冬奥会道路体系建设对京津冀交通一体化格局影响及优化对策
郭珂歆，李富佳，程昊，董锁成，李宇，张梦菡
1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；
2.中国科学院大学，北京100049
摘要：京津冀交通一体化是实现京津冀高质量发展的前提和关键支撑。京张冬奥会的筹办在推动跨区域交通基础设施网络的建设完善的同时高效整合了京张冰雪产业优势，为后冬奥时代的京津冀整体要素流动格局产生深远影响。本文应用空间网络分析（SpatialDesignNetworkAnalysis,sDNA）和空间统计分析模型，在定量分析冬奥会对京张交通网络通达性综合水平提升程度基础上，系统评估冬奥会道路体系建设对提升京津冀交通一体化格局、促进经济社会协同发展的作用。结果表明冬奥会道路体系建设后区域交通格局得到显著优化，体现在以下几个方面：（1）张北地区交通网络体系得到优化和扩展，形成了以京张铁路为核心的主要交通通道，张家口正式融入首都一小时生活圈，有效改善了京津冀原本较为松散的路网结构。（2）京津冀节点城市功能性增强，衡水市、秦皇岛市、沧州市和张家口市交通通达性显著提升，延庆和张家口市交通中心性地位得到有效抬升。（3）京津冀交通体系重点发展区域由“京石保”向“京唐秦”转移，不断放大并深入到河北腹地，有效推动了京津冀空港、海港、陆港一体化发展及京津冀协同发展进程。进
一步的优化对策与建议为：紧密市级与乡镇尺度上的交通联系，提升全局路网通达能力；优化京张交通网络结构，承接“非首都功能”转移，延续冬奥会道路体系综合效益；细化完善冀北、冀南地区交通网络，加强京承、京秦主通道建设等。结果将为科学规划和完善后冬奥时代京津冀交通一体化发展格局提供科学依据和决策参考。
1引言
京津冀地区位处东北亚中国地区环渤海心脏地带，是中国北方经济规模最大、最具活力的地区。京津冀协同发展是中国重大战略，其中京津冀交通一体化是京津冀协同发展的重点领域[1]，但由于行政区划产生的制度、政策障碍，河北省与京津之间交通基础设施建设推动缓慢，长期影响三地之间资源整合、优势互补[2-4]。为保障北京2022年冬季奥运会的交通服务需求，在京津冀交通基础设施建设的基础上，北京规划建设了连接北京-延庆-张家口三地的高速铁路和高速公路，大幅推动了北京市区、北京市延庆县、张家口市崇礼县三地赛场间道路体系的完善，北京至延庆场馆的时间缩短至20分钟，张家口场馆可在1小时内到达。同时为配合冬奥会主干交通网，在“十三五”期间京津冀地区积极推进打造覆盖全域的高效密集轨道网，不但在短期内高效整合了京张地区的冰雪资源优势，提高了京津冀区域间的通达能力，也将对后冬奥时代的京津冀要素流动格局和经济社会发展带来深远影响。深入评估冬奥会筹办对京津冀区域交通一体化协同发展的影响格局和程度，对于科学规划和完善后冬奥时代交通一体化格局，充分发挥和延续冬奥会道路体系建设的综合效益，持续推动京津冀区域协调发展具有重要现实意义。
目前学术界针对冬奥会及大型体育赛事道路体系建设对所在区域整体交通系统影响的科学评估还相对较少，对区域发展延续影响的理论认识和实践研究还远远不足，现有成果主要集中于对大型体育赛事的交通需求预测[5-6]、交通紧急事件应急保障[7-10]等方面，如陈艳艳等对2008年奥运会观众出行的交通方式和比例进行预测，为动态调控交通组织和交通系统运营规划提供决策依据[5]；Lin等针对大型体育赛事提出不同类型的交通管控措施，并利用仿真模型分析其交通恢复时间和缓解程度等[7]。在方法上，当前学者较多利用仿真模型及疏散时间算法模型开展大型赛事交通体系管控研究，如胡宏等基于Link-node路网仿真制定北京奥运应急交通疏散预案，提升大型赛事道路体系的服务保障水平[8]。这些研究在视角上多聚焦于场馆所在地及周边交通的管制，但奥运会道路体系建设对区域整体交通格局影响的研究仍较为匮乏。
