20％(而目前我国大城市一般只有4％～15％o)[71，一’一 东南大学博士学位论文发达的道路基础设施使小汽车交通方式的普及成为可能。④城市布局松散，缺乏强大的市中心美国是个地广人稀的国家，二战结束以后，美国把大量复员军人安置在条件较好的郊区居住，同时大量中、高收入阶层为追求田园式的低层独院的现代化住宅，从市中心，迁往郊区。市中心开始衰落．城市向郊区发展，城市用地变得分散，甚至形成蛙跳式开发，这种用地布局方式很难形成客运交通走廊，公交显然无能为力。美国的城市布局和生活方式决定了美国把整个国家建在四个汽车轮子上【”。总的来说，采用小汽车为主的交通发展模式，是与地广、人稀、钱多、车多等方面密不可分的。但是随着交通公害，能源危机的增加，美国的政府也在对复苏公交作努力，结果却是花费巨资，收效甚微。(2)以轨道交通为主的交通发展模式其最典型的代表是日本。虽然日本和美国一样，具有发达的经济、先进的汽车工业、汽车产量位居世界前列，私人小汽车拥有量也很高(小汽车的于人拥有率为374辆)[71，但是日本人出行，特别是上、下班的通勤出行主要利用轨道交通，轨道交通承担了城市60％以上的客运量。特别是东京，整个东京地区大约有2000万人口，但是它有2350公里的城铁，其中有260多公里的地铁，每天承担3600万人次的客运量，占整个公交出行的90％以上【loJ。可以说，离开了轨道交通，整个东京都市网的功能将陷入瘫痪。日本的城市虽终选择了轨道交通为主的发展模式，主要是由以下特点决定的：①地少人多，土地资源缺乏日本是个地少人多的国家。全国大部分人口都集中在东京、火阪和名古屋三个都市圈范围内，人口高度密集，东京内城区平均人口密度为16000人／平方公里(1970年)。据统计分析，在1970年，东京市中心区每天净流入149万人来此上班n并且这种客流量还有上升的趋势，如此大的客流量，如果采用小汽车为主的交通模式，至少需要修建十二条双向六车道的高速公路连接市中心．这对于日本，一个土地资源缺乏的国家来说，是不现实的。②城市布局集中，保持强大的市中心目本的城市采用的是高密度、集约化的土地开发模式，能形成客运交通走廊，加上大最的工作岗位集中于市中心区，形成大最长距离的“潮汐”客流，适合轨道交通方式大运量、长距离的技术经济特性。③经济上保障轨道交通需要花费大量的建设资金。日本是在70年代初，人均国民收入达到1600美元以上的时候，提出建设“以大城市为中心向外发射的铁路、公路交通干线”；到70年代中，人均国民收入超过3000美元，在私人小汽车迅速发展时，也是轨道交通的高速增长期．发展了一批新交通系统、地铁等，并利用高效的综合换乘枢纽，将这些交通方式紧密地衔接起来12]，在供给特性上形成可以和小汽车抗衡的力量。④政策上保障在发展城市交通的过程中，日本运输省具有明确的发展政策：如在制定城市交通规划时，首先一8一 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析规划的是起骨干作用的电气化铁道，再综合布置其他交通设施：在缓和大城市客运紧张状况时，必须大力发展以大运量公共交通为主的高效交通系统(地铁、新交通系统等)。从而确立了轨道交通方式在13本的主体地位。显然，经济发展水平高、财力雄厚、人口密集、用地布局紧凑、能形成客运交通走廊的大都市地区是采用轨道交通为主的发展模式必不可少的条件。(3)以轨道交通和常规公交并重的交通发展模式以香港和欧洲部分城市为代表。与轨道交通为主的交通发展模式不同，轨道交通和常规公交在城市客运交通系统中都居于重要的地位。以香港为例，2001年公共交通系统比例为：巴士(包括专营巴士、小巴、居民巴士和九龙接驳巴士)55．2％、轨道31．5％、的士11．9％、山顶缆车0．1％和轮渡14％吼欧洲的许多城市和香港都具有足够的实力发展以小汽车为主的交通模式，但是这种现象并没有在这些城市出现，欧洲的一些城市虽然做过一些尝试，但汽车迅猛发展导致拥挤、堵塞、交通公害等问题，最终使这些城市选择了轨道交通和常规公交并重的交通发展模式。采用这种交通模式的城市都具有以下共同点：①城市人口密度高香港和欧洲城市内城区的人口密度都比较高，如巴黎老城区每平方公里的密度为24000人，伦敦为7300人，香港整个城市居住密度平均超3．万人／平方公里，城市居民的高密度分布，使得难以修建足够的交通设施(道路、停车场等)，以适应小汽车的充分发展。②公共交通比较发达在香港和欧洲都建有发达完善的公共交通系统设施，郊区铁路、城市地铁、轻轨、常规公交组成了现代化的公共交通网络。在香港，6条地铁线路、九广铁路以及轻轨几乎覆盖了除香港岛南部以外的全部区域，在这些轨道交通站点可以很方便的换乘巴士、出租车等交通工具，并且将物业开发与轨道交通建设紧密的结合起来，以方便居民出行。正因为此，人们采用公交方式出行，甚至比小汽车更便捷，公共交通成为这些城市中的主要的客运交通方式也就成为必然。⑧采取一定的措施限制私人交通工具的发展和使用香港政府采取了限制小汽车拥有的政策，用提高私车登记费等手段，将小汽车的规模控制在每千人60辆的水平。在欧洲虽然小汽车拥有率很高，但是欧洲的城市采取了一系列的措施来减少小汽车在城市中心区的使用，如增加小汽车在中心区的停车费用，在城市边缘轨道交通站点附近为小汽车提供免费停车场等，鼓励居民采用公共方式进入市区。综上所述，人口密集、公交发达以及政策上的导向作用等对于确立公共交通(轨道和常规公交)为主的交通发展模式具有决定性的作用。(4)以非机动车交通方式为主、多种交通方式并存的发展模式目前我国大部分城市都是以非机动车交通方式为主，多种交通方式并存的发展模式。这种交通发展模式的主要特点为；非机动车交通方式(步行+自行车)在城市交通结构中占有绝对的优势，通常为60％～80％；自行车交通方式所占的出行比例高，对于不同大小和性质的城市，变动范围也比较火，为20％～60％【7j；其他交通方式如公交、出租车、摩托车、小汽车等交通方式在城市客运一9一 东南大学博士学位论文交通系统中也占有一定的比重。我国现阶段的交通发展模式是与我国的经济发展水平、城市用地形态以及公交服务水平等因素共同决定。①经济发展水平目前我国的经济发展水平还比较低，私人机动化交通工具，尤其是私人小汽车的拥有量还很低，自行车交通方式就成为现阶段能被人们广泛接受的私人代步交通工具。②城市用地形态目前我国城市的用地形态多为单中心连片密集布局，用地紧凑集中，特别是在计划经济体制下形成的以单位作为居民生活基本的地域组织，即工作单位是人们生活的核心．居住、休闲、娱乐、教育等，尤其是单位提供的附属设施，往往与工作单位集中布置在一起，使居民平均出行距离较小，中短距离出行所占比重较高，出行范围基本上为2～5公里，正好适应采用步行和自行车交通方式出行，客观上为自行车在大城市的发展刨造了有利的条件。③公交服务水平低下由于我国城市公交设施建设长期以来投入不足，发展缓慢．公共交通的运营效率和服务质量下降，公交承担的客运量不断减退。而与目前我国居民收入水平相适应，自行车交通方式就成为现阶段大众化的交通工具，加上自行车的配套服务设施如道路、停车场、修理点等比较完善，方便了人们对自行车的使用，也助长了人们对自行车的依赖。使得自行车不仅承担了短距离的交通，同时还承担了部分长距离的交通，导致自行车交通方式成为我国目前主要的交通方式。应该说．我国大城市目前的交通发展模式是与我国城市经济发展水平、居民生活水平相适应的，是城市交通基础设施以及公共交通服务水平远不能满足居民出行需求情况下的一种低层次的、非稳态的交通发展模式。随着城市化进程加快、城市规模的扩大、咀及基于单位的城市结构框架被打破，居民的出行特征将会发生很大的变化，加之居民收入水平的提高等因素的共同作用，以非机动车为主交通发展模式，必将被机动化的交通发展模式所打破，以满足人们更高层次的出行需求。2．1．2未来我国大城市客运交通发展模式分析从上述分析可知，任何一种交通发展模式的最终形成，主要是由两大方面的因素决定的：一类因素决定着城市客运交通需求特征，包括城市的规模、城市布局、土地开发模式以及城市居民的生活空间结构等，它是决定客运交通发展模式的内因：另一类因素决定着城市客运交通的供给特征，包括土地资源、经济发展水平、城市交通发展政策等。它是决定客运交通发展模式的外因。对于未来我国大城市客运交通发展模式的分析，按照上述的两条主线进行。(1)决定城市客运交通需求特征的因素分析影响城市客运交通需求特征的最基本的因素是土地利用。未来我国大城市在城市化进程中，在保持城市高密度开发和强大中心的同时，在城市形态结构上的演变将集中表现为(6#1-扩展和内部重组。向外扩展即城市将通过用地和空间的扩展来增加城市容量，扩大城市规模；内部重组主要是对计划经济下形成的城市IJ=I部不合理的用地结构进行调整。对于城市中心区而言，它虽然仍是商务、商业、行政管理和居住多种职能共存，但在地价和改善居住条件等因素的综台作用下，中心区的人口密度将逐步下降，第三产业的就业岗位迅速上升，其职能不断强化；城市居住人口将向中间地带一10— 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析和外围转移：城市中心区的工业、仓库等以较快的速度向着比居住区更外围的地区迁移。整体空间形态上表现为由单中心圈层式蔓延向多中心组团式或分散集团式转变。这些变化在客运交通需求特征上将主要表现为出行量增加、出行距离的增大、以及在早高峰期存在着大运量的向心客流，晚高峰又存在着明显的离心客流等。这就迫切需要一种机动化、快速、大运量的交通方式来满足城市客运交通需求。(2)决定城市客运交通供给特征的因素分析①土地资源，我国是个地少人多的国家，反映在城市发展过程中，集中表现为城市建设用地短缺。人均城市建设用地为97平方米(国外一般人均水平为200平方米左右)pJ。土地资源缺乏的问题在我国大城市中长期存在，这决定我国大城市不适合发展对土地资源占用大，以小汽车为主交通发展模式，而应该适合发展集约化、大运量的交通方式．从而减少对土地资源的消耗。②经济发展水平，从改革开放以米，我国的经济有了大幅的增长，但是与美国、日本这些世界发达国家还有很大的差距(1998年美国的人均GDP为29000多美元，日本为32000多美元，而我国为750美元)。而城市交通问题纯粹是个经济问题口】，任何一种交通发展模式的发展都离不开特定的经济发展水平。对于我国大城市而言，在未来相当长的时间内，需要采用的是一种低成本、高效能的交通发展模式。③城市交通发展政策，对于我国大城市而言，尽管早在几年前就明确提出优先发展公共交通的交通发展政策，但一直都缺乏切实有效的措施来保证公交的优先发展。90年代以来，我国大城市公共交通的萎缩，引起了普遍的关注。一些城市开始加大了对公交的投资力度，开始采取了一些公交优先发展的切实举措，如设置公交专用道或公交专用路等等，以提高公交的运营质量和服务水平，公共交通出行比例也开始回升。随着更多的公交优先措施的实施，公共交通在我国大城市的客运交通系统中的地位将越来越重要。综上所述，表2．1列出了目前4种主要交通发展模式形成背景特点以及我国大城市未来的发展特征。根据以上分析，结合前人的研究成果【2】【5】m∽，可以得出未来我国大城市的客运交通发展模式：①由于地少人多、资源缺乏的问题将长期存在，因此我国大城市必将保持并进一步强化高密度的土地发展模式，并在城市布局形态方面，突破目前广泛存在的单中心结构，向多中心结构转化：②集约化的土地利用形态决定了我国大城市不适合发展以小汽车为主的交通发展模式，同时以非机动车为主的交通发展模式因效率较低而越来越不能满足城市经济高速运转的需要。大力发展公共交通成为我国大城市来来的必然选择；③轨道交通是建立能够与小汽车相竞争的公共交通系统的不可缺少的重要组成部分。但若形成以轨道交通为主的交通发展模式，必须首先建立发达、完善的轨道交通网络，不仅需要高昂的建设投资，而且在建成后，一般仍需巨额财政投入进行营运补贴。对我国大部分大城市而言是难以承受的。因此，未来我国大部分人城市在整体上仍将以常规公交为主要出行方式，而在主要的交通走廊上进行轨道交通建设，并将逐步形成以轨道交通为骨干、常规公交为主体的交通发展模式。 划杈求匈、8皑撼吲耀器挺、餐限岛皑然抖、求妊慑÷斌爱曩螽、逝难蟋|霎磊、划斌熊墓蝠、熙州、蝮誊璺栅、刊．}}卜熹娄、霎蟓耋蒙、怕映錾窭、嘎0霾-蓑E-、旺曩。幕篷羹、璺馨叫鹱愀0．廿、制怪瑚K蟠槭静测皑骚程露幅恭《馨+H辎萤墨翼薹襄氓掣卅越蜒蚓餍1{丑l】粜枢收璀姐蜷蛊忙馨K哑{l垂长怅嘣墨燃冀啦粗暑谜龄懈鼙噬撼嘲似副球嚣tl_N怅仪蜡掣扑书鞋扑K怔* 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析2．1．3未来我国大城市各种交通方式的地位。¨””3根据周干峙等人的《发展我国大城市交通的研究》，以及陈学武的博士论文《可持续发展的城市交通系统模式研究》等的研究成果，未来我国大城市中各种交通方式在城市客运交通系统中的地位如F：①步行，步行作为一种最基本的交通方式，它仍是现代化交通系统中不可缺少的组成部分。步行交通方式受人的体力条件、自然条件等因素的制约，主要承担1．5公里范围内的出行，因此步行交通方式在特定的城市中所承担的比例相对稳定，在未来我国大城市客运交通结构中，步行方式所占的比例为20％～35％[71。②自行车，自行车交通在未来我国大城市的交通客运交通系统中，不应是主导交通方式。自行车交通方式主要承担近距离、短时耗的区内出行，而不应再承担中长距离的跨区间的出行。结合我国大城市经济发展水平、交通基础设施情况以及公交服务水平等，自行车的出行比例在10％～30％[71之间。③常规公交，它将是未来我国大城市客运交通方式主体。在未来大城市的客运交通中所占的比例为25％～35％[”。④轨道交通，它是未来我国大城市客运交通的骨干，在未来大城市的客运交通结构中，轨道交通将占5％～10％I”。⑤小汽车，对于未来我国大城市．小汽车的发展政策将以“导向型”为主。小汽车在大城市中的出行比例将控制在10％～15％【2】。⑥山租车，出租车作为大城市公共交通必要补充，在大城市客运系统中所占的比例在2％～5％用之间。⑦摩托车，大城市将采取严格控制摩托车的发展策略，摩托车的出行比例不超过5％t”。由于摩托车和出租车在城市客运交通结构中，都属于机动化客运交通方式的补充(占总出行的比例低于lo％)，因此在本文的研究中，主要分析轨道交通、常规公交、小汽车和自行车四种交通方式。2．2大城市中主要交通方式供给特性分析交通方式的供给特性是决定交通方式之间是否存在换乘的关键因素，要准确把握未来客运交通枢纽中应考虑的换乘类型，就必须对各种交通方式的供给特性做出综合、全面的评判。由于这是一个多指标的综合评价决策，本节应用层次分析法对大城市中各主要交通方式的供给特性进行综合分析评价。2．2．1层次分析法简介”层次分析法(TheAnalyticHierarchyProcess，简称AHP)的本质是决策思维方式，它把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断以决定决策诸因素相对重要性总的顺序，AHP——13—— 东南大学博士学位论文体现了人们决策思维的基本特征，即分解、判断、综合。运用AHP解决问题，可以分为四个步骤：①建立问题的递阶层次结构；②构造两两比较判断矩阵；③由判断矩阵计算被比较元素相对权重；④计算各层元素的组合权重。分述如下：(1)建立问题的递阶层次结构这是AHP中最重要的一步。即把复杂的问题变成多层次的分析结构。处于最上面的层次通常只有一个元素，一般是分析问题的预定目标，或理想结果。中间的层次一般是准则、子准则。最低一层包括决策的方案。层次数与问题的复杂程度和所需要分析的详尽程度有关。每一层次中的元素一般不超过九个，因一层中包含数目过多的元素会给两两比较判断带来困难。一个好的层次结构对于解决问题是极为重要的。(2)构造两两比较判断矩阵在建立递阶层次结构之后，上下层次之间元素的隶属关系就被确定了。假定上一层次的元素C。作为准则，对下一层次的元素4l，彳2，⋯，爿。有支配关系，我们的目的是在准则C。之下按它们相对重要性赋予4，42，⋯，爿。相对的权重。AI-LP所用的是两两比较的方法。在这一步中，决策要反复回答问题：针对准则C☆，两个元素4和4，哪一个更重要一些，重要多少。需要对重要多少赋予一定数值。这里使用1—9的比例标度，它们的意义见表2-2。表2-2标度的涵义1表示两个元素相比，具有同样重要性3表示两个元素相比，一个元素比另一个元素稍微重要5表示两个元素相比，一个元素比另一个元素明显重要7表示两个元素相比，一个元素比另一个元素强烈熏要9表示两个元素相比，一个元素比另一个元素极端重要2、4、6、8为上述相邻判断的中值。对于n个元素来说，得到两两比较判断矩阵爿：爿=(口Ⅳ)。(2-1)判断矩阵具有如F性质：①妒。：％。去：砜_1(3)计算单一准．qllT元素的相对权重这一步要解决在准则c☆下，n个元素爿l，42，⋯，4排序权重的计算问题，并进行一致性检验。对于4。，42，⋯，爿。通过两两比较得到判断矩阵爿，解特征根和特征向量；爿w=^一w(2·2) 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析所得到的W经正规化后作为元素A1，A2，⋯，A。在准则C女下排序权重，这种方法称排序权向量计算的特征根方法。A。。存在且唯一。为了保证判断矩阵不出现逻辑上的矛盾，在得到^。后，需要进行一致性检验，其步骤如下①计算一致性指标C．，．c．J．：盘些二!"一1(2．3)式中t"t为判断矩阵的阶数。②平均随机一致性指标R．』．平均随机一致性指标是多次(500次以上)重复进行随机判断矩阵特征值的计算之后取算术平均数得到的。表2-3列出了随机一致性指标：表2-3随机一致性指标阶数12345678R．，，O0．520．891．121．261．361．41阶数9101112131415R．』．1．461．491．521．541．561．581．59③计算一致性比例C．R．c．R．：堕(2—4)R．』．当C．R．<0．1时，一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的。(4)计算各层元素的组合权重为了得到递阶层次结构中每～层次中所有元素相对于总目标的相对权重，需要把第三步的计算结果进行适当的组合，并进行总的判断一致性检验。这一步骤是由上而下逐层进行的。最终计算结果得出最低层次元素，即决策方案优先顺序的相对权重和整个递阶层次模型的判断一致性检验。假定已经计算出第k一1层元素相对于总目标的组合排序权重向量口“‘=0÷～，口2k～，⋯，口。k-1)7，第女层在第女-1层第．，个元素作为准则下元素的排序权向量为6；=(6j，6乞，⋯，6：)7，其中不受支配(即与k一1层第，个元素无关)的元素权重为零。／+B‘=(砰⋯6：)，则第k层n个元素相对于总目标的组合排序权重向量由下式给出：a‘：B。d‘一1(2．5)更一般地，有排序的组合权重公式口‘=B‘⋯B3口2(2．6)式中：Ⅱ2为籀二层次元素的排序向量，3≤k≤h，h为层次数。一1S一 东南大学博士学位论文对于递阶层次组合判断的一致性检验，需要类似地逐层计算C．，．。若分别得到了第七一1层次的计算结果C．，*l，R．，*l和C．R¨l，则第≈层的相应指标为：c．J．。=(c．，．：，⋯，c．，．：)Ⅱ“1R．，．女=(R．，．：，·一，R．，．Da“1c尔铲c壤*-+瓮协，，这里C．J五和R．J五分别为在七一1层第i个准则下判断矩阵的一致性指标和平均随机一致性指标。当C．尺．。<0．10，认为递阶层次在．i}层水平上整个判断有满意的一致性。2．2．2评价指标体系的建立(1)评价指标体系建立的原则评价指标体系必须科学、真实、全面、客观地反映居民出行方式选择时重点考虑的因素。评价指标体系是评价交通方式供给特性的基础，该指标体系的建立应侧重于个人出行决策行为时考虑的各种交通方式的供给特性，其建立的合理与否，直接影响着评价的结果。正确的选择评价指标体系应该遵循以下原则：①科学性和全面性评价指标必须建立在科学的基础上，并能客观的反映实际情况，要尽可能多的反映居民出行时交通方式选择时考虑的各个方面的因素。②定性分析和定量分析相结合由于出行决策行为是一个复杂的行为，涉及多方面的因素，既包括可以量化的因素又包括居民主观感觉的结果。为了全面的比较分析，评价指标体系不仅应包括定量指标，同时也应该包括定性指标。③可测性与可比性相结合所有的指标都必须能通过一定的方法直接或间接地度量，并且指标具有可比性，这样方可知其优劣。(2)建立评价指标体系层次结构遵循评价指标体系的建立原则，并考虑居民出行决策的实际，建立评价指标体系的层次结构。如图2．1。