基于轨道交通可达性的多中心都市圈空间组织效应研究
——以莱茵-鲁尔都市圈为例

张天琳 任利剑 运迎霞

摘 要:轨道交通的建设能够产生“时空收缩”,对城镇空间组织产生显著影响。本文以德国莱茵-鲁尔都市圈为例,综合考虑时间和经济双维视角,利用加权平均旅行时间和经济潜力测算2013—2021 年间都市圈沿线市域轨道交通的可达性状况,分析可达性对都市圈空间结构的重塑效果。结果表明,都市圈中心城市及其周边城镇的可达性大幅改善,经济潜力在中心城市显著提高而在周边城市略有下降。笔者从形态、功能、政策三方面分析可达性视角下都市圈空间格局演变与重塑模式,并提出如下建议:我国需要建立多层次的轨道交通网络结构和运输服务体系,将可达性作为轨道交通规划和公共服务设施布局的重要依据,打造灵活的轨道交通运营模式和接驳方式。

关键词:轨道交通可达性;加权平均旅行时间;经济潜力;莱茵-鲁尔都市圈;多中心空间结构

引言

自1990 年代起,我国城镇化步入快速发展时期,北京、上海、广州等大城市在城镇化进程中发展迅速,不仅集聚了大量的优质资源,对周边地区的辐射带动能力也逐渐增强。由行政区划形成的地理边界逐渐消解,促使了“都市圈”这种经济社会联系紧密的一体化城市区域的形成。轨道交通强化了城镇间的空间联系,引致区域可达性的变化,在推动都市圈空间组织重塑的过程中发挥着重要的作用[1]。可达性是区域发展的重要因素,能够成为衡量交通网络结构与分布的重要指标,从可达性视角研究轨道交通建设对区域的影响已经成为经济地理学和区域规划的研究热点之一。

国外学者对轨道交通可达性的研究起步较早,从既有研究成果来看,有关轨道交通可达性提升对城市空间格局产生的影响分为正面和负面两种观点。大部分研究认为可达性提升能够对城市空间格局的组织产生积极影响,学者们针对瑞士[2]、法国[3]、西班牙[4]、德国[5]等多个国家或地区分析了轨道交通建设对日常可达性、经济潜力和产业发展起到的正向促进作用。也有小部分观点认为轨道交通会对城市空间产生负面影响,如在某些情况下轨道交通的引入促进了大都市核心与周边地区之间的可达性两极分化,会导致传统轨道交通停止服务[6];欧洲一体化进程的推动加剧了铁路网络中边境地区的边缘化风险[7]等。国内轨道交通建设虽然起步较晚,但发展迅速,目前关于轨道交通可达性也有了一定的研究。按研究尺度,可将有关研究分为全国[8-12]、都市圈[13-17]、省域[18-19]等尺度;研究内容涉及可达性、经济潜力、空间格局[11,20]等;研究方法包括反距离权重法[21]、可达性[14]、引力模型[12]等。从研究现状来看,我国相关研究结果主要集中于阐述轨道交通发展带来的积极影响。

德国莱茵-鲁尔都市圈(Rhein-Ruhr Metropolregion)是世界上轨道交通发展最为成熟、多中心空间结构最为典型的地区之一,国内外学者都对该区域有一定的研究。按照研究内容,可分为对莱茵-鲁尔多中心城市区域内部的协同运作进行研究[22-23],以及对铁路网与列车运营特征的研究[24]。但既有研究多为单独讨论都市圈的空间组织和轨道交通的运营模式,将二者相结合的研究成果较少。本文以莱茵-鲁尔都市圈为例,综合考虑时间和经济双维视角,分析可达性对都市圈空间结构的重塑效果,归纳轨道交通建设和运营模式,以期为国内都市圈的多中心空间格局优化提供经验和启示。

