（道路与铁道工程专业论文）广义路网容量理论在深圳市交通综合治理工程中的应用研究.pdf

内容摘要 窆妁3 7 ( 有效缓解交通供求矛盾、保证城市交通健康持续发展是众多经 济快速发展的大中城市所共同面i 临的问题。而城市路网广义容量的 确定，对城市交通系统供求平衡进行定量分析、客观评价新建或改 造交通设施对道路交通网络的影响以及合理地指导确定城市及其交 通设施的发展规模有较大的意义。p 、， 本文首先明确了城市路网广义容量的概念并对其影响因素进行 了系统分析，例如路网结构、交通政策与管理措施、土地利用规划 等。在现有计算方法的基础上，本文提出城市路网广义容量的简化 计算方法，即把研究重点由传统的路段改为平面交叉口，不仅简化 了计算，也更加适合于间断流的城市交通特征。同时对信号控制平 面交叉口的通行能力问题也进行了一定深度的研究。 结合深圳市的交通特征，本文将上述理论成果应用于深圳市交 通综合治理工程的效益评价中，取得了较好的效果，在实践中对理 论成果进行了有效的检验。 、j 关键词：城市路网广义容量简化计算1 、应用 a b s t r a c t t ol i g h t e nt h ep r e s s u r eo ft r a f i i cd e m a n de f f e c t i v e l y , a n de n s u r e t h a td e v e l o p i n go fu r b a nt r a m ci sh e a l t h ya n dc o n t i n u o u si sap r o b l e m t h a te v e r yb i gc i t yw i t har a p i di n c r e a s eo fe c o n o m yh a st of a c e a n dt o d e f i n et h ee x t e n s i v eh i g h w a yc a p a c i t yi sv e r yi m p o r t a n tf o ra n a l y s i so f u r b a nt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m 。e v a l u a t e t h ei n f l u e n c eo fc o n s t r u c ta n d r e c o n s t r u c tt r a 硒cf a c i l i t i e s a n dh e l pt og u i d et h ec i t yt od e f i n et h es i z e o f t r a f f i cf a c i l i t yw i t hr e a s o n t h e p a p e rf i r s tg i v e so u tt h ed e f i n i t i o no f e x t e n s i v eu r b a nh i g h w a y n e t w o r ka n d a n a l y z e m a i nf a c t o r sw h i c hi n f l u e n c ei t f o r e x a m p l e n e t w o r ks t r u c t u r e ，t r a f f i cp o l i c i e sa n dm e a s u r e s ，p l a n n i n go fl a n du s e s ， e t c o nt h eb a s eo fc u r r e n tc a l c u l a t i o nm e t h o d ，t h ep a p e rg i v e so u tt h e s i m p l i f i e dc a l c u l a t i o nm e t h o d i tu s e si n t e r s e c t i o na si t sk e y s t o n ei n s t e a d o fr o a ds e g m e n t s ，s ot h a ti tn o to n l ys i m p l i f i e dt h ec a l c u l a t i o n ，b u ta l s