针对道路体系建设对区域经济发展影响的研究，目前主要集中于区域经济与交通子系统间的相互影响关系的探究[11-16]。如王兆峰等结合服务设施和发展支持力等旅游地发展水平指标及道路网络密度及客运量等交通网络发展水平指标，构建长株潭城市群交通网络和旅游地间的协调演化的评价体系[11]；徐敏等基于耦合协调模型和Moran'sI指数对交通运输和区域耦合协调及空间相关性进行评价，为制定差异化的交通运输和区域经济发展策略提供参考等[12]。虽然有关道路体系建设影响评价研究的方法和技术不断推陈出新，但既有研究主要是通过统计指标进行量化评价，忽略了交通网络拓扑性等提升交通体系效率的本质结构特征。对多层次多节点区域综合交通网络一体化总体建设评价存在较大的局限性，极易造成交通路网密度不断增大，而降低整体服务效率、提高建设成本的不利结果[17-20]，也难以为后冬奥时代京津冀交通体系完善升级提供有效的科学依据。
本文在应用sDNA定量评价冬奥会规划前后交通网络提升水平的基础上，通过空间统计分析模型挖掘后冬奥时代交通网络体系建设的前景网络，针对性地提出进一步完善京张交通网络结构，优化京津冀一体化格局的对策建议。研究结果能够为科学规划和完善后冬奥时代京津冀交通一体化格局，充分发挥冬奥会道路体系建设对京津冀地区未来发展的延续性效益，提供科学依据和决策参考。
2研究区域
在京津冀交通现有基础设施建设的基础上，冬奥会道路体系规划建设连接北京－延庆－张家口三地的高速铁路和高速公路。铁路方面，北京至张家口城际铁路，全线长约174km。高速公路方面，北京市至张家口赛区有京藏高速公路（G6）、京新高速公路（G7）和110国道（G110）连接。截至2021年5月京张高铁及崇礼支线、延庆支线、兴延高速、延崇高速、宁远机场和和15条赛区场馆连接公路项目已全面通车，4个交通枢纽场站机场基建任务均已完成。
在“十三五”期间，为配合构筑冬奥会主干交通网，京津冀地区又积极推进打造覆盖全域的高效密集轨道网（图1）。客运铁路建设方面，规划建成京沈、石济客运专线和京张、张呼、大张铁路，历程580km。开工建设廊坊至涿州、固安至雄安新区至保定城际、京九高铁北京至雄安新区段，里程210km；开工建设京九高铁雄安新区至商丘段以及北京至雄安新区至石家庄、崇礼、京唐、石衡沧港城际、保忻铁路等，里程1070km。货运铁路建设方面，规划建设邢和、蓝丰、唐曹、水曹等铁路，里程410km，完成曹妃甸港区铁路扩能改造。并研究张保港、承秦、保霸、石家庄铁路枢纽东南环线等铁路项目。
3方法与数据
（G7）和110国道（G110）连接。截至2021年5月京张高铁及崇礼支线、延庆支线、兴延高速、延崇高速、宁远机场和和15条赛区场馆连接公路项目已全面通车，4个交通枢纽场站机场基建任务均已完成。