一16 第二章太城市客运交通枢纽发展趋势分析目标层准则层方案层图2-i评价指标体系层次结构图以F是对各评价指标的详细说明：①运营速度：它是传统意义上衡量交通效率的最直观的指标之一。反映居民对出行快捷性的要求，本论文中运营速度是指正常运营速度，具体见表2．4。表2—4各种交通方式的正常运营速度(kin／h)⋯⋯3轨道交通常规公交小汽车自行车运营速度43203513②价格：指采用某种交通方式的经济付出。在我国城市居民还不算十分富裕的情况。价格是影响居民出行选择交通方式的重要因素之一。表2．5是各种交通方式价格高低情况。表2-5各种交通的价格定性描述I轨道交通常规公交小汽车自行车价格l一般较低高低③可达性：是居民采用某种交通方式在一定时间(半小时)内所能达到的最大范围。据有关研究，在各种不同的社会经济和地理环境下，每人每天最大可以容忍的旅行时间为一至一个半小时#4】口”。因此，可达性描述了居民在预算的特定时间内采用各种不同交通方式可能达到的最大范围。表2-6是各种交通方式的可达性指标。表2-6各种交通方式可达性(km2)””轨道交通常规公交小汽车自行车可达一|生710320130080④准点性：随着人们时间价值的提高，各种交通方式的准点率是居民选择交通方式重点考虑的因素。表2．7是反映的是各种交通方式准点率情况。 东南大学博士学位论文表2-7各种交通方式准点率定性描述l轨道交通l常规公交小汽车自行车准点性I好l较差一般较好⑤方便性：指城市居民选择某种交通方式的方便程度，由于轨道交通方式和常规公交是一种线交通方式，居民必须步行或采用其他交通到公交站点才能采用此种交通方式，无法提供“门到门”的服务，而且还有一定的候车时间，而不是随到随走，而个体交通方式就不存在这方丽的问题。表2-8是各种交通方式方便性的定性描述。表2-8各种交通方式方便性的定性描述l轨道交通常规公交小汽车自行车方便性I较不方便一般方便⑥舒适性：随着居民生活水平提高，人们倾向于选择舒适性高的出行方式，希望有一个清洁、宽松、文明的乘车环境。各种交通方式舒适性的定性描述如表2-9。表2-9各种交通方式舒适性的定性描述轨道交通常规公交小汽车自行车舒适性较舒适一般舒适较不舒适⑦私密性越来越强烈。即是对个人隐私的保护程度。随着人们生活水平的提高，人们对个人空间的追求就很明显，私人交通方式在这方面耍优予个体交通方式，具体见表2—10。表2—10各种交通方式私密性的定性描述I轨道交通常规公交小汽车自行车私密性l较差好一般⑧体能要求：指采用某种交通方式对乘客体能消耗的大小。在相同的出行距离条件下，各种交通方式对体能要求的大小比较结果如表2-11。表2f11各种交通方式体能要求的定性描述轨道交通l常规公交小汽车自行车体能要求一般I一般低较高⑨全天候能力：指各种交通方式适应气候变化的能力。比如自行车交通方式就不适合暴雨和大雪天气，而轨道交通、常规公交和小汽车抗气候干扰的能力就较强。具体定性描述结果见表2-12-表2—12各种交通方式全天候能力的定-眭描述轨道交通常规公交小汽车自行车全天候能力好较差2．2．3层次分析模型的计算步骤(1)构造两两判断矩阵两两判断矩阵是层次分析法的基础，是定性指标定量化和体现指标间重要程度差异的主要手段。由于定量指标能精确反映出各釉交通方式相对于指标的准确值，对于定量指标(包括运营速度B1、一18— 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析可达性B3)采用真实值两两比较进行标度；对于定性指标则依据专家调查结果，用sa时教授提出的1、3、5、7、9标度法两两比较构造判断矩阵，并且对于判断矩阵遵循判断结构越好值越大的原则，因此对于价格B2、体能消耗B8这些定量指标在进行两两比较时取其比值的倒数，各层间的判别矩阵分别见表2-13～表2．22。表2-13准则层对目标层的判别矩阵体能要速度价格可达性准点性方便性舒适性私密性全天候求速度13535价格l1l35可达性1l3535准点性l／31／3l1l313方便性l／31313舒适性1／31l313私密性1／51／311／3l体能要求1／3l／31／31l313全天候1／51，31／311／31表2-14方案层对速度的判别矩阵轨道公交小汽车白行车轨道l2．151．233．31公交1／2．15lO．571．54小汽车1／1，231／o．5712．69自行车1／3．311／1．541／2691表2-15方案层对价格的判别矩阵轨道公交小汽车自行车轨道11／35l／5公交317l／2小汽车1／51／711／7自行车5271表2-16方案层对可达性的判别矩阵轨道公交小汽车自行车轨道12．2l8．88公交1／2．211／2．24 东南火学博士学位论文轨道公交小汽车自行车小汽车12．2l8．88自行车1／8．881／41／8．88l表2—17方案层对准点性的判别矩阵轨道公交小汽车自行车轨道l753公交1／711／3小汽车1／53ll，3自行车1／331表2-18方案层对方便性的判别矩阵轨道公交小汽车白行车轨道11／31／51／3公交3I1／3I小汽车531．3自行车311／3l表2-19方案层对舒适性的判别矩阵轨道公交小汽车白行车轨道13l／57公交1／31l／53小汽车5l9自行车1／71／31，91表2-20方案层对私密性的判别矩降轨道公交小汽车自行车轨道l11／71，3公交l11／71／3小汽车715自行车31／51表2-21方案层对体能要求的判别矩阵轨道公交小汽车自行车轨道l31／35—20— 第二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析轨道公交小汽车自行车公交1／3l1／53小汽车3515自行车1／5l／3l／51表2-22方案层对全天候能力的判别矩阵轨道公交小汽车自行车轨道1l5公交15小汽车1l15自行车1／51(2)求各判别矩阵的权重向量，并进行一致检验计算结果详见表2-23。表2—23判别矩阵层次单排列计算结果判别矩阵特征向量^m双c．I旯上C月w=[02090．2010．2090．079A—B9．068000851．460．00580．0790．0320．0790．032]7tB1一Cw=[0．3880．180．315O．117174OO．9OB2一CW=【O．1360．3090．0450．509]14．174O，058O．90064B3一Cw=[0．39O．1770．390．04411400，90B4一Cw=[0．5710．065O．1240．241174．140．0460．90．051B5一Cw=[o．0780．20．522o．2]T4．0430．014O．90．016B6一Cw=[0．2260．1020．6290．042]74．2170．072O．90．08B7一Cw=[O．0760．0760．6570．191]14．0730．0240．90．027B8一Cw=【O．271O．1220．5440．064]14．1980．0660．90．073B9一Cw=【O．3130．3130．0631。4OO．90(3)计算各交通方式供给特性的综合评价结果具体结果如表2．24。表2—24不同交通方式供给特·眭综合评价结果BlB2B3B4B5B6B7B8B9评价结0．209O．2010．2090．079007900790．0320．0790．032果C10．388O．1360-39O．5710．0780．2260．076O．2710．313029292C2O．180309O．1770．065O．2O．1020．076O．122O．3130．187801C30．3150．045O．390．1240．5220．6290．6570．544O．3130-331131C4O．1170．5090．0440．2410．20．042O．19100640．063O．187299 东南大学博士学位论文从表中值可以得出看出，C3>C1>C2>C4，即小汽车的综合供给特性>轨道交通供给特性>常规公交供给特性>自行车供给特性，并且小汽车和轨道交通的供给特性的综合值要比常规公交和自行车要大的多，说明小汽车和轨道交通的供给特性要比常规公交和自行车高一个层次。2．3大城市客运交通枢纽发展趋势分析本节从理论分析和国外发展经验两个角度出发，研究未来我国大城市客运交通枢纽发展趋势。理论上的分析，主要是以上述两节的分析结果为依据，首先研究我国大城市主要交通方式之间的可能的换乘组合，而客运交通枢纽是各种交通方式转换的主要场所，因此可以以此为基础，从理论上分析未来我国大城市客运交通枢纽发展趋势，并通过国外交通枢纽的现状特征，检验理论的合理性。2．3．1理论上的分析(1)主要交通方式换乘组合从各种交通方式的服务特性和个人出行行为角度出发进行分析，各种交通方式间的换乘具有以下特点：①采用个体交通方式的出行，不需要换乘这里所说的个体交通方式的出行是指在一次出行中，个体交通方式完成了从起点到终点间的出行．由于个体交通方式(自行车、小汽车等)提供的是一种“门到门”的服务，因此个体交通方式之间不存在着换乘。②采用公共交通方式出行是换乘的必要条件采用公共交通方式的出行是指在一次出行中，采用公共交通为主的出行，其他交通方式作为接驳方式而存在。由于公共交通方式(轨道交通、常规公交)是一种线交通方式，无法提供“门到门”的交通服务。采用公共交通方式的出行，出行的起迄点与公交站点有一定的距离。如果这个距离较短(通常不超过500米)，就采用步行交通方式，属于直达交通：如果距离较长，超过步行所能达到的范围，就需要采用其他交通方式为其接驳。本论文把公共交通方式称之为主交通方式，其他接驳交通方式称之为辅交通方式，通过客运交通枢纽完成主、辅交通方式之间的衔接换乘。③主交通方式的供给特性≥或t辅交通方式的供给特性是丽种交通方式之间存在换乘的必要条件。占语就有“由俭入奢易，由奢入俭难”，同样的道理，居民出行从交通综合供给特性低的交通方式换乘到交通供给水平更高的交通方式是很自然的行为，但是从交通供给水平高的交通方式换乘到供给水平低的交通方式几乎是不可能。人的出行心理总是倾向于追求更高效、更舒适、更便捷的交通方式，网此只有主交通方式的供给特性大于辅交通方式的供给特性或者主交通方式的供给特性与辅交通方式的供给特性相差不大时，两种交通方式之间才存在换乘。这些特点是分析主要交通方式可能的换乘组合的原则条件。以下分步骤分析各种交通方式的换成组合：①确定分析的主要交通方式一22— 第二二章大城市客运交通枢纽发展趋势分析由第一节的分析可知，未来我国大城市主要采用轨道交通为骨干、常规公交为主体的交通发展模式，轨道交通、常规公交、小汽车和自行车是主要的交通方式。②应用排列组合的数学方法，从数学角度确定可能换乘组合数以及组合形式根据上述分析的①、②两个特点，主交通方式必须为公共交通方式，即常规公交和轨道交通；辅交通方式，则没有任何限制，有4种选择，即轨道交通、常规公交、小汽车和自行车。根据排列组合的知识，总共有8种组合方式，分别为轨道+轨道、轨道+公交、轨道+小汽车、轨道+自行车、公交+轨道、公交+公交、公交+小汽车和公交+自行车(“+”前面为主交通方式，“+”后为辅交通方式)③结合各种交通方式的供给特性，按照特点③剔除不可能存在的交通换乘组合，确定主要交通方式的换乘组合。根据第2节的交通供给特性分析，主要有以下结论，分别是：≯主要交通方式综合供给特性的排序为(由高到低)：小汽车、轨道交通、常规公交和自行车；≯轨道交通的综合供给特性虽然低于小汽车，但是两者差别不大；>自行车的综合供给特性虽然低于常规公交，但是与常规公交很相近；≯常规公交与自行车的供给特性与轨道交通和小汽车相比，差别很大，轨道交通和小汽车属于更高服务水平的交通方式。上述8种换乘组合形式是否存在的主要判别准则为：主交通方式的供给特性≥或一辅交通方式的供给特性。可以确定各主要交通方式之间可能存在的换乘组合，具体结果如表2．25所示。表2—25主要交通方式可能换乘组合分析结果表可能换乘组合序号供给特性分析是否存在主交通方式辅交通方式1轨道交通主=辅存在2轨道交通常规公交主>辅存在3轨道交通小汽车主。辅存在4轨道交通白行车主>辅存在5常规公交轨道交通主<辅不存在6常规公交主=辅存在7常规公交小汽车主<辅不存在8常规公交自行车主>辅存在因此主要交通方式的换乘组合形式共有6种：轨道交通+轨道交通、轨道交通+常规公交、轨道交通+小汽车、轨道交通+自行车、常规公交+常规公交、常规公交-t-自行车。(2)我国大城市客运交通枢纽未来发展趋势理论上分析结果大城市客运交通枢纽是城市客运交通系统中的重要节点，是大城市实现不同交通方式换乘的主要场所，因此，从上述分析得出的主要交通方式的换乘组合形式可以得出未来我国大城市客运交通枢纽发展趋势理论上的分析结果：①未来我国大城市客运交通枢纽主要有两种形式：轨道交通枢纽和常规公交枢纽：一23— 东南大学博士学位论文②对于轨道交通枢纽而言，其主要的换乘方式有六种：包括轨道与轨道之间的换乘、轨道与常规公交之间的换乘、轨道与小汽车之间的换乘、轨道与自行车之间的换乘、常规公交与常规公交之间的换乘和常规公交与自行车之间的换乘：③对于常规公交枢纽而言，其主要的换乘方式有两种：包括常规公交与常规公交之间的换乘和常规公交与自行车之间的换乘。2．3．2国际经验从国外火城市客运交通枢纽发展现状来分析，可以得出以下结论：(1)尽管国外大城市交通发展模式不尽相同，但是国外火城市的客运交通枢纽，大部分都是轨道交通枢纽，只在轨道线网覆盖不到的区域，其客运交通枢纽才设置成常规公交枢纽。实例一：目前香港的轨道交通包括地铁、九广铁路和轻轨，覆盖了香港岛、九龙、新界的大部分地区，随着轨道交通在香港的建设，香港现在的大部分客运交通枢纽都是沿着轨道交通线路形成，除了在香港岛南部轨道交通覆盖不到的区域，设置72个大型的常规公交枢纽。并且在《第三次整体运输研究》中，规划的18个城市客运交通枢纽，除了香港仔、东南九龙这两个客运交通枢纽外，其余16个都是轨道交通枢纽，具体如图2-2。图2-2香港客运交通枢纽规划布局图实例二：东京是世界上典型的以轨道交通为主导的大都市，在城市客运交通系统中，轨道交通占有绝对的优势。地铁、私营铁路和国铁三大系统组成的轨道交通密密麻麻地覆盖了东京交通圈的大部分区一24— 第二章大城市客运变通枢纽发展趋势分析域，东京的主要客运交通枢纽都是轨道交通枢纽，东京的轨道交通枢纽将地铁、私营铁路、国铁、公共汽车、出租车、自行车以及小汽车等连成一体，市民从家里或工作岗位出发，无论采用哪一种交通工具都可以达到轨道交通枢纽，然后上地铁、私营铁路或国铁，从而形成了一个高效的交通系统。(2)相对于我国大城市客运交通方式而言，国外大城市主要的客运交通方式要简单一些，国外大城市的轨道交通枢纽，其主要的换乘方式为以下三种：轨道和轨道之间的换乘、轨道和公交之间的换乘、轨道和小汽车(P+R)之间的换乘。实例一：由于组成东京轨道交通的三大系统主要承担的交通功能各不相同，地铁主要服务中·心城、私营铁路主要服务于东京交通圈、国铁主要服务于首都交通圈，同时这三大系统通过轨道交通枢纽紧密的结合在一起，居民完成一次出行，通常要乘坐私营铁路或国铁，然后再换乘地铁，才能到达中心区。因此轨道交通枢纽中轨道与轨道问的换乘是一种主要的换乘方式。此外轨道交通方式的驳运系统还包括其他方式的换乘，表2—26列出71995年东京轨道交通枢纽的各种接驳交通方式的比例。表2—26东京轨道交通枢纽的接驳交通方式的比例表‘”】从居住地至车站从车站至目的地日出行次数(人次)比例(％)日出行数(人次)比例(％)步行531363659．87610l22·88．1自行车l70266l19．21280541．5摩托车1991082．2173190．2私家车3211153．6212960．2公交车132857015．08297009．6出租车86310．1182480．2其他129190．1141110．2合计8866401008638850100从表可以看出驳运交通方式中(以到站来分析)，除步行之外，所占比例从高到低依次是自行车、公交车、私家车、摩托车、出租车和其他，其中后三种仅占2．4％，因此东京的轨道交通枢纽主要的换乘方式是轨道与轨道之间换乘、轨道和自行车、轨道和公交以及轨道和私家车之间的换乘。实例Z-：纽约市除步行之外的主要交通方式是轨道、公交和小汽车。“在纽约地铁系统共25条线路(370公里)，实行一票制，在整个地铁系统内有50个换乘枢纽可以实现免费换乘，不同线路间的抉乘不需重新购票，体现轨道交通线路阀的一体化。”[121“纽约地铁与地面公交之间通过换乘衔接进行整合，具体如表2-27。”【12】“为了减少城市中心区的交通拥挤，提高中心区公共交通出行量，纽约市在地铁终点站建立了几个停车+换乘设施。”【14—25— 东南大学博士学位论文表2—27纽约主要地铁枢纽与其他公交方式的整合情况【”】枢纽站地铁线路数地面公交线路数其他乔治一华盛顿桥312港务局39通勤及长途客运宾西法尼亚68长岛通勤铁路世贸中心93轮渡中央总站513北方通勤铁路固此，对于纽约市而言，其客运交通枢纽主要的换乘方式是轨道和轨道之间的换乘、轨道和公交之间换乘以及轨道和小汽车之间的换乘。2．3．3结论根据上述理论分析和国外经验，未来我国大城市的客运交通枢纽(对于市内交通而言)是以公共交通为依托的，轨道交通枢纽和常规公交枢纽是其主要的两种形式，其中轨道交通枢纽在大城市客运交通枢纽中占据优势的地位，即城市客运交通枢纽的首选应当是轨道交通枢纽，只有在轨道交通覆盖不到的区域，才设置常规公交枢纽。在轨道交通枢纽内，轨道与轨道之间、轨道与常规公交之间、轨道与自行车之问、轨道与小汽车之间的换乘、常规公交与常规公交之间的换乘、常规公交与自行车之间的换乘是主要换乘方式；在常规公交枢纽内，常规公交与常规公交之间、常规公交与白行车之间的换乘是主要换乘方式。26—— 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究大城市客运交通枢纽是多种多样的，比如位于中心商务区的枢纽与位于大型社区的枢纽，其服务范围、服务对象、建设规模、配套设施以及客流特征等都具有显著的差异。不同类别的枢纽在布局规划时考虑的因素也不相同，可以说，枢纽等级划分是枢纽布局规划的基础。本章着重从枢纽所承担功能的角度出发研究大城市客运交通枢纽等级结构，重点研究内容包括四个方面：～是研究客运交通枢纽的功能；22_是以功能分析为基础，划分枢纽等级：三是研究各等级交通枢纽的特征；四是研究各等级枢纽的内在关系。3．1现有的大城市客运交通枢纽等级划分方法及其不足3．1．1现状研究概况(1)规范目前国内还没有关于大城市客运交通枢纽方面的专门规范，只在相关的规范中(如轨道交通或常规公交方面的规范)，对有关站点、场站等进行了一些描述和规定，具体为：①城市道路交通设计规范(GB50220—95)在此规范中对于公共交通车站的站距、公交车站的服务面积以及公交车站的设置等方面做出了具体的规定。比如说常规公交和电车市区线的站距为500米～800米，郊区线的站距为800米～1000米；公共交通车站服务面积，以300m半径计算，不得小于城市用地面积的50％；以500rn半径计算，不得小于90％；公共交通车站应与快速轨道交通车站换乘等等。②城市公共交通站、场、厂设计规范(CJJl5-87)在此规范中主要从工程设计的角度对常规公交的车站(主要是首末站和公交枢纽站)、停车场、保养场以及修理厂等方面内容做出规定，主要包括场站的规模、布局原则以及设施的配置等等。③地下铁道设计规范(GB50157．92)该规范侧重于地铁以及地铁车站工稳设计方面的内容，没有对地铁车站或枢纽站的等级划分和不同等级车站的设施配置等进行详细的规定。(2)相关研究目前关于城市客运交通枢纽等级划分的研究主要集中于轨道交通枢纽，包括：①国家“七五”重点科技攻关项目成果《城市轻轨交通工程设计指南》在该研究成果中，以相应年限的最高日乘降客流和高峰小时乘降客流的预测量为依据，将轻轨车站的规模划分为四个等级，并建议了部分设施的配置规模，具体见表3-l。27—— 东南犬学博士学位论文表3—1我国轻轨车站规模分级及部分设施配置建议日乘降量高峰小时乘降量售票窗口自行车停车车站规模(万人次／E1)(万人次／小时)侧式站台岛式站台场面积(M2)小型站5万人次／日以下0．5万人次／4"时以下21～260以上中型站5～20万人次／日0．5～2万人次／，J、时2～42～3240以上大型站20～100万人次／日2～10万人次川、时4～63～4480以上特大型站100万人次／日以上lO万人次／，J、时以上10个以上8个以上2000以上②季令、张国宝编著《城市轨道交通运营组织》在该研究成果中，以高峰小时集散乘客能力将轨道交通午站划分三个级别：为特等站、一等站和二等站，相应的高峰小时集散客流量分别为：3．