（交通运输规划与管理专业论文）快速城市化地区干线公路交通改善方案研究.pdf

摘要 快速城市化地区干线公路交通供给不能满足快速增长的交通需求是这些地区一个 比较突出的问题。本文以诊断快速城市化地区干线公路交通问题的性质为研究内容，对 干线公路线位适应性评价、交叉方案改善、车道划分与功能协调的横断面设计进行了系 统研究。 本文首先对快速城市化地区进行了必要的界定；对快速城市化地区的城镇空间形态 结构和干线公路线位进行分类概括，从城市发展角度分析处于不同线位干线公路所应具 备的功能，分类提出保留或外迁处置方案：分析了干线公路改造中的立体交叉、信号交 叉、无信号交叉、路口拓宽和路口禁止左转5 种典型方案适宜条件和方案设计要点；基 于交叉口服务水平分析，分别提出了典型交叉处置方案的交通量设置条件；基于车速、 变换车道与车道宽度关系分析，研究了适应干线公路交通运行条件的合理车道宽度，为 通过车道划分提高横向道路空间资源利用效率提供了理论依据；研究了干线公路横断面 选择方法以及其它相关问题，以达成功能协调的目标。 论文的创新点主要体现在干线公路改造方案定量研究。 关键词：快速城市化地区，干线公路，线位，交叉方案，机动车道宽度，横断面 a b s t r a c t t h ea r t e r i a l h i g h w a y st r a n s p o r t a t i o ns u p p l i e s c a n tm e e tt h ef a s ti n c r e a s e i n g t r a n s p o r t a t i o nd e m a n d s ，w h i c hi s ac o n s p i c u o u sp r o b l e mi nf a s tu n b a n i z a t i o na r e a s d i a g n o s i n gt h ep r o p e r t i e so ft h ea r t e r i a lh i g h w a yt r a f f i cp r o b l e mi nf a s tu r b a n i z a t i o na r e a si s t a k e nb yt h i sp a p e ra st h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t s t h i sp a p e rm a k e ss y s t e m a t i cs t u d i e so n a d a p t a b i l i t ya p p r a i s a lo fa r t e r i a lh i g h w a yl o c a t i o n , c r o s s i n gs c h e m ei m p r o v e m e n t ，d r i v e w a y d i v i s i o na n dc r o s s s e c t i o nt h a tc a nc o o r d i n a t et h ef u n c t i o n t h i sp a p e rh a sc a r r i e do ne s s e n t i a ld e f i n i t i o nt ot h ef a s tu r b a n i z a t i o na r e a sa tf i r s t t h i s p a p e rc l a s s i f yt h es p a t i a lf o r ma n ds t r u c t u r ea n da r t e r i a lh i g h w a yl o c a t i o no ff a s tu r b a n i z a t i o n a r e a s ，a n da n a l y z et h ef u n c t i o nt h a ts h o u l db ep o s s e s s e db ya r t e r i a lh i g h w a yi nd i f f e r e n t l o c a t i o ni nt e r m so fc i t y sd e v e l o p m e n t ，t h e n , p r o p o s eh a n d l i n gs c h e m ei nc l a s s i f i c a t i o n t h i s p a p e rs u l n m a r i z et h ec r o s s i n gs c h e m e so fa r t e r i a lh i g h w a y s ，a n dt a k ei n t e r c h a n g e ( g r a d e s e p a r a t i o n ) ，s i g r l a li n t e r s e c t i o n ，h a v en os i g n a li n t e r s e c t i o n , w i d e ni n t e r s e c t i o na