在“十三五”期间，为配合构筑冬奥会主干交通网，京津冀地区又积极推进打造覆盖全域的高效密集轨道网（图1）。客运铁路建设方面，规划建成京沈、石济客运专线和京张、张呼、大张铁路，历程580km。开工建设廊坊至涿州、固安至雄安新区至保定城际、京九高铁北京至雄安新区段，里程210km；开工建设京九高铁雄安新区至商丘段以及北京至雄安新区至石家庄、崇礼、京唐、石衡沧港城际、保忻铁路等，里程1070km。货运铁路建设方面，规划建设邢和、蓝丰、唐曹、水曹等铁路，里程410km，完成曹妃甸港区铁路扩能改造。并研究张保港、承秦、保霸、石家庄铁路枢纽东南环线等铁路项目。
3.1研究方法
3.1.1sDNA空间网络分析
路网的拓扑性分析是路网形态量化评价的重要研究方法，既有量化方法大多从数理角度对交通网络形态进行计算，而空间句法模型结合人的实际出行特征，从网络拓扑角度对交通网络评价更符合空间组织与人类社会之间的关系[21]。sDNA在传统空间句法路网建模的基础上进一步提升，采用（角度加距离）的混合度量方式，更贴近实际路网形态，并且引入权重参数，在多级网络分析中更具有优势[22]。本研究利用sDNA模型开展冬奥会交通网络多尺度评价，采用整合度和穿行度量化指标，定量评估冬奥会规划前后交通网络提升水平。
整合度参数由半径内路网节点总数和该节点的角度拓扑总深度求出，常用以衡量空间渗透性及中心性[23]。整合度越高代表道路的拓扑可达性越强，即道路空间呈集聚特征，对周边路网具有较强的吸引力，侧重于揭示道路对于周边路网资源沟通、流动的整
合能力。sDNA整合度参数计算公式为:
式（1）中，p(y)表示搜索半径R内节点y的权重，分析连续空间时，p(y)ϵ[0,1] ,分析离散空间时，p(y)取值为0或1；d(x,y)表示x节点到y节点的最短拓扑距离，NQPDA(x)为整合度。
穿行度是对路网中运动流的穿行和通过能力进行评估的重要指标。其定义是搜索半径内节点被交通流通过的机率，穿行度越高代表空间被穿越的机率越大，承载更多交通流，侧重于揭示道路的交通疏导能力和通达性水平。sDNA穿行度计算公式为：
式（2）中，OD(y,z,x)表示搜索半径R内通过节点x的节点y与z之间最短拓扑路径。式（3）中，TPBt(X)表示节点x的穿行度。
3.1.2Moran'sI指数
交通网络结构与“出行”的相关性程度是空间格局认知的重要内容[22]。Moran'sI是应用较为广泛的空间自相关统计指标，全局Moran'sI用于对空间的自相关性及集聚性进行判断，但并不能确切识别出集聚的地区[24]，故通常搭配热点分析（Getis-OrdGi*）或局部Moran'sI进一步鉴定集聚类型及区域。本研究利用热点分析通过鉴定聚集空间单元相对于全局空间的自相关显著性程度，识别交通网络在空间分布上的集聚（高/低值）区，能够更为准确地提取出冬奥会规划前后的前景网络的转移方向，挖掘区域热点和冷点，为把控未来发展方向提供参考。
Gi*的计算结果为z得分，得分越低，低值聚类越紧密，反之高值聚类越紧密。
式（4）中：wij为要素i和j之间的空间权重；Zi（Zj）为要素i（j）的属性与其平均值的偏差；n为要素总数；式（5）中，S0为所有空间权重的聚合。
式（6）中：Wij为要素i和j之间的空间权重；n为空间要素总数；Xˉ为空间要素的均值；式（7）中，S为空间要素标准差；Xj为空间要素j的属性值。
3.2数据来源
本研究交通路网数据来源于“京津冀综合交通运输体系发展‘十三五’规划”中冬奥会道路体系，通过ArcGIS矢量化得到规划前、规划后的交通路网线段。