1 多层次轨道交通支撑下的多中心都市圈

1.1 多中心空间结构

莱茵-鲁尔都市圈位于德国西北部的北莱茵—威斯特法伦州(Nordrhein-Westfalen,下称“北威州”)中部、“蓝香蕉”(Blue Banana)“蓝香蕉”是一条连接了欧洲中西部多个国家主要城市中心的不连续城市化廊道,这一区域具有高度的中心性和较强的活力。的心脏地带,是德国重要的政治和经济中心。1995 年,北威州的国家发展计划提出“欧洲都市圈莱茵-鲁尔”的概念并划定了其区域范围(图1)——面积约10 820 km2,人口规模约1 150 万人。该区域包含11 个县、20 个县级市,大小城市共91 个。独特的地理位置和致密化的人口推进了该区域城市化的进程,多个分布较为均衡的中心城市及其周边中小城镇和腹地相互联系与渗透,形成了迄今为止世界上发展最为成熟的多中心城市区域(图2)。

图1 莱茵-鲁尔都市圈的位置和范围

资料来源:杜塞尔多夫政府官网(https://www.brd.nrw.de/)

图2 都市圈圈层级结构

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形底图绘制

莱茵-鲁尔都市圈发端于19 世纪上半叶,通过大规模开采煤矿和生产钢铁,迅速发展成为世界上最大的传统工业区域,随之出现了历史悠久的城镇集聚区。1950 年代后,都市圈工业发展逐渐衰落,为解决这一困境,该区域将发展重心由重工业转向数字化与绿色化产业,并开始积极增强区域内各大城市之间的联系。时至今日,都市圈内的大小城市协同发展,在功能布局上逐步协调,形成了多中心一体化的空间形态,并凭借高度发达的交通基础设施实现了便利的洲际交通,成为西北欧商业的主要门户(表1)。

表1 莱茵-鲁尔都市圈主要城市基本情况

资料来源:作者根据德国联邦统计局https://www.destatis.de/EN/Home/_node.html 公开数据绘制

1.2 多层次、多模式轨道交通系统

莱茵-鲁尔都市圈最早的客运轨道交通建于1841 年,早期的轨道线路多敷设于北部的鲁尔工业区。二战结束后,轨道交通主要围绕各自中心城市发展,修建满足城市内部交通需求的地铁、有轨电车等。1970 年代,鲁尔区开始调整产业结构与布局,并通过建立四通八达的轨道交通将区域内各大中心城市串联起来,促进了都市圈多中心一体化的发展态势。

都市圈的公共交通由VRR 和VRS 两家公共交通运输联盟组织监管,其中VRR 覆盖了都市圈绝大部分区域,VRS主要负责南部的科隆和波恩。两大组织各自对旗下公共交通的线路、时刻表、票价、票款分配、服务质量等实施全面控制和监管,从而保证都市圈拥有高效一体化的快速捷运系统和便捷的一票制体系。一张票便可以使用任意公共交通方式畅行辖区内任意城市,这是轨道交通高度一体化的重要成果。

在都市圈内,40 万以上人口的城市基本已实现多层次轨道交通全覆盖,其他人口规模较小的城市也几乎全部建造了有轨电车。通常而言,莱茵—鲁尔都市圈轨道交通系统可分为三种:城际轨道交通、市域轨道交通和市内轨道交通,整体上这一系统层次分明、功能完善(表2,图3)。其中,市域轨道交通连接主要城镇,负责都市圈内城际、城郊的中途出行;同时它与地铁相连,也能够为城市内部提供轨道运输服务。相比于传统铁路,市域轨道交通线路布设更密集、车站间距更小、运营模式更灵活,运输能力更为优秀[15]。近十年来,随着都市圈结构的不断优化,市域轨道交通线路进一步延伸(图4),尤其是2013—2020 年间,里程增长(15.5%)愈发显著。在提升各城镇可达性的同时,市域轨道交通的发展也势必引发区域和城市空间格局的渐变与重塑,因此本文根据研究内容,对2013—2021 年间的市域轨道交通的可达性状况及其影响进行分析。

图3 莱茵-鲁尔都市圈轨道线网

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形底图绘制

图4 2010—2020 年北威州轨道交通线路里程数变化

资料来源:参考文献[26]

