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公共自行车与轨道交通换乘效率评价指标体系

摘要：为了更好的发挥公共交通作用，作者研究了公共自行车与轨道交通协调换乘问题。针对公共自行车与轨道交通换乘效率低下的现状，分析了选择公共自行车换乘轨道交通的影响因素，依据出行者需求从方便快捷、安全、舒适、费用四个方面构建了换乘效率的评价体系。运用层次分析法，确定在B+R 换乘过程中，方便快捷的重要性最大。此外，对评价体系的若干指标进行了权重验算，通过计算模型的一致性检验，表明构建的层次结构模型与所建立的指标间的判断矩阵都满足要求。
关键词：轨道交通；公共自行车；换乘效率；评价指标体系；层次分析法

Public Bicycle and Rail Transit Transfer Efficiency
Evaluation Index System
zhouwei
Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044
Abstract：In order to better play the role of public transport, the author studied the problem of public bicycle coordinated with rail transit transfer, in view of the low efficiency of transfer between rail transit and the public bicycle, analyzed the influence elements transferring from the public bicycle to rail transit, based on traveler demand for the four aspects of quickness and convenience, safety, comfort and cost, a transfer efficiency evaluation system was built. Using the analytic hierarchy process (AHP), we got that quickness and convenience were very important factors in B+R transfer process. Several indicators’ weights of the system were calculated, and the calculation model passed through the consistency check. These results indicate that the hierarchical structure of the model and the judgment matrix between the established indicators meet the construction requirements.
Key words: Rail transit； public bicycle； transfer efficiency； evaluation index system；analytic hierarchy process(AHP)

1 引言
公共自行车作为城市公共交通的一个新方式，在北京、杭州等一些城市已颇具规模，尤其是在有轨道交通的城市，公共自行车作为轨道交通的接驳换乘方式，在轨道交通走廊上起到了重要作用，扩大了轨道交通的服务范围，引导着更多的居民选择公共交通出行。但是，较为成功的杭州市公共自行车的模式在一些城市试点，其效果并不显著，公共自行车利用率不高，其换乘轨道交通效率也较为低下。目前，在轨道交通换乘自行车方面，国外学者Suason Hendricks 等通过考虑换乘站容量及收费等因素的变化，论述了停车换乘站对换乘需求的影响[1]；Ardeshirt 提出采用专家决策法并结合实践经验确定各种因素的权重，在此基础上进行了选址模型研究[2]。国内方面，重庆交通大学的向红艳等[3]从基础设施、运营、信息化等方面选取具有代表性的指标，建立了城市轨道交通换乘站运行效率评价指标体系，并结合灰色系统理论，建立了基于综合灰色关联度加权法的城市轨道交通换乘站运行效率评价模型；东南大学的安萌等[4]应用TOPSIS 法研究B+R 交通方式中自行车停车场布局选址方案；同济大学的罗雁云教授分析了我国城市轨道交通枢纽车站换乘的现状和存在问题, 提出了改善我国城市轨道交通换乘问题应以人为本进行规划与建设[5]。国内相对于轨道交通和自行车的研究尚处于起步阶段，尤其是公共自行车的相关研究的基础数据资料还很缺乏。分析二者的换乘效率影响因素，构建换乘评价体系，研究公共自行车规划布设、提升公共交通运营管理，解决“轨道交通出行最后一公里的问题”，对充分发挥轨道交通骨干作用，引导居民出行选择公共交通方式，形成科学的、可持续发展的城市交通出行结构具有重要意义。