由于空间网络分析尺度特征明显，不同搜索半径反映出空间中不同的出行习惯和认知特征。根据京津冀城市群中各城市节点的距离矩阵求得京津冀城市群中乡镇间平均距离为48km，城市间平均距离为253km。本研究考虑到个别城市距离间的极值存在，选择50km、200km为半径分别对应乡镇互通、市市互通的研究尺度，在不同尺度下构建空间句法线段模型，分析冬奥会道路体系建设对京津冀交通一体化格局的影响。
4评估结果
（1）冬奥会道路体系建设前，京津冀路网结构较为松散，网络联系不健全，通达性分异明显。
冬奥会道路体系建设前全局路网穿行度分布如图2(c)所示。G4北京-港澳高速公路、G3北京-台北高速公路以及G2502滨保高速公路呈现出穿行度高值骨干，该路段的高通达性有效保证了“京保石发展轴”和“京唐秦发展轴”间的互联互通，构建起全局网络穿行度骨干网络体系。但城市间路网结构较为分散，优势路网未能有效整合，并且各路段穿行度分异特征明显，城市间网络联系发展不均衡，阻碍了全局通达性的提升。京津冀路网结构在各尺度下均尚未出现显著的集聚模式。在出行半径为200km的“市市互通”尺度上，穿行度均不超过16，处于整体网络的中等以下水平，说明京津冀地区整体通达性水平较低。各节点城市城际通达联系较弱，首位城市北京和天津尚未出现外向联系的高值路段，未能充分发挥出支撑京津冀经济良好互动发展的首位城市辐射优势。在出行半径为50km的“乡镇互通”尺度上，冀北、冀南仍存在较多的“断头路”导致整体路网体系不健全，整体路网穿行度均处于5以下的低值水平，路网通达性不足，区域间联系较弱。
（2）冬奥会道路体系建设后，张北地区交通网络体系形成了以京张铁路为核心的主要联系通道，张家口正式融入“首都一小时生活圈”。
对比冬奥会道路体系建设前的道路穿行度分布（图2），建设后的路网体系（图3）得到进一步的优化和扩展。在全局尺度上，G6京藏高速公路、G7京新高速公路、G110国道以及北京至张家口的城际铁路的修建，显著带动了G4北京至石家庄路段、G45北京至雄安路段、G95首都环线高速、G509天津至唐山路段以及G337天津路段的道路穿行度的提升。不仅可保障冬奥会的顺利筹（举）办，同时对在后冬奥时代将进一步完善、优化长期处于京津冀交通体系发展边缘的张北地区的路网结构起到积极作用。冬奥会道路体系建设后，北京至张家口的道路穿行度提高约1.5倍，显著提升了张家口在京津冀区域的交通地位，凸显张家口作为冬奥会协办城市的地位特征。京张铁路成为全局穿行度的次中心道路，到达北京市区的时间缩短至一小时内，张家口正式融入“首都一小时生活圈”，激活了张北地区与京津区域道路的互联互通，激发了京张两地人流、物流和信息流的交往联系，有利于冬奥会期间和后冬奥时期的物流资源加速集聚和优化配置，推进将张北地区建设为河北发展一翼，带动张北地区振兴，促进京津冀协同发展。
（3）冬奥会道路体系建设前，京津冀路网在全局尺度上呈现以北京、天津、石家庄等为主体的简单中心性网络特征，而局部尺度上尚未出现高层级的网络集聚区域。
冬奥会道路体系建设前，在全局尺度上，以北京、天津、石家庄为核心城市的放射状分布格局已经初步形成。各核心城市均已呈现高中心性和高通达性并联系其周边形成了较为独立的一体化结构。如图4(c)所示，京津地区高值辐射范围已与石家庄次中心形成密切联系，辐射范围包含廊坊、保定、唐山地区，但为满足冬奥会交通服务需求张北地区的联系仍需进一步加强。冬奥会道路体系建设后（图5），在出行半径为200km的“市市互通”尺度上，京津地区具有极为显著的交通整合优势，道路整合度平均值为4.76均处于路网较高水平，其中连接北京和天津的京津高速道路整合度达到整体路网最高值167.81，能够沟通周边167个路网节点的资源流动，对周边区域具有较高的吸引力。