表2 莱茵-鲁尔都市圈轨道交通体系

资料来源:作者根据参考文献[24]绘制

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究所需的北威州行政边界、道路网络数据源自德国地理数据服务中心的官方网站,该网站提供了2014 年最新的全德DEM 地形、行政区基本地理信息、欧洲Inspire 的1 km网格等,可靠性较高;研究范围内的市域轨道交通线路数据源自OSM 开源数据;人口和通勤数据均源自北威州统计局和北威州交通部官网;列车时刻表数据源自北威州公共交通运输官方网站。

2.2 研究方法

本文综合考虑时间和经济双维视角,构建加权平均旅行时间模型和经济潜力模型,测算莱茵-鲁尔都市圈2013—2021 年间市域轨道交通的可达性状况,摆脱了仅从时间或经济等单维视角测算的偏颇,能够较为客观、全面、科学地衡量真实的可达性水平。同时,结合ArcGIS 空间插值工具揭示其可达性空间格局的分异特征和重塑效果,可直观地展示可达性空间格局变化的真实效果,实现地理信息可视化与数字模型化的有机结合。

(1)加权平均旅行时间模型

加权平均旅行时间指从一个城市到另一个城市的时间测度值,计算这一时间是测度城市可达性最常用的方法[27]——从物理意义上的时间视角出发,直观地表征城市间旅行花费的有效时间。一般而言,加权平均旅行时间值越低,可达性越高,其公式为:

式中:Aii 城市的加权平均旅行时间;Tijij 城市间轨道交通的旅行时间;Mjj 城市的经济社会要素流量值,本文取各城镇人口数值[27]为权重;n 为市域轨道交通沿线除i 城市外的其他城市数量。

(2)经济潜力模型

经济潜力是通过总结网络中一个点可以到达的目的地数量来计算的,每个目的地以其吸引力(如经济、人口等)加权,并采用反距离加权插值确定模型。该模型基于以下假设:从出发地i 到达目的地j,这一行为的发生取决于目的地本身的可达性和目的地的经济潜力[28]。一定程度上,经济潜力越大,可达性越高。经济潜力能够较好地衡量交通项目效益,目前已经广泛应用于人文地理和交通研究。本文使用各城镇的人口规模来体现该地区的潜在权重,出发地与目的地之间的距离以通过时刻表统计的通行时间表示。

在特定距离下,经济潜力模型对于衰减函数更为敏感,国外学者曾研究过多种函数模型[29]。其中,最常用的是逆幂函数[30-31]和负指数函数[32-33];另有学者使用高斯函数[34]、对数函数[35]进行研究,但数量相对较少。综合考虑,本文选择能够更好表述中短距离出行[36],并能够解释出行与人口分布间关系[37]的指数函数,模型表达如下:

其中,Pi 是城市i 的经济潜力,Wj 是目的地j 的权重,Tijij 两地间列车开行时间,β 是调整距离衰减的指数。衰减因子与两地距离相关,根据既有数据和文献[38-39],所研究的区域规模越大,衰减因子越小(图5)。具体来说,随着距离增加,衰减因子呈现逐步下降且减速放缓的趋势。衰减因子与研究对象息息相关,需要通过考虑当地居民、工作者和游客对其出行目的地的看法来调整β 参数[40-41]。在本文中,假设研究区域是一个相对同质化的社会,且由于市域轨道交通在都市圈内的开行时间基本集中在1 小时内,所以β 参数相对恒定。本文参考彼得·罗西科(Piotr Rosik)关于波兰经济潜力模型构建过程中关于衰减因子的研究结果[36] 该研究提出,当研究规模为国际间城市和地区时,β=0.005 775;研究规模为国家层面城市和地区时,β=0.013 862;研究规模为国家内部地区层面时,β=0.034 657。,取β 参数0.034 657,作为莱茵-鲁尔都市圈的衰减因子参数。

图5 不同空间尺度下的衰减因子变化趋势

资料来源:参考文献[36]