2 B+R 换乘出行的影响因素分析
选择公共自行车与轨道交通换乘（以下简称B+R）出行的影响因素主要包括三个方面：B+R 换乘交通组织特征，包括方便程度、可达性、快捷性、舒适性、费用等；出行者个体特征，包括交通工具拥有情况、性别、年龄、收入、职业等；出行特征包括出行起终点、出行目的、出行时段、出行天气等。城市交通所要解决的主要问题是人的移动，而非车辆的移动[6]，从环保、节能、可持续发展的角度来看，公共交通是城市交通的主角。但是，出行方式是个人选择的结果，作为发挥城市骨干作用的公共交通，应凸显公共交通的服务属性，从客观硬件、软件上提升服务水平，满足居民出行对方便快捷、安全舒适、费用经济的需求，从而引导更多的出行者选择公共交通，形成科学合理的城市交通结构。本文研究的换乘是基于轨道交通建成后，针对公共自行车换乘轨道交通的过程，界定为出行者从起终点至轨道交通进出站口的转换过程，它包括三个环节：居民从起终点到公共自行车租赁点环节、骑行公共自行车环节、公共自行车租赁点到达轨道交通进出口站环节。分析这三个环节中影响居民换乘效率的因素，选取换乘效率的评价指标，构建评价体系。

3 B+R 换乘效率评价指标体系构建
研究公共自行车和轨道交通的换乘效率，目的是从出行者的需求出发，分析选择B+R 换乘出行的影响因素，构建评价体系，对现状换乘环节进行评价，找出换乘的薄弱环节，对已建的公共自行车租赁点服务能力进行针对性的提升，也为拟定中的自行车道规划、公共自行车租赁点的选址、B+R 换乘组织提供一定的理论依据。
3.1 体系构建
从大量的居民出行调查结果[7]来看，影响选择换乘方式的主要因素体现在对安全、舒适、方便快捷和出行费用四个方面。运用层次分析法的评价指标体系的构建方法[8]，对公共自行车与轨道交通换乘效率评价体系进行如图1 的构建：

图1 换乘效率评价指标体系
3.2 评价指标分析
立足于出行者对交通出行方式的需求，从换乘过程中的环节，分析影响换乘效率的因素，按照指标选取的若干原则[3]，本文确定B+R 换乘效率评价指标主要有：
（1）自行车专用道线网密度U111自行车专用道的线网密度是B+R 换乘衔接对自行车道路交通系统“线”、“面”的设置情况指标。在换乘过程中，各个方向的线路在换乘站点处交汇，将换乘的自行车通过这些线路快速集散。换乘自行车需要专用道路有一定的连续性与衔接性，以保证换乘者快速、安全地抵达换乘站点。
（2）公共自行车租赁点的可达性U112公共自行车租赁点的可达性是B+R 换乘衔接对公共自行车布置“点”的设置情况指标，对于与轨道交通换乘的公共自行车而言，其布设在轨道交通间接吸引范围区内，出行者合理的步行范围内，居民即可便捷到达公共自行车租赁点。
（3）公共自行车租赁点换乘容量U113公共自行车租赁点换乘容量是指租赁点在单位时间内能够通过的换乘客流量，换乘容量不足会产生客流拥挤、滞留，导致换乘时间延长和乘客抱怨，甚至还会引发不安全因素。公共自行车的换乘容量与其租赁点的场站设置、所能提供的自行车辆数、停车位以及疏散通道有关。
（4）公共自行车存取方式U114公共自行车的存取方式有智能和人工两种，智能存取车方便快捷，即来即走；人工存取则存在一定的时间延误。
（5）公共自行车车况U115公共自行车的车况包含两个方面：一是自行车车体状况，是否轻便，便于掌握，骑行是否吃力，刹车是否灵敏，是否有存放物品的车筐；二是自行车的后勤保障，是否能够及时的保养、维修和更新。
（6）自行车租赁点引导信息U121在轨道进出站口、公共自行车存取站点是否有非常完整、明晰、连续的信息引导，确保出行者能快速、准确进行换乘。
（7）平均换乘时间U122平均换乘时间体现了不同交通方式间的衔接运行效率，是乘客在两者之间搭乘转换过程的服务时间，是衡量换乘衔接连续性、紧凑性、过程通畅性的一个重要定量指标，不考虑个体骑行时间的不同，平均换乘时间指公共自行车租赁点行走至轨道交通进出站口的平均步行时间。
（8）步行换乘路况U123换乘距离与换乘时间有直接的关系，但是，另一方面，换乘路线的绕行情况、是否经过地下通道或者天桥、上下坡度的长度、坡度大小、是否有扶梯，这段换乘距离尤其是对携带较多行李物品的乘客影响更加明显。
（9）票务联运U124不同交通方式换乘，其交通费用的付费方式和过程是非常重要的环节，作为公共交通的两种方式，如果能采用票务联运，一卡通无障碍付费，换乘过程则更加顺畅。
（10）自行车专用道隔离状况U22目前国内的自行车专用道设置分三种情况，有物理隔离（栏杆或绿化带），无物理隔离与机动车道并线，无物理隔离与人行道并线。这三种状况，物理隔离能够保障自行车有序、安全骑行。
（11）换乘过程舒适度U31换乘过程舒适度是指出行者从骑行自行车到进出地铁口过程中，出行舒适情况，主要体现在公共自行车存取点卫生环境情况。自行车存放是否有序、整洁，车体是否干净，骑行道路是否有行道树，环境卫生是否良好。主要考虑的是客观因素，不考虑主观因素的个人身体状况以及随机因素天气气温情况。
（12）费用合理U4出行成本是公共交通出行者考虑的重要因素之一，不同交通方式费用的高低比对，影响出行者在交通方式上做出选择。B+R 出行模式，其出行费用分为轨道交通和公共自行车租赁费两部分。

