“站城一体”铁路客运枢纽交通规划评价指标研究

作为城市门户地区，大型铁路客运枢纽地区的客流集散组织十分重要。回顾中国铁路客运枢纽的发展历程(见图1)，先后经历了“有站无城”的1.0时代、“交通枢纽”的2.0时代、“交通综合体”的3.0时代，当前正步入“站城一体”的4.0时代 ^[1] ，以交通枢纽组织城市空间发展的时代已来临。

图1 中国铁路客运枢纽发展历程

资料来源：根据文献[1]整理。

传统铁路客运枢纽(例如重庆北站、北京南站)借鉴航空枢纽“高进低出、快进快出”的交通组织理念，在枢纽前修建专用落客匝道与周边高等级道路衔接(见图2和图3)，同时在地下层与城市轨道交通进行接驳。以“高进低出、快进快出”的交通组织理念建设的枢纽专用道路集散系统短时间内可以解决大型铁路客运枢纽的交通集散问题。然而，由于小汽车保有量的迅速增长、铁路客运需求不断集聚、枢纽周边用地的高强度开发等原因，铁路客运枢纽地区变成了交通拥堵频发地区，行人步行品质逐渐降低。显然这种大规模建设专用道路系统用于集散交通的思路不可持续。

图2 北京南站周边道路

资料来源：Google卫星地图。

图3 重庆北站周边道路

资料来源：Google卫星地图。

近年国际上以日本为代表的“站城一体”设计理念已发展成熟 ^[2] 。中国专家学者和规划设计人员也进行了一系列探索，并形成了一些理论成果：杨成颢 ^[3] 总结日本枢纽车站再开发方案，从集约化再开发、土地整合、建立多层步行空间等角度提出枢纽车站核心影响区可持续发展对策。王婕 等 ^[4] 总结了北京城市副中心站地下交通衔接的设计经验，针对地下交通枢纽规划设计提出了交通衔接系统、出入口设置和内部交通组织等策略。丁孟雄 ^[5] 构建了针对TOD形态可持续性的指标体系，从技术层面为TOD形态可持续理论提供一定实践经验。李盛楠 ^[6] 阐述了北京城市副中心站的功能组成和结构形态演变过程，认为其是第四代铁路客运枢纽的重要实践。总体来看，从交通评估角度开展的研究较少，本文从站城一体铁路客运枢纽特征分析出发，探讨面向交通规划设计的评价指标体系。

站城一体是将TOD(Transit-Oriented Development, TOD)理论的基本原则与高密度城市开发特征相结合的一种开发理念 ^[2] ，本质是铁路客运枢纽与城市一体化开发相互融合并实现客流共享、共同发展的开发模式。城市功能复合、高密度混合用地是站城一体铁路客运枢纽周边地区城市开发的重要特征。例如，东京实施容积率奖励政策，车站周边用地被列入再开发计划，地块容积率多高于10.0(见表1)。在小尺度、密路网背景下，站城一体铁路客运枢纽特征与中国传统铁路客运枢纽特征存在很大差异。本文通过对国内外案例进行分析，总结站城一体铁路客运枢纽的交通特征。

表1 日本站城一体铁路客运枢纽片区容积率

资料来源：文献[2-3]。

1）出行目的多样化，休闲、购物出行需求占一定比例。

传统铁路客站用地功能比较单一，以北京南站为例，周边用地类型主要有商业和居住两类，其出行目的以基于家的回程出行为主。而站城一体铁路客运枢纽周边用地功能更加混合，以北京城市副中心站、杭州西站、横滨港未来站为例，周边用地类型均不少于4种，出行目的也更加多样，其中休闲、购物出行需求占一定比例(见表2)。

表2 铁路客运枢纽周边用地与出行目的(单位：%)

资料来源：北京城市副中心站数据来自文献[4]，横滨港未来站数据来自文献[2]，其他数据来自作者调研。

2）轨道交通是铁路客运枢纽高强度客流的支撑。

国外一些大型铁路客运枢纽引入的轨道交通线路均超过4条(见图4)，其中纽约中央火车站引入6条、东京站引入4条。中国部分已建成的第三代铁路客运枢纽引入的轨道交通线路一般为3条以下，运能还需进一步提升。

图4 国内外铁路客运枢纽引入轨道交通线路数量

3）步行交通缝合，城市空间高效融合。

铁路客运枢纽对城市空间往往存在一定程度的割裂。站城一体设计理念下以步行交通缝合城市空间是最常见也是最有效的设计手段。本文通过对日本铁路客运枢纽案例进行分析，总结步行交通体系设计总体可分为4类(见图5)：①地下空间体系：以东京站为例，结合轨道交通车站建立连通北侧大手町、丸之内，南侧八重洲的地下步行网络；②垂直交通核体系：以涩谷站为例，利用垂直交通核横向连接涩谷站与银座商业综合体，实现涩谷站与周边商业的多层步行联系；③通道式步行体系：以新宿站为例，利用7条横向跨越铁路线的步行通道，缝合新宿站对城市空间的割裂；④二层连廊体系：以大阪站为例，以大阪站站房为中心构建二层连廊系统，将车站与周边多个商场连接，实现步行可达。

a 地下空间体系(东京站)

b 垂直交通核体系(涩谷站)

c 通道式步行体系(新宿站)

d 二层连廊体系(大阪站)