0万人次／，J、时以上、2．O～3．0万人次／／J、时和2．0万人次／，J、时以F。③覃蟊的博士论文《轨道交通枢纽规划与设计理论研究》该博士论文采用日集散客流量、日换乘客流量和枢纽内轨道交通和常规公交线路的条数为指标，将客运交通枢纽划分为四个等级，其中等级划分标准是以上海和广州部分轨道交通枢纽预测值为依据，采用灰色聚类法确定的。结果如表3-2。表3—2覃蔼博士论文中轨道交通枢纽分级标准交通方式线路数集散客流量换乘客流量类型等级轨道交通常规公交(万人次／日)包含对外客小型枢纽1条少于10条小于10小于4运交通方式中型枢纽1条10～20条10～304～12的轨道交通大型枢纽1～2条20～30条30～5012～20枢纽特大型枢纽2～3条多于30条大于50大于20不包含对外小型枢纽1条少于15条小于20小于6客运交通方中型枢纽1条15～25条20～406～15式的轨道交大型枢纽l～2条25～40条40～6015～25通枢纽特大型枢纽2～3条多于40条大于60大于25④上海、广州和深圳等城市轨道交通枢纽的等级划分方法上海、广州和深圳等地在进行轨道线网规划时，从衔接的交通方式种类、轨道线路条数以及枢纽所在区域的土地开发类型等方面对轨道交通枢纽进行了等级划分。具体见表3-3。表3—3部分城市轨道交通枢纽等级划分情况城市分级指标分级概况和分级标准上海·衔接的轨道交·大型换乘枢纽：三条市区级或两条市域级线路衔接的节点·换乘车站：两条市区级线路衔接的节点[17]通线路数·一般车站：其它轨道交通车站一28— 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究城市分级指标分级概况和分级标准·衔接的交通方·客运枢纽站：与大型对外交通枢纽衔接的轨道交通枢纽广卅I式种类·公交枢纽站：位于大型常规公交枢纽、线路衔接处或CBD·枢纽所在区域地区的轨道交通枢纽[18]的土地开发类·公交换乘站：与一般常规公交枢纽衔接的轨道交通枢纽型·一般换乘站：与常规公交站点衔接的轨道交通车站·衔接的交通方·综合换乘枢纽：位于大型常规公交及对外交通枢纽的衔接深圳式种类处或对外口岸、城市主次中心的轨道交通枢纽·枢纽所在区域·大型换乘枢纽：位于常规公交枢纽衔接处或片区中心的轨[19]的土地开发类道交通枢纽型·一般换乘枢纽：与常规公交站点衔接的轨道交通车站·衔接的交通方·一级枢纽：与大型对外交通枢纽衔接的轨道交通枢纽北京式种类·二级枢纽：轨道交通线路之间的换乘枢纽以及轨道交通与[20]·衔接的轨道交多条常规地面公交线路衔接的换乘枢纽通线路数·三级枢纽：与常规公交站点衔接的轨道交通车站3．1．2现有方法的不足从以上分析可知，目前国内还没有形成统一的城市客运交通枢纽等级划分的标准，并且这些划分方法存在着一些明显的不足，主要包括：第一、现有的枢纽等级划分均是建立在“线网导向型”交通规划理论的基础之上，即在确定轨道交通、常规公交等的线网布局的基础上，确定枢纽的等级及位置。实际上，线网和枢纽的关系却恰恰相反，枢纽是交通网络规划中的控制性节点，交通网络规划应围绕枢纽来开展，即枢纽等级划分应体现出“枢纽导向型”的交通规划理论。第二、枢纽等级划分的研究主要集中于轨道交通枢纽，但是根据前一章的研究成果表明，城市客运交通枢纽(从市内交通角度而言)不仅包括轨道交通枢纽，还包括常规公交枢纽，因此，对于城市客运交通枢纽等级划分应该从整体、系统的角度出发。第三、上述所说的轨道交通枢纽的等级划分方法，其划分的依据主要是集散量、换乘量、衔接的交通方式种类、衔接的线路条数或者是枢纽周围的用地情况等指标。必须指出的是，这些指标仅仅反映了枢纽的外在表现，尚不能清楚地揭示各级枢纽在城市中所发挥的作用，即枢纽所承担的功能，更无法说明各级枢纽之间的内在联系。第四、由于不同的城市在城市的规模、人口密度、用地集约化程度等方面有着很大的区别，即使是同一等级的交通枢纽在不同城市所承担的集散量和换乘量咀及交通设施的配置上差别也会很大，很难形成统一的标准。如在《城市轻轨交通工程设计指南》和《城市轨道交通运营组织》中轨道交通枢纽的等级划分都采用了高峰小时集散量，但是同一等级的指标值却有很大的区别，比如说在《城市轻轨交通工程设计指南》中特大型站高峰小时的集散量标准为大于10万人次，，J、时，而在《城市轨道交通运营组织》中特等站高峰小时的集散量标准为大于3．0万人次／，J、时。第五、关于采用灰色聚类分析法确定轨道交通枢纽每一等级对应指标的方法，从纯数学角度上一29— 东南大学博士学位论文分析似乎很合理，但是这种方法忽略了各等级的枢纽自身所拥有的特征，割裂了枢纽作为城市中重要交通节点，与城市土地利用规划和交通规划的密切相关性。因此，在进行客运交通枢纽等级划分时，应该注重以下方面：》城市客运交通枢纽等级划分应体现出“枢纽导向型”交通规划特点；≯城市客运交通枢纽等级划分应该从系统、全局、整体的角度出发：》城市客运交通枢纽等级划分的依据应是枢纽在城市客运交通系统中所承担的功能，而不是枢纽外在表现，如集散量、换乘量以及枢纽内部的交通设施的配置等。为此，本论文采取从枢纽所承担的功能角度出发，研究城市客运交通枢纽等级划分，并分析在此功能下，每一等级枢纽所具有的特征和枢纽间的交通联系。3．2大城市客运交通枢纽等级划分城市客运交通枢纽是城市客运交通系统中的重要节点，其形成、发展以及所承担的功能是土地利用和交通可达性(特别是公交可达性)综合作用的结果，其中土地利用是更具决定性的因素。城市土地利用与城市空间结构和公共活动在城市中的布局有着密切的联系。因此，在进行大城市客运交通枢纽等级划分之前，首先应该阐明未来我国大城市布局形态和空间结构。3．2．1未来我国大城市的布局形态和空间结构目前我国大部分大城市正处于城市化进程高速发展的时期，人口的大规模转移和产业结构的同步调整是我国城市化进程的主要特征，在城市物质形态的演变上将集中表现为城市的向外扩展和内部重组．以形成新的城市形态结构来适应城市化、现代化的需要。(1)城市结构内部重组城市空间结构是城市中人类活动与功能组织在城市地域上的空间投影，随着我国由计划经济向市场经济的转变，城市原来那种基于单位的城市结构框架将被打破，加上城市聚集力和公共性活动的不断加强以及城市地价、可持续发展问题等因素综合作用，我国大城市内部用地结构的优化组合主要表现为匕^下方面：①我国大城市仍将继续保持强大的市中心，城市中心区的商业和服务业等公共活动的职能将进一步加强，商务、行政管理等职能将进一步向中央商务区(CBD)集聚，在改善居住条件和地价的综合作用下，中心区居住人口的密度将有所下降，大部分工业、仓储等用地在土地市场、交通和环境的压力下，将以较快的速度迁离市中心区。未来的城市中心区将以零售、商务、行政管理和居住等职能为主。②随着大城市规模的扩大，城市的发展需要城市构筑多中心的城市结构。对于城市内部结构重组而言，就是在城市建成区的恰当地点，利用其区位优势进行功能替换，培育和发展副中心，使城市公共活动按城市发展规划思路进行有机的分散，实现多点集聚，逐步建立多中心的平衡结构。③居住人口和居住用地将向中间地带和外围转移，相对而言，城市中心区附近的外围区域人口密度增加较快，近、远郊区由于相应的配套设施落后，人口密度增加缓慢。而工业和仓储等用地将一30— 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究以较快的速度向着比居住区更外围的区域迁移。④各小区的用地性质、功能和用地强度发生变化。土地开发带来用地强度的增加，小区土地利用性质趋于混合。(2)城市结构的扩展方式叫[29】【30】城市物质形态的扩展以城市结构扩展为基础。城市结构的扩展方式概况起来，包括以下三种类型：单核生长的同心圆扩展、轴向生长的带状或放射状扩展和多核生长的延连扩展【“】。①单核生长的同心圆扩展同心圆的扩展方式是以点为中心，全方位向外扩展的发展方式，这一扩展方式以单核城市或城市的点状公共中心的发展表现最为典型(如图3-1)。城市中心区是城市公共性活动最强的区域，城市中心区活动性的增强对周围地区将产生吸引力，吸引力的存在把更多的活动吸引到中心区来，城市中心区的物质环境将在“活动项目”的引导下进行扩展和建设，扩充城市中心区的环境容量，使两者趋于协调一致，当城市中心区外围条件相等时，城市将围绕着中心区圈层式的向外扩展(俗称“摊大饼”式的发展模式)，如果在扩展的过程中，有交通干线，会出现沿交通干线优先发展，然后横图3-1单核生长同心圆扩展方式向填充，最终实现圈层式的扩展。以单核生长的同心圆扩展为主形成的城市，当城市规模较小时，便丁集中设置市政基础设施，合理有效地利用土地，也容易组织市内交通系统，但随着城市规模的扩大和城市人口密度的不断增加，城市问题将越来越尖锐，如城市交通拥塞，环境恶化等等。②轴向生长的带状或放射状扩展城市结构沿某一方向优先发展并使城市形态发生改变，表现出带状或放射状伸展。(如图3-2)。城市对外交通干线犹如章鱼的“触须”，是城市扩展的“伸展轴”，构成了城市发展的晟优方向，促进了公共交往的实现，引导和带动了沿道路两侧用地的建设和发展，同时在各放射轴之间保留楔形绿地，以防止城市轴间填充，使城市表现出带状或放射状的形态特征。这种沿对外交通于线轴向扩展方式，在我国大、中、小城市的边缘地带比较典型，带有明显的白发性倾向。一方面利用城市已存的道路，在尽可能少Ⅸ麦：法≥奎杰抓^避X、，W髟掣叫—一^投入的条件下实现城市的扩展，另一方面自发性常常会导致功能组织、空间组织上的盲目性和偶然性，由于沿交通干线两侧公共性活动的强化，将使对外交通干线丧失其最基本的功能——通达性。③多核生长的延连扩展模式多核生长的延连扩展方式大多出现在特大城市或大城市中，它与同心圆、带状或放射状的扩展方式存在着根本的差别：同心圆状、带状方式扩展都是由原点辐射扩展，而多核延连扩展则是在城市形态以外形成生长点，并呈相吸趋势，延连成片，是一种独立生长、相吸成片的发展方式(具体 东南大学博士学位论文如图3-3)。多核生长的延续扩展模式是以多个单核形态进行组合的城市结构，每个单核应具有相对完整的职能结构和白增长的能力，同时由于多核生长的模式是把城市活动以分散、独立的方式规划在较大的地域范围内，为了保证多核之间高效率的连接，必须建设高效率的交通系统以实现人流和物流的流动。多核生长的模式大致可以分为两种类型：一种类型主要受城市活动的主观要求的影响，即城市活动烈度增强，城市进入快速增长阶段，迅速在城市外围有意识地选择新的生长点接纳“城市活动”，由此引起城市形态的改变，达到扩展的效果，如在城市外围建立重点发展工业的“工业园”、“科技园”等的边缘组团等。另一种类型是在自然条件客观制约下的扩展过程，城市周囝缺少宜于建设的用地，城市形态的扩展受到了地形、水系等自然条件的制约，城市不得不在外围选择用地进行扩展。如厦门、武汉等城市。城市的发展是一个连续的动态的发展过程，虽然说城市的扩展方式可以分为以上三种类型，但是城市绝不是以单一的某种方式进行扩展，只不过在一个阶段以某一种方式作为城市扩展的主要方式。并且城市的地域形态扩展和内部结构图3-3多核生长的延连方式的重组是相辅相成的，最终使城市的物质环境与城市活动建立起平衡协调的关系。(3)未来我国大城市的布局形态和空间结构长期以来，我国大部分大城市采取的是以单中心网层式向外扩展为主的扩展方式，使城市主体建成区的面积越摊越大，如北京城市主体建成区已经蔓延到五环范围。由于单中心罔层式发展的城市是单中一Ii,城市结构，使大量的交通集中丁城市中心区，加上城市蔓延式扩展，城市主体建成区的范围很大，割裂了城市与自然生态环境的联系，从而；l发交通拥堵、环境恶化等一系列的城市问题，并且随着城市规模的扩大，这些问题将变得越来越尖锐。城市的空间结构形式是城市活动的物质表现，为了满足城市活动的需要，未来我国大部分大城市空间结构和布局形态都采用多中一心组团式布局或分散集团式布局，具体如表3_4【JJ。因此未来这些火城市的扩展方式将以多核生长的延连扩展为主，城市内部结构的重组将以构筑多中心的城市结卡句为主，以扩大城市的容量，适应城市活动增长的需要。3—4我国部分大城市用地布局形态现状与规划表编号城市现状布局形态规划布局形态1北京单中。tl,子母城分散集团式2天津单中心密集连片多中心分散集团式3上海单中心密集连片多中心分散集团式4沈阳单中心密集连片多中心开敝式5武汉多中心密集多中心组合式6哈尔滨单中心密集多中心组合式7重庆多中心带状带状多片组合式32— 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究编号城市现状布局形态规划布局形态8南尿单中心块状密集多心圈层体系组合9大连轴向辐射多中心组团式10兰州带状密集带形组团式1l郑卅【单中心密集多中心组合式12广州单中心密集带状组团式无论是分散集团式还是多中心组团式结构的城市，其本质具有相似性：①多中心的城市结构②都是在与城市主体建成区(团块)相隔一定距离的地点跳跃式发展，形成城市边缘区内成组、成团布局形式，以分散主体建成区的功能，减轻其压力。按照上述多核生长的延连扩展方式和多中心城市内部结构重组的特征，并结合上述城市规划的结构图示，可以抽象出多中心组团式结构或分散集团式结构的城市布局如图3-4所示。以下为了表述上的方便，无论是分散集团式还是多中心组团式结构的城市，将城市主体建成区都称为中心组团，而将在城市边缘区主要发展的区域称为边缘组团。[]中心组团El羽边缘组团图3．4多中心组团式或分散集团式结构的城市布局示意图未来我国大城市将继续保持其强大的市中心，城市中心区在未来我国大城市结构中将具有举足轻重的地位。城市中心区在城市中具有最大的区位优势和明显的聚集效益，拥有种类众多的公共设施，如综合性商场、高档写字楼、文化娱乐设施、行政管理机构等，是城市中公共活动最强的区域；具有商业、商务、文化娱乐、行政管理等功能，是城市中车流、人流、物流最密集的区域。由于城市中心区“寸土寸金”，交通设施爿j地紧张，也是未来我国人城市中交通问题最为突出的区域。为了保证城市中心区公共性活动正常运行，做到“人畅其行、物畅其流”，未来我国大城市必然会实施“区域差别”政策，城市中心区无论交通设施的配置，还是交通管理政策都将与城市其他区域有很火区别，这必然对枢纽的规划布局产生重大的影响。并且对于我国大城市而言，城市主体建成区(即中心组团)的规模一般都比较大，通常是按照圈层式扩展的方式形成的，因此本论文为了能够对枢纽所承担的功能有一个准确的定位，从而进行枢纽等级的正确划分，按照城市主体建成区内用地特征的差异、所承担的城市活动的区别以及交通特性的不同，将大城市主体建成区(中心组团)分为三个圈层，分别是核心区(主要指中心商务区或中心商业区)、中心区和市区外围区，具体如图3-4。 东南大学博士学位论文3．2．2大城市客运交通枢纽等级划分(1)大城市客运交通枢纽等级划分遵循的原则大城市客运交通枢纽等级划分应遵循以下原则：①大城市客运交通枢纽等级划分应以枢纽的功能为主要依据，即能够充分揭示各级交通枢纽在城市客运交通系统中所发挥的作用；②大城市客运交通枢纽等级划分应具有普遍的适用性，即可以适用于不同的城市；③大城市客运交通枢纽等级划分应能清晰的反映出各级枢纽之间的差异，且较易界定。(2)大城市客运交通枢纽等级划分本论文依据客运交通枢纽所承担的交通功能，将其划分五个等级，具体如表3-5所示。表3-5大城市客运交通枢纽等级划分表枢纽等级功能对外客运交通枢纽主要承担市际交通与市内交通的衔接功能全市性的交通枢纽，具有统领各级枢纽发展的核心作用，功能上市级客运交通枢纽主要承担城市各个区域(包括核心区、中心区、市区外围区和边缘组团)至城市核心区客运交通的集散及中转换乘以承担城市中心区与城市中心区外围的其他区域(包括市区外围中心区级客运交通枢纽区、边缘组团)之间中转换乘客流为主，兼有枢纽所在区域的客流集散功能边缘组团级客运交通枢主要承担各边缘组团内部的集散、中转换乘客流，同时还承担该边缘组团与中心组团之间、兼顾各边缘组团之间的集散、中转换纽乘客流主要承担城市(包括中心区、外围区、边缘组团)内某一或某几片区级客运交通枢纽个片区内部的交通集散及中转换乘功能3．3大城市各等级客运交通枢纽特征分析本部分以各等级客运交通枢纽所承担的功能为着手点，从服务范围、客流特征以及设施配置等角度说明各等级枢纽的特征。3．3．1对外客运交通枢纽对外客运交通枢纽主要功能是衔接市际交通与市内交通，其所承担的客流主要是火车站、机场、港口等的集散客流，而不是城市内的通勤客流，因此对外交通枢纽表现出来的特征与主要承担市内交通功能的枢纽(包括市级交通枢纽、组团级交通枢纽、中心区级交通枢纽和片区级交通枢纽)有很人的区别。 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究(1)服务特征对外客运交通枢纽的位置相对明确，一般位于火车站、机场、港口或长途汽车站附近，其规模主要受火车站、机场、港口等的日均集散客流量决定。(2)客流特征对外客运交通枢纽的客流特征与市内通勤客流有着很大的区别，一般没有明显的甲、晚高峰，客流随时间的变化规律主要受对外交通工具(火车、航班等)的到发时间决定。(3)交通设施配置为了方便地为火车站、机场、港口等对外交通设施集散客流，对外客运交通枢纽中接驳交通方式应包括轨道交通、常规公交、小汽车和自行车等。其中①公共交通设施(主要是轨道和常规公交)是对外客运交通枢纽内应重点规划建设的设施，力求做到在航空港内或火车站内形成机场或铁路、城市轨道交通、常规公交一体化的综合换乘站，使乘客F了飞机或火车，“足不出户”就可以达到城市的主要区域。②对于小汽车交通方式(包括私家车和出租车)而言，不仅应该设置停车换乘(Park+Ride)的设施，而且应该设置停车上、下客(Kiss+Ride)的设施。⑧对于位于远离城市的机场等而言，一般不考虑设置自行车换乘设施，而对于位于城市边缘的火车站等，通常可设置少量的自行车换乘设施。3．3．2市级客运交通枢纽市级客运交通枢纽一般位于大城市核心区(如中心商务区等)，对于保持市中心的活力具有重要的作用。城市核心区集中了全市性的商业、商务、行政办公、文化娱乐等公共性活动。是全市性重要的交通吸引区，具有高建筑密度、高容积率、高就业岗位等特征，每天有大量的人流从城市的各个地方进入该区域，因此市级交通枢纽一般具有以下特征：(t)flt务范围市级客运交通枢纽的辐射范围是全市范围(具体如图3-5)，具有很高的交通可选性，通常与中心组团、边缘组团的主要发展区有便捷的联系，以市级客运交通枢纽为中心在1小时通勤圈内(根据目前得到全部可靠调查结果都支持这样一种结论：在各种不同的经济社会和地理环境下每人每天的最大可以容忍旅行时间均为一至一个半小时[5】[24】【2”，在此取1小时，以下同理)可以覆盖全市大部分区域。 东南大学博士学位论文纽图3-5市级交通枢纽服务范围示意图(2)客流特征与市级客运交通枢纽所承担的功能相适应．市级客运交通枢纽所承担的客流表现出以下特征：①市级客运交通枢纽所承担的集散量和周转量一般大于除对外客运交通枢纽以外的其他各等级客运交通枢纽②由于市级客运交通枢纽所在的区域本身具有很高的吸引力，同时又具有很高的可达性，是全市’陛的中转换乘中心，因此市级交通枢纽所承担的客流不仅包括本地客流(步行吸引区范围内的客流)，而且也承担了大量的中转换乘客流③市级客运交通枢纽所承担的长距离的出行量一般大于除对外客运交通枢纽以外的其他各类客运交通枢纽实例：上海的市级客运交通枢纽一一人民广场客运交通枢纽目前，上海人民广场交通客运枢纽是地铁一号线和地铁．Z-号线的交汇点，日均客流集散量为13万多人次(包括地铁一号线和地铁二号线)。无论是客流集散量还是周转量均居全市地铁站之首””．其中本地客流(步行到站的客流)占55％左右，而通过自行车．公交车和出租车等方式接驳的客流占45％左右，具体如表3-6所示。表3-6人民广场站进站客流的到达方式比例表(％)线路站名步行自行车公交车出租车合计地铁一号线人民广场56．421．9838982．62100地铁二号线站54．951．9237．915．22100人民广场交通枢纽所承担的长距离的出行量大于地铁一号线其他站点所承担的长距离的出行量，具体如图3-6。从图中可以明显看出人民广场交通枢纽服务于浦西中心区以外地区的比例明显高于其他站点，对全市的吸引力最大。36 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究图3-6地铁一号线主要站点所承担中心区以外客流比例图¨Ⅵ(3)交通设施配置与市级客运交通枢纽所承担的功能相适应，市级交通枢纽应配置如F交通设施：①由于市级客运交通枢纽不仅承担了大量的本地客流，而且还承担了大量的中转换乘客流，因此市级交通枢纽不仅要配备完善的步行系统，而且还需要有高质量的接驳换乘系统。