3 莱茵-鲁尔都市圈可达性特征分析

根据以上模型,计算出都市圈内各个城镇的加权平均旅行时间Ai 值和经济潜力Pi 值(表3);在此基础上,运用ArcGIS 中的反距离权重法将可达性数据进行可视化处理(图6)。

图6 可达性空间格局变化

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形图绘制

表3 市域轨道交通沿线(部分)节点的加权平均旅行时间和经济潜力

资料来源:作者绘制

3.1 加权平均旅行时间与经济潜力变化趋势

2013—2021 年间,市域轨道交通沿线71 个城市的加权平均旅行时间由36 分钟变为37.7 分钟,提高了6.8%。虽然总体时间略微增加,但中心城市的可达时长显著减少,平均降幅达到10%;边缘城市的旅行时间则普遍增加。从空间分布来看,都市圈中级别越高的城市旅行时间减少幅度越明显。经济潜力方面,都市圈的经济潜力均值由232.5 万上升至276.1 万,提高了18.8%,Pi 增加率远高于Ai 变化率(表3)。从长期变化来看,市域轨道交通对都市圈的影响更多地体现于城镇经济潜力的增长和跃升。AiPi 呈现出的不同城镇可达性及其改善程度存在着显著的差异:2013 年,城镇Ai的分布情况为中心城市周边城镇>中心城市>边缘城镇,Pi 为中心城市>中心城市周边城镇>边缘城镇;2021 年,城镇Ai的减少率排序为中心城市>中心城市周边城镇>边缘城镇,Pi增加率排序为中心城市>中心城市周边城镇>边缘城镇。可见在市域轨道交通的引导下,中心城市的可达性得以进一步增强。

2013—2021 年间,以Ai 表征的可达性优势和获益地主要是位于市域轨道交通沿线的中心城市及其周边城镇,以Pi表征的可达性优势分布地分布于经济发达城市,这些城市多为都市圈内市域轨道交通的重要枢纽。部分非经济中心城市的可达性改善幅度大于经济中心城市,如多尔马根(位于杜塞尔多夫和科隆间)Ai 的减少率位居首位,远超过都市圈中心城市科隆、多特蒙德等地。一方面,相比于经济中心城市而言,市域轨道交通的运行在短时间内优化了非中心城市的经济区位,各种要素流在非中心城市集散、交换,其经济发展潜力更易被挖掘;另一方面,市域轨道交通使得中心城市与非中心城市的空间联系更加紧密,中心城市经济要素的溢出更易扩散和传输至非中心城市。

3.2 可达性空间格局演变分析

加权平均旅行时间方面,2021 年的Ai 相比2013 年有大幅缩短,沿线地区的可达性得到显著提升:2013 年(图6a),可达性高值区主要位于传统鲁尔区中间以埃森、米尔海姆等城市为中心的不规则区域,其次位于杜塞尔多夫的周边城镇环绕形成的圈层区域;至2021 年(图6b),可达性高值区沿市域轨道交通由各大中心城市向周边城镇大范围扩散,覆盖了整个鲁尔区、杜塞尔多夫及其东部和西部、科隆的北部和南部。经济潜力方面,2021 年的Pi 相比2013 年有大幅提升,不同地区可达性的提升程度表现出分异态势:2013 年(图7a),以杜伊斯堡、埃森、多特蒙德为中心的可达性高值区传输距离有限,主要对其所在的鲁尔区产生较大影响;至2021 年(图7b),鲁尔区、杜塞尔多夫、科隆的极核效应凸显,部分可达性高值区已延拓至鲁尔区南部、杜塞尔多夫东南部和科隆南部。