n df o r b i d l e f t - t u r n i n gi n t e r s e c t i o na s t h e5k i n d so ft y p i c a ls c h e m e s ，a n dd e f m et h em a i np o i n to f s c h e m ed e s i g n ，t h e n ，p r o p o s et h et r a f f i cv o l u m ec n n d i t i o n sr e s p e c t i v e l yb a s e do nt h ea n a l y s i s o fs e r v et r a f f i cv o l u m e t h i sp a p e ra l s os d u d yo nt h ew i d t ho fm o t o rl a n e sw h i c hc a nm e e tt h e o p e r a t i o nc o n d i t i o no ft h ea r t e r i a lh i g h w a yt r a f f i c ，o f f e r r i n gt h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nt o i m p r o v et h es p a c er e s o u r c e su t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fh o r i z o n t a lr o a dt h r o u g hd i v i d i n gi nt h e a r t e r i a lh i g h w a y i no r d e rt or e a c ht h eg o a lo ft h ef u n c t i o nc o o r d i n a t i o n ，t h i sp a p e rs t u d yo n t h ec h o o s em e t h o da n do t h e rr e l e v a n tp r o b l e m so ft h ea r t e r i a lh i g h w a yc r o s s s e c t i o n k e yw o r d s ：f a s tu r b a n i z a t i o na r e a s ，a r t e r i a lh i g h w a y , r o a dl o c a t i o n ，c r o s s i n gs c h e m e ， w i d t ho fm o t o rl a r i e s ，c r o s s - s e c t i o n i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 敝作者躲倦乏征叩年缈日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) ：似维砷年乡矽日 铷一 聊吵年厶夕日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 改革开放以来是我国城市化发展最重要的一个阶段，这个时期城市化发展迅猛。主 要体现在快速城市化地区的出现。区域城镇的规模得到了空前扩展，城镇与城镇之间的 联系越来越密切，大大小小的城镇依托迅捷的交通体系联结成在社会经济上具有高度关 联性的城镇体系，干线公路发挥着城镇体系骨架、联结城镇的“血管”和“脉络”的作 用。 在人口密集或工商业发达的传统农业地区，伴随生产要素的积聚，人们的生活方式、 经济强度、社会文化活动都发生了巨大变化，呈现了城市特征，表现在交通上，就是交 通流的强度、短途交通的比较均有显著增加。这些地区原有的公路交通的服务功能逐渐 不能满足人的出行需要的现象日益增多，形成了所谓的快速城市化地区干线公路交通问 题。 由于干线公路的引导作用，快速城市化过程中，城镇建设用地扩展方向明显受到干 线公路的影响，城镇建设用地易形成沿干线公路迅速扩张，形成长达几十公里的连绵的 城镇区域，形成干线公路“走过一村又一村，村村象城镇；走过一镇又一镇，镇镇象农 村 的景象。 干线公路联系周边中心城市的交通走廊功能和过境交通功能造成了过境交通与区 内交通混行，客车与货车混行，机动车与摩托车混行、甚至行人与机动车混行的现象。 交通秩序混乱，堵塞严重，车速下降，污染严重，安全性差是快速城市化地区干线公路 的普遍现象。又以交通拥堵问题最为突出，严重影响地区社会经济发展，迫切需要得到 解决。以东莞市为例，各主要干线公路除虎庙公路通行能力尚有一定富余外，其它经过 市域北部，西部和中部的主要干线公路均己达到和超过饱和。东莞市现状干线路网总体 规模已达2 5 5 5 公里，市域公路网密度达1 0 2 k m k m 2 ，己达到发达国家水平，建成区的 干线密度为3 6 2 k m k m 2 ，与建设部推荐标准4 , 5 k m k m 2 的密度标准差不多【1 1 。