客运中心地理论及其应用研究

客运中心地理论及其应用研究 【摘要】长期以来交通规划领域缺乏系统的理论支撑，影响了相关工作和学科进一步发展。 本文借鉴经济地理学经典的中心地理论，提出客运中心地理论，论证了客运交通体系的等级 规模和空间布局规律，引申出出行链及其综合费用的概念以及相关分析方法。该理论的建立 有助于交通规划学科理论基础的完善，有望广泛应用于交通相关领域。 【关键词】中心地理论；客运场站；空间布局；等级体系；出行链 0 前言 关于客运交通体系的研究，长期以来处于一种碎片化的状态。尽管交通一直在城市发展 中扮演着重要角色，但相关研究大多将其作为附带的假设条件，专注于研究交通的文献也很 少将各种交通方式作为一个体系进行系统性研究[1],[2]。不仅如此，目前交通领域主流方法仍 基于经验主义，只能对特定条件下的现象予以解释，难以提供普适性答案[3]。汉森(S.Hanson) 和朱利安(G.Giuliano)便指出：“当代交通运输地理学是安静的，也许即将死亡的科学，我们 之前秉承的框架或许已走投无路[4]。”。交通规划和其研究领域迫切需要系统的理论基础， 本文借鉴经济地理学经典理论——中心地理论，提出客运中心地理论，以此分析和解释公交 体系的等级和空间分布等基本问题，为后续研究和规划实践奠定理论基础。 1 文献回顾 中心地理论是城市地域结构研究的核心理论，最早由克里斯塔勒(W.Christaller)于1933 年完整地提出。其将城市抽象成为周边提供不同等级商品服务的中心地，指出城市中心地的 等级和空间分布服从市场、交通和行政三种原则（分别对应 K=3、K=4 和 K=7）。上世纪 60年代，廖士(A.Losch)继承和发展了中心地理论，提出K值具有多种可能，通过旋转不同 K值六边形得到“廖士景观”，较好地解释了城市周围的产业布局[5],[6]。 客运交通尤其是公共交通的等级特性和服务内涵在诸多文献中有提及[7-9]，类似于克里 斯塔勒对商品服务的定义。参照克里斯塔勒对中心地的定义，提供客运交通服务的站场可称 为客运中心地，并在相当程度上被中心地理论所解释。当然，中心地理论曾受到如下质疑[10-14]， 在将其引入客运交通领域前，有必要进行回应： （1）中心地理论关于“同一等级城市所具有的商品服务相同”的假设与实际情况不符， 实际中同一等级城市可能具有完全不同的职能，例如规模相当的旅游城市和工业城市。 （2）其关于“消费者就近选择商品中心”的假设也与实际情况不符，实际中交通网络越 便利，消费者出现“舍近求远”行为的概率越高。 （3）该理论假设与结论矛盾：假设是人口均匀分布，但等级结构推导出来后，人口显 然是聚集的。 （4）研究发现，随着中心地等级提高，中心地与其腹地的关系逐渐弱化，腹地概念变 得模糊。例如经济全球化之下，城市发展越来越多地取决于与其他城市间的有效联系。 1 （5）互联网技术的变革，使得“面对面”交流变得可被取代，经济“聚集效应”的影响逐 渐减弱，一些业态出现了“去中心化”的发展趋势。 （6）中心地理论只是描述了一个静止的状态，而城市的等级规模结构和空间结构不仅 在时间上不停演变，而且在空间上发生变迁，一些高等级中心地可能没落，一些低等级中心 地随之崛起，这一动态发展过程不能被中心地理论所解释。 当中心地理论的研究对象由城市转变为客运站场时，其中的一些质疑不再成立：如质疑 （1）和（2），同一等级客运中心地提供的服务基本相同，且绝大多数消费者也会就近选择； 对于质疑（3），推导出来的客运场站的聚集结构与人口均匀分布的假设并不矛盾；对于质 疑（4）和（5），腹地和中心始终是客运中心地的关键概念。但质疑（6）反映了中心地理 论尚未完善的一个重要部分。因此，关于中心地理论的质疑对于将其引入客运交通领域的影 响较小，但应注意将动态发展纳入考虑之列。 2 客运中心地理论及其实证 2.1假设条件 （1）研究区域是均质平原，人口及就业岗位均匀分布； （2）各客运站场为抽象的点，且无服务容量限制； （3）道路、公交线路布局不受地块划分形状影响； （4）客运服务价格按运输距离计算，同种服务的单价与质量相同； （5）消费者是理性的，即以尽可能低的综合费用使用交通服务； （6）在服务所有人口的前提下，客运站场的数量尽可能少，即在没有空白区的前提下 使各站场的腹地尽可能大。 2.2基本概念 （1）客运中心地：能够提供客运交通服务的站场。 （2）客运中心地的腹地：客运交通站场的服务范围，有上限范围和下限范围之分，前 者指消费者愿意去一个中心地得到服务的最远距离；后者指保持一项中心地职能经营所必须 腹地的最小半径。当下限范围大于上限范围时，此种客运服务不可能以正常方式提供。 （3）中心性或中心度：指就周围区域而言，中心地的相对重要性，即中心职能作用的 大小。交通是一种以时间和金钱交易空间的活动[15]，所以中心性测度为中心地能提供的跨 越空间能力，即客运服务的旅行速度。 （4）客运中心地等级：客运中心地具有等级性，其等级因其提供交通服务能力的大小 而定。本研究采用旅行速度作为客运中心地等级划分的直观测度，通过收集国内外相关资料， 对现有常见交通方式的旅行速度进行研究[16-22]，将客运中心地分为20个等级，如表1所示。 