图7 经济潜力空间格局变化

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形图绘制

Ai 表征的可达性高值区范围比以Pi 表征的高值区范围更加广泛,而以Pi 表征的可达性低值区范围比以Ai 表征的低值区范围更加广泛,相比于鲁尔区和莱茵河流域地区,都市圈东北部、杜塞尔多夫西侧、杜伊斯堡西北侧可达性相对较低,可达性低值区多位于市域轨道交通首末端以哈姆、克雷费尔德等城镇为核心、处于都市圈边缘地带的不规则区域。虽然以AiPi 表征的可达性空间分异格局略有差异,但均表现出以市域轨道交通为核心、轨道交通外围区域为边缘的“核心—边缘”格局;同时,市域轨道交通沿线城市的可达性分布差异也较为显著,呈现线路“中间高、首末低”的分异特征。

2013—2021 年间,都市圈北部的Ai 减少率和Pi 增加率均大于南部,北部区域的可达性改善程度明显强于南部区域,呈现“北高南低”的分异特征。近年来,由于S2、S9、S13 等线路的运营调整,相继在格拉德贝克(埃森北侧)、哈根(多特蒙德南侧)等地建立了新站点,并取消了原本经停坎普-林特福特、新基兴-弗卢因等都市圈边缘城镇的站点,进一步加强了中心城市和都市圈东南部地区的要素流动。这一举措使得各大中心城市的可达性有了一定程度的提高,而对于部分规模较小、轨道交通可达性不高的区域,则更多地采用地面公共交通,强化其与中心城市地区的联系。

此外,通过数据整理可以发现,多数城镇的Ai 减少与Pi 增长趋势成正相关,但也有个别例外情况,如特罗斯多夫、卡尔斯特等地的Ai 虽然减少了,但Pi 有所下降。该类情况主要发生在一些小城镇——大多处地偏远,虽然政府通过增加轨道交通线路和站点减少了加权平均旅行时间,但近年来疫情原因导致其经济发展整体下滑,产业与人口进一步在大城市聚集,轨道交通未能起到带动这些城镇发展的作用,反而致使更多人口流向中心城市,使得部分小城镇的经济潜力有所下降。

3.3 基于加权平均旅行时间与经济潜力的空间自相关分析

空间自相关指一些变量在同一区域内观测数据间潜在的相互依赖关系,本文使用GeoDa 软件开展双变量空间自相关分析,采用莫兰指数反映变量在区域范围内的聚集程度。以城镇为单位,利用莫兰指数分别对不同年份的AiPi 进行双变量全局空间自相关分析,检测结果如表4 所示。

表4 基于Ai 减少量和Pi 增加量的莫兰指数分析

注:在计算莫兰指数时,通常使用Z 得分和P 值衡量空间分布模式。Z得分(Z-score)用来判断莫兰指数是否显著;P 值(P-value)表示所观测的空间模式是由某一随机过程创建而成的概率。
资料来源:作者绘制

根据分析结果,中心城市和边缘城市的莫兰指数呈正相关性,且中心城市正相关性较为明显;而中心城市周边城镇呈较弱的负相关性。这说明市域轨道交通密集的地区,加权平均旅行时间减少能够对经济潜力产生较为明显的提升作用,对边缘城市则仅能产生有限的提升。同时由于聚集效应,中心城市可达性的提升会吸引周边城镇的人口和经济,造成其周边城镇的加权平均旅行时间和经济潜力呈较弱的负相关性。

双变量局部空间自相关分析显示,Ai 变化量和Pi 变化量存在6 个高—高聚集区,3 个高—低聚集区,3 个低—高聚集区,5 个低—低聚集区,以两变量呈正相关的高—高和低—低聚集为主(图8)。可以看出,高—高聚集区主要分布在市域轨道交通密集的中心城市,低—低聚集主要分布于市域轨道交通较少的边缘城镇,从而进一步证明加权平均旅行时间减少能够对经济潜力产生积极影响。此外,也存在少量低—高和高—低聚集区,如科隆身为中心城市却呈现低—高聚集,是由于在都市圈区域内,与科隆相邻的城镇较少,部分市域轨道交通线路未列入计算,对结果造成了一定影响;对于位于多特蒙德附近的高—低聚集区来说,则是由于政策引导都市圈加强与东北侧城市的交通联系,途径城镇的市域轨道交通线路和班次增多,但途径城镇规模较小,产业发展受限,致使人口外流至相邻大城市。

