0 引言
随着城市化进程的加快及城市空间的拓展，我国各大城市正积极构建以轨道交通为主导的城市公共交通体系，明确以轨道交通为主导的城市发展模式。当前中国城市轨道交通建设速度与增量已居世界首位。至2019年底，全国共40个城市开通地铁，运营总里程达6 736.2 km。在未来20～30年，城市地铁在中国的发展仍将处于急速发展阶段。随着地铁交通系统大规模兴建，地铁站点逐渐成为学者研究的重点。目前国内外学者对于地铁站的研究多集中在地铁域地下空间开发模式、开发规划导则以及车站建筑内部空间规划设计等方面，且多关注站点内部商业空间布局及业态组构、空间结构形态和空间导向性以及环境营造等议题。 而对于地铁站建筑最基本的组成部分——地铁站出入口的研究，却始终处于较为空白的状态。然而，作为衔接地下空间和地上空间的重要节点，地铁站出入口的合理规划布局，对于实现城市土地集约化利用、提高客流疏散效率、提升区域综合效益等方面起着关键作用。因此，将地铁站出入口作为独立研究对象，系统地开展理论技术类研究具有重要意义。
现阶段，少数学者关于地铁站出入口展开的研究多集中在建筑形式、艺术形态等方面。例如，刘海以西安部分已建地铁站为例，对地铁站出入口类别、建筑形式和人性化设计进行分类讨论。高长征等以郑州大学(南区)地铁站为例，探讨了基于地域特征的地铁站出入口造型设计方法。白智强等则结合北京地铁16号线出入口，进一步全面研究了地铁站出入口建筑的标准化设计，包括出入口的建筑类型、出入口建筑外轮廓尺寸、地下通道高宽和爬升段扶梯布置形式等。此外，极少数学者对出入口布局进行研究，如地铁出入口与街道空间衔接、与建筑空间的融合和对开敞空间的激活等方面。但该部分研究仍多以定性描述为主，缺少定量分析及充分的客流依据。因此，本文从使用者的角度出发，探索群体交通行为特征和规律。通过定量分析站点各出入口的内外空间特征，系统地研究了地铁站出入口客流分布的影响因素，为未来地铁车站出入口的合理布局提供一定依据。
1 研究对象和研究方法
本次研究选取上海市人民广场地铁站作为研究样本。该站点位于上海市黄浦区人民广场，汇聚城市轨道交通1、2、8号线。站点共包含18个出入口，各出入口分布现状如图1所示。
实验设计包含3个阶段。阶段一：客流量相关变量因素分析，包括对人民广场地铁站18个出入口外部空间特征和内部空间特征的综合分析。外部空间特征即对各出入口所在地面街道可达性(集成度、穿行度)和功能混合程度(POI分布现状)的分析；而内部空间特征分析则包括各出入口对应在地下空间的可达性(集成度、穿行度)和便捷度(距离站厅的距离)的分析。阶段二：通过行人计数法测度各个出入口在特定时间段内的截面穿行量，以反映各出入口客流分布现状。阶段三：通过建立多元线性回归模型，综合解析影响地铁站出入口客流分布的变量因素，探讨出入口优化布局的方法。
1.1 空间句法
“空间句法”是由英国伦敦大学比尔·希利尔(Bill Hillier)教授及其同事创始于20世纪70年代的建筑与城市空间形态研究方法与理论的总称[19,20]。其核心概念是“空间组构”,即一个空间系统中各空间元素的相互关联，用于研究空间内在组织逻辑与其承载的社会逻辑之关系的理论，是城市形态学中新近快速发展的定量研究方法之一。
采用Depthmap X0.50空间句法分析软件，对研究空间进行轴线分析，获取静态结构数据并分析属性变量，反映空间结构的动态信息。本次研究主要采用轴线分析方法，涉及应用的相关变量包括集成度和穿行度。所有空间句法分析指标，其数值大小均通过从红到蓝的色谱区分：色彩越暖，指标值越高；色彩越冷，指标值越低。具体变量分析如下：
(1)集成度(Integration degree)是空间句法的核心变量，理解为度量某个目标元素的到达性交通潜力。该变量描述了普遍性的可达性，或描述从其他所有元素到达该元素的容易程度。集成度可分为全局集成度(r=n)和局域集成度(r=3、5、7),其差别为：前者计算每个元素到系统内所有元素的拓扑深度，而后者仅计算距离该元素几个拓扑距离元素的拓扑深度。本研究中，地铁站域步行范围尺度相对于城市尺度较小，故选取局域尺度r=3作为分析的重点。
图1 人民广场出入口分布示意图
(2)穿行度(Choice)用来度量元素穿越性交通潜力。该变量识别了从所有元素到其他所有元素的可能路线，即表示从一个空间到达另一个空间的过程中，特定元素被经过的概率。
1.2 兴趣点