4 基于层次分析法的指标权重验算
层次分析法（AHP）是美国运筹学家T. L. Saaty教授于20 世纪70 年代初期提出的对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。其评价思路为：首先把复杂问题中的不同因素划分为有序层次，然后根据下层因素对上层某因素的影响大小，将专家意见、统计调查结果、分析者的客观判断结果结合起来，逐次进行两两比较评判，将评判结果处理后，得出评价结果。
（1）层次结构建立
如图 1 所示，以公共自行车与轨道交通换乘效率U 为目标层，以方便快捷等Ui 为准则层，以设施配套等Uij 为指标层，构建了三层评价体系。
（2）构造判断矩阵
判断矩阵是层次分析法的核心，它是通过两两比较得出来的，以每两个子目标隶属于上一层的相对重要性作为矩阵的元素，构造权重判断矩阵。
(1)
判断矩阵元素依据专家意见、统计调查结果[7]及分析按照表1 确定。
表 1 指标重要度比较量值

计算判断矩阵每一行元素的和，记为i
i=1,2,...,n (2)
式中，n 表示矩阵阶数。
将归一化即可得各要素在单一准则下的相对权重i W （记为矩阵的特征向量）
i=1,2,...,n (3)
式中，n 表示矩阵阶数。
（3）一致性检验
一致性检验是通过计算一致性比例，验算矩阵是否合理。若不满足一致性要求，则需要对判断矩阵进行修改。方法如下：
计算判断矩阵最大特征根，
(4)
式中，U为判断矩阵；为矩阵的特征向量；；n 为矩阵阶数。
计算一致性指标
(5)

随机一致性指标RI 根据 Saaty 的实验结果，对应n矩阵的RI 值如表2所示。
表 2 RI 取值

一致性比例，当时，判断矩阵即满足一致性检验。
（4）权值验算
根据图 1 结构层，运用专家评比法和德尔菲法进行比较判断，结合调查结果[7]进行修正，构造四个矩阵，为进行一致性检验。第一目标层结构的判断矩阵为：

按照上述算法，特征向量，即方便快捷性、安全性、舒适性、费用合理性的相对权重值分别为0.5319，0.0884，0.0473，0.3324。一致性检验结果：，，，，检验合格。
对于第二准则层换乘方便快捷性，其子指标设施配套、换乘交通组织的判断矩阵为：