图8 基于AiPi 双变量的局部空间自相关分析图

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形图绘制

4 基于可达性的都市圈空间格局演变与重塑

4.1 轨道交通环状走廊空间极化进一步凸显

市域轨道交通的运营提升了其沿线城市的可达性,各种人口、经济要素向轨道交通走廊集聚,带来其环状走廊空间极化程度的进一步加深。2021 年,市域轨道交通沿线集聚了整个都市圈92.4%的人口,其中杜伊斯堡、米尔海姆、埃森、波鸿、多特蒙德、杜塞尔多夫、科隆、波恩等8个中心城市作为都市圈的重要经济增长极,集聚了整个市域轨道交通沿线43.3%的人口。莱茵-鲁尔都市圈的市域轨道交通呈现出三条轴带形成的环状交通走廊,围绕中心城市,形成“杜伊斯堡—米尔海姆—埃森—多特蒙德”“杜塞尔多夫—诺伊斯—多尔玛根—科隆”两条主轴带,以及“多特蒙德—伍珀塔尔”一条次要带状走廊,与莫兰指数分析结果一致。随着多年发展,“环状”走廊成为支撑都市圈中市域轨道交通的主要骨架,其他轨道交通线路以之为中心呈放射状发散。2013—2021 年间,“环状+放射状”轨道交通网络的空间极化进一步加深,8 个经济增长极的空间极化水平也进一步加强(图9)。轨道交通引导下的都市圈空间形态正在从以往中心城市各自为政、孤立发展转变为多中心一体化发展的模式。

图9 轨道交通引导下的多中心空间格局

资料来源:北威州交通、能源与区域规划部(https://www.vm.nrw.de/index.php)

4.2 都市圈协同发展趋势日益显著

2013—2021 年间,市域轨道交通沿线城市Ai 增加率为6.8%,Pi 增加率为18.8%,由于政府推进资源的极化,各大中心城市可达性明显提升,不仅有效减少了中心城市及其周边城镇的交流障碍,经济潜力的挖掘和释放也增进了中心城市间经济要素的流动。近年来,都市圈内各大中心城市已然发展出各异的经济特性,呈现出明显的互补性。以高端生产性服务业为例,科隆一直是保险、设计与传媒业所在的主要地点,杜塞尔多夫则是莱茵-鲁尔区域广告行业的领军城市。它们与埃森一起,被认为是管理咨询业与法律、会计业最重要的中心。除此之外,物流公司更为均匀地散布在该区域,在科隆、多特蒙德和杜伊斯堡及其周边腹地均有布设。同时,部分高端生产性服务业的办公总部布设于各大中心城市,这些公司中有少数发展了全国或国际性的网络体系,进而与全国市场紧密相连,这也使得市域轨道交通的规划与建设会更多地向中心城市倾斜。然而,根据前文研究数据也可看出,对于一些依附于中心城市的小城镇,以及产业结构以农业和工业为主的偏远城镇,可达性的提升也使得当地人口流失、经济下降、空心化现象的风险加剧。

根据《北威州交通数据集》中的通勤数据统计,2013—2019 年间,莱茵-鲁尔都市圈平均出城通勤人口增长了5.01%,其中8 个中心城市出城通勤人口变化率达到9.23%,42 个中心城市周边城镇的这一数据为4.03%,41 个边缘城市的这一数据为5.18%(图10)。将出城通勤和轨道交通连接数量的数据相对比可以看出,二者呈现较为显著的正相关性(图11,图12)。随着都市圈功能的一体化发展,各大中心城市间流要素的联系会更为密切。轨道交通可达性的提升让人们在工作地点选择上变得更加灵活,职住分离的人口数量逐步增加,这种趋势在中心城市尤为显著。