显而易 见，快速城市化地区干线公路交通问题的解决对策，更可行的不是修建更多的道路，而 是如何充分挖掘现有干线公路的交通潜力，适应交通需求增长。因此，研究如何在既有 干线公路基础上挖掘潜力，合理确定交通矛盾集中路段的改善方案，对于快速城市化地 区交通具有重要意义。 从现状交通来看，快速城市化地区干线公路的主要问题主要表现在既有线位是否还 第一章绪论 能保留、交叉口如何改造、车道与断面如何更好的划分或改建，以适应交通新变化。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 干线公路线位保留与外迂研究 发达国家较早就完成了城市化过程。国外对干线公路保留与外迁的研究主要体现以 美国和日本等国家为代表。 在美国，随着城市的郊区化和以大城市中心区为核心的大都市区的出现，高速公路 在这些大都市区内部纵横交错，根据自身的特点，美国主要研究高速公路与城市的布局 关系，主要存在三种形式：( 1 ) 由于地人、人少、经济高度发达、汽车化程度高，城市 形态多为郊区化松散型，在许多交通规划中高速公路多采用直接入城或与城市外环连 接；( 2 ) 高速公路建于郊区中心形成之前，高速公路的建设使沿线地区出现一批道口区 域( 互通式立交附近区域) ，围绕高速公路互通口及其周边地区的开发，形成新的郊区 增长中心，郊区城市化加速，导致高速公路穿越大都市区，最初由于郊区为非城市化区 域，高速公路从地面上穿过郊区，虽然郊区以后成为城市化地区，但高速公路仍然和以 后形成的城市道路保持在同一水平面上，解决的方式是城市道路以下穿或高架的形式穿 越高速公路；( 3 ) 高速公路在穿越入口、产业密集的郊区中心时，为了使高速公路成为 城市中心区与外围联系的快速通道。同时又对城市环境和城市生活干扰最少，高速公路 穿越城市市区或郊区中心时土要采取的布局形式有地堑式、高架式【2 】。 在日本，一般将高等级公路规划和城市的快速路规划集中、统一，对高等级公路与 城市出入口衔接、高等级公路过境模式、大城市出入口研究、交通与土地的协调关系进 行研究，提出适合日本国情的城市布局规划、高等级公路与城市衔接规划、城市出入口 规划和发展思路、方法，使各类道路紧密衔接，以发挥路网的整体功能。 国内冯桂炎( 1 9 9 5 ) 以湖南境京珠国道主干线与大城市的连系为实例，讨论了主干 线与大城市的近靠、远绕各种方案，主干线绕城宣否利用城市外环线，以及主干线与现 有路网规划的配合【3 】。储茂东等( 1 9 9 8 ) 通过对酒泉市城市平面形态的历史演变考察， 分析原有城市发展轴( 甘新公路) 的脉动和新发展轴( 酒火公路) 的形成过程，从而揭 示过境公路与城市形态拓展间的互动互扰机制。并针对性地提出了建立过境公路与城市 良性发展关系的措施。肖慎、过秀成等( 2 0 0 3 ) 在城镇发展与交通发展关系分析基础上， 从公路在城镇空间发展中的作用、公路对城镇布局和空间拓展的影响以及公路网络布局 引导城镇空间发展特点三方面入手阐述了公路交通网络引导城镇空间发展的特点与规 律f 4 】。李勇军( 2 0 0 3 ) 研究了过境公路方案如何与城市规划相协调的方案f 5 】o 桂滨、钟 2 长安大学硕士学位论文 文香等( 2 0 0 5 ) 进行了公路与城市道路衔接、城市内部交通出行、城市出入境交通出行 和过境交通出行的相互关系等问题的专题研究。康文庆( 2 0 0 6 ) 等根据市域干线公路网 的特点，在节点重要度法的基础上引入交通区位法的合理之处，将两种布局方法融合一 体提出适合市域干线公路网规划的操作方法。袁昌鹏( 2 0 0 6 ) 从城镇空间形态入手，对 各种常见干线公路线位的适应性进行了比较，通过分析城镇规模、空间形态对干线公路 线位的影响，探讨不同类型城镇结点的合理线位【6 】。章魁( 2 0 0 6 ) 研究提出高速公路过 境模式与城市空间形态有着密切的关系，不同的城市空间形态要求高速公路采取不同的 线位，而高速公路不同的线位对城市空间形态的形成有着决定性的影响。 国内外缺乏适用于我国快速城市化地区城镇空间形态结构发展特点的干线公路线 位保留与外迁方面的研究。 1 2 2 交叉选型研究 1 立交方案 美国在进行立交规划时参考的标准主要是“ap o l i c yo ng e o m e t r i cd e s i g no f h i g h w a y sa n ds t r e e t s 。该规范对立交的设置条件给出了定性的规定，对交叉口修建为立 交的时候必须考虑6 个方面的条件：设计目标，消除交通瓶颈或交通堵塞，安全性改善， 地形，道路使用者效益，交通量。虽然对这6 个方面给出了比较详细的说明，但是没有 具体的、定量的指标【7 j 。 我国公路工程技术标准和城市道路交通规划设计规范( 简称为规范) 中对 立交的设置条件都是主要对相交道路等级和交叉口交通量等方面做出了相应定性的规 定【8 】【9 】。另外，也有采用经验方法确定立交设置条件，借鉴美国的“5 0 0 交叉冲突点分 析法作为左转专用匝道的设置依据，如果左转车与直行车之间的冲突点上通过的设计 交通量超过5 0 0 辆d , 时，且左转交通量大于6 0 辆d , 时，则设置左转匝道立交。 