兴趣点(Point of Interest, POI)作为一种新的空间数据源，泛指一切可以被抽象为点的地理实体，如商场、车站和学校等。其分布模式、分布密度在基础设施规划、城市空间分析中具有重要的意义。本次研究通过调研地铁域地面空间POI分布现状，探测地面城市功能空间与地铁站出入口客流分布之间的关系。首先，地铁域范围被界定为以轨交站点各出站口为圆心，500 m范围为半径形成的若干圆的并集，是步行约6～8 min的空间区域。随后参照龙瀛和周垠的研究,通过2019高德地图网站选取该范围内相关的POI点位，并将筛选之后的POI分为8大类：政府机构、交通运输、商业、教育、公司企业、住宅、绿地和其他。最后，结合实地调研情况进行数据补充和定位校正，获取地铁域地面POI分布现状。
1.3 实地调研法与行人计数法
采用人工计数采集，记录人民广场地铁站18个出入口在特定时间阶段内的行人截面交通穿行量，用于反映阶段内各个出入口的客流分布情况。 即于2019年12月20日14:00～18:00时间阶段内，每间隔5 min 进行一次数据记录，最终通过整合计算获取人民广场地铁站各出入口的客流量变化数据。
2 出入口外部空间特征分析
首先对人民广场地铁站18个出入口所对应的外部空间特征进行定量分析，包括各个出入口所在街道的可达性分析和周边POI兴趣点分布现状。
2.1 街道可达性分析
选用空间句法轴线分析模型对人民广场地铁站18个出入口所在地面街道的空间关系进行轴线分析。将该区域城市空间结构转译为轴线图，并对轴线图生成的拓扑结构图进行空间映射，计算得出空间的集成度(R=3)和穿行度等量化指标，结果反馈如图2所示。关于变量集成度，图2(a)中呈现红色高集成度轴线的路段包括西藏中路东侧人行步道(14、15号出入口)、西藏中路西侧人行步道(1、3、16、19、20)和九江路人行步道(12号出入口),集成度分别高达3.76、3.07和3.09,该类路段上各出入口均具有较高可达性。其次为南京西路东段人行步道(9、10、11号出入口)和南京西路西段人行步道(8号出入口),集成度分别为2.95和2.89。而下沉广场(5、6、7号出入口)集成度最低，平均数值仅达1.50,该区位出入口可达性相对较差。此外，图2(b)穿行度计算结果显示，研究范围内穿行度最高的路段为西藏中路东侧人行步道(14、15号出入口),远高于其他路段。总结可知，14、15号出入口集成度和穿行度均最高，为研究范围内可达性最高的出入口。
图2 出入口所在地面街道可达性分析
表1 人民广场地铁域POI分类列表
2.2 POI兴趣点分布现状
为进一步研究站点周边用地特性(城市功能)对轨道客流影响的机理，通过高德地图结合实地调研获取地铁域1次吸引范围内POI分布现状。筛选之后的POI可分为8大类、27小类(表1)。如图3所示，站点地处城市中央商务区，南京西路北侧和西藏中路东侧均分布大量商业楼宇、住区及学校。POI分布现状呈现出数量大和种类多的特点，即8、9、10、11、5、6、7、19、14、15号出入口位于功能混合程度较高的区域。而站点西南侧为人民公园、城市广场，POI分布数量略少且种类相对较为单一，多与休闲旅游相关。即17、18、2号出入口处于功能混合度最低的区域。
图3 人民广场地铁域POI分布示意图
3 出入口内部空间特征分析
上文分析了外部空间特征(地面空间)中影响出入口客流量的相关变量因素，本节将对内部空间特征(地下空间)所涉及的相关变量因素做进一步分析，包括：内部集成度(R=3)、穿行度和便捷度。
首先从内部结构看，便捷度反映各出入口距离站厅的远近程度。距离站厅越近，则出入口便捷度越高，反正亦然。通过实地考察，各出入口距离站厅的距离可分为3个等级。等级1为“近”,即出入口位于换乘大厅内，乘客由出入口可直接抵达站厅换乘，包括5、6、19、17、18、20、14、16号出入口；等级2为“较远”,即乘客进入地下空间需步行短程距离方可抵达站厅，包括7、8、12、3、15号出入口；等级3为“远”,即站厅与出入口间存在较长的路程，包括9、10、11、1、2号出入口。
进一步通过空间句法对地下空间做轴向分析，计算得出空间的整合度(R=3)和穿行度等量化指标。整合度计算结果反馈如图4(a),空间整合度较高的红色轴线分布于换乘大厅中央的站厅，高集成度轴线相互连接，形成集成度核心区，而周边18个出入口的集成度则相对较低。其中，1号出入口内部集成度最高，红色轴线数值高达10.13。其次为14和20号出入口，轴线呈黄色，空间集成度分别达6.71和6.73。其余各出口附近轴线则多呈蓝色，集成度普遍偏低。8、9、10、11号出入口的内部集成度相对最低，均未达2.3。此外，穿行度计算结果反馈如图4(b),其中1号出入口穿行度高达2 986,远超过其他出入口，其次为14、17和18号出入口，穿行度分别达667、603和616。而8、10、11、7号出入口穿行度最低仅为0。各出入口可达性详细指标参见表2。