石家庄外向辐射作用明显弱于北京、天津两座首位城市，与京津地区联系仍待加强，具有较大的发展潜力。在出行半径为50km的“乡镇互通”的尺度上，缺乏局部路网的有效整合，路网整合度均值仅为2.07，路网整体中心性不强，节点间的交流不畅，尚未出现高层级的网络集聚区域。较低的路网通达性和中心性，难以充分支撑国际和国内的人流、物流等要素在短时间、集中性向冬奥场馆区的大量集聚，特别是联通天津港口-北京交通枢纽-冬奥集中区的城市间物流通道体系的连通性亟待提升。同时，亟待建立覆盖京津冀地区、联通冬奥举办地与京津冀其他节点城市的高水平路网，从而发挥冬奥会对京津冀地区的要素流动、经济社会发展的拉动作用。
（4）冬奥会道路体系建设后，京津冀节点城市功能性增强，衡水市、秦皇岛市、沧州市和张家口市交通通达性显著提升，延庆和张家口市交通中心性地位得到有效抬升。
通过对冬奥会道路体系建设后的路网穿行度和整合度的空间布局特征的分析，本研究进一步聚焦城市节点，结合路网指标评价各节点城市功能性特征（表1）。根据分析结果可以得出京津冀交通一体化程度便利性明显提升，各节点城市功能性均得到不同程度的提高。在交通通达性上，衡水市、秦皇岛市、沧州市和张家口市的穿行度均提升1.5倍以上，其中衡水市依托G45和石家庄周边公路形成局部优势明显的路网带，道路通达性提升超4倍，显著带动了冀南地区综合运输效率的整体提升；在交通中心性上，由于冬奥会道路体系对冀北地区交通网络的完善和扩展，延庆区和张家口市中心性地位提升最为显著，分别上升3位和2位，张家口市因此成为冀北地区交通网络上的重要枢纽，为打造张北新兴增长极、有效激发冀北地区经济社会发展活力，推动京津冀资源的跨区域调配，充分发挥冬奥会带来的持续性经济社会发展拉动作用，奠定了坚实基础和重要条件。未来，新路网将持续有效地促进张北地区与京、津及各大京津冀节点城市间的要素流动，持续推动经济增长和地区产业结构的进一步优化。
（5）冬奥会道路体系建设后，京津冀交通体系重点发展区域由“京石保”向“京唐秦”转移，不断放大并深入河北腹地，推动京津冀空港、海港、陆港一体化发展。
为评价冬奥会道路体系建设前后的路网集聚特征，并掌控道路体系未来发展关键点、明确发展方向，本研究结合热点分析挖掘京津冀交通体系前景网络（图6）。建设后的路网通达性和中心性的集聚特征由“京保石”发展轴向“京唐秦”转移，充分依托大兴机场的空港优势，借助天津港、秦皇岛港、京唐港等优质港口资源、联通陆港使得资源有效深入河北腹地，为冬奥会提供所需物资分拨、协调及总体配送等服务保障。在后冬奥时代也将持续激发空港、海港、陆港一体化交通辐射作用，带动国内、国际物流等多元要素与京津冀腹地区域展开更广泛、深入的交流，从而进一步有效地推动京津冀区域经济社会的协同发展进程。
目前交通体系中，承德市、邯郸市与高等级网络的联系仍较为缺乏，未能充分整合入京津冀区域交通网络体系中，呈现出较为孤立的态势。该地区未来将成为影响京津冀协同发展整体水平的薄弱环节，有待进一步整合提升。
5结论与建议
（1）冬奥会道路体系的建设进一步优化和扩展了京津冀交通网络系统，但路网整体通达性水平仍需进一步提升，紧密市级与乡镇尺度上的交通联系是提升京津冀交通网络质量的重要方向。
冬奥会期间以及后冬奥时代，来自全球的大量冰雪运动爱好者将形成以京张冬奥场