o c a nb em o r es u i t a b l ef o rt h ed i s c o n t i n u o u sc h a r a c t e r i s t i co fu r b a nt r a f f i c a n da tt h es a m et i m e ，t h ep a p e ra l s os t u d i e st h e c a p a c i t yo fs i g n a l c o n t r o l l e di n t e r s e c t i o n s w i t h 如l l y c o n s i d e r e do fs h e n z h e n st r a m cc h a r a c t e r i s t i c ，t h e p a p e ra p p l i e dt h em e t h o di nt h ee v a l u a t i o no fb e f i t so fs h e n z h e nt r a f f i c r e h a b i l i t a t i o nw o r k sa n dv e r i f i e st h ea c a d e m i cf r u i ti np r a c t i c e k e y m t o r d s ：u r b a nr o a dn e t w o r ke x t e n s i v e c a p a c i t y s i m p l i f i e dc a l c u l a t i o nm e t h o d a p p l i c a t i o n 湖南人学硕j ：学位论文 第l 页 1 引言 我国正处于国民经济运行转轨、经济高速增长时期，城市化进 程明显加快，入口的增长和集聚对城市构成强大的冲击，在城市人 口与居民收入保持稳定增长的同时，机动车( 特别是私人小汽车) 数量增长较快，居民出行总量及出行机动化程度的迅速提高，造成 交通需求总量的急剧膨胀，道路交通设施供给不足的矛盾日益突出。 城市交通如何保持与社会经济协调发展、如何维护好城市的秩序和 活力、如何在城市总体规划和城市交通发展策略的指导原则下引导 城市道路交通设施科学合理的建设，是现代交通工程师们所面临的 重要课题。 城市交通与社会经济发展存在着一种互动关系，这种关系既是 长期的、连续的，又是时刻存在的。首先，城市社会经济发展水平 决定了城市交通需求量和交通需求模式，从而确定了城市交通结构 和交通基础设施应达到的建设水平以及城市交通系统应达到的服务 水平。反之，城市交通系统实际所具有的建设水平和服务水平又影 响和制约着城市的社会经济发展。 作为城市重要基础设施的交通系统，它并不是直接地影响到区 域或城市的经济发展，但它却是区域或城市经济发展的基本的依托。 正如美国学者伊利尔沙里宁在城市它的发展、衰败与未来 一书中提出的有机疏散理论所指出的城市是一个有机体，而交通系 统正如有机体中的骨骼与血管，它不仅构架出整个城市空间的形态 和结构，并使城市的有机性得到体现。城市庞大的物质流和客流就 是其生命力的象征。相反，若一座城市交通不畅，正如人体“气滞 血瘀”，必将影响城市健康发展。 城市的发展受到入口容量、自然条件等因素的限制；同样，城 市的经济发展则受到交通容量的制约。 我国各城市还处在城市中等发展阶段，即工业化初级水平。由 于历史的原因，道路建设大大落后于需求，为了改善城市道路交通 过度拥挤的局面，为客货运输提供必须的空间，改善城市的投资环 境，在较长的一段时间内，增加交通建设资金的投入，加快交通基 础设施建设是必要的。但是，我们必须学习西方后工业化城市发展 的历史经验，吸取教训，少走弯路，这对于帮助解决我国的交通问 湖南人学坝i j 学位论文堡! 墨 题，制定交通政策有很大的益处。 西方的一些学者曾提出了后小汽车理论，认为城市闩渐增长的 交通需求不能仅仅依靠增加道路设施的供给来解决。一方面，由于 城市社会经济发展水平、城市道路结构特点、城市客货运输状况、 城市土地利用现状等因素决定了整体路网上的出行方式的选择、出 行路线和平均出行距离；另一方面，在很多大城市中，城市的用地 郁局已大致确定，且土地利用价值又较高，现有的路网不允许大规 模的扩建与改造。