步行系统应使市级客运交通枢纽与核心区内的大型商业网点利商务区有直接便捷的联系，同时步行系统应有助于实现轨道交通之间以及轨道交通与常规公交之间的“零换乘”，为乘客创造一个安全、舒适、便捷的步行环境：接驳换乘系统应该有助于扩大市级交通枢纽的服务范围②为了保证市级客运交通枢纽全市性的辐射功能，1小时通勤圈能覆盖城市大部分主要发展地区，市级客运交通枢纽离不开城市快速轨道交通的支持，缺乏快速轨道交通方式的大城市客运交通枢纽难以形成市级交通枢纽⑤对于未来大城市而言，城市核心区必将采取公共交通为主的交通政策，因此公共交通方式在市级客运交通枢纽中占据绝对优势地位。对于市级客运交通枢纽规划、设计、建设应遵循以人为本的原则，力求实现轨道与轨道之间、轨道与常规公交之间一体化、无缝衔接换乘，在有条件的情况下，可以考虑采用“交通综合体”的形式④为了避免大量的小汽车进入城市的核心区，市级客运交通枢纽通常不设置私人小汽车的接驳换乘(Park+Ride)，但是应设置站台方便小汽车和出租车的停车上、下客(Kiss+Ride)⑤市级客运交通枢纽应适当考虑自行车交通方式的换乘，设置专门的自行车停车场地3．3．3中心区级客运交通枢纽城市中心区不同于城市的一般地区。在城市中心区内，以商业、金融、文化娱乐为代表的第三产业是最活跃的因素，将成为城市中心区的主体功能。正是由于城市中心区的高吸引力，使更多的交通向中心区聚集，加上我国大城市中心区道路面积不足，交通混杂，缺少公共性的停车设施等，使城市中心区的交通等问题越来越严重。由于城市中心区在大城市中的特殊的地位，有必要在城市中心暖附近外围设置中心区级客运交通枢纽，它将为解决城市中心区的交通问题发挥积极重要的作用：①引导原来需要进入城市中心区内部中转换乘的客流，在中心区外围换乘，避免不必要的客流进入城市中心区，减少中心区的交通压力②在中心区级客运交通枢纽设置停车换乘设施(Park+Ride)，是实现减少小汽车进入市中心区的交通政策的切实有效的措施之一，并且能为公共交通和行 东南大学博士学位论文人交通刨造一个良好的环境，也有助于改善中心区的环境。中心区级客运交通枢纽将具有以F特征：(1)服务范围中心区级客运交通枢纽主要起内遥外连的作用，为衔接市中心区内外交通服务，其主要的服务范围是市中心向外辐射的一个扇形区域，在该扇形区域内一般会包含一个或多个边缘组团(具体如图3．7)。中心——图3．7中心区级枢纽服务范围示意图(2)客流特征中心区级客运交通枢纽主要承担市中心区交通内外衔接的功能，在客流特征方面主要表现为以下方面：①中心区级客运交通枢纽承担的客流以中心区内外的中转换乘客流为主；②中心区级客运交通枢纽承担的客流中换乘量所占的比例一般大于市级和边缘组团级交通枢纽。(3)交通设施配置为了适应中心区级客运交通枢纽所承担的功能，主要应配置如下交通设施：①由丁中心区级客运交通枢纽的服务范嗣较广，为方便城市居民对枢纽的使用，一般应有快速轨道交通的支持，如果确实存在困难，则应设置快速公交(BRT)。②中心区客运交通枢纽内应设置完善的中转换乘设施，其中常规公交是为快速轨道交通或快速公交接驳客流的主要方式。③为了减少小汽车在城市中心区的使用，缓解中心区的交通压力，在有轨道交通支持的中心区级客运交通枢纽应设置足够的、方便的小汽车停车换乘设施(Park+Ride)。④中心区级客运交通枢纽应根据需求设置自行车换乘设施(中心区级客运交通枢纽的自行车换乘量一般小于市级和组团级客运交通枢纽)。3．3．4边缘组团级客运交通枢纽边缘组团级客运交通枢纽的主要功能包括三个方面：①是边缘组团内部的客流集散、中转中心②为边缘组团和中心组团提供便捷的联系⑧兼顾边缘组圜之间的联系。边缘组团级客运交通枢纽通38—— 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究常位于边缘组团的中心区或者是城市的副中一15,，按照国外人城市发展经验．边缘组团级客运交通枢纽通常是新区开发的先导和依托点，对于引导多中心城市结构的形成有着重要的作用。边缘组团级客运交通枢纽具有以下特征：(1)1]fit务范围边缘绢团级客运交通枢纽主要服务于边缘组团内部(具体如图3．8)。边缘组团级客运交通枢纽应与组团内部的重点发展片区和城市的中心区组团有着便捷的联系，在高峰通勤时段内，在l小时时间内应能到达城市的核心区。组团级交通枢纽区外围区图3-8边缘组团级客运交通枢纽服务范围示意图(2)客流特征边缘组团级客运交通枢纽所承担的客流具有如下特征：①通过边缘组团级客运交通枢纽集散、中转换乘的客流以组团内出行为主，同时还承担了边缘组团至中心组团特别是城市核心区的长距离的客流#②由边缘组团级客运交通枢纽所在的区位特点决定，边缘组团级交通枢纽所承担的客流不仅包括本地客流(步行吸引区范围内的客流)，同时还包括大量的中转换乘客流：③边缘组团级客运交通枢纽所承担的集散量和换乘量通常低于市级客运交通枢纽(3)交通设施配置与边缘组团级客运交通枢纽所承担的功能相适应，边缘组团级客运交通枢纽应配置以F交通设施：①边缘组团级客运交通枢纽不仅应该具有完善的步行系统，同时也应该配置高质量的接驳换乘系统。由于边缘组团级客运交通枢纽通常位于新开发区，其规划的步行系统应该与组团级客运交通枢纽周围的士地开发密切地结合起来，促进以枢纽为中心，公共交通为导向的城市土地利用形态的形成：组团级客运交通枢纽的接驳换乘系统所服务的区域主要是组团内部；②边缘组团级客运交通枢纽的功能之一是为边缘组团与中心组团之间长距离的出彳亍服务，为了实现该功能．边缘组团级客运交通枢纽通常应具有快速轨道交通的支持，如果确实存在困难，边缘组团级客运交通枢纽内应设置快速公交(BRT)，以方便边缘组团与中心组团之间的联系：⑧边缘组团级客运交通枢纽内常规公交的服务区域主要是在边缘组团内，功能主要是为轨道交通和快速公交(BRT)接驳客流，应力求实现轨道交通或快速公交与常规公交之间最便捷的换乘，减少一39— 东南大学博士学位论文步行距离：④边缘组团级客运交通枢纽如果具有轨道交通的支持，一般应设置小汽车停车换乘(Park+Ride)设施以及停车上、下客(Kiss+Ride)的设施：⑤边缘组团级客运交通枢纽应充分考虑与自行车交通方式的换乘3．3．5片区级客运交通枢纽无论是中心区、市区外围区还是边缘组团，都是由若干个功能片区所组成，每一个功能片区就是一个削地相对独立、功能相对单一的土地利用单元。片区是实现城市居住、工作、交通、游憩四大功能的基本单位。在城市客运交通系统中，仅仅依靠市级、中心【夏级、边缘组团级客运交通枢纽将无法便捷地服务于城市大多数片区的客运集散及中转换乘需求。必须设立片区级客运交通枢纽，以进～步扩展城市客运交通枢纽的服务覆盖范围，保证城市客运交通枢纽体系能够便捷地服务于城市绝大多数客运交通需求。(1)服务范围片区级客运交通枢纽一般位下片区级的商业、居住、休闲、娱乐、体育、文化中心，主要为某一个或某几个片区客流的集散与中转换乘服务。(2)客流特征①片区级客运交通枢纽服务的客流一般是片区内的集散客流．即出行的起点或终点一般位于片区内部。②片区级客运交通枢纽的客流量(包括集散量、中转换乘量)一般小于市级、组团级和中心区级客运交通枢纽。(3)交通设施配置①片医级客运交通枢纽既可以是轨道交通枢纽，也可以是常规公交枢纽，应设置便捷的常规公交之间以及常规公交和轨道交通之间的换乘设施。②由于片区级客运交通枢纽主要为片区内集散客流，因此，应设施方便的步行设施，以及数量足够、方便的白行车换乘设施。③在中心区以外的片区级交通枢纽，若有轨道交通服务，则廊设置小汽车停车换乘设施(Park+Ride)。3．4大城市客运交通枢纽之间的交通联系城市中各等级枢纽只有相互关联，组成一个有机的整体，才能充分发挥其在推动城市客运交通一体化、提高客运系统的效益以及促进土地集约化开发等方面的重要作用。本节重点研究承担市内交通的各等级枢纽(包括市级、中心区级、边缘组团级和片区级客运交通枢纽)自身以及相互之间的交通联系。 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究3．4．1研究思路本论文对于枢纽之间交通联系的研究以城市的用地布局、客运交通需求和各等级枢纽的功能分析为基础，主要采取的是“自上而下”的研究思路。具体而言，第一层次研究边缘组团级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽之间的交通联系，以及边缘组团级客运交通枢纽之间的相互交通联系；第二层次研究中心区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽之间的交通联系，以及中心区级客运交通枢纽之间的交通联系；第三层次研究片区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽、中心区级客运交通枢纽之间的交通联系，以及片区级客运交通枢纽之间的交通联系。如图3-9所示。市级客运交通枢纽组团级客运交通枢第一层次交通联系l两者之间内在关系中心区级客运交通枢纽第二层次交通联系l与前两者之间内在关系II片区级客运交通枢纽第三层次交通联系l与前三者之间内在关系图3-9各等级客运交通枢纽间交通联系的研究思路图3．4．2客运交通枢纽间的交通联系各等级客运交通枢纽之间的交通联系分析，主要是回答两个问题：①各等级枢纽是否需要建立联系．特别是公交联系；②若需要建立公交联系，是否需要城市快速轨道交通或快速公交的支持。这里需要阐明的一个概念：此处的“公交联系”和“陕速轨道交通或快速公交(BRT)的支持”不是具体的一、二条公交线路布设的概念，而是不同等级枢纽或同一等级枢纽之间是否存在公交走廊或者快速公交走廊，其与公交线路的布设并不是完全等同。(”第一层次交通联系大城市客运交通枢纽第一层次的交通联系主要是分析清楚边缘组团级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽之间以及边缘组团级客运交通枢纽之间的交通联系。①市级客运交通枢纽与边缘组团级客运交通枢纽之间的交通联系如上所述，未米我国大城市的城市结构具有两个典型的特点：保持强大的市中，tS,}U多中心的城市结构。全市的公共性活动主要集中在城市中心区，如商业、商务、文化娱乐、行政办公等，城市中心区对城市边缘组团具有强大的吸引力，无论是正常的工作日还是休息日，都有大量的客流从城市边缘组团进入城市中心区，特别是核心区。加上多中心结构的城市把城市的活动在较大地域范围内以分散的方式进行构建，必然使城市的空间距离增大，在城市边缘组团和核心区之间就存在着大一41—— 东南大学博上学位论文运量、长距离的客流。一般市级客运交通枢纽位于城市的核心区(如中心商业区或中心商务区)，边缘组团级客运交通枢纽位于边缘组团的中心，相应的市级客运交通枢纽与边缘组团级客运交通枢纽之间存在着火运量、长距离的客流需求，冈此市级客运交通枢纽与边缘组团级客运交通枢纽之间需要快速轨道交通或快速公交(BRT)的支持。②边缘组团级客运交通枢纽之间的交通联系边缘组团级客运交通枢纽自身之间的关系与边缘组团的功能定位密切相关，一般弱于边缘组团与中心组团的关系，除非特别需要，边缘组团级客运交通枢纽之间不需建立很强的公交联系。(2)第二层次交通联系人城市客运交通枢纽第二层次的交通联系主要是分析清楚中心区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽之间以及中心区级客运交通枢纽之间的交通联系。①中心区级客运交通枢纽与市级、边缘组团级客运交通枢纽之间的交通联系中心区级客运交通枢纽主要承担城市中心区内外交通衔接的功能。因此，中心区级客运交通枢纽一般位于城市中心区的边缘地带，在市级客运交通枢纽和边缘组团级客运交通枢纽的快速公交走廊上的交通吸引点更容易形成中心区级枢纽，一般来说，中心区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、组团级客运交通枢纽之间都具有快速轨道交通或快速公交(BRT)的支持。②中心区级客运交通枢纽之间的交通联系中心区级客运交通枢纽的作用之一是避免过多的客流进入市中心区中转换乘，减少市中心区的交通压力。每个中心区级客运交通枢纽的主要的服务范阐是市中心向外辐射的一个扇形区域，需要利用快速公共交通将每个中心区级客运交通枢纽构成一个统一的整体，以扩大其整体的服务范围，真正发挥引导进入中心区的换乘客流在中心区边界线附近实现换乘，减少不必要的客流进入城市中心区。因此，中心区级客运交通枢纽之间应具有快速轨道交通或快速公交(BRT)的支持。(3)第三层次的交通联系第二层次的交通联系主要是分析清楚片区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽利中心区级客运交通枢纽之间以及片区级客运交通枢纽自身之间的交通联系。①片区级客运交通枢纽与市级、边缘组团级和中心区级客运交通枢纽之间的交通联系片区级客运交通枢纽是城市客运交通枢纽中最贴近客流发生点或吸引点的枢纽。按照片区级枢纽在城市内部所处的不同位置，片区级枢纽可以分为三类：市中心区内部的片区级枢纽、市区外围区的片区级枢纽以及边缘组团内部的片区级枢纽。这三类片区级客运交通枢纽与市级、边缘组团级和中心区级客运交通枢纽的关系各不相同。≯市中心区内部片区级客运交通枢纽与上层次三级枢纽之间的交通联系从居民出行需求的角度分析，市中心区内部片区级客运交通枢纽主要服务于进入城市核心区、到城市中心区内的其他片区以及到城市中心区以外的其他区域三种客流需求。结合上层次三级枢纽所承担的主要功能，一般说来市中心区内部片区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽和中心区级客运交通枢纽之间具有公交联系，并且在市级客运交通枢纽和中心区级客运交通枢纽之间快速公交走廊上更容易形成市中心区内片区级客运交通枢纽，市中心区内片区级客运交通枢纽与边缘组团级客运交通枢纽之间一般没有直接的公交联系。42 第三章大城市客运交通枢纽等级结构研究>市区外围区内片区级客运交通枢纽与上层次三级枢纽之间的交通联系市区外围区片区级客运交通枢纽主要服务于进入城市中心区的客流需求。由于中心区级客运交通枢纽具有内引外联的功能，因此，市区外嗣区片区级客运交通枢纽与中心区级客运交通枢纽之间应具有公交联系：市区外围区片区级客运交通枢纽与市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽之间一般没有公交联系。>边缘组团内片区级客运交通枢纽与上层次三级枢纽之间的交通联系边缘组团在城市内的功能是相对独立的，其内部甚至可以看成是一个“小城市”，边缘组团内部其他区域与边缘组团的中心区之间的客流需求是边缘组团内的客流主流向，因此，边缘组团内片fX级客运交通枢纽与在同一边缘组团的边缘组团级客运交通枢纽之间应具有公交联系。边缘组团内片区级窖运交通枢纽与边缘组团外的其他区域的联系，主要通过边缘组团级客运枢纽实现，相应的边缘组团内片区级客运交通枢纽与中心区级客运交通枢纽、市级客运交通枢纽之间一般没有公交联系。②片区级客运交通枢纽之间的交通联系片区级客运交通枢纽位于城市的不同|霉：位，其内部之间的关系也各不相同。》位于市中心区内片区级客运交通枢纽之间的交通联系为了避免不必要的客流进入城市核心区，通过市级客运交通枢纽进行中转、换乘，市中心区内片区级客运交通枢纽之间应具有公交联系。》位于市区外围区内片区级客运交通枢纽之间的交通联系‘市区外围区片区级客运交通枢纽与中心区级客运交通枢纽之间具有公交联系，相应地枢纽之间的中转换乘可以通过中心区级客运交通枢纽实现，因此市区外围区片区级客运交通枢纽之间一般没有公交联系。≯位于边缘组团内片区级客运交通枢纽之间的交通联系边缘组团内片区级客运交通枢纽与边缘组团级客运交通枢纽之间具有公交联系，因此组团内部之间的中转换乘主要可以通过边缘组团级客运交通枢纽实现，因此边缘组团内片区级客运交通枢纽之间一般没有公交联系。综上所述，大城市各等级客运交通枢纽之间的交通联系如表3—7所示。表3—7各等级客运交通枢纽之间交通联系分析结果表层次枢纽等级交通联系边缘组团级枢纽与市级一般具有快速轨道交通或快速公交的支持第一层次枢纽边缘组团级枢纽内部根据边缘组团功能定位，确定是否具有公交联系中心区级枢纽与市级枢一般具有快速轨道交通或快速公交的支持纽第二层次中心区级枢纽与边缘组一般具有快速轨道交通或快速公交的支持团级枢纽中心区级枢纽内部一般具有快速轨道交通或快速公交的支持——43—— 东南大学博士学位论文层次枢纽等级交通联系位于市中心区内片区级一般具有公交联系，部分具有快速轨道交通或快枢纽与市级枢纽速公交的支持位于市中心区内片慝级枢纽与边缘组团级枢纽一般没有直接的联系位于市中心区内片区级一般具有公交联系，部分具有快速轨道交通或快枢纽与中心区级枢纽速公交的支持位于市区外围区片区级一般没有直接联系枢纽与市级枢纽位于市区外围区片区级一般没有直接联系枢纽与边缘组团级枢纽位于市区外围区片区级一般具有公交联系，部分具有快速轨道交通或快枢纽与中心区级枢纽速公交的支持第三层次位于边缘组团内片区级一般没有直接联系枢纽与市级枢纽位于边缘组团内片区级一般具有公交联系，部分具有快速轨道交通或快枢纽与边缘组团级枢纽’速公交的支持位于边缘组团内片区级一般没有直接联系枢纽与中心区级枢纽位于市中心区内片区级一般具有公交联系枢纽内部位于市区外围区片区级一般没有直接联系枢纽内部位丁边缘组团内片区级一般没有直接联系枢纽内部说明：表中“枢纽”指的是“客运交通枢纽” 第网章大城市客运交通枢纽布局规划第四章大城市客运交通枢纽布局规划大城市客运交通枢纽布局规划是大城市客运交通规划的重要内容。一方面城市客运交通枢纽在城市中的布局与城市的土地利用有着密切的关系，另一方面城市客运交通枢纽布局合理与否直接影响城市客运系统的交通效率。本章对客运交通枢纽布局的研究咀城市的土地利用规划为切入点，结合不同等级的枢纽所承担功能的区别，从宏观布局形态和微观模型角度研究大城市客运交通枢纽布局规划的方法和理论。4．1目前常用的枢纽布局方法及分析从国内外已有的研究资料看，目前枢纽布局的方法主要有三种：①简单的数学解析法：②运筹学模型：⑧交通配流法<主要是依据网络中的流量大小或节点被经过的次数规划枢纽布局)。4．1．1简单的数学解析法这种方法主要是重心法和微分法，主要适应于在规划的范围内只设置一个枢纽的布局问题。(I)重心法‘重心法是一种模拟方法，它将运输系统中的交通发生点和吸引点看成是分布在某一平面范围内的物体系统，各点的交通发生、吸引量分别看成该点的重量，用求几何重心的方法来去定枢纽的最佳位黄。其数学模型如下：∑CFixi匹C∥i，=1J=l∑C∥iyi|∑C∥i，=1J=l式中：Ⅳ0——交通发生点或吸引点的发生量或吸引量(4一1)C?——枢纽系统的运输费率；b，，y，)——交通发生点和吸引点的坐标：(x，y)——设置枢纽点的坐标重心法的特点是简单，它将纵、横坐标视为独立的变量，分别求解枢纽的最优位置。该方法对丁棋盘式道路网具有可适性，但如果用于放射形、混合形等道路网形式与实际情况差别较大，求出的结果不精确，大多数时候计算结果是作为枢纽布局的初始解。而且枢纽系统的运输费率如何确定值得斟酌。(2)微分法微分法的前提条件同重心法，但克服了重心法将纵、横坐标视为独立变量所产生的缺陷，采用一4E一，协1秒、 东南大学博士学位论文枢纽点与交通发生点或吸引点之间的直线长度表示距离，用数学上求极值的方法确定枢纽点的具体位置。具体数学模型为：F：窆c，杉陆～，)2+(y～，∥∽：，j=L式中，F——系统的总费用；其他符号意义同上。通过对总运费F取极小值，部分别对x和y的偏微分为零，得到新的极值点，计算公式为窆c．矿产，虹_)2+y-yj坩杰c，％殴一_)2+y-yj)2r茄M眇1)：+¨，胪q。’。窆c，％眇一乃)2+0一y，)2J”式中符号意义同上。微分法需要以重心法的结果为初始解，不断迭代，直至前后两次迭代解的误差不超过设定的范围，从而得到枢纽最优点位置。无论是重心法还是微分法，都是一种连续函数寻优的方法，按照这些方法计算出来的结果是数学上枢纽最优点的位置。在实际的枢纽布局规划时，只能以上述计算结果为依据，结合实际的地形、地貌以及用地，进行调整，最终确定枢纽的布局。在采用重心法和微分法求解的过程中，通常运输费率都是固定值，并且距离也是平面上的几何距离，没有考虑实际的道路网结构。因此．计算出的结果与实际情况有一定的误差，一般只用于初步的寻优。4．1．2运筹学模型运筹学模型主要是以运输系统的运输成本最低，或者是以运输成本和建设成本组成的总成本最低为目标函数，结合～定的约束条件，确定枢纽布局的最佳方案。该方法适合多元枢纽布局规划。