特征向量，，无需检验。
对于第三指标层设施配套，其子指标判断矩阵为：

特征向量，，一致性检验结果：，，，，检验合格。
对于第三子准则层换乘交通组织，其子指标判断矩阵为：

特征向量 ，一致性检验结果：=4.1332 ，=0.0444，=0.9，=0.049<0.1，检验合格。
计算各目标在总目标下的权重值，结果如表3所示。
公共自行车与轨道交通换乘效率评价指标体系在不同的准则层下，均通过了一致性的检验，表明层次结构模型与所建立的指标间的判断矩阵满足要求。
表3 总目标下各指标类别权重值计算

4 结语
本文通过构建换乘效率的评价体系，运用层次分析法，确定了在B+R 换乘过程中，方便快捷重要性最大，其次是费用、安全、舒适。在子准则层中，设施配套重要性大于换乘交通组织。在所有的因素中，权重大小排序依次是：费用、公共自行车租赁点可达性、公共自行车换乘容量、自行车专用道隔离状况、平均换乘时间、公共自行车车况、换乘过程舒适度、公共自行车存取方式、票务联运、步行换乘路况、自行车专用道线网密度、自行车租赁点引导信息。依据本文换乘指标重要程度排序，在后续B+R 换乘优化研究中，应重点加强和改善公共自行车“点”和“量”的优化布设，采用“一卡通”出行方式，简化自行车租赁环节，采用一定的换乘费用优惠措施，使公共自行车与轨道交通换乘连续顺畅，吸引更多出行者选择公共交通出行。
5思考与展望
伴随着生态文明时代和城市社会的到来，我国正处于城市转型的快速城市化的加速阶段，低碳、生态、绿色将成为我国城市转型发展的战略。而城市交通存在着城市交通拥堵、停车难、空气污染等诸多问题。城市轨道交通是公认的解决城市交通问题的有效方法。为此，我国开始大力发展城市轨道交通。随着越来越多的城市轨道交通投入运营，极大的方便了居民的出行，交通拥堵也得到了有效的缓解。但是，一个棘手的问题又凸显出来---轨道交通接驳问题。 
自行车与城市轨道交通的有效衔接是城市客运交通一体化的重要内容。当前,我国大部分城市对自行车与城市轨道交通的衔接重视不够,换乘率普遍较低,在一定程度上影响城市轨道交通功效的发挥。针对我国自行车出行方式比重普遍下降的形势,结合我国当前的交通政策,在此对自行车与城市轨道交通换乘客流空间分布特性、衔接的必要性、衔接点的布局、衔接点的规模等方面进行探讨。
“公共自行车”或“自行车共享”的概念最早起源于欧洲。国外发达国家在经历了城市机动化的高速发展阶段以后，自行车交通又重新得到了大力倡导。国外自行车交通的发展大致可以分为以下几种类型：一种是机动化程度较高的国家，从环保、节约能源的目的出发，大力推进自行车交通的发展；一种是人口密度大，资源相对紧缺的国家，把自行车交通作为公共交通的有效合理补充，充分发挥二者的优势；还有一种是从自行车观光、有益于身体健康的角度出发，建立完善的自行车交通设施，为游客和自行车骑行者提供一个良好的自行车交通环境。
目前我国一些城市推行的公共自行车交通受到市民的广泛欢迎，实现了方便出行、节能减排、全民健身等多重效果。我国素有自行车王国之称，在我国大部分城市,自行车出行比例在城市居民出行结构中占30%以上。随着轨道交通等公共交通在大城市和特大城市的发展，自行车与轨道交通的高效衔接，能够提高交通的通行能力、节约时间、解决交通拥堵等问题。　　　　　
随着城市化进程的加速、城市中心房价的不断攀升、人们对居住环境的要求不断提高,城市布局出现职住分离的现象。在轨道交通较为发达的城市,自行车已经成为了很多市民出行的摆渡工具,自行车+轨道交通的出行模式越来越普遍。一方面,自行车具有自主灵活,连续便捷,可达性好,用户费用低廉,运行经济,较之步行更节省体力的特点,而城市轨道交通具有大运量、快捷、舒适和准时的优势,但是缺乏灵活性和可达性,自行车正好能够弥补这些缺陷。