2 信号交叉口方案 交通量和延误是考察交叉口该用什么控制方式的主要定量分析依据。很多国家都制 定了设置交通信号控制的依据，例如美国、英国、加拿大、澳大利亚和南非等。虽然各 国的依据不尽相同，但原则上设置信号灯的基本原理基本是一致的，差别主要体现在指 标的具体数字上，这是由于各国考虑到交通条件的差异。 由美国联邦公路局( f e d e r a lh i g h w a ya d m i n j s t r a t i o i l ，f h w a ) 制定的统一交通控 制设施手册( m a n u a lo nu n i f o r mt r a f f i cc o n t r o ld e v i c e s ，m u t c d ) 详细规定了信号灯 设置的依据，被世界其它国家借鉴，是使用最广泛的信号灯控制设置依据，目前的最新 第一章绪论 版本是m u t c d 2 0 0 3 1 1 0 1 。 道路交通信号灯安装规范( g b1 4 8 8 6 9 4 ) 规定了我国交通信号灯安装的5 条依 据，主要包括高峰小时和1 2 小时的交通流量及高峰小时行人流量等，考虑了道路宽度 和路口间距等相关因素的影响，涉及到信号灯、非信号灯、人行横道信号灯和车道信号 灯四个方面。 对比我国和美国信号灯的安装依据可以看出，我国信号灯安装依据所考虑的方面只 是美国的一部分，也就是说，美国的规定比我国的更加全面。因此，可以借鉴美国的依 据来指导我国的信号灯设置。 ， 3 交叉口优化设计方案 交叉口优化设计主要能从交叉口的渠化设计和配时设计着手。叉口渠化设计方面， 国外的研究较为成熟，在总结一系列研究成果的基础上，国外一般都形成了规范或手册。 美国将交叉口的渠化设计作为n c h r p 研究项目，并在1 9 8 5 年出版了n c h r p 第2 7 9 号 报告，提出了交叉口渠化设计的方法和原则。n c h r p 第2 2 5 号报告对交叉口如何处理 左转进行了全面剖析。m u t c d 介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸、颜色和使用时需 注意的问题。日本的平面交叉路口的规划与设汁中对交叉口的渠化作了很多的论述， 认为渠化是很有效的措施。交叉口配时设计方面，交通工程和系统工程等领域的学者们 对交通管理控制问题进行了大量的研究工作，研究成果主要是t r a n s y t ( t r a f f i c n e t w o r ks t u d yt 0 0 1 ) “交通网络研究工具 、s c a t s ( s y d n e yc o o r d i n a t e d a d a p t i v et r a f f i c s y s t e m ) 和s c o o t ( s p l i t c y c l e - o f f s e to p t i m i z a t i o nt e c h n i q u e ) 即“绿信比一信号周期 一绿时差优化技术 及美国、日本、澳大利亚开发的一些系统。独立交叉口的配时设计， 大多是在5 0 年代f 韦伯斯特一b 柯布理论的基础上发展起来的，目前还在不断的研 究、改进之中。 1 2 3 车道划分 美国有大量进行车道重新划分的实践。美国在新建公路的设计和交通量较小的高速 公路上，表现出较为谨慎的态度，横断面各种指标的取值一般都比较大，不轻易降低设 计标准。a a s h t o ( 美国各卅i 公路工作者协会) 认为，各级公路合乎理想的车道宽度为 3 6 6 m ( 1 2 英尺) ，不宜大于3 9 7 m ( 1 3 英尺) 。a a 5 h t 0 出版的城市重要干道设计准则 及郊区公路几何设计准则中均建议采用1 2 英尺( 3 6 米) 的标准车道。进行车道重新划 分的原因主要是由于交通量的增加使现有的道路条件已不能满足需求所致。近年来美国 有的城市将行车道宽度减为3 3 5 m ( 1 1 英尺) 甚至3 0 5 m ( 1 0 英尺) 。美国各地有许多 4 长安大学硕士学位论文 计划从事高速公路采用较窄车道的各种研究试验，有一项关于休士顿第5 9 号州际公路 的典型研究，该段全长2 5 英里( 4 公里) 的高速公路，为改善交通高峰期间的拥挤状 况，将各车道的宽度改划为1 0 5 英尺( 3 2 米) ，用以增加车道数。该段高速公路在1 9 7 6 年5 月，耗资3 8 ，8 0 0 美元，将车道宽度改划后情况相当良好，其实际情况：( 1 ) 每日交 通量从8 5 ，0 0 0 辆增加到9 0 ，0 0 0 辆；( 2 ) 下午2 小时高峰期交通量从1 3 ，5 0 0 辆增加到1 5 ，0 0 0 辆。( 3 ) 高峰小时交通流量从6 , 4 0 0 辆增加到7 , 7 0 0 辆；( 4 ) 减少下午高峰期的交通延 误1 , 0 0 0 辆小时日；( 5 ) 该试验路段的全年事故率略有下降，而其他相邻路段的事故率 则都有继续增加。为了解减小车道宽度后是否会影响实际交通流量，美国曾经在各地做 过许多观察及研究。其中观察结果认为1 2 英尺车道与1 l 英尺车道的通行能力的比例为 6 ：5 。