(1)运输规划模型运输规划模型的目标函数为枢纽在集疏运及中转时的运营总费用最小，基本模型形式如F：目标函数minFⅣ月约束条件∑xn+∑Z。=d，i=1，2，⋯，m女；l／=1∑％+∑z。=6，，=1—2··n——46——4乙％。∑Ⅲ。∑H+场％。∑州，∑Ⅻ+*Ⅸ巴+*E。∑㈦。∑Ⅲ 第四章大城市客运交通枢纽布局规划∑如+以=巩女=1“2·‘q∑％+K=d女≈=1∥2·。g式中：xm——交通发生点i到各选枢纽点≈的交通量圪——各选枢纽点≈到交通吸引点，的交通量Z。——直接从交通发生点l至q交通吸引点J的交通量：C*——交通发生点i到各选枢纽点≈的单位费用C自——各选枢纽点七到交通吸引点，的单位费用C。——直接从交通发生点i到交通吸引点，的单位费用口．——交通发生点i的发生量；E——交通吸引点，的吸引量；Ⅳ。——为备选网点k的闲置量d。——为备选网点k最大能力。该模型是一个典型的运输规划问题，其主要的决策变量是x*、％、Z。，模型的解法也比较成熟，可以采用表上作业法。该方法目标明确，但事先需要确定各选枢纽点集合的数量和位置，以及节点之间的单位运输费用。(2)混合整数规划模型该模型在目标函数中除了考虑了运输成本最低外，还考虑了建设成本，由运输成本和建设成本组成的总成本最低进行枢纽点布局规划。具体形式如下：目标函数：mi。F：羔圭c。X。+圭宝％％+羔窆c，z。+妻fE畎+Ck兰五。1ca∽约束条件f=1，2，⋯，朋∑％+∑z。=6，，=1,2，⋯”4"／dIl乙。∑同+*x。∑㈨ 东南大学博士学位论文∑x扩∑％∑瓦一帆≤0k=1,2，⋯g呒=1表示尼被选中，％=O表示t被淘汰X”Y*，Z。≥0式中：％——各选枢纽点k是否被选中的决策变量R——各选枢纽点k的建设成本M——一个相当大的整数；其余符号意义同上。这是一个混合整数规划，决策的变量包括Ⅳm、L、Z一％。由于考虑了枢纽点的建设成本，出现了o．1型的整数变量，增加了模型求解的复杂度和难度。通常该方法只用于比较简单的交通网络中。运筹学模型从运输系统优化角度规划枢纽布局，比简单数学解析法是一个进步，也是目前枢纽布局规划中使用比较多的一种方法。运筹学模型首先需要确定枢纽规划的初始方案集，属于离散型的寻优方法。与简单的数学解析法相同，运筹学模型也存在着单位运输费率确定的问题，如果采用同定的运输费率，与实际情况就存在着很大的差别。目前许多研究开始利用网络上交通分配的结果来确定节点间的运输费率1281【33l，如此以来，虽然比采用固定运输费率法与实际情况有所接近，但是却从很大程度上增加了模型的计算难度。因此，在实际使用中存在着较火的困难。4．1-3交通配流法该方法主要是依据网络中交通分配的结果，或者是节点的交通流量的火小㈣，或者是节点被经过的次数忆以此为依据，确定枢纽的布局。(1)节点流量法该方法的基本思路是：一个节点是否能成为枢纽是根据途径它的交通流量的大小决定的。具体算法为：①确定交通分配的网络；②采用平衡分配法或者是非平衡分配法(根据具体情况确定)将OD量分配到网络中去，得到各路段的流量9∥③计算每个节点i驶经它的各流向客流量之和彬=∑g。J=l④将所有节点按彬从大到小排序，排在最前面的应作为枢纽48—— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划按照此种方法计算出枢纽所在的位置都在节点上，实际上．枢纽不一定设在节点处，可以在节点附近的适当位置，这要根据节点附近用地或周围环境条件综合决策。(2)节点经过次数法这种方法最初是由北京工业大学任福田等人提出，并应用于北京市客运交通枢纽布局规划，主要应J}爿该方法确定北京市待定型枢纽的布局。其基本思路是根据路网中节点被经过的次数大小来确定枢纽布周。具体算法为：①确定用于分析枢纽布局的交通网络；②根据路网节点之间的费用矩阵，计算节点之间的最短路径，记录路径经过的节点号．并累计每个节点按最短路径被经过的次数EI(I)③同刊计算节点之间的次短路径，记录路径经过的节点号，并累计每个节点按次短路径被经过的次数E，(I)④根据规划枢纽入选指数A1、现状枢纽入选指数A2，作为判断节点入选枢纽的标准Al，A：=【El(，)"1-E2(1)]／2N(N一1)忖一在计算A．时取整个路网节点数，计算A2时取出行量火的节点数若I节点入选为枢纽，则需满足以下条件：A，>C并且A，>CC为枢纽入选指数，视具体城市而定，在北京市枢纽布局规划时取c一0,2⑤综合决策，以A，和A2计算结果确定枢纽的位置，只是选定了枢纽的范围，并不一定将枢纽设在该节点，应结合城市地形、地貌和用地规划进行适当地调整，综合决策。交通配流法是从交通流量和节点经过次数的角度考虑枢纽布局．而不是从系统优化的角度来规划枢纽的布局，具有一定的片面性，加上该方法对网络的依赖程度很大，网络的规模、范围以及合理与否，对计算结果是至关重要的，因此，交通配流法在实际应用中不是很广泛。目前枢纽布局规划方法主要有上述三种，这些方法主要是针对综合运输枢纽布局规划提出的(如公路客、货运枢纽)，虽然其为城市客运交通枢纽布局规划提供了一些可借鉴的规划思路，但是由于城市交通的复杂性、独特性以及交通方式的多层次性等，这些方法直接应用于城市客运交通枢纽布局规划还存在若以下不足：①其基本的规划思想都是建立在“线网导向型”(由网络到枢纽)的基础上，对网络的依赖程度很大。要准确地把握特定的区域或城市的交通特征，并建立用于枢纽布局规划的交通网络，这本身就是一个难题。最重要的是由此产生的枢纽依附于网络，而难以反映枢纽是运输系统中关键性的节点，起着核一t5、支柱性的作用：②数学解析法仅适应于一元枢纽的布局规划，运筹学模型和交通配流模型虽可处理多元枢纽布局规划的问题，但是由于在城市客运交通枢纽布局规划中，不同等级的枢纽在功能上有很大的区别，进行布局规划时考虑的主要影响因素相应的也有很大的差别，按照上述方法统一处理，就难以针对不同的问题区别处理，难以抓住其主要矛盾；③除了运筹学模型外，其他两种方法都不是从系统优化的角度规划枢纽的布局，具有一定的片面性；运筹学模型主要考虑的目标函数是成本最低(或者是运输成本，或者是运输成本或建成成本——49 东南大学博士学位论文的总和)，缺少影响枢纽布局各主要因素的综合考虑，难以抓住枢纽布局规划的本质。本文正是基于以上方法上述不足，在吸取其精华的基础上，充分分析影响客运交通枢纽布局主要影响因素的基础上，致力于建立客运交通枢纽布局规划目标，围绕着该目标，研究城市客运交通枢纽布局规划方法。4．2城市客运交通枢纽布局规划的目标和方法4．2．1城市客运交通枢纽布局规划的总目标城市士地利用与城市交通的相互关系一直是城市规划的研究重点之一。当今世界上不少的城市，如新加坡、斯德哥尔摩、东京、香港等大城市，经过几十年的努力，实现了十地利用和公共交通的协调互动，取得了可持续发展的效果，其中城市客运交通枢纽发挥了举足轻重的作用。目前，城市土地利用与交通一体化发展的理念，特别是城市土地利用与公共交通的协同发展，为越来越多的专家和规划师所认同。城市客运交通枢纽是城市土地利用与公共交通协同发展之间不可缺少的“二传手”。城市土地利用不仅是实现城市各种功能的载体．而且在一定程度上还决定了产生什么类型的出行。低密度、蛙跳式的城市土地利用布局形态，一般对应_】==以小汽车为主的交通模式，而高密度、集约化的土地开发模式是建立以公共交通方式为主的交通模式的前提条件，当然要将这种前提条件转变为现实还需要有完善的设施、政策等作为保障，客运交通枢纽布局与城市的土地利用紧密的结合是其中重要的一项保障措施。一方面通过枢纽的建设，提高枢纽周围地区的交通可达性，交通可达性的提高就容易吸引更多的城市活动聚集到此，比如居住、商业、娱乐等，相应的就提高了该处的人口密度或就业岗位密度，对于新区的开发，中心区的改造、优化城市布局都具有积极的作用；另一方面客运交通枢纽是公共交通发展的依托点，特别是具有快速轨道交通方式城市公共交通系统，通过枢纽将公共交通方式之间以及公共交通方式与其他交通方式在时空上相互配合，协调运作，以集约化的方式提供交通服务，提高了公共交通的服务水平，加上枢纽周围高密度的十地开发，为公共交通方式提供了充足的客源，有利于建立以公交为主体，多元化、多层次、一体化的客运交通系统，实现土地利用～公共交通的良性发展循环。综上所述，在一个城市中，布局合理、完善的城市客运交通枢纽不仅有助于实现城市交通的一体化，体现公交优先，提高运输效率，而且与城市土地利用是相辅相成的。冈此，本论文大城市客运交通枢纽布局规划的总目标为：以客运交通枢纽的功能分析为基础，紧密结合大城市土地利用规划，尽可能地方便_人城市客运交通出行，在大城市地域空间范围内形成层次分明、功能清晰的客运交通枢纽体系，并为构筑以公交为主体，高效、便捷的客运交通系统奠定基础。因此，在此目标指导下，大城市客运交通枢纽布局规划，重点应考虑以F问题：①如何紧密结合客运交通枢纽布局与城市士地利用规划?②如何在客运交通枢纽布局规划中体现公交优先，促进城市客运交通的一体化?为实现上述目标，需要对传统的“线网导向型“、”“成本决定型”(以运输成本最低为枢纽布局的目标)等为特征的枢纽布局方法进行补充和完善，本论文提出了两步式的大城市客运交通枢纽布一50— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划局规划的方法——“宏观总体布局、微观分级建模”。4．2．2城市客运交通枢纽布局规划的方法“宏观总体布局、微观分级建模”的两步式的城市客运交通枢纽布局方法为：首先根据未来我国火城市布局形态和空间结构，从宏观层面进行城市客运交通枢纽概念性布局规划；然后，在其指导F，按照大城市客运交通枢纽等级划分的结果，以功能分析为基础．从微观层面分别对市级客运交通枢纽、中心区级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽以及片区级客运交通枢纽建立枢纽选址优化模型井提出相应的解法。具体如图4-1。规划目标1L▲城鬻空间结构嚣概l糯念性布局I’级结构宏观总体布局l+rlJ1r1r1r1r_一功能分析I市级交通中心区级边缘组团片区级交H客运需求走廊．枢纽交通枢纽级枢纽通枢纽×竴皜縺ꆀ線ꆀ4jm，、m☆*坩城避“各等级的枢纽分别建局规划模型型求解刊产形嚣用视>i‘／城市客运交通布局-l城市客运交通枢纽布局规划方法流程图 东南大学博士学位论文与传统的枢纽布局方法相比，本论文提出的城市客运交通枢纽布局规划方法主要具有以下特征：(1)从规划理念上来说，该枢纽布局方法建立在“枢纽导向型”的基础上枢纽和网络的关系。是先有网络，再有枢纽：还是先有枢纽，再有网络，就象鸡和鸡蚩的关系，很难说清楚。但是，从规划理念上说，实践与经验使越来越多的规划师开始推祟“枢纽导向型”的规划理念。“枢纽导向型”的规划理念注重于枢纽与十地利用的结合，强调枢纽站点步行区范围与城市高密度的土地开发的紧密结合，使城市土地利用与城市交通融为一体，实现可持续发展。目前，国内外有许多枢纽和城市土地利用成功结台的范例，以香港为例，根据1992年的分区人口统计结果，全香港约有45％的人口居住在距离地铁站仅500m的范围内，如果仅以居住在九龙、新九龙以及香港岛的居民计，这一比例更是高达65％(如图4．2)。香港在超高密度发展的条件下，仍能保持城市的正常运营，交通的顺畅、有效的控制污染，这与枢纽和土地利用的成功结合是分不开的。“枢纽导向型”规划理论是以城市土地利用为根本出发点．并根据枢纽所承担的功能来配置相应的交通网络，包括公交网络、轨道网络、步行网络等。图4．2香港全境及距枢纽站500米范闸内居住人口密度(2)客运交通枢纽布局的撇观建模，建立在大城市客运交通枢纽概念性布局的基础上国内外城市发展的经验表明：城市客运交通枢纽的宏观布局是与城市布局形态和空间结构息息相关的，如曰本的东京，其中心区为“一核七心”的城市结构(如图4．3)，“一核七心”即东京站、上野浅草、池袋、新宿、涩谷、大崎、锦丝町和临海，这些地方也是东京市主要的城市客运交通枢纽，可以说是东京城市布局和结构决定了枢纽的宏观布局，同时这些枢纽也促进了东京市多中心城市结构的形成。目前，我国大部分大城市正处于用地布局调整，促进多中心城市结构形成的阶段，所以这一规律尤为重要。基于此，本论文改变了过去单纯地依靠数学模型进行枢纽布局的方法，首先就从宏观层面建立与来来我国大城市布局形态和用地结构相适应的城市客运交通枢纽概念性布局图，以此引导和控制微观层面的枢纽布局模犁。52 第四章大城市客运交通枢纽布局规划图4-3东京中心区“一核七心”的用地布局和枢纽宏观布局(3)在微观屡面上，针对各等级的客运交通枢纽分别建立枢纽布局模型通过对枢纽等级结构划分以及各等级枢纽的特征分析可知，首先，各等级抠纽布局之间的关系相对松散，也就是说，上一级枢纽的布局并不是下一级枢纽布局的控制性条件，枢纽的布局主要是由其承担的功能决定的，由于各等级枢纽功能的差异比较明显，这就为不同等级的枢纽分别建立枢纽布局模型提供了可能。其次，由于不同等级的枢纽所承担功能上的区别，所以不同等级的枢纽服务范围、服务对象以及释流需求上都有很大的区别，它所关注的主要目标也会有所区别。因此，针对不同等级的枢纽分别建立枢纽布局模型就更能反映事物的主要矛盾，更有针对性。(4)微观层面的枢纽布局模型建立在功能分析的基础上由于不同等级的枢纽所承担的主要功能上的区别．各因素对枢纽布局影响权重，以及目标函数具体表达形式等方面有很大的不同，从不同等级的枢纽所承担的功能角度建立的枢纽布局模型，能更直接、更真实、更合理地反映不同等级的枢纽在布局中的核心问题。因此枢纽所承担的功能不仅应该成为枢纽等级划分的依据，也应当成为微观层面上枢纽布局模型建立的基础。4．3大城市客运交通枢纽概念性布局规划现代汉语中的“概念”一词指思维的基本形式之一，反映客观事物一般的、本质的特征。所以本论文所说的城市客运交通枢纽概念性布局规划，并不是指枢纽具体的布局规划方案，而是与城市的社会经济发展、城市空间物质形态相联系的，一种宏观的、规律性的客运交通枢纽布局形态。国外大城市的发展经验表明：从单中心的城市到多中心的城市，是世界大城市空间结构形态演化的客观规律。而在单中心的城市结构向着多中心的城市结构演化的过程中，城市客运交通枢纽是促进多中心城市结构形成的一个积极重要的因素。因此，对于城市客运交通枢纽概念性布局规划，其主要研究内容为：从使土地利用与城市交通有效整合角度出发．建：立与未来我国大城市布局形态和空间结构相适应的城市客运交通枢纽宏观布局形态。 东南大学博士学位论文4．3．i我国大城市建立多中心城市结构的实践与反思随着城市规模的扩大，为了克服单中心城市结构的弊端，在借鉴国外大城市发展经验的基础上，未来我国大城市主要采取多中心组团式的城市结构。在此规划目标的指导下，我国大城市开始有计划由近及远，发展近郊副中心，远郊卫星城镇，力图实现城市功能的有机疏散。如上海逐步开辟了炅淞、五角场、桃浦、漕河泾、长桥、高桥等6个近郊工业区和嘉定、安亭、松江、闵行、吴泾、金山卫、宝山等7个远郊卫星城镇p“，北京市的燕山、通卅l、黄村、昌平等卫星城也相继发展起来等等，所有这些对于疏解中心城区的人口和工业，缓解大城市“摊大饼”式的蔓延，带动城市周边地区的发展具有一定的积极作用。但是这种多中心的城市结构在我国发展的进程是缓慢的，并没有从根本上改变我国大城市单中心结构和城市“摊大饼”式向外蔓延。目前我国大部分大城市仍以单中心圈层式的城市布局形态为主。这种现象是由多方面的因素造成的，如城市土地使用制度、户籍制度、城乡二元化以及人们传统的思维观念等，“宁要浦西一张床，不要浦东一间房”就是这些因素的综合体现。改革开放以米，随着城市土地有偿使用制度改革、住房制度的改革、就业制度的改革等一系列改革的深化，中国城市的社会结构、经济结构发生了很大的变化，人口的职业性流动和区域性流动方兴未艾，城乡二元化格局被打破。伴随着城市中心区的更新改造，郊区城市化进程的加快，如中心城区的土地置换使大量的工业企业迁往郊区，大城市众多的开发区和高技术园区的崛起，产业的郊区化也带动了房地产市场的郊区化，大批住宅小区和大型购物中心在郊区兴起，以及人们的思维观念、工作方式和生活方式的改变，这些都是大城市形态结构转变的积极的因素。虽然这些制度、体制、观念是促进城市由单中心城市结构向多中心城市结构演变的一个良好的大环境，但是过去却忽略了城市交通与城市用地的协调互动，使城市交通成为阻碍城市形态结构演变的关键因素之一，许多新开发区由于交通设施落后，开发缓慢。城市空间结构是城市一切活动的载体，而城市交通是实现人和物流动的关键环节。利用完善的城市交通系统，可促使市区与郊区、城市主体建成区与待开发的边缘地区之间的联系日益紧密．改变人们的时空观念，有助于推动人城市郊区化和城乡一体化的进程。城市客运交通枢纽是城市用地布局与城市交通的有机结合体，在我国大城市正处于形态结构转变的关键时期，深入研究城市客运交通枢纽宏观布局与城市布局形态之间的关系，对指导大城市的发展具有重要意义。4．3．2大城市客运交通枢纽宏观布局形态根据上一章分析，未来我国大城市主要采取多中心组团式的城市结构。按照多中心组团式城市结构的特征，可以将城市空问分为以下几个部分：①核心区、③中心区、③市区外围区、④边缘组团，其中核心区、中心区匕上及市区外围区共同组成了中心组团(即主体团块)，见前图3．4。城市的不同区域对城市发展所起的作用互不相同，一般具有不同的土地利用特征以及交通特征，这种差异是造成不同客运交通枢纽功能互不相同的根本原因，因此城市的不同区域与不同等级的客运交通枢纽之间具有一定的对应关系，一般如下：(1)核心区与市级客运交通枢纽城市核心区一般是指城市的中心商业区或中心商务区。未来我国大部分大城市核心区的主要功 第四章大城市客运交通枢纽布局规划能是以零售商业、娱乐业为主，兼有办公、行政管理职能，城市核心区往往聚集了众多大型、综合性的购物商场、金融机构、文化娱乐设施等，是全市性的购物、娱乐、休闲等公共性活动中心。该区域通常是一个城市的标志和象征，就像南京的新街口、上海的南京路、北京的王府井等。城市核心区在城市中具有最大的区位优势、最好的社会、经济聚集效益以及最强的辐射能力。由于地价高昂，城市核心区一般采取的是高容积率、高建筑密度的土地开发方式。因此，它也是城市中人流、物流最集中的区域，这是城市核心区的第一个主要的交通特征。第二个交通特征是各类交通进入城市核心区以厉最终要转换为步行交通参与城市核心区的公共活动。城市核心区具有辐射全市的功能，要求有很高的交通可达性，需要市级交通枢纽为之服务。城市核心区特有的全市性公共活动中心的功能是市级客运交通枢纽存在的基础，同时市级客运交通枢纽提供的高交通可达性可进一步提升城市核心区的区位优势，确保城市核心区的运行效率。世界上大城市有许多两者成功结台的范例，如德国慕尼黑的步行商业街等。(2)城市中心区与中心区级客运交通枢纽城市中心区是受城市核心区辐射最直接的地区，是城市政治、经济、文化等公共活动主要发生的地区，也是城市内部第三产业最为活跃的区域。城市中心区的建筑密度大、公共性活动强、参与活动的人数多，造成中心区交通需求旺盛，交通供需矛盾突出。由于中心区道路建设难度大，交通供给水平提高的空间有限，因此，小汽车的快速增k将对中心区交通产生巨大冲击。城市中心区交通是城市交通的一部分，解决城市中心医的交通问题必须从整个城市交通的高度考虑，注重于城市交通政策的研究。由于城市中心区交通的特殊性，决定了城市中心区与城市其他区域要采取不同的交通策略。尽可能地减少市中心区小汽车等私人交通工具的出行比例是其中有成效的措施之一。这不仅需要大力发展快速轨道交通、常规公交等公共交通方式作为支持，而且需要在中心区附近设置足够的中心区级客运交通枢纽。在中心区级客运交通枢纽，中心区外围的小汽车交通通过停车、换乘，最终利用公共交通方式进入市区。中心区级客运交通枢纽不仅为小汽车交通方式提供了停车的场所，而且它将不同类型、不同层次的交通方式(私人交通方式与公共交通方式、快速轨道交通与常规公交等)有机地衔接在～起。城市中心区交通的特殊性，需要在城市中心区外围区设置中心区级枢纽，中心区级客运交通枢纽不仅是实现城市中心区交通效率的有效屏障，而且是市中心区内、外交通联系的门户。(3)边缘组团与边缘组团级客运交通枢纽城市边缘组团是在城市规模扩展到一定程度以历，为了避免城市中心组团(既主体建成区)无限制的向外蔓延，减轻中心组团的压力，在距离中心组团～定距离的外罔，形成的发展区域，它是多中心组团式结构的城市的重要组成部分。从整个城市角度来说，边缘组团侧重于发展某一主要功能，如工业、生活、旅游等：从边缘组团自身来看，边缘组团内部的功能相对独立，具有组团内部的中心、居住、就业以及休闲娱乐、文化卫生设施。由于边缘组团既是城市大系统的一个重要的组成部分，同时又是一个相对独立的有机整体。