另外，新建的道路降低了出行时耗，但同时又吸 引了其它道路以及其它方式交通量的转移，有许多潜在的交通出于 交通条件的改善也应运而生，经过一段时间后又会恢复以前的拥挤 水平。般说来新建的道路不会改变原有的道路的拥挤水平，诱 发的交通量将很快占据新增的局部道路设施，这部分潜在的交通量 是由于以前受到道路供给短缺的制约而没有得到实现，这就是著名 的d o w n s 定律。d o w n s 在6 0 年代进行了观测，发现造成该现象的原 因是美国城市地区的小汽车捌有量的迅速增长。在目l 讨我国的许多 城市中，他的新建道路诱发交通量的观点依然正确。随着我固人均 收入、人口以及机动化水平的提高，机动车的保有量将会持续增长。 在这种情况下，道路建设充其量也只能是防止城市交通捌挤的继续 恶化。掘有关部门统计，近十多年来，我国城市道路面积只增加了 2 倍，而车流量却增加了2 j 倍，城市公共交通车车l i j j 的平均速度从 2 5 k m h f 降到1 5 k m h ，有的城市已降为步行速度。 许多城市仅仅依靠直观的感觉或一些定性的分析来确定交通供 给设施的建设规模，这往往具有一定的菖目性。因此，确定交通网 络的交通广义容量，对城市交通系统的供求平衡进行定量分析、客 观地评价城市交通供给状况、合理地确定城市市区新建交通设旌的 规模、研究规划年份的道路建设水平、评价新建或改造道路交通设 施对道路网络交通的影响，以及指导确定城市合理的发展规模和制 定可持续发展的战略有重要理论和实践意义。 型塑叁兰堡! ! 兰丝堡兰 一皇! 立生 2 国内外研究现状 本文研究的重点是城市道路广义路网容量的计算模型，对于该 问题国内外已有许多卓有成效的研究与探索，但目前仍未完全形成 一个成熟的、系统的理论。下面列出的是国内外关于此理论的研究 情况： 法国的路易马尚在其论文中一个广义概念城市的时 间和空问消耗中提出了城市道路的时空消耗的概念，这个概念抓 住了城市路网的本质为我们研究城市交通容量开拓了思路。 关忠和在1 9 8 6 年的文章城市交通容量问题初探，木纳 在1 9 8 7 年的文章谈减少道路网占用量，再谈道路交通占用量 中，提出了与路易马尚类似的概念，做出一定的探索，但实用性 不强。 八十年代术，波兰和华沙市的交通规划中采用了停车及交 通条件联合影响下的市中心路网容量问题，是用一种简化的模型来 确定区域的交通容量，实用性较强，但不适用于我国的实际情况。 1 9 9 3 年，g f n e w e 1 教授在其论文“城市交通的运动波 简化理论”当中提出了概念a ( x ，7 )( 即在x 处在t 时刻之前通过 的车辆累积数) 并提出 a ( x o t ) = 【q ( x o ，r 瑚 ( 2 - l 容易推得： 掣= 9 ( 硼)协，、 型吲”)3 ) 式中：k ( x ，t i , ) r 时刻的车流密度 q ( 孙t ) x 。处的流率 该项研究成果从理论上较为完备的解决了时空资源与流量和密 度的关系，是个理想化的公式，但实用性不强。 清华大学的文国玮在城市交通规划一书中提出了道路网 容量的概念，并提出相应的计算方法如下： 高峰小时的汽车出行总数= f ( f * r )( 2 - 4 ) 塑塑查主堕! ：兰竺! ! 兰 堡! 苎 式中：f 机动车道面积 f 汽车每次出行占用的车行道面积( 平方米次) 是汽车平均出行距离、汽车对道路网的综合使用 状况、汽车的行驶平均车速等的函数。 r 高峰小时出车率 其中的f 计算公式为：f = l ( 8 6 8 v 。+ 2 9 2 + 0 0 2 7 v 1 ) 1 3 平方米次 ( 2 - 5 ) 式中：1 _ 一汽车平均出行距离 1 3 汽车对道路网的综合使用系数 v 1 汽车平均车速 文章中所用计算f 的公式基本上是五十年代前苏联教科书上所 写计算静态安全制动距离的方法，其假定条件同实际行车情况不符 合，采用交通流模型或跟车模型能更精确地确定动态相对安全制动 距离，能更加合理地反映运动的交通个体对空间的占用。 f i 本交通学界提h j j 交通分配法求算交通网络容量，其立 足点是f o r d f u l k e r s o n 所定义的最大流最小割定理，即从发点s 出 来的流量到达收点t ，其鼹大流量为s ，t 之自j 的最小割集( 即割集 上的容量值之和最小的) ，该值即为网络的容量值，此为微观容量 或狭义容量。该算法为我们提供了求解路网容量的一种思路。 