至少有三个交通主管机构根据实际观察分析结果认为l o 至1 2 尺不同宽度的车道， 其实际通行能力并无显著差别。 我国城市道路交通规划设计规范( g b5 0 2 2 0 9 5 ) 规定的城市道路机动车道宽度 标准超过了美国、日本的车道宽度水平，甚至超过了美国、日本高速公路车道标准。关 于机动车道宽度问题，国内不少专家学者对其进行了研究，得出基本一致的结论就是我 国的机动车道偏宽。国内一些地方城市也在这方面做了很多调查研究工作和实践应用探 索，如武汉、上海、北京等。 目前国内外关于宽度的研究和应用给予我们以启示，可以针对快速城市化地区干线 公路交通特点进行机动车道合理宽度研究。 1 2 4 横断面设计 美国等西方发达国家已经历机动化、城市化的发展历程，城市交通及道路建设已跨 越由“马车时代 向“汽车时代 转型的考验，因此其横断面设计经验极具参考价值。 日本国土狭小，人口众多，属于土地资源奇缺的工业化国家。日本对每寸土地都精打细 算，利用到最大限度，日本的横断面设计方法堪称为资源短缺型工业化国家的典范。但 国外在很多方面与我国存在着巨大的差异，因此，不能照搬国外经验，只能作为研究的 参考。 国内横断面规划设计的主要依据是公路工程技术规范，城市道路交通规划设计 规范( g b5 0 2 2 0 9 5 ) 及城市道路设计规范( c j j3 7 9 0 ) 。此外，国内有关城市针对 各自特点进行了一些城市道路横断面规划设计的研究。如广州2 0 0 2 年编制完成的城 市道路横断面规划设计研究( 广州市) ；南京市1 9 9 7 年开始进行了相关专题研究，如 南京老城区新城区通道规划研究、城市道路横断面规划研究、南京市城市道 第一章绪论 路规划设计技术规定等；2 0 0 1 年，上海颁布了城市道路平面交叉口规划与设计规程 ( 上海市) 。 1 3 研究内容及技术路线 针对目前研究存在的不足或者局限性，本文以诊断快速城市化地区干线公路交通问 题的性质为研究内容，对干线公路线位适应性评价、交叉方案改善、车道划分与功能协 调的横断面设计进行系统研究。本文各章研究内容如下： 第二章，干线公路线位保留与外迁研究。首先对快速城市化地区进行了必要的界定； 对快速城市化地区的城镇空间形态结构和干线公路线位进行分类概括，分类提出保留或 外迁处置方案，从城市发展角度分析处于不同线位干线公路所应具备的功能。 第三章，干线公路交叉方案改善研究。总结了干线公路交叉的立体交叉、信号交叉、 无信号交叉、路口拓宽和路口禁止左转5 种典型方案，并明确了方案设计要点；基于信 号交叉口通行能力分析，构建了立交设置临界交通量模型；探讨适用于干线公路的信号 交叉口设置条件；对平面信号交叉口优化设计典型方案进行服务交通量分析。 第四章，干线公路合理车道宽度研究。为寻求通行能力、行驶安全与行车秩序的优 化结合点，分析了干线公路交通运行条件，应用车速一流量模型和前苏联a a 波良科 夫经验公式推导机动车道宽度计算公式，然后建立变换车道模型，推导计算变换车道所 需最小车道宽度，综合确定得出合理的车道宽度，为通过车道划分提高横向道路空间资 源利用效率提供理论依据。 第五章，干线公路功能协调的横断面设计方法。分析了过境交通与区内交通功能协 调对横断面的要求；拟定干线公路横断面改造典型方案，然后分别对各典型方案进行服 务交通量对比分析；对其他问题处理方法进行简要探讨。 第六章，结论。对本文的研究成果和有待进一步完善的地方进行总结。 本文的研究内容及技术路线如图1 1 。 6 长安大学硕士学位论文 快速城市化地区干线公路 交通改善方案研究 干线公路线位保留与外迁 研究 线位处置方案 不同线位功能分解 干线公路交叉方 案改善研究 典 型 方 案 及 设 计 要 点 立 交 设 置 条 件 研 究 信 号 交 叉 口 拓 宽 必 要 性 研 究 机 动 垄 道 宽 度 计 算 公 式 干线公路合理车道 宽度研究 变 换 生 道 模 型 干线公路功能协调 的横断面设计方法 图1 1 本文研究思路图 7 ljii-i 七综合确定方法 一 第二章干线公路线位保留与外迁研究 第二章干线公路线位保留与外迁研究 快速城市化地区干线公路与地区发展密切相关，因此需要界定快速城市化地区，分 析快速城市化地区的城镇空间形态结构及干线公路线位与交通功能吻合性线位，从城市 发展角度重新审视干线公路线位，研究保留或者外迁问题。 2 1 快速城市化地区的界定 快速城市化地区首先在我国城市化和现代化进程中的一些核心区域周边农村发生， 如我国的珠江三角洲、长江三角洲以及京津唐、胶东半岛部分地区。这些地区在改革开 放以来，经历了持续而深刻的社会经济转型和快速的城市化过程：城市化发展迅速，进 入城市化与工业化互动时期；经济水平高，处于工业化中期；城市人口增长由户籍人1 3 增长为主转向以外来人口与当地人口的非农化生活增长为主；城乡差别缩小，区域一体 化趋势明显；建设用地扩展迅速。 快速城市化地区在经历快速城市化发展的过程中，处于中心城市之间走廊地带的原 有农村地区表现出一种与西方国家传统城市化完全不同的空间转化特点：农村地区的社 会经济发展和快速的乡村城市转变并未引起产业和原有人口向中心城市积聚，而是 实现就地转化，大量农村剩余劳力离土不离乡，进厂不进城。