因此其交通特征也表现为两重性，一个层面是组团自身内部的交通流，另一个层面是边缘组团与其他 东南大学博士学位论文组团尤其是中心组团之间大运量、长距离的交通流。边缘组团级客运交通枢纽既是城市边缘组团内部交通服务中心，同时通过与市级客运交通枢纽的便捷连接，可将边缘组团与城市核心区紧密地结合起来。国外大城市的发展经验表明：边缘组团级客运交通枢纽可作为边缘组团开发的先导和依托点，通过组团级客运交通枢纽不仅可以改变边缘组团的交通可达性，提高区位优势，而且可以将组团级客运交通枢纽建设与边缘组团的生活、就业、商业及娱乐等活动结合起来，采取综合开发模式，有助于边缘组团中心的形成。(4)城市的功能片区与片区级客运交通枢纽片区是城市内用地相对独立、功能相对单一的土地利用单元，是实现城市功能的基本单位。无论是城市核心区、中心区，还是边缘组团都是由若干个功能片区组成。片区或者具有居住功能、或者具有商业功能、或者具有文化教育功能。或者具有休闲娱乐功能等。相对而言，片区更贴近于居民的日常生活。市级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽是城市市级和区域级的客流集散中心，分别对应着城市核心区、边缘组团中心。这些区域分别是城市全市性的中心和区域性的中心，是城市公共性活动的集中地，主要是居民工作、购物、娱乐、休闲等的场所。除此之外，还需要有片区级客运交通枢纽服务于基本的客流发生单元——片区，以扩大枢纽的服务范罔。片区级客运交通枢纽不一定对应与每一个片区，根据需求的需要，可能一个或若干个片区对应于一个片区级枢纽。城市基本活动的性质、烈度等城市技术支撑条件的等级、功能等城市核心区全市性的公共活动中心城市中心区城市公共性活动最集中的地区边缘组团中心城市内地区性公共活动中心市级客运交通枢纽全市性客流集散中心中心区级客运交通枢纽城市中心区内外联系的门户边缘组团级客运交通枢纽城市内地区性客流集散中心片区I．ji1片区级客运交通枢纽城市功能的基本单位——1．1城市内客流集散中心的基本单位图4．4城市用地与城市客运交通枢纽的对应关系图综上所述，城市的空间结构、城市活动的性质等与城市客运交通枢纽的关系见图4．4。并结合城市客运交通枢纽内在关系，由此建立出与多中心组团式城市结构相适应的城市客运交通枢纽宏观布局形态图，具体如图4．5。一56— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划●市级客运交通枢纽▲组圃级客运交通枢纽●中心区级客运交通枢纽■片区级客运交通枢纽快速轨道交通或快速公交的支持具有公交联系中心组团边界线中心区边界线核心区边界线边缘组圃图4-5大城市客运交通枢纽概念性布局规划图4．4城市客运交通枢纽选址规划模型研究城市客运交通枢纽布局规划模型建立在枢纽概念性布局的基础上。在城市客运交通枢纽概念性布局中，从宏观、整体角度，确定了与城市功能体系相适应的枢纽布局体系。从枢纽布局两步式布局方法上来说，即首先给出了枢纽布局的宏观轮廓：下一步的任务是以此作为指导，从微观、局部角度，建立各等级客运交通枢纽选址规划模型，并结合实际用的，确定大城市客运交通枢纽的布局。本部分内容即是针对各等级客运交通枢纽，以枢纽所承担的功能为基本入手点，分别建立人城市客运交通枢纽选址数学规划模型，并研究其算法。4．4．1规划模型中主要考虑的因素依据客运交通枢纽规划的总体目标，一是要注重枢纽布局与城市土地利用的协调发展，二是要使枢纽成为城市公共交通的依托点，促进城市客运交通的一体化。将这两方面具体罱化，对应的主要是：一是使枢纽服务范围内的覆盖人口或就业岗位尽可能大，二是要尽可能使枢纽成为城市客运交通走廊L的关键性的节点。(1)城市客运交通枢纽服务范围枢纽的服务范围包含两层含义，一个是狭义概念的，即枢纽合理步行区，另一个是广义概念的，即既包括枢纽合理步行区，也包括枢纽内非快速交通方式接运距离所覆盖的范围。具体如图4-6。其中上述所说的“枢纽服务范围内的覆盖人口或就业岗位”应该指的是狭义概念的枢纽服务范围，即枢纽合理步行区。——57 东南大学博士学位论文圃图4．6城市客运交通枢纽服务范围图①客运交通枢纽合理步行区客运交通枢纽的合理步行区是由乘客步行去车站的时耗决定的，主要反映的是乘客自身的一种意愿。虽然也受经济发展程度、居民的时间价值观念、城市交通供给状况、枢纽附近的交通设施特别是步行交通设施的组织规划等因素的影响，但影响步行合理区范围的最主要因素是受人的体力的制约。目前国内还缺乏这方面的详细调查研究，根据前苏联的研究成果，步行去轨道交通枢纽的绝大多数乘客(98％)居住在距枢纽步行时间不大于15分钟的范围内，居住在5分钟和10分钟步行范围内的乘客分别占60％和80％左右(具体如图4．7)，由此确定枢纽的公众合理步行区是在二r径为600米的范隔内，在这个范嗣内居住着利用快速轨道交通井步行上车的乘客占绝大多数(80％左右)”⋯。j二海市轨道交通系统(包括一号线、二号线和明珠线)客流特征调查也表明，步行达到轨道交通站点的平均时间为10分钟左右口“。冈此本论文取客运交通枢纽站点600米半径所覆盖的范围作为枢纽的合理步行区。●一一●卢-．一旷j(。≮．}彳．一‘-．、rJ卜_‘1——为分布曲线2——为累计分布曲线i1IlO4008001200。【．。。．．．．．．．．．．．．上。。，．，。。．．．．．．．．．．【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。．．．I．．．．．．．．．．．一．—．．．．—j0l020min圈4．7乘客至地铁车站的步行距离的频率分布曲线和累计频率分布曲线图【22】②客运交通枢纽内1E快速交通方式接运距离所覆盖的范围客运交通枢纽内合理的交通方式组合应包含骨干交通方式，如快速轨道交通或快速公交，为快 第四章大城市客运交通枢纽布局翘划速公共交通方式接运的辅助交通方式，如常规公交、自行车等，从而将城市内不同层次、不同服务水平、不同功能的交通方式有机的衔接起来，实现城市客运交通的一体化。虽然枢纽合理步行隧是枢纽育接的服务范围，由于枢纽合理步行区所覆盖的范围有限，为了扩大枢纽的服务范围。需要利用非快速交通方式为快速交通方式接运，也就是这里所说的枢纽内非快速交通方式接运距离所覆盖的范围。影响：{}快速交通方式接运距离的因素是多方面的，如城市的规模、城市经济发展水平、城市的平均出行距离、出行者的时间价值观、出行者对完成一次出行所需要花费总时间的可接受程度等。根据前苏联对莫斯科地铁枢纽站点接运距离的研究成果，在所有线路上平均有63％的乘客接运距离不超过3公里，而仅有6．5％的乘客接运距离大于6公里口”。因此，可以认为客运交通枢纽非快速交通方式合理的接运距离大概在3公里到6公里的范围内，本论文在傲具体枢纽布局分析时。取客运交通枢纽非快速交通方式接运距离为3公里。(2)城市客运交通走廊我国交通工程专家曾对城市交通走廊做过大量的研究。一些学者认为交通走廊即是大通道，并且认为它必须具各两个基本条件：①大流量②高效率。“通道”在公共交通大词典中的解释为“在某一区域内，连接主要交通流发源地，有共同流向，可以有几种运输方式可供选择的宽阔地带，是客货密集带，也是运输的骨干线路”。杨涛先生认为，城市交通走廊的概念是指城市中吸引或发散主要客货流量的方向或由交通来引导土地开发利用的地带【39】。城市交通走廊是城市交通的“主动脉”，它使分散、零星的城市交通流相对集中于走廊内。城市交通走廊一般具有以下特点：①承担的客流量大；②城市客运交通走廊上主要是城市内中、长距离的出行；③由于城市客运交通走廊上的客流具有流量大、距离长等特点，其交通供给应综合多种交通方式，可以同时采用高架、地面、地下等不同层次、立体的交通方式，对于大城市和特火城市，城市客运交通走廊通常应具有快速轨道交通(如地铁、轻轨等)或者是快速公交的支持；④城市客运交通走廊内的交通运行速度比非走廊内交通运行速度快。城市规模的扩大，城市人口的增加，城市一般会形成若干交通走廊。如深圳经济特区呈东西向带形空间布局结构，其东西方向客流是城市主流向，东西向最高断面客流量达13万人次／高峰小时f641。由于大城市客运交通枢纽是直接服务于城市客运交通需求的重要设施，因此，客运交通走廊是影响客运交通枢纽发挥作用的重要因素。4．4．2建模分析大城市客运交通枢纽布局规划建模的具体思路为：在大城市客运交通枢纽概念性布局规划的指导下，结合上述分析的影响客运交通枢纽布局规划的主要囡素，以枢纽所承担的功能为基本依据，主要从客运交通枢纽合理步行区范围内所服务的人口和就业岗位以及枢纽与客运交通走廊距离这两个方面出发建立目标函数，针对市级、组团级、中心区级和片区级客运交通枢纽分别建立枢纽布局规划模型。本节主要是针对模型简化、模型的参数以及模型的约束条件进行分析，为客运交通枢纽选址规划模型的建立打下基础。(1)模型的简化一59— 东南大学博士学位论文城市士地利用一般会依据土地利用性质及开发强度，将城市中的各个区域(包括城市核心区、边缘组团、城市中心区以及片区等)划分成若干个地块，这些地块就是本次研究的基本单元。具体如图4-8。为了便于实际问题的数学化，在不影响计算结果的前提下，对实际问题进行一些必要的简化：①将需要规划客运交通枢纽的区域(如核心区、各边缘组图、片区等)置于平面直角坐标系下，定义规划区域矩阵0≤x≤。，0≤Y≤b，将整个规划区域分割成网格(具体如图4-8)，其中网格的划分以计算的步长△为基准，将网格的交点作为可能选择的枢纽点位置，因此△的取值决定了算法的计算量和精度，通常△的取值在10米～50米之间，具体的取值与区域的大小以及用地地块的大小有关；图4-8枢纽选址规划平面示意图②确定每一小方格的人口密度和就业密度，分两种情况：一种情况是对于整个小方格都在一个地块内的，其人口密度和就业岗位密度就等于地块的人口密度和就业岗位密度：另一种情况是两地块的分界线正好处于小方格内，则方格的人口密度和就业岗位密度按面积取加权值平均值，以人口P口．+Pd．密度为例，P。。=二2—卫，其中P。。表示位于第埘行第肝列的小方格的人口密度，只表示地块i的人口密度，0表示地块j的人口密度，q、d2分别表示小方格内被两地块分界线分隔的面积口l+d2=A×A③客运交通枢纽服务范围，即以枢纽所在位置为圆心，半径为600米的圆为枢纽的合理步行区，此范围包含了若干个小方格，对于位于圆弧上小方格(即小方格内有圆弧线通过)，该小方格在枢纽60 一．苎堕量查塑堕查墨奎望塑望查旦塑型服务区范围内的面积、人口以及就业岗位等指标的计算时，将圆弧近似成直线．以三角形或多边形的面积来近似圆弧的面积(具体见下面公式4．6)。(2)模型的参数及约束条件如图4-8所示，图中包括三个主体单元。分别是小方格闲图、地块图和枢纽步行合理区，各参数表示如F：①设规划区域内有Ⅳ个地块，其入口密度、就业岗位密度和面积分刷用ⅣP、E。、蹦，(f=1,2⋯Ⅳ)表示，则规划区域的总人口P=∑只tSA，，总就业岗位E=∑E，，SA，②方格网的范围0兰xsa,O≤Y≤b，小方格的边长等于步长△，每一个小方格的位置用二维数组(m，胛)表示，代表是第脚行第F／列的小方格，其中．in=1,2⋯d／△，Ⅳ=1,2．．b／A，每个小方格的人口密度、就业岗位密度分别用p。和P。表示。方格网交点坐标为(x，y)，其中x：J0，lH’Af0‘胪1m．△；⑨在枢纽规划范围内有M条城市窖运交通走廊，其中有W条平行于y轴。不失一般性，将不平行于Y轴的标号为前M—W条，而平行于Y轴的标号为后W条，则城市客运交通走廊用方程的形一为y=Ki：’≯。歹蒙≥=2，csjzxzL)；④枢纽合理步行区范围，即以枢纽所在的位置为圆心，半径为600米的圆所覆盖的区域，其面积按照该区域内小方格的面积累加求和，即S=∑a。。，其中S表示枢纽合理步行区范围内的面积，口。。表示在枢纽合理步行区范国内第m行第n列小方格的面积，其面积的计算由每个小方格四个点与枢纽点的距离来确定(如图4-9)，即：口～2△·△△．△一h．b／2(6+^)·A／2b．h／2O式中：f⋯1，，。。2，f。Ⅲf。Ⅲ——分别表示第m行第n列的小方格的四个顶点与规划枢纽点之间距离6t——<^，r<一<一(一<一>～一～～～；，，r<一<一<一>～㈨；f，r，<～<～>一～～～～；，，，r，≤>～㈣ 东南大学博士学位论文其中以距离枢纽点位置最远的小方格的顶点标号为1，按逆时针方向旋转，依次为2、3、4r一～为枢纽点合理步行区的半径，按上述分析为600米公式(4—6)中的五种情况分别对应于：第一种情况小方格完全在枢纽合理步行区范围内，第二、三、四种情况部分小方格在枢纽合理步行区范围内，第五种情况小方格完全不在枢纽合理步行区范阐内。需要说明的是，在计算枢纽台理步行区范围内小方格的面积时，采用了近似算法，用三角形或多边形的面积近似圆弧的面积。0图4-9枢纽合理步行区范围与小方格的位置关系图关于公式(4．6)中h和b的值，根据圆弧与小方格的交点坐标U、V和小方格的顶点坐标的距离来确定(如上图4-9)，其中第m行第”列的小方格与圆弧的交点U、V的坐标可以求出，分别为(x。，Y。)，(x，，Y，)t则交点U、V的坐标应满足下面的公式：瓜i了瓦j了=r=600，瓜i了瓦j了=r=600(”一1)A≤工f，，工y≤nA，(m一1)△≤Y“，Yy墨mA小方格的四个顶点坐标假设分别为@。，yM)、O。Ⅲy。2)、扛hill3,Y。3)、扛ran4,Y。。)具体公式为?惑套《√瑟壤一、粼熊，灌、 第四章大城市客运交通枢纽布局规划b=fly，一Y，。。l^={Ix己，一x卅。。l【ly。一Y枷I，。舢l>r，Z。卅n2≤r，lom。3≤r，，n胛，4≤，，叩讥l>，，f0，M2>r，1。卅。3Sr，f㈣4≤r(4．7)Z。m。l>，，，姗。2>，，f蜊n3>r，lore。4≤r，。朋n1>，，，。Ⅲn2≤，，，。州帕≤r，，洲4兰rZ㈣。l>r，Z。m。2>r，Z。胧帕≤，，，蜊月4≤，(4-8)lom圳>r，lore。2>r，己m嘏>r，loⅢn4≤r如上所述，大城市客运交通枢纽选址规划模型目标函数包含两个部分：①枢纽合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位应该最大化。设(x，Y)表示规划枢纽点位置，枢纽点合理步行区范围内所覆盖地人口和就业岗位数总和用Z表z=∑口。-P。+∑日∥P。(4_9)其中d。。的值根据公式(4—6)、(4—7)和(4-8)确定。②城市客运交通枢纽选址位置与城市客运交通走廊的距离最近。设枢纽规划区域范围内有M条客运走廊，其方程式为：IY=KJ’x+C』(J=1,2⋯M一矿)Ix=BJ(J=M—W+1，’··M)规划枢纽点的位置坐标为(x，Y)，则枢纽到城市客运交通走廊的距离分别为：d，2‘：亏群c，=，，：，⋯M一∥，和d．21日，一xIc，=M一渺+·，。··M，，则枢纽点到通过该区域的城市客运交通走廊的总距离用D表示为：D=∑d，+∑dj(4—10)综上所述，枢纽选址规划模型是一个多目标的寻优问题，为了便于求解，需要将多目标转换成单目标。由于枢纽点合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位函数Z与枢纽点到通过该区域的城市客运交通走廊的总距离函数D，无论是量纲还是数量级上有很大的区别，而且Z是取极大值，D是取极小值如果采用直接相加将两目标综台，不但表达式的含义上不明确，而且最终的结果难以比较优劣。因此，需要对Z和D做一些必要的处理，具体如下：——63——；舯眦啪X一UrXZX，●●●●●●●●』、●●●●●●L 东南大学博士学位论文maXF=可14-∥2口+∥=l0<口<1，O<卢<1，1：兰二垒。Z。践一Z。。厂2：望蜊：里(4．11)式中：a——表示枢纽点服务人口和就业岗位在枢纽选址目标函数中所占的权重；口——表示枢纽点到通过该区域城市客运交通走廊的距离在枢纽选址目标函数中所占的权重Z。。——表示枢纽点合理步行区范围内覆盖的人El和就业岗位的最大值，可由公式(4-9)求解；Z。一表示枢纽点合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位的最小值，可由公式(4．9)求解；D～表示枢纽点到通过该区域城市客运交通走廊的最大距离，可由公式(4．10)求解；D⋯——表示枢纽点到通过该区域城市客运交通走廊的最小距离，可由公式(4．10)求解以公式(4．11)为模板，并以各等级枢纽所承担的功能为基本依据，分别研究市级、中心区级、边缘组团级以及片区级客运交通枢纽选址规划模型。由于中心区级客运交通枢纽建模思路与其他三个等级客运交通枢纽有一定的区别，冈此首先研究市级、边缘组团级和片区级客运交通枢纽，最后研究中心区级客运交通枢纽。4．4．3市级客运交通枢纽选址规划模型根据上述分析，市级客运交通枢纽选址规划模型的目标函数为“市级客运交通枢纽在城市核心区覆盖人口和就业岗位以及与通过城市核心区的城市客运交通走廊距离两者组成的综合指标最优”。决策变量为@，y)，0≤x≤口，O≤y≤6。市级客运交通枢纽所承担的功能决定了它是全市性的客流集散与中转换乘中心。对于市级客运交通枢纽选址规划模型而言，最大限度的使全市性的公共性活动位于枢纽合理步行区范围内固然重要，同等重要的还有市级交通枢纽必须与城市客运交通走廊紧密地结合起来，脱离城市客运交通走廊的枢纽难以成为市级交通枢纽。因此本论文在市级客运交通选址规划模型中，认为上述两因素对综合目标的影响是同等重要的，所以取盘=口=0．5。综上所述，市级客运交通枢纽选址规划模型的具体形式如下：一64 第四章大城市客运交通枢纽布局规划目标函数maxF=O．5fl+0，5f2(4—12)约束条件口舢=0≤x≤a．0≤Y≤b"=x／△．x≠0，”=Y／A．Y≠0门：兰二堡。Z。。一Zmm，1一Dm“一D。D⋯一￡Im。z=∑(d⋯p。+口。。g。。)D=∑d。+∑d，△·AIo舢1≤r，，㈣2≤r，，㈣3Sr，l㈣4≤，A·A一矗6／2，。。州>r，，⋯2茎，，，。。。3≤r，，⋯4≤r(b+h)·A／2，。舢I>，，f㈣2>r，f删。3≤r，Iota。4≤，b．h／20，㈣l>，，Z。卅n2>r，f⋯3>，，，舢坍4兰rlom刖>r，l。肿2>，，lomH3>r，lom。4>r，㈣l>r，，叫。2≤r，tom。3≤r，1⋯4≤r，⋯1>，，lo。．2>r，f。。3≤r，lore。4≤rl㈣l>r，，。m月2>r，l⋯3>r，l⋯4≤r，口mm>r，，舢。2≤r，，⋯3兰，，lomn4≤r，例。l>，，，蝴2>，，，删。3≤r，l⋯4≤，，⋯l>，，f。m月2>r，，州。3>，，，舢n4兰rd，2‘!亏御，c，=-，z，‘··M一矿，d．=tB，一石l，(，=M—W+I⋯材’4—(x_xu)2+—(y_Yu)2=r=600，、肟i丁而j了=r=600(肝一1)A≤xu，xP≤nA，(m—1)△墨YE，，YrsⅢ△式中符号的意义同上。4．4．4边缘组团级客运交通枢纽选址规划模型边缘组团级客运交通枢纽所承担的主要功能是组团内客流集散和中转换乘的中心。它所在的边缘组团是城市未来主要的发展区域，即新区。边缘组团级客运交通枢纽与城市土地利用相辅相成含义：除了边缘组团的用地布局是决定枢纽选址的关键因素外，更为重要的是组团级客运交通枢纽应当成为边缘组团开发的先导和依托点。主要原因是组团级枢纽是提高边缘组团中心区交通可达性的关键性措施之一，可达性的提高有助于将更多的城市活动吸引到边缘组团，从而带动边缘组团的开发利用。相对于边缘组团用地布局而言，可达性成为决定组团级客运交通枢纽布局的更为重要的因一65‰‰‰‰‰‰一陌阿阿∽b阢r●●●●●●‘●●●●●Lr●●●●●J、●；●●，L=自b 东南大学博士学位论文素，因此组团级客运交通枢纽选址规划模型，更应该注重于与城市客运交通走廊的结合。本论文在组团级枢纽选址规划模型中，取a=0．4，∥=O．6。边缘组团级客运交通枢纽选址规划模型的具体形式如下：目标函数：maxF=O．4fl4-0．6f2(4．13)约束条件Ⅱmn=0≤x兰a,O≤y≤bn=x／A．z≠0m=Y／A．Y≠0r1=兰二兰婴!。Z。。一Zmm，1一。Dmax—D厂2=一!翌些二。Dm。一D0。z=∑(d。P。+amnP。)D=∑d，+∑d，A‘△，删1≤r，，㈣2≤，，乙。3≤r，L。。4≤，A·△一hb／2l⋯1>r，，删。2≤r，f㈣3≤，，，肭。4≤，(b+h)‘,5／2，⋯l>f，k。2>，，，⋯3≤，，l删。4≤rb-h／2，。I>r，f。2>r，，。3>r，，。4≤r0，。。，。1>r，f㈣2>r，，洲3>r，，洲4>，dJ=，㈣l>r，k。2≤r，z㈣3≤，，f⋯4≤r，㈣l>r，，㈨2>，，，⋯3≤r，f⋯4≤ri。．I>r，l。