畅行江城：武汉市无障碍公共出行分析与优化

参赛学校：武汉大学

指导老师：黄长青 万一

队员姓名：张晓宇 赵振宇 苏玮辰

作品简介

随着我国城市轨道交通网络的快速扩展，地铁已成为城市居民日常出行的重要方式。然而，现有地铁系统在规划与运行中往往以普通人群为主要服务对象，无障碍出行需求在空间布局、设施配置及服务公平性方面仍存在明显不足。尤其对于老年人、残障人士等群体而言，出入口直梯缺失、路网割裂、通行绕行距离过长等问题，直接影响了其公共轨道交通的使用体验和出行意愿。

本作品以武汉市为研究对象，依托其较为成熟且规模庞大的地铁网络，系统整合街区、路网、地铁站点及出入口等多源空间数据，从街区尺度出发，构建面向无障碍人群的地铁可达性分析框架。作品创新性地引入街区极点作为空间代表点，在多种距离口径与路网约束条件下，定量刻画普通人群与无障碍人群在公共出行上的差异，并通过可视化手段揭示其空间分异特征。

在此基础上，作品进一步面向现实决策需求，构建差异化路径优化方法与多指标市政优化分析模型，提出以增设直梯等为核心的设施改善策略，为提升城市公共交通的无障碍服务水平与空间公平性提供了具有可操作性的技术支撑与决策参考。整体而言，该作品紧密结合社会现实问题，方法体系完整，分析尺度精细，成果具有较强的现实意义与推广价值。

一、基础数据

项目数据主要包括市级行政区面数据集、路网数据集，武汉水系面、建筑物面、街区、街区极点、地铁相关数据，具体信息见表1。

表1 数据情况介绍

二、 分析过程

本研究以街区极点建模为基础，构建地铁可达性指标体系，利用“步行—地铁—步行”三段式进行路径规划，融入公平性评估与商业住宅选址优化，实现了武汉地铁无障碍可达性的全域量化评价、差异化导航分析及优化方案提出。设计思路如图1所示。

图1 研究思路

1. 基于街区极点与多维指标的可达性定量分析

研究以街区极点替代传统质心作为空间代表点，有效避免了不规则街区中质心落于街区外的问题。通过严密的极点求解算法，确保代表点始终位于街区内部且具有良好的空间代表性。在此基础上，构建可达性指标体系，包含直线距离、路网距离、无障碍路网距离等五种指标，从多角度刻画街区层面的公共出行便利程度。

图2 可达性指标

利用计算出的指标数值，对普通人群与无障碍人群的可达性进行可视化显示，由于街区尺度过大，可进行插值得到更好的视觉效果，另外，利用无障碍可达性与普通人群可达性指标作差，可体现无障碍缺口。

图3 可达性指标可视化（a.普通人群可达性分层可视化; b.无障碍人群可达性分层可视化;c.普通人群可达性插值可视化; d.无障碍人群可达性插值可视化; e.无障碍缺口分层可视化; f.无障碍缺口插值可视化）

2. 面向无障碍出行的差异化路径优化

针对无障碍人群在实际出行中面临的设施限制，研究在路径规划过程中引入虚拟节点与多策略出入口选择机制，使规划结果能够真实反映无障碍人群的通行条件。通过对比普通路径与无障碍路径，清晰揭示了普通人群和无障碍人群在出行距离、绕行程度及空间选择上的差异，为后续设施优化提供了定量依据。同时，本作品可以作为导航系统，基于地铁为无障碍人群提供公共出行建议。

图4 线路自动规划结果（a.普通人群导航实验结果; b. 无障碍人群导航实验结果）

3. 基于模拟优化实验与多指标评价体系的市政优化分析

在综合可达性、脆弱性与出入口压力等指标的基础上，本作品进一步开展市政优化分析。通过引入贪心选址与多种模拟优化方法，对武汉地铁现状进行定量分析，为分阶段实施无障碍设施优化提供了科学支撑。同时，本作品分析了不同区域对于无障碍人群和普通人群的住宅、商业区域出行便利程度，对无障碍人群住宅选址、现有商业出行便利程度公平性给予了建议。

图5 定量分析可视化例（a.街区脆弱性可视化分析; b.可达度经验累积分布函数; c.2SFCA可视化分析; d.出入口服务街区数与压力指数关系）

图6 武汉市商业选址推荐区域分析

作品亮点及提升方向

本作品主要亮点如下：

1. 扩展可达性指标并构建了基于街区极点的无障碍可达性测度体系

提出在街区尺度下，以极点代替街区整体，引入不考虑天桥和地下通道的无障碍受限路网，扩展为路网距离测度形式，构建了五类可达性指标，并通过插值方法将结果推广到全域。这样既能量化普通人群与无障碍人群的出行差异，又能结合街区代表性分析和连续空间分布，形成兼顾公平性与差异性的多维可达性测度体系。

2. 提出了“步行—地铁—步行”三段式差异化路径优化方法

扩展了传统路径规划方法，提出“步行—地铁—步行”三段式导航框架。通过引入虚拟节点解决首末端挂接和步行距离偏差问题，使得导航路径更贴近真实出行场景。同时，基于五类可达性指标的五种导航策略能够针对普通人群与无障碍人群设计“步行”差异化约束，保证算法在多种复杂场景下的适用性。3. 提出了融合多指标可达性与系统公平性的市政优化分析

融合多指标，将可达性评价与系统公平性分析结合，通过MCLP优化提出增设直梯等模拟优化方案，进行街区、出入口、系统和供需关系四个维度的定量分析，以此为支撑，总结出市政优化建议，助力市政决策。

作品可能的提升方向如下：

1. 从单城验证走向可推广评测体系

目前以武汉为主要案例，普适性仍需增强；后续可引入多城市对照与统一基线，形成可复用评测框架，提升方法外推能力。

2. 从“地铁主导”扩展到多方式一体化可达性

现阶段未充分纳入公交、出租/网约、共享出行等方式；后续可构建多方式协同网络，以提升真实出行解释力，尤其强化无障碍群体“最后一公里”的可达性刻画。

3. 从静态可达性走向多时段实时状态的动态导航与测度

当前缺少实时动态数据支撑（如路况、客流、设施运维可用性等）；后续可开展多时段可达性、动态导航与情景模拟，提高“可用性”而非仅“理论可达性”。

指导老师评语

本研究聚焦无障碍出行可达性与公平性问题，开展武汉市无障碍公共出行分析与优化研究。研究统一整合街区、路网与地铁出入口等多源信息、构建了完整可靠的分析数据模型；提出“极点+多指标”的可达性测度体系，结合三段式导航建模、差异化路径优化以及覆盖优化模型，形成了无障碍公共出行分析与优化的系统性流程；研究结果证明基于扩展的可达性测度体系的地铁出行分析可直观反映无障碍群体与普通人群之间的出行差异、基于三段式导航建模的差异化路径优化以及覆盖优化模型为无障碍出行的精准导航服务和市政优化提供了有效支撑。

团队合影

从左到右：黄长青（指导老师） 、苏玮辰、张晓宇、赵振宇、万一（指导老师）