从功能上讲，这些走廊地 区的发展深受周边中心城市的影响，城乡之间高强度、高密度的相互作用形成一种既不 同于城市又不同于农村的全新的空间体系。从行政隶属关系考察，这一地区虽然与中心 城市关系密切，相互靠近，但这些地区并没有纳入中心城市的管辖范围，成为其行政意 义上的郊区。从经济地位看，这些地区往往借助优良的区位优势迅速从传统的农业地区 发展成为第二、第三产业发达，经济份额在整个地区经济中举足轻重的发达地区。 快速城市化地区与传统城市化地区的根本区别在于空间转化方式的不同。虽然快速 城市化地区的分散、就地转化的城市化模式没有导致人口和产业向中心城市集中，但经 济的高速增长和急剧的社会经济转型使该地区的地域空间结构发生了巨大的变化。农田 耕地大量丢失，城市用地急剧扩展，交通设施、住宅、工厂等物质设施和建筑成倍增长， 人口、产业的聚居形态发生显著变化。 对于快速城市化地区的界定问题，目前还没有明确的指标和方法体系。城市化水平 无疑是一个常见而重要的指标，但并不能完全界定快速城市化地区。诺瑟姆对于城市化 的阶段问题曾经有过比较经典的分析，他认为，一个国家或者地区在城市化水平处于 8 长安大学硕士学位论文 3 0 - 一, 6 0 的时期处于城市化发展的高速时期。然而近几年的研究发现，这个理论作用 于一个国家或者相当于一个国家的独立地区，结论比较符合，但当作用于一个国家内部 的地区时却不一定适合。例如，日本在全国城市化水平处于3 0 - 6 0 的阶段时，国家 城市化水平提高很快，符合诺瑟姆的“s ”型曲线规律。但是在日本的东京都地区，城 市化水平达到3 0 的时候，依然城市化速度缓慢。 依据相关研究，可从城市化主题相关的统计资料遴选重要指标对快速城市化地区进 行界定【l l 】。典型快速城市化地区的g d p 增长率、城市化水平、城市化水平年均增长率、 城镇建设用地年均增长率大致集中在一定的范围。 ( 1 ) g d p 增长率：经济增长迅速与快速城市化地区有密不可分的联系，快速的经 济发展才能支撑人口的增加和城市的建设。快速城市化地区的g d p 增长速度应该保持 在年均1 0 以上，人均g d p 增长速度在1 0 左右。 ( 2 ) 城市化水平：快速城市化地区的现状城市化应该处于一个较高的水平，大致 在3 0 6 0 。 ( 3 ) 城市化水平年均增长率：快速城市化地区的城市化水平提高速度应该很快， 年均增长率处于1 3 。在城市化水平处于较高阶段时期，依然能够保持高速增长。 ( 4 ) 城镇建设用地年均增长率；人口和经济的快速增长必然要求更多的土地空间 给予支撑，快速城市化地区城市用地的拓展应该较快，城镇建设用地年平均增长率在 2 5 。 2 2 干线公路线位保留与迁线问题研究 2 2 1 快速城市化地区的城镇空间形态结构【1 2 】 不同的城市具有不同的空间结构关系，城市形态有集中型与群组型。 1 集中型 集中型城市又称作单中心城市，它是城市布局形态中最常见的基本模式，该模式便 于集中设置市政设施，土地利用紧凑，交通组织局限于单块城市用地上，容易满足居民 生产、生活和游憩等要求。但是由于城市用地单块化，城市的所有功能都得在这一块用 地上实现，它的城市交通流具有“高频度无序运动 的特征，交通流向是随意的多方位 的。城市规模越大，其交通空间活动越复杂，城市中心区的交通压力越大。根据城市发 展延伸轴的不同可以分为下面几种形式： ( 1 ) 单核点状 单核点状结构是城市空间结构的基本形式，也是我国城市中最为常见的一种结构类 9 第二章干线公路线位保留与外迁研究 型。 城市公共中心为结构核心，公共活动烈度随着距核心的距离增大而衰减。这一空间结构 的特点是核心向各个方面具有等同的意义( 服务半径相等) ，城市核心“主宰城市的 影响力，带有强烈的向心性和聚集倾向。其规模的大小取决于核“影响范围”的大小。 但是，该类城市面临中心城区向心增长压力过大、旧城负担过重的问题，同心圆状增长 和扩张，最终有可能形成一种“摊大饼 式的城市形态。 - 厶篷 响范隧 图2 1 单核点状结构示意图图2 2 线型带状结构示意图 ( 2 ) 线型带状结构 线型带状结构是指城市的公共中心由点状结构扩展而成。该类城市由于自然条件 ( 如河谷、滨海地带等) ，或者受主导经济流向或者交通走廊的强有力的吸引等因素的 影响，城市中心区和外围功能区向两侧或者单侧生长拉长，卫星城镇和其他方向的外围 功能区均不太发育，也有的城市是随着资源的开发而呈现出带状延伸。 城市公共中心带状分布具有点状核心结构的优点，核心的带状伸展增加了城市核心 的“影响范围 ，带状核心改变了单核结构的向心特征，功能结构具有良好的均衡感， 带状核心的可伸展较好地满足了城市继续发展的需要。但是，也存在着投资增大，基础 设施费用过高，城市内部联系严重依赖干线状交通系统的弊病。 带状形态的城市发展有两个趋势，一是沿着原有的优势发展方向( 长轴) 继续拓展， 直至达到城市单片布局发展的门槛；二是沿着城市短轴的方向张拉城市规模，或者是采 用跳跃的飞地式发展卫星城。 ( 3 ) 放射状结构 我国学者汪长根考察丹麦首都哥本哈根的掌形星状城市形态后提出放射状城市形 态是中心集聚型城市中比较符合可持续发展要求。