馆集聚区为目标的持续性交通客流。同时，为保障冬奥会的顺利进行，满足人员流动产生的各类物质需求，来自全球的大量交通物流流量将在以天津港口、北京空港等为核心的交通枢纽集聚，并输送至京张冬奥会举办区。这对于京津冀城市间道路的运输能力和通达能力均是严峻的挑战。
因此在主通道骨干网络的基础上，应进一步促进市级和乡镇尺度的城际快速轨道交通体系的完善，补充优化石家庄与京津交通带的交通联系，细化加密城市间的城际快速轨道体系。提升核心城市的市级尺度中心性，提高城市间交通运输通达性，围绕核心城市构建多圈层生活圈，不断将首位城市的辐射范围向外扩展延伸。
（2）冬奥会道路体系建设将持续有效地推动张北地区经济社会发展，使张北地区有望进一步承担北京优质要素和产业转移，持续发挥冬奥会对区域发展的拉动效应，扎实推进交通一体化发展。
张家口地区长期处于京津冀整体发展格局中相对滞后的位置，经济总量位于全省较低水平。冬奥会道路体系建设极大地改善了张北地区与京津冀各主要节点城市间的交通联系水平，为张家口提供了新的发展契机。基于对冬奥会道路体系的建设对交通路网穿行度提升的评价结果，张家口市已正式融入“首都一小时生活圈”；在交通中心性上，延庆区和张家口市中心性地位在京津冀多个节点中提升最为显著，增强了延庆、张家口地区人才吸纳等要素集聚能力。为后冬奥时代，张北地区进一步集聚冰雪产业要素，主动承接北京产能、文化等要素转移，对其在京津冀地区发展层级的提升、优化地区产业结构具有重要且长远的现实意义。
在全新交通体系支撑下，后冬奥时代，张家口将有望充分借助冬奥会对冰雪资源和要素的国际吸引力优势，集聚产业发展要素，打造冰雪产业集群，从而持续发挥冬奥会对区域发展的拉动效应，吸引京津冀高水平教育、医疗、公共服务等多元服务功能，逐步成为京津冀区域协同发展体系中又一新兴增长极。
（3）冬奥会道路体系建设应进一步关注冀北邢台、邯郸，冀南秦皇岛、承德地区交通网络的细化完善，加强京承、京秦主通道建设，提升京津冀交通综合效率和运输能力。
依托已形成的北京、天津、石家庄为核心城市的放射状分布格局，进一步关注冀北、冀南地区交通体系建设的完善，推动京津冀南部与北部核心区的交通一体化进程。借助冬奥会道路体系构建的京张、京秦铁路交通联系主通道，增强冀北地区交通联动发展，将京津的辐射范围向北延伸。此外针对发展边缘地区，建议提升二级节点城市综合交通实力，发挥秦皇岛、石家庄的“两翼”优势，打破承德、邯郸的发展孤岛，补齐市域铁路发展和综合交通服务短板，缩小区域间交通发展差距，从而进一步优化京津冀一体化交通运输格局，提升京津冀区域城市间要素流动整体效率，延续和放大京张冬奥会对京津冀区域整体发展的推动作用，持续带动京津冀协同、高质量发展。
本文利用空间网络分析、探究冬奥会道路体系的内在机理，评价冬奥会道路体系建设对京津冀区域交通格局的影响，深化对冬奥会道路体系建设的认识和理解，能够为科学规划和完善后冬奥时代京津冀交通一体化格局提供科学依据和决策参考。结合分析评价结果，当前京津冀一体化的前景网络已由“京石保”向“京唐秦”转移，不断放大并深入到河北腹地，能够有效推动京津冀空港、海港、陆港一体化作用。未来我们将进一步考虑公路、铁路、航运等多种运输方式效率和运输能力的差异，构建综合交通指标，评价道路体系建设对区域综合交通运输能力的影响，为全面深化京津冀交通一体化格局提供参考。
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