国内的杨涛教授在其博士论文中提出了城市交通总体容量 的广义概念，讨论了其定义运用时空消耗的理论提出了实用的计 算公式，并在南京、大连、石家庄、沈阳、厦门、马鞍山、镇江、 锦州等城市的交通规划中得到广泛的应用，效果也较理想，但在计 算方法与参数标定方面仍需进一步完善。 同济大学的周溪召博士采用时空消耗的方法对上海市的道 路时空资源进行了标定以及东南大学陈建凯在其硕士论文城市交 通广义容量理论及应用研究中采用宏观与微观相结合的方法，从 供给和需求两方面分析，提出计算中心区路网容量的简化方法。以 上这些都不同程度完善了城市交通广义容量的计算理论。 湖南人学硕一f ：学位论文 第5 负 3 广义路网容量理论 3 1城市交通广义容量 1 9 9 5 年1 1 月1 0 日北京宣言：中国城市交通发展战略指出： 应当用于指导与中国当前社会经济发展相适应的城市交通规划、管 理和运行的五项指导原则中的首要原则为“交通的目的是实现人和 物的移动，而不是车辆的移动”。据此，我们得到广义交通容量最 本质的定义是在一定的约束条件下。一个城市交通系统所能容纳的 人和物的运输量。当然，除了步行者之外，人和物的移动需要通过 交通工具如车辆( 自行车、小汽车、摩托车、地铁、电车、货车等 等) 来运输。因此，衍生出以车辆为对象的交通容量。用它可以反 映交通供给和需求的状况，从一个侧面反映出交通系统的运行质量。 因此，它有别于传统的路段和交叉口的通行能力，将交通系统放到 更为符合实际情况的范围更大的和更加综合化的环境中加以考虑。 交通是一个复杂的系统，对其构成约束的条件很多。按外部条 件的不同可以划分为三类：物理容量、环境容量和经济容量。物理 容量是指受路网和停车场的物理条件和交通条件限制下的交通容 量。环境容量是指在环境条件制约下的交通容量，制约条件主要是 道路沿线的环境制约和道路周围区域环境的制约。经济容量根据此 定义实际上是产生交通量的源泉，是根据经济效率和资金约束下确 定道路的通行能力制约下的路网容量。 假设城市交通系统的物理容量、环境容量、经济容量制约下的 容量分别记为c c c 不计其它因素影响，则在外部条件的制 约下，城市交通广义容量为 c = m i n ( c 。h ，c c o o ) ( 3 1 ) 3 2 路网容量 物理容量包括路网容量和停车容量。路网容量是指道路网在一 定服务水平下所能承担的最大交通量。路网不仅应满足整个路网快 速和便捷的完成客货运输，而且要保证重点区域( 比如c b d 地区) 或重点地点( 重要路段和交叉口) 具备一定的服务水平。 可以从三个层次对路网容量进行研究： 塑堕盔兰堡：! ：兰垡笙壅 笙皇墨 宏观：整体路网 中观：区域路网 微观：路段和交叉口 3 2 1 宏观屡次 本层次的容量从总体和宏观的角度来估算城市交通现状对道路 网的需求，城市道路网对交通个体的容纳能力，以及规划年限道路 网容量的需求与供给。它是制定城市交通发展战略规划和相关政策 的重要依据。 政府和社会筹措定的资金建设交通设施，保证交通供给满足 交通需求，是解决交通问题的根本。但是，在修建交通基础设施中 存在两方面的问题，一方面是交通基础设施投入不足，造成交通发 展滞后于社会经济发展，成为制约城市社会经济发展的“瓶颈”； 另一方面是新建项目盲目追求高标准，尤其是在修建高等级道路上， 结果道路上交通远远低于设计交通量，造成资金浪费。因此，确定 符合城市社会经济发展的交通基础设施就显得尤为重要。 3 2 2 中观层次 城市路网是由若干局部地区路网相互联系而构成，通过局部路 网的联络和协调，城市路网才能实现迅速、舒适、安全运送人和物 的功能，因此有必要对该地区的路网容量有一清晰的了解，以便采 取辅助性的控制管理措施，以最大限度的发挥现有路网的容量，缓 解甚至解决交通拥挤问题。 本层次即城市总体规模层次的路网容量又称路网通行能力，指 在一定的服务水平下，定的时间( 小时或天) 内，在道路网上所 能运送的交通个体总数，它反映了路网负担交通的能力。 此外，局部路网容量的使用有时会受到静态交通容量的制约， 这时尽管路网容量有富裕，却得不到充分的利用。局部路网容量影 响到静态交通的需求，对于某局部而言，当局部路网容量较大和 交通可达性高的时候，会吸弓；更多的人流和车流，影响居民的出行 目的地和出行方式，从而引发更高的停车需求；当路网容量较低和 交通可达性不高的时候，人们寻找和得到停车车位发生困难，会有 部分人流和车流转移到其它地区，从而降低停车需求。 