因为这种城市的中心区集中紧凑，避 免了低密度蔓延造成土地资源浪费和城市对乡村景观的侵蚀：从中心区向外围，城市通 过公共交通干线以指状延伸，可以不影响城市功能的同时满足规模扩张的需求。而且星 1 0 长安大学硕士学位论文 状不同城市的指状伸展轴之间还为绿楔提供延伸空间，增加城市斑块与基质的接触界面 长度，便于内外环境交流。 这类形态的城市多是位于地形较平坦，而对外交通便利的平原地区。这类城市结构 的形成主要是由于自然条件或者交通条件等因素的限制而导致城市各个方向扩展的不 均衡性造成的。他们在迅速发展阶段很容易由原城市旧区，同时沿交通干线自发或按规 则多向多轴地向外延展，形成放射性走廊，所以全城道路在中心地区为格网状而外围呈 不同的综合性体系。这种形态的城市在一定规模时多只有一个主要中心，属一元化结构， 而形成大城市后往往发展出多个次级副中心又属多元结构。这样易于组织多向交通流向 及各种城市功能。有时为了减少过境交通穿入市中心部分，需在发展轴上的新城区之间 或之外建设外围环形干道。 图2 3 放射状结构示意图 2 群组型 群组型城市即为组团式城市，这些城市由于自然条件或规划因素的影响，城市用地 被分隔成几块。进行城市规划时，结合地形把功能和性质相近的部门相对集中，分块布 置，每块都布置有工作岗位和生活服务设施，形成相对独立的综合性组团。但是由于城 市发展的不平衡性，交通流具有明显的潮汐现象，因此要加强组团间道路连结，使得各 个组团融为一体，使交通真正服务于城市经济活动。根据城市用地分块数量及其布局情 况可以将群组型城市分为细胞状、星座状这两种形态。 ( 1 ) 细胞状结构 细胞状结构是指为了有效地减弱中心城市的绝对凝聚作用，从而促进城市形态与环 境的整体优化，在离中心城市一定距离处建设有强大吸引力的新城区( 成为反磁力中 心) ，来抵消中心城市的引力，以达到分散的目的。 反磁力中心一般是在强有力的规划导控和政策引导下形成，其功能具有相当程度的 第二章干线公路线位保留与外迁研究 综合性中心城市相对稳定，外围各种功能区在地域上与中心城市不连片，但存在着紧密 的功能联系。城市外部地域新的增长“细胞”，可以分布在郊区交通干线的交叉点处，在 开发大都市郊区的同时，建立近郊副中心和独立的新区，对中心城区起到截流作用，也 可以容纳城区向外疏散的重大设施项目或通过外引内联，形成城市新的经济成长点( 例 如高新产业开发区) 。一般各个新的生长“细胞”( 新区) ，具有相对的独立性，尽量能够 保持分块用地平衡的次结构，同时又距旧城区不远，新区和旧城区之间以绿化分隔。 圆 串心城区 新发晨区 图2 4 群组型细胞状结构示意图 ( 2 ) 星座状结构 星座状结构是一个城市内的若干分区，围绕着一个中心城区呈星座分布。这种布局 形式因受自然条件、资源情况、建设条件和城镇现状等因素影响，使城市内各分区在生 产、交通、运输及其他事业的发展上，既是一个整体，又有分工协作，有利于人口和生 产力的均衡分布。这种形态城市道路交通问题主要发生在中心城区内部及其各城区与中 心城区之间连接上。这是规划干预和引导城市发育而出现的一种典型的城市空间格局， 如上海、南京、郑州等。 图2 5 群组型星座状结构示意图 2 2 2 干线公路线位分类 干线公路线位牵涉到城市性质、城市规模、自然地理条件、社会经济条件以及历史 文化条件等诸多因素，因此对于不同的城市并不存在统一的线位。干线公路线位主要有 1 2 长安大学硕士学位论文 环形绕越式、直线绕越式、内部穿越式三种。如表2 1 所示。 表2 1 干线公路常见线位 绕越式 内部穿越式 环形绕越式直线绕越式 ( 一 厂 ox | 渤市区 将绕行式与穿越式进行比较，如表2 2 所示。 表2 2 绕行式与穿越式比较 绕行式穿越式 穿越式适用分散、多组团的城市用地结 城市用地结构 绕行式用于集中型的城市结构 构 穿越式干线公路具有城市发展轴线的 对城市发展作用功能，其方向也成为城镇发展阻力最小 的方向 穿越式的快速干道部分或全部在主城 绕行式的快速千道位于主城区的区内部，道路两侧受城市活动的干扰较 快速干道的特性外侧，距离适当，受城市活动干大，有街道化的趋势，可达性较强而通 扰较小，可达性和通过性兼顾过性较差，利于城市与区域的交流但影 响了过境交通的转换 绕行式的干线公路基本不占用城穿越式的干线公路占用较大的城市空 道路用地 市用地 间 绕行式的城市一般不跨越快速干 穿越式的城市跨越干线公路，用地发展 发展空间 有较大的空间而干线公路的调整空间 线，干线公路有较大的调整空间 小 2 2 3 线位处置方案 2 2 3 1 集中型城市的线位选择 1 单核点状结构 对于单核点状的大型城镇结点，由于其规模半径较大，中心区与外围功能区呈集中 紧凑布局，卫星城镇相对不发育，是长期、集中、紧凑、全方位的发展状态。 内部穿越线位对城市空间造成巨大的切割、干线公路与城市道路的衔接比较困难， 且结点出入境交通和内部交通干扰很严重。建议采用环形绕越方式，根据城市的规模， 过境线分别可从近郊区或者远郊区穿越。 第二章干线公路线位保留与外迁研究 对于部分大型城镇结点，亦可采用直线线位，但这类线位由于与城市的接触带相对 较短，为了使出入境交通快速集散、减少对内部交通的干扰，可以采取建设绕城公路或 者增加干线公路联络线的方式增加干线公路与城市的接触面。 