图5 日本铁路客运枢纽地区步行交通体系设计

4）绿色交通方式组合为主要交通方式。

绿色交通方式一般是指公共交通、步行、自行车等交通方式 ^[7] 。“站”和“城”融合发展理念下，高密度城市客流和高聚集枢纽客流叠加，交通生成量规模更大。个体机动交通方式不适用于铁路客运枢纽的大规模集散，绿色交通方式组合更有利于站城一体铁路客运枢纽发展。例如，在建的北京城市副中心站到发旅客衔接交通方式中绿色交通出行比例目标值为80%、杭州西站核心区绿色交通出行比例目标值不低于80%。

5）小汽车停车设施设置相对弱化。

位于城市核心区的站城一体铁路客运枢纽片区用地紧张、土地价值高，在满足基本的个体化出行条件前提下，通过停车共享手段，适当限制专用的小汽车停车设施设置，提高公共交通、步行和自行车交通设施配置，更有利于绿色交通组合出行。例如东京站不设置乘客专用停车场，通过周边商业街停车场共享停车，同时增加其他绿色交通设施来实现交通可持续。

传统铁路客运枢纽交通规划多选取道路负荷度、道路平均运行速度、路网密度、交通延误、小汽车排队长度等指标进行评估(见表3)。该类指标的评价要素多偏向于车辆和道路的运行效率，无法体现站城一体铁路客运枢纽的交通特征。

表3 传统铁路客运枢纽交通规划评价指标

从站城一体铁路客运枢纽的5个交通特征出发，提取包括用地、步行、交通承载、公共交通、小汽车停车5项评价要素(见表4)。

表4 站城一体铁路客运枢纽评价要素

参考评价要素与交通特征的对应关系，将站城一体铁路客运枢纽5项评价要素进行分类，形成3个目标：公共交通系统优先和效率、步行系统可达性和便利性、可持续发展。分别针对评价目标，利用专家打分法从静态和动态结合的角度筛选出10个评价指标(见图6)。

图6 铁路客运枢纽交通规划多目标评价指标体系框架

1）公共汽电车线网密度。

公共汽电车线网密度是公共汽电车服务水平评价的重要指标，线网密度越高表示公共汽电车设施规模越大。其计算公式为

式中： ρ 为片区公共汽电车线网密度/(km·km ^-2 )； l 为片区公共汽电车线路总长度/km； F 是片区公共汽电车服务的建设用地面积/km ² 。

2）公共交通车站覆盖率。

以公共交通车站为中心、合理步行距离为半径计算覆盖面积，覆盖面积占城市建设用地面积的比例即为公共交通车站覆盖率。其中，公共汽电车的车站覆盖率一般取值300 m、轨道交通车站覆盖率一般取值800 m。公共交通车站覆盖率越大表示服务范围越大。其计算公式为

式中： f 为片区公共交通车站覆盖率/%； a _i 为第 i 个车站的覆盖面积/km ² ； n 为片区车站数量； A 为城市建成区面积/km ² 。

3）公共汽电车延误比。

公共汽电车延误比是指片区公共汽电车实际运行时间与理论运行时间差值与实际运行时间的比值，值越大表示延误越严重。其计算公式为

式中： y 为路段平均公共汽电车延误比； d ¹ _i 为路段i的公共汽电车实际平均运行时间/min； d ² _i 为路段i的公共汽电车理论运行时间/min； m 为片区路段数量。减少延误的方法是规划公交专用车道或增加其他公交优先设计手段。

1）轨道交通车站步行可达性。

在一定时间间隔内，轨道交通车站步行所能到达的空间范围内的人口、就业岗位数占评价范围内规划人口、就业岗位数的比例，以此描述轨道交通车站步行可达性。

2）步行网络连通度。

步行网络连通度表示片区内各节点依靠步行道路相互连通的程度，连通度越高说明步行网络越完善。其计算公式为

式中： w 为步行网络连通度； L 为片区内步行道路的总里程/km； ε 为非直线系数； n 为片区内应连通的节点数； H 为相邻两节点之间的平均空间直线距离/km； A 为片区面积/km ² 。

3）站内平均换乘时间。

站内平均换乘时间指车站内部不同交通方式之间换乘的平均时间。站内平均换乘时间越短，表示换乘越方便。以轨道交通车站为例，其计算公式为

式中： t _AB 为轨道交通线路A与轨道交通线路B之间的平均换乘时间/min； n 为任意两条轨道交通线路之间的换乘人数； t _i 为第 i 个人的换乘时间，可以利用交通仿真进行量化。