同样，静态交通的需求反过来作用于路网容量的使用。当停车 湖南人学硕f ：学位论文 第7 负 场可以满足需求时，会吸引更多的车流，从而引发了路网上的拥挤， 可达性降低：当停车场供应不足的时候，会影响出行者出行方式的 选择，选择不需要停车场( 如公交) 或容易得到停车场的出行方式 ( 如摩托，自行车) 等等，降低了停车需求，另有部分出行者因为 不能及时得到停车车位，在路上来回绕行，消耗了道路运行空间， 增加了路网的负担。另外，静态交通的管理和分布对路网容量的使 用也有影响。静态交通管理不严，会有更多的路边和路上违章停车， 影响交通的正常运行；同样，若静态交通分布不当，会增加人们寻 找停车目的地的绕行时间和空间。因而在研究路网容量时充分考虑 静态交通对其影响和作用，对于合理安排、布置、和管理停车设施， 促进路网容量最大限度的发挥意义重大。 本层次的路网容量是对局部道路网规划建设时有益的指标，对 于根据土地利用确定路网建设规模，根据路网确定适应交通以及合 理安排土地利用的性质和开发强度有重要意义。 本文主要从该层次上对研究区域的广义路网容量进行研究。 3 2 3 微观层次 该层次的研究对象为具体的某一路段或交叉口的通行能力。道 路网络是由若干边( l i n k ) 与节点( n o d e ) 组成，因此该层次的研 究为整体路网容量研究的基础。该层次由以下两部分所组成： 路段的通行能力： 路段的通行能力与车道宽度、侧向净空、视距、路面及线型、 纵坡度、车道位鬓、混合车流比例、交通干扰情况等多种因素有关。 在传统的路网广义容量计算方法中。是以路段作为研究对象，因此 需要对公式中等级修正系数、干扰系数等进行标定。工作量大且不 易把握。 交叉口的通行能力： 对于城市道路( 特别在中心建成区) ，交叉口往往是整条道路 通行能力的瓶颈，也是行程车速的控制因素。因此本文所提出的城 市道路广义路网容量简化计算法中把交叉口作为研究对象。交叉口 的通行能力与进口车道饱和流量、交叉口信号配时、进口车道数量、 路口交通组织等因素有关。我们认为路口拓宽以增加进口车道数以 及提高进口车道饱和流量是提高交叉口通行能力较行之有效的途 径。因此在针对罗湖上步组团主干道路的综合治理中，广泛采取了 湖南人学坝i 学位论j ! = 第8 负 拓宽路口增加进口车道的措施，并在调查分析的基础上( 参见5 4 节) ，采取了一系列的工程手段与管理措施，提高进口车道饱和流 量，使路口的通行能力提高2 0 一3 0 左右，有效地缓解了该区域r 益尖锐的交通供需矛盾。 3 3 路网容量影响因素分析 道路网络是一个复杂的系统，对其容量的影响因素很多，本文 认为可以从以下若干方面分析。 3 3 1 路网结构 城市道路网的结构形式是指道路网系统的平面几何图形。它是 由于城市发展为满足城市交通、土地利用及其它要求而形成的，通 常是与城市总体规划一起综合考虑。在不同的社会经济条件、城市 自然条件及建设条件下，每个城市道路系统的发展也是各不相同的。 现在国内外常用的道路网结构形式可归纳成四种类型：方格网 式、放射环式、自由式和混合式。其中前三种结构形成是道路网结 构的基本类型，如图3 1 所示，混合式道路网可由前三种结构形式 组合而成。下面分别介绍各种路网结构形式及其各种形式对路网容 量影响分析 辰分 巡移 d ) 方格阿式 6 ) 放射环式 图3 一l 道路网主要结构形式 方格网式路网 方格网式道路网( 又称棋盘式道路网) 是最常用的一种类型。 它适用于地势平坦地区的城市。方格网式路网划分的街坊整齐，有 利于建筑布黄。这种路网交通分散，灵活性大。缺点是对角线方向 的交通不便：旧城区的方格网式路网由于道路狭窄，功能不分，不 能适应现代化城市交通发展的需要。如果方格式路网较均匀，尚可 湖南人学坝f - 学位论史 第9 负 组织单向交通以缓解道路交通紧张的状况。 我国许多古城以及个别新发展的城市，如北京、西安、南京、 洛阳、太原、郑州、石家庄和苏州等均属于方格网式路网结构。 放射环式路网 放射环式路网一般都是从旧城中心区逐渐发展起来的。由旧城 中心向四周引出若干条放射干道，形成放射式路网。放射式路网有 利于市中，b x 寸# l - 联系，但城市边缘分区之间联系不便，为减少中心 的交通量，在放射路网中加上个或几个环城干道组成放射环式路 网。 