对于中小型城镇结点，可采取直线过境绕越方式。这种线位可以减少过境干线公路 的绕行距离，对城镇的空间拓展影响较小，便于中小型城镇进一步利用积聚效应，并为 城镇的拓展预留发展空间，引导城市轴向扩展甚至飞地式扩展，为未来城镇发展到一定 的规模后，克服“摊大饼 的城市形态提供了交通支撑。 分析结论如表2 3 。 表2 3 单核点状结构城镇线位 空间形态结构 单核点状 城镇规模大型中型小型 城市环线 城市环线 镢鼢l 蹶鼢 线位图示 一 干线公路 单核点状环形绕越式单核点状直线绕越式 线位选择环形绕越式、直线绕越式 直线绕越式 2 线型带状结构 带状城市空间形态发展一般有三种趋势：一是城市沿着长轴方向继续拓展；二是城 市在优势地带垂直与长轴的方向发展；三是采用飞地的形式发展卫星城。 对于线型带状城市，环形绕越线位必须构建椭圆形公路环，这限制了城市进一步拓 展，且代价太大。因此一般采取直线绕越线位。 当过境线走向与城市长轴走向平行时，其内部沿长轴向的交通压力往往很大，为了 减少出入境交通行驶距离和对长轴向交通的干扰，建议分别在带状布局两端设置出入口 连接线。 当过境线走向与城市长轴走向垂直时，干线公路可以在较远的距离过境，为城市长 轴发展预留空间，干线公路与城市的连接线同时可作为城市优势方向的交通通道继续引 导带状发展。如果带状城市规划有外环，则考虑将连接线直接连接到外环。分析结论如 表2 4 。 1 4 长安大学硕士学位论文 表2 4 线型带状结构城镇线位 空间形态结构线型带状 城镇规模大型中型小型 线位图示 线位选择直线绕越式直线绕越式、内部穿越式 3 放射状结构 对于放射状的大型城镇结点，继续采用蔓延式扩展城市已经不适宜，此时，可采用 环形绕越方式，积极利用原来已经形成的放射状扩展的优势，借助环路建设的契机，在 环与原来城市放射轴的交汇点，培养新的城市次中心，吸引部分城市功能向外围分散。 我国放射状结构的城市多为中小型的城镇结点，其用地拓展的自由度大，适宜采用 分离式过境模式。连接线的布置最好靠近城市放射状发展轴，通过连接线的支撑，培养 原有交通走廊形成优势发展轴，吸引土地开发向交通走廊聚集。分析结论如表2 5 。 表2 5 放射状结构城镇线位 空间形态结构 放射状 城镇规模大型中型小型 线位图示 线位选择环形绕越式直线绕越式 2 2 3 2 组团型城市的线位选择 1 细胞状结构 具有细胞状布局结构的城镇一般规模较大，各组团都可以视作是与干线公路衔接的 1 5 第二章干线公路线位保留与外迁研究 单独个体进行规划和建设。当针对各个组团进行过境线布局时，为使得各组团都能快速 便捷地连接上干线公路，最佳方案就是干线公路从组团之间的开敝空间和缓冲带穿越。 干线公路通过不同的连接线与各个组团的城市道路进行衔接。 当城市是双组团或者各个组团的布局排列方向与过境线走向相一致时，干线公路可 以采用直线线位，过境线从各个组团的同一侧经过，再分别用连接线与各组团城市道路 连接。 ， 若各组团排列不整齐或者排列方向与过境线走向斜交，则可以从干线公路引出较长 的连接线，把连接线作为集散主干道，通过该主干道再与各个组团的道路连接，形成羽 状衔接路网。分析结论如表2 6 。 表2 6 细胞状结构城镇线位 空间形态结构细胞状 城镇规模大型中型小型 王垡坌堕干线公路 彪笼砸蕊 线位图示 噗髦熬一园遵彩羽名魏 吖甲眵弋固 细胞状内部穿越式细胞状直线绕越式 线位选择内部穿越式 2 星座状结构 星座型城市结构的规模一般都很大，城市对外交通需求巨大，常常是区域性交通枢 纽。 多条干线公路汇集于城市时，首先考虑采用环绕线位。过境公路相互间通过绕城公 路或城市外环路进行连接和交通转换，由城市放射状主干道和城市环路构成干线公路入 城通道。 过境干线公路数目较少时宜采用直线绕越式。干线公路从城市外环或公路环之外经 过，通过连接线与环路相连接，出入境交通通过城市外环公路进行集散，或者由放射状 城市出入口干道结合离中心城更近的环路系统一起进行出入境交通的集散，分析结论如 表2 7 。 1 6 长安大学硕士学位论文 表2 7 星座状结构城镇线位 空间形态结构 星座状 城镇规模大型 中型小型 线位图示 一 线位选择环形绕越式、直线绕越式 2 2 3 3 干线公路线位选择总结 通过上述分析，总结得出城镇规模和空间形态相适应的线位，如表2 8 所示。 表2 8 与城镇规模和空间形态相适应的线位 集中型 组团型 单核点状线形带状星型放射状细胞状星座状 环形绕越式 环形绕越式 大型直线绕越式环形绕越式 内部穿越式 直线绕越式 直线绕越式 环形绕越式 中型直线绕越式直线绕越式直线绕越式内部穿越式 直线绕越式 直线绕越式 小型直线绕越式直线绕越式 内部穿越式 2 2 4 不同线位功能分解 干线公路两侧城市化以后，根据空间转换后城镇的规模和空间结构的不同，应该按 照干线公路线位选择方法重新进行线位选择。经过线位选择以后，原有干线公路应该重 新进行功能定位，如表2 9 。 表2 9 原有干线公路功能定位 集中型组团型 单核点状 线形带状星型放射状 细胞状星座状 干线公路和干线公路和 大型城市主干路或城市快速路 城市主干路城市主干路 干线公路和干线公路和 中型城市主干路或城市快速路 城市主干路城市主干路 干线公路和 干线公路和 小型 城市主干