图10 2013—2019 年间出城通勤人数变化情况

资料来源:作者根据北威州交通、能源与区域规划部(https://www.vm.nrw.de/index.php)公开数据绘制

图11 2013—2019 年间出城通勤人数分布

资料来源:作者根据北威州交通、能源与区域规划部(https://www.vm.nrw.de/index.php)公开数据绘制

图12 莱茵-鲁尔都市圈2013、2021 年市域轨道交通连接城市数量和经济潜力变化

资料来源:作者根据参考文献[25]的德国地形图绘制

4.3 一体化公交管理体系带动各级城镇中心复兴

莱茵-鲁尔都市圈的轨道线路繁多,多年来交通网络能够有条不紊地运行,得益于其一体化的公交管理体系。作为区域主要的公共交通运营组织,VRR 和VRS 两大组织间的协作配合对公共交通一体化发展起到了极大的作用。两大组织在辖区交界处设立统一的过轨运营模式,并出台简票(EinfachWeiterTicket)便于穿越辖区的旅客通行,极大程度上提高了都市圈轨道交通的可达性。两大运营公司间良好的协作关系也使得各项关于公共交通的政策和措施能够顺利实施。

2016 版北威州发展规划中提出,北威州全境零售业在中心城市外发展态势良好,致使中心城市出现空置化现象,导致政府投入大量资金在中心城市翻修的基础设施难以发挥其效用。在整体老龄化社会的背景下,中心城市作为公共服务设施的集中供应地点,其重要性尤为突出。因此,北威州政府提出每个城镇都需要保证具有基本的城市中心和对应的轨道交通连接,以保障居民日常需求。在上位规划的引导下,公共交通管理组织出台一系列管理措施,如安排潮汐线路、开通长短线列车、设置择站停车线路等,通过改善市域轨道交通可达性,一定程度上助力了中心城市发展水平的提升。

5 对我国都市圈发展的启示

我国大城市正处于由单中心城市向多中心都市圈发展的转型阶段,在城市发展建设中,可适当借鉴莱茵-鲁尔都市圈的相关经验。市域轨道交通能够有效满足城市与城市间的运输需求,对提升城市可达性、发挥轨道交通规模效益有着显著作用。我国大城市既要针对性地提高轨道交通密度和发车频率,提高城市可达性,强化公共交通出行导向;也要着眼长远,以调整整体空间结构为切入点,引导单中心大城市及其周边中小城镇转变为多中心协调共生的都市圈。

5.1 建立多层次的轨道交通网络结构和运输服务体系

莱茵-鲁尔都市圈轨道交通网络所形成的是“内部网状地铁—中部带状市域铁路—外部放射状高速铁路”的骨架结构,赋予了轨道交通网络良好的通达性,提高了整体出行效率。目前中国大城市轨道交通只有两个层次:市中心依靠地铁,城市间依靠普通铁路或高速铁路,在运营距离、运营区域、运行频率等方面没有体现清晰的层次性,导致城际短途运输和城市间长距离运输的铁路起止点混在一起,加重了火车站交通枢纽和城市内部交通的负担。未来可在城市内部地铁和全国铁路网络之间增加适配都市圈尺度的市域轨道交通网络,并与城市内部的地铁进行多点融合,实现都市圈各中心地区与周边卫星城的直通连接,有效提升区域可达性。

5.2 将可达性作为轨道交通规划和公共服务设施布局的重要依据

基于前文研究,笔者建议我国在规划建设市域轨道交通网络的过程中加强对可达性提升效果的研究,合理利用可达性改善所带来的影响,因地制宜引导城市的发展。对于可达性改善引发的负面影响,可在操作过程中适当优化,避免周边城镇出现空心化现象。我国应科学评价现状轨道交通网络与功能结构的连接性,再评估未来地区发展对轨道交通网络密度、连接城市的需求,有针对性地提高轨道交通密度和发车频率。此外,应以区、镇为单位,将规划确立的人口、经济指标作为可达性指标的确定标准,制定可达性提升策略,并纳入空间规划,作为轨道交通的选线依据。