4）高峰小时最大行人密度。

高峰小时最大行人密度反映瞬时行人聚集程度，值越大表示越拥挤，可用来评估建筑空间的设计是否充足。其计算公式为

式中： ? 为高峰小时最大行人密度/(人·m ^-2 )； N 为高峰小时内瞬时最大步行人数/人； A 为高峰小时内瞬间最大步行人数占用的空间面积/m ² 。

1）用地多样性指数。

借鉴辛普森指数计算方法，该指数在均匀分布时达到最大值，多用于生物多样性和经济成分集中度计算 ^[5] 。这里研究对象为用地类型，计算公式为

式中： D 为用地多样性指数； C 为片区用地类型数量； n _i 为第 i 类用地的面积； N 为总用地面积； p _i 为第 i 类用地面积占总用地面积的比例。

2）综合交通承载力。

综合交通承载力是指在研究范围和研究时段内，交通设施能够实现的人或物的最大移动量 ^[8] 。其计算公式为

式中： TLOS 为综合交通承载力； TD 为片区交通所需要产生的时空消耗，以需求总量表示； TC 为片区的交通设施网络承载能力，以交通供给量来表示； TN 为片区内各类用地所产生的交通总需求； TG 为片区的过境交通需求。

3）停车设施连通率。

利用停车共享降低专用停车设施的建设规模是位于城市核心区的站城一体铁路客运枢纽的重要交通控制手段。停车设施连通率表示为可实现共享连通的停车位数量占停车位总量的比值，值越大表示停车设施共享程度越高、越有利于站城一体铁路客运枢纽可持续发展。

式中： k 为停车设施连通率； p ₁ 为已实现相互连通的地下停车位数量/个； P 为停车位总量/个。

北京城市副中心站位于北京城市副中心规划范围内的0101街区，毗邻副中心行政办公区。北京城市副中心规划常住人口130万人，其中一半为就业人口 ^[6] 。北京城市副中心站践行TOD理念，是中国新一代站城一体铁路客运枢纽。

从公共交通系统优先和效率、步行系统可达性和便利性，以及可持续发展3个角度出发，对0101街区交通规划设计方案进行评估，评估过程与片区综合交通规划编制工作同步开展。参考相关规范、文献和上位规划目标，确定评价指标目标值，并列入交通规划目标。

1）公共汽电车线网密度。

公共汽电车保有量一定时，线网密度过高或过低都会影响出行效率。基于实践经验，综合考虑各种因素，中心城区公共汽电车线网密度以3~5 km·km ^-2 为宜 ^[9] 。结合北京城市副中心实际情况，取公共汽电车线网密度4 km·km ^-2 为规划目标。

2）公共交通车站覆盖率。

参考《城市综合交通体系规划标准》(GB/T 51328—2018) ^[10] ，取公共交通车站覆盖率不低于90%为规划目标。

3）公共汽电车延误比。

根据北京城市副中心现状公共汽电车运行情况，取公共汽电车平均延误比不高于0.4作为规划目标。

4）轨道交通车站步行可达性。

参考《城市综合交通体系规划标准》(GB/T 51328—2018) ^[10] ，取轨道交通车站800 m半径覆盖人口与就业岗位比例不低于35%。按照步行速度约1 m·s ^-1 计算，取8 min内步行范围人口与就业岗位比例不低于35%作为规划目标。

5）步行网络连通度。

文献[11]以江苏省6个片区为例进行了步行网络连通度评价，结果显示新城的步行网络连通度普遍较高，一般高于1.5。考虑到北京城市副中心站片区的实际情况，此处取1.5作为规划目标。

6）站内平均换乘时间。

参考《城市轨道交通工程设计规范》(DB 11/995—2013) ^[12] “通道换乘的平均行走时间不宜超过5 min”，取站内平均换乘时间不高于5 min作为规划目标。

7）高峰小时最大行人密度。

美国学者弗洛因(J. J. Fruin)于1971年所著《行人规划与设计》(Pedestrain Planning and Design)中所提出的六级服务水平是当前国际通用的人流服务水平评估标准。因此，取高峰小时最大行人密度不高于0.72人·m ^-2 为规划目标。

8）用地多样性指数。

文献[5]研究了辛普森指数在TOD模型中的应用，研究表明反映理想用地多样性的辛普森指数为0.64~0.78。本文取0.64~0.78作为用地多样性指数规划目标。

9）综合交通承载力。

文献[8]和文献[13]深入研究了综合交通承载力在北京城市规划设计中的应用。本文借鉴已有研究成果，取综合交通承载力不高于0.75作为规划目标。

10）停车设施连通率。

结合片区地下空间实际情况，取停车设施连通率不低于0.5为规划目标。

利用指标静态计算和动态仿真相结合的方法，计算得到北京城市副中心站片区交通规划多目标评价指标体系(见表5)。经过多轮“评估—优化—再评估”，交通规划方案的最终评价结果能够达到预期规划目标。

表5 北京城市副中心站片区交通规划评价指标计算

1）8 min内步行范围人口与就业岗位比例。

站城一体铁路客运枢纽与传统铁路客运枢纽差异较大，大规模建设专用道路系统来集散交通的思路不可持续，仅关注车辆运行的传统评价指标体系已不适合当前的交通规划评价。本文从站城一体铁路客运枢纽特征出发提出的评价指标体系能够实现交通规划方案的多维度评估，如何更精准地反馈优化方案、真正体现全过程评价的控制性和引导性将是下一步工作的重点和难点。