其中，小型客机、大型客机多为点对点出行，旅行速度无明显差距（均在 800~900km/h）。 因此航空飞机类客运中心地的等级分类（表1中Q、R、S、T级别客运中心地）参照美国联 邦航空管理局对机场的分类标准（客流吞吐量）[23]。 （5）出行链及其综合费用：出行链是指使用若干个客运中心地服务完成从起点向终点 的交通出行，它包括三个基本要素：起终点、客运中心地、出行段。出行链综合费用是完成 一次出行所需的时间、金钱等代价。 2(1)−1 (1)−1 i1 K N [24],[25] 1 i iK K = 4 K = 7 i i ≥ 2 K 表1 客运中心地等级划分（单位：km/h）级别ABCDEFGHIJKLMNOPQRST旅速0～55～1010～15～25～35～45～55～65～75～85～100120170220300450900900900～～～～～～区间1525354555657585100～～～120170220300450900常见(步行)公共公共自行自行车车常规常规公交公交现代现代有轨有轨电车电车BRTBRTBRT轻轨轻轨地铁地铁地铁站场(普)(快)(快)类型通勤通勤通勤铁路铁路铁路长途长途长途长途长途客车客车客车客车客车普速普速普速普速普速铁路铁路铁路铁路铁路高速高速高速高速高速铁路铁路铁路铁路铁路磁浮小型小型小型小型列车客机客机客机客机大型大型大型客机客机客机 2.3理论要点 （1）客运中心地腹地形状：根据克里斯塔勒的中心地理论，同级别的客运中心地有同 样大小的服务范围，即正六边形腹地。 （2）客运中心地嵌套原则及向下兼容性：整个区域是由一级级的中心地嵌套而成，低 一级的中心地被高一级的腹地所包括。越高等级的中心地其腹地范围越大，则需低等级交通 方式集散旅客，因此，客运中心地往往具有向下兼容性。 （3）客运中心地空间分布模型 根据中心地理论，各级客运中心地在空间分布上将遵循一定的原则（常见的如市场原则、 交通原则和行政原则）。无论在哪种原则下，客运中心地等级体系满足下列公式： N = N = 式中： 为系统因子，即下一级中心地与上一级中心地数量倍数关系，市场原则下 K = 3 ，交通原则下 ，行政原则下 ； 表示 级客运中心地的数量，单位为个； i 表示中心地等级， 。现实中客运中心地受三种原则共同影响， 值通常位于 3 和 7 之间。 市场原则K=3 交通原则K=4 行政原则K=7 30.20*0.20* 图1 三种不同原则的客运中心地空间分布形态 （4）相邻等级客运中心地间距 在交通原则下，次一级中心地的中心分布于两个高一级中心地连线的中点上，从而形成 最有效的网络连接。在K=4的系统下，相邻等级中心地间距呈√4倍关系，具体中心地等级 体系如表2所示。 表2 交通原则K=4下的客运中心地等级体系 等级 旅速km/h 中心距离（站间距）km 服务半径km A 0～5 0.12 C 10～15 0.40 0.23 D 15～25 0.80 0.46 F 35～45 1.60 0.92 H 55～65 3.20 1.85 I 65～75 6.40 3.70 K 85～100 12.80 7.39 L 100～120 25.60 14.78 M 120～170 51.20 29.56 N 170～220 102.40 59.12 O 220～300 204.80 118.24 Q/R/S/T 300~ 409.60~ 236.48~ 注：根据Dittmar.H和G.Ohland的研究[26]，办公楼的位置应该处于站点半径150~300米的范围之内。民居则相对远一点，可以 达到800米。本研究取200米作为步行方式的最佳站间距。 在市场原则下，次一级中心地的中心位于高一级三个中心地所形成的等边三角形中央， 由此形成K=3的系统，相邻等级中心地间距呈√3倍关系。具体中心地等级体系如表3所示。 表3 市场原则K=3下的客运中心地等级体系 等级 旅速km/h 中心距离（站间距）km 服务半径km A 0～5 0.20 0.12 C 10～15 0.35 0.20 D 15～25 0.60 0.35 E 25～35 1.04 0.60 G 45～55 1.80 1.04 H 55～65 3.12 1.80 I 65～75 5.40 3.12 J 75～85 9.35 5.40 K 85～100 16.20 9.35 L 100～120 28.06 16.20 M 120～170 48.60 28.06 N 170～220 84.18 48.60 O 220～300 145.80 84.18 P 300～450 252.53 145.80 Q/R/S/T 450~ 437.40~ 252.53~ 在行政原则下，每6个次级中心地的中心都将完全坐落在高一级中心地的腹地内，形成 K=7的系统，相邻等级中心地间距呈√7倍关系。具体中心地等级体系如表4所示。 4 表4 行政原则K=7下的客运中心地等级体系 等级 旅速km/h 中心距离（站间距）km 服务半径km A 0～5 0.20 0.12 D 15～25 0.53 0.31 F 35～45 1.40 0.81 H 55～65 3.70 2.14 J 75～85 9.80 5.66 L