m2>r，l㈣3>r，lmn4sr，洲1>r，fnmn2≤，，km3s，，，㈣4≤，，伽m】>r，f㈣2>，，，。舢以≤，，，o卅。4墨，，洲”】>，，f㈣2>r，7腓以>r，10卅。4≤rfY—KJx—C，(，=1,2，⋯M～∥)dj2lBj—xl,．y=M一∥+1·。‘M)瓜=了瓦i万=，=600，厄j了瓦巧了：，：600(n一1)△sx￡，，xr≤nA，(，竹一1)△≤Y￡，，yr≤m△式中符号意义同上。4．4．5片区级客运交通枢纽选址规划模型片区级客运交通枢纽是城市客运交通枢纽内最贴近居民日常生活的客流集散中心。片区级客运交通枢纽主要位于片区级的商业、居住、休闲、娱乐、体育、文化中心。因此，片区级客运交通枢纽选址规划首先应根据城市规划找出具有片区级的商业、居住、休闲、娱乐、体育、文化中心功能一66一‰‰‰‰‰‰一hh唧蜥b蜥r●●●●●J、●●●●，tr，●●●●，、●●●●【=6h 第四章大城市客运交通枢纽布局规划的片区，对这些片区建立片区级客运交通枢纽选址规划模型，确定片区级客运交通枢纽的位置。片区级客运交通枢纽选址规划模型，分两种情况建立：①片区级客运交通枢纽所在的片区有客运交通走廊通过，②片区级客运交通枢纽所在的片区没有客运交通走廊通过。(1)需要考虑城市客运交通走廊的片区级客运交通枢纽选址规划模型对于第一种情况，片区级客运交通枢纽选址规划模型的建立应同时考虑城市用地和客运交通走廊的影响。模型的具体形式与市级客运交通枢纽和组团级客运交通枢纽选址规划模型相似，主要的区别在于模型中a，口的取值，由于片区级客运交通枢纽所承担的主要功能为片区集散客流服务，冈此片区级辑运交通枢纽在选址规划时更应注重与城市用地的紧密结合，使片区级客运交通枢纽在合理步行区范围内能覆盖更多的人口和就业岗位。因此，本论文对片区级客运交通枢纽选址规划模型的权重值分别取a=0．7，口=0．3。片区级客运交通枢纽选址规划模型的具体形式如下：目标函数：maxF=O．7，1+0．3f2(4—14)约束条件I67 查塑查兰堕．!：兰垡丝兰———————————————————一0≤x≤a．0≤Y≤bn=x／A．x≠0m=Y／△．Y≠0肛毒笔，，一望!坚二望”D。。一D。。Z=∑(d。。P。。+Ct，nne。。)D=∑d，+∑d，fA·△，。，"1≤r，，洲。2≤r，，。卅。3s，，f伽。4≤rI△．△一hb／2j洲1>r，f嗍2≤r，f㈣3sr，f㈣4≤r口。。={(6+矗)·A／2，俐1>r，l㈣2>r，，㈣3≤r，，⋯4≤rIb．h／2，。¨l>r，l⋯2>r，f㈣3>r，，⋯4≤，l01。"l>r，f⋯2>r，1⋯3>r，t㈣d>rfIx(，一xm。ll，⋯1>r，l，～2≤，，l俐3≤r，，删，4≤rb={b—x删I，洲1>，，l删2>r，，例3≤r，l咖。4≤r忙r—z棚1I洲I>r，1㈣2>r，j删3>r，I洲4sr．flyr—Y。。1Il⋯。>r，，⋯2≤r，，⋯3≤r，f。，。4≤rh={Ix(，一x。。4ll⋯l>r，l洲"2>r，f洲3≤，，，洲4≤rIlYf，一YⅢlj⋯l>r，j。。2>r，I⋯3>r，f一4sr妒止掣耵乩2，⋯M一∥)。√Kj一1d．2IB，一z∽3世二竺±!：二!!√i；_==_；：了i_=_i；丽=r=600，√(x—x，)2+(y—y，)2=，=600(胛一1)a≤xⅣ，xy≤nA，(州一1)A≤Yu，yr≤mA式中符号意义同上。(2)仅考虑城市用地布局的片区级客运交通枢纽选址规划模型对于没有城市客运交通走廊通过的片区，其片区级客运交通枢纽的规划仅需要考虑城市用地因素的影响。这种情况片区级客运交通枢纽选址规划模型的具体形式为：一68— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划gkg醐maxF=∑(d⋯P+口。。e。。)(4—15>约束条件0≤X≤口．0≤Y≤b月=X／A．X≠0川=Y／△．Y≠0△-Af删nl≤，，f⋯2兰r，，。。。3蔓，，，⋯4≤，△·△一hb／2lom。l>，，lore,,2≤r，，洲3≤，，，删4≤，(b+h)-△／2，⋯l>r，，。舢2>r，l⋯3≤r，l㈣4≤，b·矗／2，。。1>r，，⋯2>，，f⋯3>，，，。。4茎70，⋯I>r，，㈣2>，，f⋯3>，，，。。4>，llx(，一xⅢnllf㈣I>，，l⋯2兰，，lom03茎，，lomn4≤rb={lxy一工。。3lf洲I>，，f⋯2>，，，⋯3≤，，，⋯4兰，lIxr—xmn3lf⋯I>r，，⋯2>r，1⋯3>r，l㈣4≤rIlYr—Y，n11，。。l>，，，。。，2≤，，l⋯3蔓，，，㈣4墨rh={lxu—xⅢ月4l，洲nl>r，，n舢2>，，l洲3≤r，，删4≤rIly“一Y。。3110舢l>r，j。舢2>r，1⋯3>r，1啪．4sr√(x—xu)2+(y—Yu)2=r=600，√(x—xr)2+(y-yy)2=r=600(胛一1)a≤xU，xr≤nk，(m一1)a≤YⅣ，YP≤mA式中符号意义同上。4．4．6中心区级客运交通枢纽选址规划模型中心区级客运交通枢纽选址规划模型与市级客运交通枢纽、组团级客运交通枢纽选址规划模型有很大的不同，主要为：①功能上的不同，中心区级客运交通枢纽的主要功能是中转换乘的功能，同时兼顾枢纽所在区域的客流集散功能，相对而言市级客运交通枢纽和组团级客运交通枢纽的集散功能更为重要一些；②规划区域的不同，中心区级客运交通枢纽规划区域是城市中心区边界线上，市级客运交通枢纽和组团级客运交通枢纽规划的区域通常是一个多边形区域：③规划枢纽数量的不同，一般而言，城市核心区内的市级交通枢纽是一个，每个边缘组团内的组团级客运交通枢纽也是一个，而中心区边界上的中心区级客运交通枢纽为多个。虽然影响中心区级客运交通枢纽选址的主要因素仍然是枢纽合理步行区范罔内覆盖的人[21和就,Ak岗位以及枢纽与城市客运交通走廊的距离，但是由于中心区级客运交通枢纽是多个，而且位于城市中心区边界上。如果采用与市级客运交通枢纽和组团级客运交通枢纽相同形式的枢纽选址规划模型将难以求解。因此，中心区级客运交通枢纽选址规划模型在充分反映影响因素的前提F，采用不同的建模思路和数学表达方式。中一LI,区级客运交通枢纽选址规划模型采用以下思路，第一步确定城市中心区边界线；第二步确定中心区级客运交通枢纽的个数，这主要是由通过城市中心区边界线的客运交通走廊的个数与中心 东南大学博士学位论文区级枢纽之间的最佳距离综合确定：第三步是由城市客运交通走廊在城市中心区边界线上的位置，确定每个中心区级客运交通枢纽在中一Ii,区边界线的范围：第四步在此范围内寻找使中心区级客运交通枢纽合理步行区范围内覆盖人口和就业岗位最大点的位置。(1)确定城市中心区边界线根据中心区客运交通枢纽的功能和作用，中心区级客运交通枢纽合理的位置是城市中心区的边界线上。城市中心区边界线的位置是通过城市规划人员依据城市规划综合确定。(2)确定中心区级客运交通枢纽的个数中心区级客运交通枢纽个数确定的依据主要是两个：第一是通过中心区边界线的城市客运交通走廊数目，第二是中心区级客运交通枢纽在中心区边界线上的最佳距离。①通过中心区边界线的城市客运交通走廊数目N城市客运交通走廊的具体如何确定在下面章节算法中说明，在此假设通过中心区边界线的城市客运交通走廊数目为N，且位置和大小己知。②中心区级客运交通枢纽的最佳距离中心区级客运交通枢纽主要功能是中转换乘，按照上述分析可知，枢纽合理的接运距离为3公里。中心区级客运交通枢纽之问的距离过大，相应的枢纽合理接运距离所能覆盖的范围就小；但中心区级客运交通枢纽之间的距离过小，枢纽的数目就较多。相应的就增加了建设的费用。因此，需要从两者优化的角度考虑中心区级客运交通枢纽的之间最佳距离。由于中心区级客运交通枢纽主要功能为进出市中心区中转换乘，加上市中心区范围内交通网络，尤其是公共交通网络相对发达，所以位于中心区边界线上的中心区级枢纽在外围区覆盖范围的大小更为重要，以下以中心区级客运交通枢纽在市区外围区内覆盖的范围为研究对象，具体见图4．10。通过分析可知，中心区级客运交通枢纽在市区外围区接运距离覆盖的范围是中心区级枢纽间距离的减函数，即随着两枢纽点之间的距离的减少，枢纽在市区外围区内接运距离覆盖的范围是增加的。但增加的速度并不是随着距离的减少一直在增加的，其变化的规律为随着枢纽点间距离的减少，在市区外围区枢纽接运距离所覆盖的范围增加的速度先是增加，增加速度达到一个最大值之后，然后增加的速度开始减少。也就是说，当枢纽点之间的距离的减少到一定程度的时候，继续减少枢纽点间的距离对枢纽覆盖面积增加的效率却减少了，但是枢纽距离的减少，使中心区级客运交通枢纽的数目增加，其建设费用大幅增加。因此，中心级客运交通枢纽间的最佳距离是使中心区级枢纽接运距离覆盖面积增加速度达到最大时的枢纽点之间的距离。图4．10中心区级客运交通枢纽之间距离关系图以下是具体的数学分析过程，分两种情况：第一种是市区外围区边界线与中心区边界线的宽度为H≥中心区级客运交通枢纽合理接运距离R，第二种是市区外围区边界线与中心区边界线的宽度一70— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划H<中心区级客运交通枢纽合理接运距离R。由4．4．1节分析可知，客运交通枢纽合理接运范围为以枢纽所在位置为圆心，半径为R=3公里的圆。其中以相邻的两个中心区级枢纽合理接运范围如上图4．10所示。两圆圆弧与两圆的切线所围成的楔形区域，即上图4．10所示的阴影部分，其面积用Y表示，Y的大小与相邻两中心区级枢纽间的距离有密切的关系，随着两枢纽间距离的减少，面积Y也在减小。≯H≥RY=(2R—x)R一石．R2+Rsiny．X／2+2(R2y12一R2siny／2)(4．16)式中：Y——为图中所示的阴影部分的面积；R——表示客运交通枢纽合理接运距离，R=3公里；y——表示两圆交点和圆心连线与两圆圆心连线的圆心角，用弧度表示，00，Y’是r的增函数由于Y’<0，当y=z／6时，y’取得最小值，即这时Y的减少晟快因此，y=z／6时，两枢纽点间的距离为最佳距离D=2Rcosz／6=√jR》H0，Y’是y的增函数由于Y’<0，当，，=arcsinⅣ／2R时，y’取得最小值，即这时Y的减少最快因此，y=arcsinH／2R时，两枢纽点间的距离为最佳距离D=2Rcos(arcsinⅣ／2R、=44R2一H2③中心区级客运交通枢纽的数量M由第一个依据，通过城市中心区边界线的客运交通走廊的数量为N个，为了保证中，15,区级客运交通枢纽成为城市客运交通走廊上中转换乘的重要节点，相应地通过中心区边界线的每个城市客运交通走廊上需要有一个中心区级客运交通枢纽。因此，城市中心区级客运交通枢纽的数量M，至少等于通过中心区边界线客运交通走廊的数目N。由第一个依据，设城市中心区边界线的周长为C，根据上述分析确定的中心区级客运交通枢纽间的虽佳距离，可以确定所需的走廊的数目为M2个。则M．：』int(C—／4‘3R—+0．5)H≥R(4-18)2lint(C／#4R2一H2+0．51H，，，埘。；2≤rlomn3sr，f础。4≤r(b+h)·A／2，⋯l>r，l。。。2>，，f。，M3≤r，，⋯4s，b，h／2lo。】>r，，⋯2>r，f⋯，>r，，㈣d≤r0，㈣。l>r，，州。z>r，km>，，，。黼4>尸flxE，一x枷lI，㈨1>r，，㈣"2s，，l。m。3≤，，，帅"4≤，b={ky—xⅢ帕If㈣1>r，f㈣。2>r，f蜊们≤，，f⋯4≤r忪r—x川lf。M1>，，，㈣2>r，f㈣3>，，lom。4≤r{lY，一Y腓ll，Ⅷ州>r，f州。2s，，f⋯3墨，，，⋯4≤，h={lxc，一x。。4l，㈣1>r，，⋯2>，，，洲∞≤r,lomn4≤rIlY¨一YMl，⋯l>r，，⋯2>，，，⋯3>r，Io。4≤，匈=(1,2···M一∥)，i∈(1,2⋯以)时州矾誓Cj-3000C-11-QIG，c，一3000G，卅K；一11-Q,X，胙(int(—L1≠等∑一。驯nt(CJ+300u0，C—K，-11-Q,．+。．s))一os¨ntc堕罢鐾掣坐+o．s，，U一^匈=(M—W+1，⋯M)，i∈(1，2⋯4)时fx∈(int(日，-3000一O．5)，int(B，+3000+o．5)1Y∈(im(G，B，一3000G，+O，一o．5)，int(G，B，+3000G，+Q+o．5))n=x／A．X≠0m=y／A，Y≠0√(x—x【，)2+(_y—Yu)2=，=600，(X--Xr)2+(y—Yy)2=，=600(以-1)A≤墨，，x，≤nA，(m一1)A≤_yE，，Yy≤mA式中符号惹义J司上o②中心区客运交通枢纽的个数M>N这种情况可以利用第一种情况的方法首先求出与通过中心区边界线的城市客运交通走廊相关联的M个中心区级客运交通枢纽的位置。在此基础上，然后确定N—M个中心区级客运交通枢纽在中心区边界线上的位置。对于这N—M个中心区级客运交通枢纽选址规划模型建立的思路为：在上述已经确定的M个中心区级客运交通枢纽选址的范围之外．把枢纽点合理步行区范围内覆盖人口和就业岗位按从人到小顺序排列，其中前N—M个所对应的枢纽点位置就是所要确定的枢纽点的位置。因此，按照上述思路，对于与城市客运交通走廊结合的M个中心区级客运交通枢纽，其选址规划模型同(4．22)。对于其他的N—M个中心区级客运交通枢纽，其选址规划模型也是有约束的单目标寻优问题，模犁的具体形式为：目标函数：F=∑(日。。P。+口。P。。)(4—23)约柬条件：一76— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划口m月=A·Alo。Ⅲ≤r，乙。2≤，㈨l。3≤r，lore。4≤rA，A—h-6／2lo。。1>r，lo，。2≤r‰l。3≤，，lo，。4≤，(b+^)-A／2lo。Ⅲ>r㈨Io2>，，lo，。3≤，，f⋯4≤，b-h／2lo。Ⅲ>，，lo，。2>，，lo。。3>r，I州。4≤r0lo。。l>r，lo。。2>r，lo，。3>r，l州^4>7|lXU—Xmmllo川>r，l㈣。2≤，，lo枷≤r，lo删≤r6={lXV一矗，们{lo。。l>r，k。2>r，lo。们≤r，loⅢ月4≤，【|Xr—X枷Ilo删>r，0。2>r，乙柏>r，lo训≤，llYy—Y，。11lo。。l>r，Io，。2≤r，lore帕≤，，lo，。4≤，h={l薯／～’o。4llo。Ⅲ>r，屯。。2>_lo，加≤，，f⋯4≤r¨Yu—Y。。31l⋯1>■‘，。2>r，L。。3>r，f删。4兰r’0≤x≤d．且，。{t、。。、可cj_3000"一0．5),int(!!二孥+。．s，，u}I(int(Bk一3000一o．5)’int(色+3000+o5))JJ=(1，2AM一砰‘)，k=(^，一W+1，A^彳)，i∈(1,2A爿)”=z／A．z≠0m=Y／A．Y≠04{x一而)2+(y一％)2=，=600，√(x—Jr)2+(y—yv)2=r=600(H一1)A≤XU，xy≤nA，(m一1)△≤yu，YP≤mA式中符号意义同上。将所求得的函数值F按由犬到小顺序排列枢纽的位置，其中前N—M个就是需要确定的枢纽点的位置。4．5城市客运交通枢纽选址规划模型算法研究通过对上述各等级客运交通枢纽选址规划模型分析可知，城市客运交通枢纽选址规划模型主要足以枢纽合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位以及枢纽与城市客运交通走廊的距离组成的综合指标最优为目标函数，其决策变量是枢纽点的坐标(x，y)，为了方便求解，将规划区域划分为步长△的小方格网，这些方格网的交点作为区域内寻优的枢纽点位置，由于△一般为整数，由此该模型就近似成为一个复杂的非线性整数规划问题，因此，模型算法的选择和设计就显得非常重要。4．5．1模型求解步骤由于中心区级客运交通枢纽选址规划模型与市级客运交通枢纽、组团级客运交通枢纽以及片区级客运交通枢纽有很大的不同，所以中心级客运交通枢纽以及上述三种枢纽分别采取不同的模型求解步骤。(1)市级、组团级和片区级客运交通枢纽模型求解步骤市级客运交通枢纽、组团级客运交通枢纽和片区级客运交通枢纽的求解主要是在规划区域范围一77 东南大学博士学位论文内，寻找使得①枢纽合理步行医范同内覆盖的人口和就业岗位②枢纽与城市客运交通走廊的距离两者组成的综合指标最优的点(如片区内没有客运交通走廊通过，则为寻求满足条件①最大的点)。除了目标函数上述两因素在综合指标中的权重有所区别外，模型的模板是相同。因此，可以采用同样的方法来求解上述模型。对于市级客运交通枢纽、组团级客运交通枢纽和片区级客运交通枢纽选址规划模型的求解步骤为：①确定规划区域(或者为城市核心区、或者为城市的边缘组团、或者为片区)，将规划的区域置于平面直角坐标系下；②确定计算的步长△，将平面直角坐标系网格化(见前图4-8)，规划区域内网格的交点就是模型的所有寻优点；③依据城市规划，根据用地性质和开发强度，将规划区域划分为若干地块，确定每一地块的人口密度尸，就业岗位密度E，和面积蹦．；④根据每一小方格与规划区域每一地块的位置关系，确定每一小方格的人口密度P。和就业岗位密度P。(具体方法见前述4．4．2节)；⑤确定城市客运交通走廊的位置，并最终得出在规划区域内的每一客运交通走廊在平面亩角坐标系中的方程Y=K』x+CJ或者x=B，，SJ≤xsL：。⑥在规划区域内寻找使得枢纽合理步行区范围内覆盖人口和就业岗位最大的点的位置和函数值(对于没有城市客运交通走廊通过的片区，其片区级客运交通枢纽选址模型计算到此结束)以及最小点的位置和函数值：⑦在规划区域内找出与通过该区域的城市客运交通走廊距离最近和最远的点以及相应的函数值：⑧利用⑥、⑦两步的计算结果，在规划区域内寻找出使碍模型中的综合目标函数(由枢纽覆盖的人口和就业岗位以及枢纽和客运交通走廊的距离组成的综合指标)最优点的位置以及相应的函数值；(2)中心区级客运交通枢纽模型求解步骤与上述三个等级城市客运交通枢纽选址规划模型不同，中心区客运交通枢纽选址规划模型首先它需要确定中心区级客运交通枢纽的个数，其次城市客运交通走廊这个决定性的因素在模型中是以约束的形式来表现。因此，中心区级客运交通枢纽选址规划模型的求解思路与上述三个等级客运交通枢纽的求解思路有所不同，具体为：①依据城市规划，确定城市中心区边界线，将城市中心区、其边界线以及部分市区外罔区(主要是边界线外围600米的范围)置于平面直角坐标系F：②确定计算的步长△，将平面直角坐标系网格化(见前图4-11)，规划区域内网格的交点就是模型的所有寻优点：⑧依据城市规划，根据用地性质和开发强度，将规划区域划分为若干地块，确定每一地块的人——78 第删章大城市窖运交通枢纽布局规划口密度只，就业岗位密度E，和面积跗。④根据每一小方格与规划区域每一地块的位置关系，确定每一小方格的人口密度p。。和就业岗位密度P。。(具体方法前述见4．4．2节)：⑤确定通过城市中心区边界线城市客运交通走廊，并得出其在平面直角坐标系中的方程，即y=K，x+C，或者X=B，，sJ≤x≤L；⑥根据通过城市中心区边界线的客运交通走廊数目N以及中心区级客运交通枢纽在中心区边界线上的最佳距离，确定的中心区级枢纽数目M。这里有两种情况，一种是M=N，另一种是M>N：⑦如果M=N，则根据每一条客运交通走廊在城市中心区边界线上的位置，确定每一个中心区级客运交通枢纽的范围(具体方法见前述44．6节)，在此范围内以枢纽合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位最大为目标，找出每～个中心区客运交通枢纽最优位置，则计算结束：⑧如果M>N，首先是确定M个与城市客运交通走廊相关的中心区级客运交通枢纽的位置，具体方法同⑦，利用上述确定的M个中心区级客运交通枢纽选址范围，在所有这些范罔之外按由火到小的顺序，使枢纽点合理步行区内覆盖的人口和就业岗位居于前N—M位，相应的这N—M个点的位置为模型确定的最优枢纽点位置，。从市级、组团级、片区级客运交通枢纽以及中心区级客运交通枢纽选址规划模型的求解步骤可以看出，模型求解的关键是两个：一个是城市客运交通走廊的位置如何确定?另一个是如何在规划的区域范围内搜寻最优点，从而使得综合目标函数达到最优。以下主要致力于解决这两个问题。4．5．2城市客运交通走廊的确定城市客运交通走廊是城市中客流需求集中分布的结果，所以对于城市客运交通走廊的位置确定从交通中R的客流交通分布入手。问题的关键是如何将客流交通分布集中、归并，从而确定城市客运交通走廊在城市中的具体的位置以及大小。聚类分析法是研究客观事物按一定规则分类的最常用的数学分析方法，它是按照“物以类聚”的指导思想，采用数学上多元分析的方法，以距离为度量，按照距离虽近的原则对事物进行归并分类。