同时,可将可达性评估的应用扩展到公共设施布局中,增强空间规划多层次的协调性。对于已建成的城镇,将就业集中地和公共服务设施集中地作为可达性评估的中心点,划定半小时“就业—居住”组团,适当布局公租房,引导城市内部形成多中心组团式布局,改善钟摆式通勤带来的拥堵状况。对于新城的规划,宜落实上述前瞻性的理念,在建设之初即重视可达性“公平”的重要性,建设可持续的轨道交通网络;同时配合多种拥堵管理手段,如错峰上下班、划定拥堵税征收区、提高小汽车的税收等,给新中心创造更多的吸引力。

5.3 打造灵活的轨道交通运营模式和接驳方式

目前,我国的国铁建设规划和地方城市轨道交通建设分属两个体系,国铁主要规划对象是长途铁路,而地铁是当地政府的规划对象。规划主体的分异不仅导致市域层级轨道路网陷入无人管的窘境,还缺乏市域层面对国铁和城市轨道交通的一体化衔接,涉及线路、时刻表和票制结构,无形中阻碍了多层次轨道交通系统的高效流动。借鉴莱茵-鲁尔都市圈的经验,我国应在大城市建立灵活的轨道交通运营系统,采用多线运营的方式充分满足各类乘客出行需求。通过增加潮汐线路、采取快慢车混行、设置择站停车线路等运营模式的调整,可进一步提升线路可达性,充分满足不同乘客的出行需求。同时,可以省市或都市圈为单元成立公交行业联盟,打造大公交体系内外部无缝换乘(零距离换乘、安检互认等)和一体化票价,突破切块化轨道建设和运营模式。

6 结语

对于我国的大都市圈,当前面临的棘手问题是对于建成区空间结构的优化调整,而这一过程总是伴随巨大的时间、资金成本。我国政府在空间结构优化调整、资源再分配中拥有优秀的主动性和调配能力。一方面,政府部门需要促进多模式多层次的轨道交通协同发展,夯实多中心均衡化空间格局形成的基础。另一方面,都市圈内各城镇的发展政策和机会应与其在轨道交通网络中枢纽级别保持一致,政府部门需要科学评估城市的现状情况与潜力,依据发展需求有目的地引导城市可达性的提升,从而实现城市潜力与交通地位的耦合,促进区域的协调发展。

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Research on Spatial Organization of Polycentric Metropolitan Based on Rail Transit Accessibility:A Case Study of Rhine-Ruhr Metropolitan

ZHANG Tianlin,REN Lijian,YUN Yingxia

Abstract: Rail transit construction generates the “time and space contraction”,which impacts the urban spatial organization.This paper studies Rhine-Ruhr metropolitan area,considering time and economic factors,selecting the weighted average travel time and economic potential.On this basis,the accessibility changes of the rail transit along the metropolitan area from 2013 to 2021 are calculated,and the accessibility effect on the remodeling of the metropolitan spatial structure is analyzed.The results demonstrate that accessibility for the core cities and the periphery towns of the metropolitan area is greatly increased,and the economic potential is increased significantly in the core cities and decreases slightly in the periphery towns.We analyze the changes in the spatial structure of metropolitan areas under the influence of accessibility from three aspects: forms,functions and policies,and suggest three solutions to optimize the phenomena mentioned above.Firstly,it is necessary to build a multi-level rail transit network structure and transportation service system.Secondly,governments should take accessibility as an important basis for the planning of rail transit and public service facilities.Thirdly,implementing a flexible scheme of rail operation with smooth intermodal connection to other modes of transport is critical as well.

Keywords: Rail Transit Accessibility;Weighted Average Travel Time;Economic Potential;Rhine-Ruhr Metropolitan;Polycentric Space Structure

文章编号:1673-9493(2024)06-0116-11

中图分类号:TU982

文献标识码:A

DOI:10.19830/j.upi.2022.230

作者:张天琳,天津大学建筑学院,博士研究生。664598518@qq.com

任利剑(通信作者),天津大学建筑学院,博士生导师。renlijian@126.com

运迎霞,天津大学建筑学院,博士生导师

国家自然科学基金面上项目(52278070),天津大学自主创新基金(2022XS-0003)

(本文编辑:王枫)