推广自行车+轨道交通的出行模式,有助于扩大轨道交通的辐射范围。公共自行车与轨道交通的有效衔接有助于将长距离的自行车出行改为自行车换乘公共交通，或长距离出行可能采用的摩托车方式和小汽车方式转换为公共交通出行，从而缓解道路交通压力,增加公共交通的出行分担率,对于优化城市交通结构具有促进作用。
因此,自行车与轨道交通的合理衔接,可以使人们出行更加方便,舒适度更高,满足人们出行经济性需求,是城市交通以人为本理念的体现，是人性化交通的发展所在。城市轨道交通吸引客流的空间范围大致形成了以步行、自行车和机动车为主体的三层衔接服务圈
(1)步行衔接服务圈:此层是城市轨道交通站点直接服务区。即以城市轨道交通站点为中心大致500-800 m范围的步行圈,这也是城市轨道交通客流集散的主要区域。 
(2)自行车衔接服务圈:以城市轨道交通站点为中心大致3 km范围的出行圈。该范围换乘方式以生态型、健康型的自行车为主。
(3)机动车衔接服务圈:以城市轨道交通站点为中心2-5 km范围,采用机动车换乘城市轨道交通的出行服务圈。该范围换乘方式以道路公交车、私家车为主,辅以出租车换乘。
从以上城市轨道交通三层衔接换乘服务圈可以看出,自行车换乘客流与步行、机动车换乘客流在空间分布上存在一定程度的重叠。因此就轨道交通换乘方式而言,三者之间不仅存在互相配合、互相补充的关系,在某种意义上还存在互相竞争的关系。对城市轨道交通客流分布的研究，对公共自行车停放系统的规划与建设有很重要的意义。
各类交通方式之间的换乘,最重要的是要提高换乘效率。对于自行车与轨道交通的衔接换乘而言,人们停车后如何更快、更方便的转乘轨道交通是存车换乘规划的一项重要研究内容。诚然,优化停车换乘设施布局模式是提高衔接系统换乘效率的关键。自行车换乘轨道交通衔接设施布局模式在很大程度上受轨道交通车站性质的影响。 
城市轨道交通站点的交通功能一般分为3级:综合枢纽站、枢纽站和一般换乘站。按此分级体系,结合周边的用地功能和交通功能,不同区域和功能分级站点应该在配建自行车停车场时有所选取。 
对于城市中心区,由于其用地限制以及交通压力较大,为了避免吸引更多的自行车交通进入城市中心区,不提倡在综合枢纽站设置自行车停车场;在自行车流量较大的生活干道附近的枢纽站和一般换乘站应选择性配建自行车停车场。而在城市郊区,交通状况较好,公交网络密度相对较低,且自行车出行方便、灵活,所以应该尽量在轨道交通城市郊区的站点建设自行车停车场,方便居民出行。在轨道交通换乘枢纽内配建自行车停车场,不仅可以缩短换乘距离,还能对车辆起到遮阳挡雨的保护作用。但由于枢纽的建筑面积有限,所以可以考虑架设双层停车架,供换乘者停放自行车。由于其采用立体停放,使得一般停车方式下自行车的上方空间也能够得到利用,使有限的平面增加一位停车位置,且通过一些专利技术有效地解决了自行车存取难、互相碰擦的问题。其单位停车面积大约可以减少到垂直式停车方式的0.5—0.6倍,很大程度地减少了枢纽站内配建自行车停车场的占地面积。同时对自行车专道进行合理的规划与完善，目前并没有对慢行交通有一个完善的规划和实施措施，需要实施自行车专用道的专项规划，并不断地完善相应的配套服务设施，和实施一些相应的管理办法，只有保证了自行车和行人的安全，才会吸引更多的居民选择自行车交通，不仅节能、环保还有助于锻炼身体。

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