图4 地铁站内各出入口可达性分析
4 客流调研与数据分析
为检测各出入口内外空间特征对客流分布的影响程度，于 2019年12月20日下午(2:00～6:00),对人民广场地铁站18个出入口分别进行客流数据统计，结果如表2所示。人民广场地铁站下午2:00-6:00时段，客流量较大的出入口包括1、9、10、14、15及19号出入口，均位于可达性较高的西藏中路和南京西路上，平均客流可达2 893人次 /h。其中14、15号出入口的客流分别高达6 375人次/h和4 347人次/h。而17、18、2、5、6、12、20号出入口客流量则较少，其中17、18和2号出入口客流量均不足60人次/h。
进一步通过 SPSS 对各出入口客流量与地面空间和地下空间所涉及的6个相关变量分别做相关性分析，结果如表3所示。地面空间变量中，集成度、选择度、POI分布与出入口客流量均呈显著相关性。其中，POI分布的相关性高达0.815,而地下空间各变量与各出入口平均截面穿行量关系均极弱。即乘客对出入口的选择，外部便捷性(地面空间)的重要度远大于内部便捷性(地下空间)。
表2 人民广场地铁站出入口客流数据统计(人次/h)及出入口空间特征汇总表
表3 皮尔逊相关系数检验结果
而外部便捷性进一步反映为集成度、选择度、POI 3个变量，其中集成度和选择度代表地面可达性，POI分布则代表出入口附近用地的功能混合程度。即各出入口客流量与出入口的可达性和出入口周边用地混合程度具有直接联系。表现为下午2:00～6:00时段，客流量较大的1、9、10、14、15及19号出入口布局均同时满足以下2个条件：
(1)出入口可达性高：位于集成度较高，选择度较高的路段上(西藏中路、南京西路)。
(2)出入口临近功能混合的区域：附近POI分布均呈现出数量大和种类多的特点。
为进一步验证分析的合理性以及各因素对空间活力的影响程度，建立多元线性回归模型，探讨单位时间出入口客流量P与出入口地面可达性A(由于选择度与出入口客流分布的相关度高于集成度，故地面可达性以选择度计算结果为标准),以及功能混合程度F(两个变量因素之间的关联性),模型方程为：
P=a0+a1A+a2F (1)
式中：a0为常数项；a1、a2为自变量的回归系数。
通过SPSS对其进行多元线性回归分析，结果显示相关系数R=0.903,模型判定系数(解释力)R2=0.815,回归方程判定系数的F检验值为33.043,其显著性0.000,且各变量显著性系数P均小于0.05(表4)。表明模型的判定系数具有统计学意义，即地铁域各出入口客流量受地面空间整合度指标，穿行度指标和空间功能混合程度(POI分布)共同影响。经各变量赋值计算，最终得到多元线性回归模型：
H=0.003A+6.028F−7.453 (2)
表4 多元线性回归检验结果
5 结论与展望
人民广场地铁站是上海轨道交通网络中3条重要大客流线路的交通换乘枢纽，日均换乘客流 30万人次以上，而出入口截面穿行量数据显示各出入口客流分布呈现较大的差异性。通过对各出入口客流量与地面空间和地下空间所涉及的6个相关变量分别做相关性分析，得出各出入口客流量与出入口可达性和出入口周边用地混合程度具有直接联系。即从使用者的角度出发，乘客对出入口的选择，外部便捷性(地面空间)的重要程度远大于内部便捷性(地下空间)。因此，此类以交通换乘功能为主的轨道交通站点，其出入口数量及布局应结合周边地面吸引客流的POI,统筹考虑与车站客流特征的匹配性。同时，计算地面街道集成度，选择度等量化因子，将大部分出入口布置于具有较高可达性路段上，以满足市民出行需求和体现人性化设计。
地铁车站出入口的规划布局是一个复杂的系统问题，需要综合考虑各种因素。在总结已有研究基础上，重点、定量地分析了地铁车站各出入口客流分布的影响因素，为将来地铁出入口规划布局方面研究提供了一定的参考价值。鉴于论题的复杂性，对于如何准确确定出入口的数量、朝向、通道长度、防灾等要求，还需进一步科学、系统地研究。此外，由于各出入口的行人数量和移动方式随时间而变化，因此研究过程及结果存在一定的局限，但也为日后深层次探讨地铁车站出入口的合理布局提供了思考与方向。
摘自《地下空间与工程学报 》