因此，本论文采取聚类分析法对城市客流交通分布归类合并，以确定城市客运交通走廊的位置。在具体应用聚类分析法对城市客运交通分布进行分析以前，首先应该明确两点：①将城市交通分布归为同一类的判别标准是什么?②属于同一类的客流交通分布如何合并形成新的聚类中心?(1)分类的判别标准这里的分类的判别标准，对聚类分析法而言．即为聚类的距离，即采用何种方式表达聚类的距离。这应该从出行者选择出行线路心理特征角度进行模拟，同时这种模拟更侧重于宏观、概念性的规律，因为客运交通走廊反映的是城市客流需求的空间分布规律。以下分析基于两个假设：首先认为走廊上的交通条件优越于非交通走廊上交通条件，并假没走廊上的交通速度是非走廊上的交通速度的2倍，其次假设在具备利用走廊的条件下必然会利用走廊，——79 东南大学博士学位论文即分类的判别标准是对于一次出行，如果利用走廊的出行时间(包括两头的接运所花费的时间)小于不利用走廊的出行时间，则必然会利用走廊。按照上述假设，根据分类的判别标准将聚类距离用数学化的语言表达出来，分两种情况(如图4-12)，第一种情况为交通分布起终点在走廊方向的投影点在走廊起终点之间(如下图(A))；第二种情况为交通交通分布起终点在走廊方向的投影点在走廊起终点之外(如F图(B))，具体为：(A)(B)图4—12聚类距离计算示意图当堡±生+曼<堡±生三当时，认为该出行会利用走廊．即该交通分布量可以与走廊方向归v2vvCOS口为一类，反之亦然。则其聚类距离计算公式为翌立生+旦<垡±当±生吐：n2dv、d地VCO鬈。(4-24)世+旦>垡±垡!±生⋯“V2vvCOS口式中：％——表示f点和‘，点之间的交通分布在第k个聚类中心(即走廊方向)的聚类距离d——表示f点和，点之间交通分布方向在第t个聚类中心(即走廊方向)上投影的长度，如果是上述的第二种情况，投影的长度就等于走廊起、终点之间的距离(具体如图4．12(B)所示)；dl，d2——分别表示交通分布起、终点与走廊上对应的投影线起、终点之间的距离。对于第一种一80d一办华。巳 第螋章大城市客运交通枢纽布局规划情况，dl和d：是交通分布起、终点分别到走廊垂线的距离(见上图4-12(A))；对于第二种情况，4和破实际上就是交通分布起、终点与对应交通走廊超、终点连线的长度(见上图4．12(B))：d3d4——对于第一种情况，或和d4等于0(见上到4-12(A))：对于第二种情况，d3和d4分别表示交通分布的投影点与对应的走廊起终点之间的距离(见上图4-12(B))(2)同类交通分布合并产生新的聚类中心采用上述方法确定的聚类距离，按“距离最小”的原则归类之后，下面需要解决的是如何将同类的交通分布合并以产生新的聚类中心，这种合并主要需要解决两个问题：一是合并之后新的聚类中心火小的确定；二是台并之后新的聚类中心位置的确定。对于合并后新的聚类中心大小的确定，按照上述假定，认为利用交通走廊的出行时间短就会利并}交通走廊。因此，合并后新的聚类中心大小就等于原来聚娄中心的大小以及属于这一类的交通分布大小之和，即：(碍Yb式中CF=C：+c；(XI，YDc：——为合并前原来聚类中心的大小c：——与原来聚类中心属于同一类的交通分布的大小；对于合并后新的聚类中心的位置，本论文采取加权平均值的算法确定，计算的图示如图4-13具体的数学表达式为：⋯舯蝴⋯为忙簿㈧㈤新的聚类中心的终点坐标为fI1--J--』J!ca．z·，v●(忧拗㈨ 东南大学博士学位论文式中：(Ⅳ，，一)和(工，，‘)——分别表示新的聚类中心的起、终点坐标；(xj，r‘)和(一j，F)——分别表示原来聚类中心的起、终点坐标：(x?，¨2)和(Ⅳj，圩)——分别表示将与原来聚类中心合并的交通分布的起、终点坐标；c：——表示原来聚类中心的大小：C!——表示将与原来聚类中心合并的交通分布的大小(3)算法流程对于城市客运交通走廊的确定，本论文采用的是两步聚类法H”。首先采用动态聚类法，将所有OD流量对归类、台并以形成50～150个聚类中心，而后通过系统聚类，将动态聚类形成的50～100个初始聚类中心各自看成一类，通过两两比较，以选择距离最近的并为一类，如此下去并以闽值来控制分类数，确定合适的分类，并利用分类的结果将其台并，从而形成城市客运交通走廊。采用这种两步聚类法确定城市客运交通走廊原因主要有两个：①动态聚类法和系统聚类法各有优缺点。动态聚类法是事先确定初始聚类中心，每个样本仅与特定的聚类中心发生关系，因而需要较少的计算机内存，可以处理足够人的原始样本数量。但通常需要较多的迭代次数，而且不能保证都能收敛，并且初始聚类中心的确定对于迭代的次数和迭代的结果影响很大。系统聚类是通过对全样本Z间的相互比较来自动识别，但对计算机的内存要求很大，特别是对于样本数量很大的时候，对内存的要求很高。②一般分析城市客运交通走廊采用的是交通中区，对于一个大城市而言，城市交通中区的数目通常是几十个，以50个交通中区为例进行分析，其OD对数为1／2X50X50=1250，如果直接采用系统聚类法，则需要1／2×1250X1250=781250个浮点数变量的内存，并且所需的内存增加比中区数量增加的更快。基于上述两方面的因素，结合两种聚类方法的优缺点以及城市交通分布的特征，采用两步聚类法来分析城市客运交通走廊。这种两步聚类法确定城市客运交通走廊的方法的流程图如图4-14，具体步骤如下：①按照城市交通中区的划分，确定OD流量对的位置和大小；②确定初始聚类中心；由于起迄点之间的OD量，仅能反映起迄点之间流量的大小，而不能反映起迄点之间的距离，冈此本论文采用交通周转量来表示样本的大小。即C¨=ODⅣdⅣ【4。】式中：C。一一f点和J点之间的交通周转量；ODi——f点和，点之间的OD量；d。——f点和J点之间的距离：82— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划在选择动态聚类法的初始聚类中心时，选择C，，大的作为初始聚类中心。一般选择初始聚类中心的数量为OD对总数的5％～lO％，即如果是50个中区，则OD对的总数为1250个，初始聚类中心的个数75～125个。③利用公式(4-24)计算每一OD流量对与初始聚类中心之间的距离，根据计算的结果，按照距离最近的原则进行分类；④将属于同一类的OD流量对按照公式(4。25)、(4-26)和(4-27)进行合并，产生新的聚类中一b：⑤以迭代次数作为终止条件，一般进行三次迭代，重复⑧和④的过程，最终得到动态聚类产生的聚类中心，将这些聚类中心作为样本，进行系统聚类；⑥同样利用公式(4．24)计算每两个样本之间的距离，并按照距离最近的原则进行分类；⑦结合城市客流特征确定闽值^，以闽值来控制分类结果：⑧根据分类结果，将属于同一类的样本按照公式(4-25)、(4-26)和(4-27)进行合并，从而确定城市客运交通走廊，最终就得到了城市客运交通走廊的位置和大小。 东南大学博士学位论文图4．14两步聚类法确定城市客运交通走廊计算流程图4．5．3模型的优化算法(1)算法的引出目前，传统的优化算法主要有两种：枚举法和搜索算法。枚举法主要是从可行解集合内枚举出所有的可行解，以求出精确的最优解。对于连续函数来说，该方法要求先对其进行离散化处理。这样就有可能产生离散误差而永远达不到最优解。而且当枚举空间比较人时，该方法的求解效率比较低，有时甚至在目前最先进的计算工具上都无法求解。搜索算法是在可行解集合的一个子集内，确 第四章大城市客运交通枢纽布局规划定搜索方向和步长进行搜索操作，该方法主要问题是如果求解空间范围比较夫的话，计算量比较大，同时有可能陷入局部最优。本论文的寻找最优解或近似最优解的问题为：在矩形规划区域内0sxsd，0sY≤b，以△为步长将整个规划区域分割成网格，其中网格的交叉点是可供选择的枢纽点坐标位置，在这些交叉点中寻找使得目标函数达到最优的点，该点的位置即是选址规模模型确定的枢纽点的位置。对于这样优化问题而言，它具有以F特点：①求解的空间范围大枢纽选址的规划区域为城市核心区、边缘组团、城市中心区边界线附近区域以及片区。～般城市核心区的面积是5平方公里左右，而城市中心区的面积是100多平方公里，步长△的取值通常为．k10米--50米，则规划区域交叉点数量为兰．兰，从上可知交叉点的个数以万计。如果采用传统的优△△化算法，就存在着求解效率低的问题，甚至是无法求解。②目标函数的变化是非线性的通过分析，枢纽选址的目标的函数随变量的变化不是简单的单增或单减的变化，其变化是非线性的，而且可能存在多个峰值。如果采用一般的搜索算法，存在着局部最优这个难以克服的问题。因此，需要寻找一种可行、效率高、计算量小的优化方法来求解枢纽选址规划模型。本论文采取遗传算法。。(2)遗传算法简介⋯”5⋯61遗传算法(GeneticAlgorithm，简称GA)是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法【4⋯。它最早由美国密执安大学的Holland教授提出，起源于60年代对自然和人工自适应系统的研究。与传统的基于梯度的一般搜索算法不同．第一遗传算法不需要通过计算目标函数的偏导数来确定搜索方向，不需要确定搜索的步长以及不依赖与搜索初始点的选择，并且克服了一般搜索算法易限丁局部极小点等的缺陷。第二遗传算法在寻优的过程中保留多个当前信息，即充分利用已有的寻优信息来指导空问的搜索，并把搜索到的优秀点的信息遗传给下一代，而把劣点的信息予以淘汰，是～类自适应优化方法。归纳起来．与常规的优化方法相比，遗传算法具有以下显著特点：①遗传算法以决策变量的编码作为运算对象传统的优化算法往往直接利用块策变量的实际值本身来进行优化计算，但遗传算法不是直接以决策变量的值，而是以决策变量的某种形式的编码为运算对象。编码技术在遗传算法种一股是固定的，通常采用的是二进制编码。②遗传算法直接以目标函数值为搜索信息传统地优化算法不仅需要利用目标函数值，而且往往需要目标函数的导数值等其他一些辅助信息才能确定搜索方向。而遗传算法仅使用由目标函数值变换来的适应度函数值，就可【三l确定进一步地搜索方向和搜索范围，无需目标函数的导数值等其他一些辅助信息。这一方面避开了有些函数无法求导地障碍，另一方面直接利用目标函数值或个体适应度，也可把搜索范围集中在适应度高的部分搜索空间中，从而提高了搜索效率。～85— 东南大学博士学位论文③遗传算法是全局性的、白适应的优化方法应用遗传算法求解问题时，在编码方案、适应度函数和遗传算子确定后，算法将利用进化过程中获得的信息自行组织搜索。基于自然的“适者生存、不适者被淘汰”的选择策略，适应度大的个体具有较高的生存概率，通过杂交算子和变异算子，就可能产生更适应环境的后代。这就是算法的自组织、自适应性特征。并且遗传算法是多点、多路径搜索最优，而且各路径之间有信息交换．而不是单点、单路径的寻优法。它同时从一带个体点群开始并行攀登多峰，并通过杂交算子在各个可行解之间交换信息，这使得它可以有效地在整个解空间内寻优，能以根大的概率找到全局最优或准全局最优。因此遗传算法是一类全局优化方法。④遗传算法使用概率搜索技术遗传算法属于一种自适应概率搜索技术，其选择、交叉、变异等运算都是以一种自适应概率的方式来进行，采用概率规则而不是确定性规J【l|J来引导搜索过程向适应度函数值逐步改善的搜索区域方向发展，这就克服了传统的确定性搜索算法的局限性，并且只需较少的计算量就能找到问题的全局最优解或近似最优解。⑤遗传算法的内含并行性由于遗传算法采用种群的方式组织搜索，因而可同时搜索解空间内的多个区域，并相互交流信息。使用这种搜索方式，虽然每次只执行与种群规模n成比例的计算，但实质上已进行了大约o(n3)次有效搜索，这就使得遗传算法能以较少的计算获得较大的收益。(3)标准的遗传算法的流程⋯1遗传算法是具有“生成+检测”(generationandtest)的迭代过程的搜索算法，其基本的训算流程如图4．15所示。图4．15标准遗传算法的流程图由图4．15可见，遗传算法是以群体中所有个体为对象的操作，其中选择(selection)算子、交叉(crossover)算子和变异(mutation)算子是遗传算法的三个基本的遗传算子，它们构成了遗传操作(geneticoperation)。标准遗传算法求解问题的步骤如下： 第四章人城市客运交通枢纽布局规划①解变量的编码(encoding)，编码通常采用二进制编码，每个二进制位称之为基因：②初始父代个体群的随机生成或者人为确定，设群体规模为N个个体；⑨确定适应度函数并计算父代个体的适应度。把二进制数字串按编码策略解码成变量，定义适应度函数，把个体代入适应度函数得相应得适应度函数值f。f越大则适应度越高，第i个个体越优秀；Ⅳ④父代个体的选择概率，通常采用比例选择算子，即P=f／∑F来确定父代个体的选择概率l=I适应度高的个体被选中的概率高，适应度低的个体可能被淘汰，以此产生用于杂交、变异的个体⑤按照一定的杂交概率，应用杂交算子，生成新个体。由选择得到的N个体以及确定杂交概率只随机选取二进制字符串上互换基因的位置，由此产生子代个体。子代个体既具有父代个体的特性，同时又是不同与父代的新个体。⑥按照一定的变异概率，应用变异算子，生成新个体。以变异概率只随机改变二进制数字串中某位的值，即将原值为1的变为0，将原值为0的变为l，由此产生新个体。变异的作用是避免在群体遗传、进化中失去一些有用的基因，保持群体中基因的多样性，它是阻止遗传算法陷入局部最优的一种有效措施。‘⑦由交叉和变异产生的子代个体，返回第③步进行迭代，根据确定的迭代法则或迭代的次数，确定算法终止。此时，适应度函数最高的个体对应的解即为所求优化问题的解。(4)枢纽选址规划模型的遗传算法本算法主要以标准遗传算法流程为基础，结合枢纽选址规划模型的特征，设计模型的算法，具体步骤如F：①编码编码是遗传算法中关键性的第一步，编码的好坏直接影响的遗传算法计算的结果和效率。枢纽选址规划模型中选址的决策变量是枢纽点坐标(x，y)，首先需要对枢纽点坐标(x，J，)进行二进制编码。根据规划区域的范围，枢纽点坐标x和y的范围不会超过5位数(以米位单位)，即0≤x，∥≤99999，十进制的五位数位丁2”和2”之间，即坐标xj砂随大小的不同最大需要用17位的二进制数来表示。二进制与十进制互换的公式为：(6。6。⋯bo)2=I∑6。-2‘I例如x=20时，＼i=O／10其二进制的编码为x=lOl00。在进行决策变量编码时，可将多个变量分别编码，也可以同时将全部变量编入一条染色体，各变量只占染色体的一段。本论文采取对枢纽点坐标@，y)编入同一染色体的方法，各变量只占染色一87— 东南大学博士学位论文体的一段。图4-16显示了在规划区域范围内对枢纽点坐标编码的过程。X坐标Y坐标图4．16枢纽点坐标编码结构图②生成初始解集首先需要确定群体规模N，它是每一父代个体的总数目，也就是初始群体的个体数目。群体规模N的大小和分布直接影响着遗传的计算结果，群体规模N的个数太大不但增加了计算时间，而且不能有效地改进进化迭代地解，群体规模N的个数太小则不能保证初始坐标解集的多样性，出现全局收敛的概率会人大降低。因此，N的取值不宣太大也不宜太小。在枢纽选址规划模型中，取N=50～100之间，具体取值视规划区域内网格交叉点数以及求解的精确度而定。产生初始解集的方法一种是用随机方法产生初始解集，应使它们均匀地分布与解空间范围内，使遗传算法能从全局范围内搜索最优解。另一种方法是采用人工设定地方法确定初始解集，设定初始解集的的原则为：第一选择密度大的小方格上的点；第二选择距离客运交通走廊距离近的点：第三使这些点在规划区域范围内覆盖均匀。③定义适应度函数适应度函数是遗传算法中评价父代个体优劣的依据。对于枢纽选址规划模型而言，其目标是在规划区域范围内或者是在一定的约束范围内(这是对中一t3区枢纽而言)，寻找使得枢纽合理步行区范围内覆盖的人口和就业岗位以及与客运交通走廊距离组成的综合指标最优的点，或者是枢纽合理步行取范围内覆盖的人口和就业岗位最大的点(对中心区级枢纽以及部分片区级枢纽而言)。因此该适应度函数还是从枢纽选址的目标函数出发。本论文对于不同等级的枢纽其适应度函数取相应的枢纽选址规划模型的目标函数为适应度函数，即Fit(F(x，y))=F(x，_y)因此，对于市级客运交通枢纽的适应度函数为公式(4—12)，中心区级客运交通枢纽的适应度函数为(4．22)或(4．23)，边缘组团级客运交通枢纽的适应度函数为(4—13)，片区级客运交通枢纽的适应度函数为(4-14)或(4．15)。由适应函数的公式可知，该适应度函数同样是有约束的优化函数，对于不同等级的客运交通枢纽将规模为N的初始解集代入上述的各公式求解，分别得到父代每个个体的适应度值。需要注意的是，在进行适应度计算的时候，需要把二进制编码的基因型个体转换为搜索空间的解的形式。④选择和复制选择和复制操作的依据是自然界生物进化的规律“适者生存，优胜劣汰”，选择和复制的作用是提高群体的平均适应度值。选择和复制操作从总体上决定了个体向目标函数改善的方向前进，但选择和复制操作并不产生新个体，也就是说群体中最佳个体的适应度值并不会提高。对丁枢纽选址规划模型而言，选择和复制操作就是将N个初始枢纽点坐标中选出优良的个体，作为父代个体参与后续的复制等操作。而判别个体优劣的准则就是适应度函数。适应度函数越大，个体就越优秀，其被复制的概率就越大。本论文采用比例选择算子来确定初始枢纽点被选择和复制一88— 第四章大城市客运交通枢纽布局规划的概率。具体选择和复制操作的步骤为：a．对N个初始解集，代入适应度函数，分别确定其适应度函数值，设初始阶级中每个枢纽点的适应度函数值为Ff，：，(f=1,2⋯N)；～b．确定父代个体的选择概率￡=Rf，／∑只f，11c．依据选择概率P和群体规模N对初始解集进行复制运算。设枢纽点坐标@，，Y，)属于初始解集，其选择的概率的P，则被复制为N×P个个体。因此，选择概率大的枢纽点坐标被重复复制的机会大，而选择概率小的个体则趋向于减少或被淘汰。由选择和复制产生的新群体在遗传算法中称为交配池，它是当前解集和下一代解集的中间群体，群体规模保持不变。⑤交叉操作复制操作虽然提高了群体的平均适应度，但是选择和复制操作并不产生新个体，因此，最佳个体的适应度值并没有提高。交叉操作就是要产生新个体，以提高最佳个体的适应度。交叉操作主要是从交配池中随机选取的两个父代个体，随即设定交叉位置，配对个体彼此交换部分信息，其他位置不变，从而产生新的个体；一般来说子代的新个体与父代个体不同，同时子代个体之间也互不相同。交叉算法的具体步骤为：a．对交配池中的N个枢纽点坐标解集进行随机配对，两两组合；b．确定交叉概率P，表示交配池中进行两两交叉操作的个体占群体的比例。尸越大，优秀个体出现的概率就越犬，新旧个体替换快，算法收敛也越快，但只的取值过大，又会破坏群体的优良模式，对进化运算产生不良的影响。P的经验取值在O．4～O．99之间。如P=50％时，则有N／2个坐标解集进行两两组合交换信息。c．随机设定交叉位置，配对个体彼此互换部分信息，其他位置不变，由此产生新个体，具体如图4．17。l[豇匦工三压工口玉正三工困压工匠叵Ⅱ豇互Ⅱ五三工虱Il——一IfI[匿Ⅱ匹三=【五丁二鲷：亘五三[困l_：匠j玉三I三互五[j]]五丑二三：[困Il图4—17遗传算法交叉操作示意图⑥变异操作交叉操作时遗传算法中产生新个体的主要方法，它决定了遗传算法的全局搜索能力。而变异操作是产生新个体的辅助方法，其作用是增加遗传算法中群体的多样性，是对有效基因缺失的一种补救措施。变异能有效防Jt-_遗传算法陷入局部最优。～89— 东南大学博士学位论文变异操作即是将个体染色体编码串中某些基因座上的基因用该基因座的其他等位基因来替换，从而形成一个新的个体。对于二进制编码来说，即是将同一位置上的基因由⋯0’换成“1”，或由⋯1’换位⋯0’。变异操作的具体步骤为：a．确定变异概率Pm，变异概率的取值不宣过大，过大的话有可能会破坏掉很多较好的模式，使遗传算法的性能接近于纯粹的随机搜索算法的性能：变异概率也不宜太小，太小的话，变异操作产生新个体的能力和抑制早熟的能力就较差。通常只．的取值在o0001～O．1之间；b．随机设定变异位置，将二进制染色体上的基因由0替换为1，或由1替换为0。具体如图4-18。LI一面皿工壁。【亚L困[亘L喳j【三丁正[亘i]妄J三j]司I——一}图4-18遗传算法中变异操作示意图⑦算法停止的设计由于遗传算法的随机性，可能使坐标解集过早的陷入局部最优，因此采用两个方法来确定算法的停Ir，～个是设计停IE的准则法，一个是确定迭代的最小次数。当遗传算法同时满足这两个条件时，算法结束。a．设计停止的准则法，将经过选择、交叉和变异操作产生的新的枢纽点坐标集，代八适应度函数，重新计算适应度，如果在第GEN代群体中，存在个体b。，Y，)(f-1，2⋯N)，使得Fit(F(x。Y)‘7“)