这种路网的优点是有利于市中心与各分区、郊区、市区外围相 邻各区之j 、h j 的交通联系。缺点是在市中心区容易造成机动车交通集 中，有些地区之间的联系需绕行，交通灵活性不如方格网好。如果 在小范围采用放射环式路网，则可能形成许多不规则街坊，不利于 建筑布置。 为了分散过于集中的市中心区交通，可和置两个以上的中心， 亦可将某些放射干道嘶j 置于二环或三环上。 放射环式路网结构适用于大城市及特大城市，国内外许多城市 如巴黎、莫斯科、柏林、北京、成都、沈阳及武汉等都采用或新建 了放射环式路网结构，并取得了较好的使用效果。 自由式路网 自由式路网一般是由于城市地形起伏，道路结合地形选线而形 成。其主要优点是充分结合自然地形，对自然环境和景观的破坏较 少，节约道路工程造价。缺点是绕行距离较大，不规则街坊多，建 筑用地较分散。我国城市完全采用自由式道路网的很少，部分i j j 丘 城市采用这种路网，如重庆、青岛、南宁、九江、渡口等。 混合式道路网 混合式路网是结合城市用地条件，将上述三种结构形式组合在 一起而形成的结构形式，又称综合式路网。该结构是一种扬长避短 的较合理的形式，如能因地制宜合理规划，则可以较好地组织城市 交通。国内许多城市如上海、武汉、合肥等均属此类。这些城市保 留着旧城原有的方格网式路网，结合城市的发展，为减少市中心的 交通压力，设置了环形及放射道路，因而构成混合式路网。深圳市 湖南人学顺i ：学位论文 第l o 负 的路网结构属混合式，且以方格网式为主。 对路网容量影响分析如下： 方格网式路网道路使用均衡，车流可以较均匀的分布在所有街 道上，路网容量被均衡利用，尽管其路网平均非直线系数比放射环 式略大，但不会形成市中心的负担过重。而放射环式路网效率较低， 容易造成中心区的交通紧张，中心区路网超负荷，而外围路网容量 得不到充分利用，过境交通穿过中心，增加了不必要的过境交通， 浪费了路网时空资源，其交通机动性较方格网差，道路错折，交通 不便。 非直线系数是衡量道路便捷程度的指标，是道路起、终点涮的 实际长度与其空问直线距离之比值： p = l 实几空( 3 2 ) 式中：p 非直线系数 l 实道路起，终点间的实际长度 l 空道路起，终点间的空问直线长度 以上为传统的非直线系数定义，该定义存在明显的不足，即不 能如实地反映道路起终点之间道路等级和经过交叉口情况，而这些 情况对于路网结构的影响也是相当大的。例如，方格嘲式路嗣与放 射环式路网比较，方格网式路网的非直线系数往往比放射环式路网 还略大，但从整体路网结构来看，方格网式趋f 优化，也便于组织 交通。 因此，本文引入一新指标 p z 2a a 2p 式中：p ，综合非直线系数 p 非直线系数 综合非直线系数p 。 ( 3 3 ) o ，道路等级折减系数( 可取主干道为1 o ，则次干道为 0 8 0 9 ，支路为0 7 - 0 8 ，快速路为1 2 一1 5 ) n ：路口折减系数( 与沿线路口数量、各路口延误等因素 有关，可取0 5 - 1 0 ) 。 采用综合非直线系数，能较客观、全面地评价路网的实际情 况。 此外，交通联系平均长度为每次出行的平均距离，它反映了 交通个体对交通可利用空间的占用范围，在现状城市道路时空资源 ! 塑! ! ! ：兰竺! ! ：兰垡堕兰一堡j i 坚 确定的情况一f ，它是城市交通总体容量的决定性因素之一。减少居 民平均出行距离( 即减少平均出行时耗) ，合理分布路网交通量解 决人城市交通拥挤问题的一个出发点。 一般根据各地的实际情况，因地制宜，将各种基本形式的路网 加以合理结合，优势互补，形成混合式路网，使交通联系平均长度 与出行时问最短。 3 32 交通政策与管理措施 ( 1 ) 实施公交优先策略能大幅提高路网容量 首先指出的是，这早的路网容量是指针对采取不同出行方式的 交通个体，而不是机动车。 城市交通的f i 益拼j 挤给国民经济的可持续发展带来种种不利的 影, l a j i u , # , j 约。于是很有必要制定和采取一定的交通政策与管理措施 使有限的道路面积与交通设施发挥其最大的效益。这包括两个方面： a 、有效地使用道路面积。b 、给予道路使用效率较高的交通方式以 必要的优先。 公交车每辆车占用道路空川多于小汽车，但单位面积的载客量 卸远远大于小汽车，即道路空间的利用率明显高于小汽车，且在交 通高峰时蚓犹为突出。在些公交走廊上这一现象更为明显，如深 南路，公交车流量仅占总流量的7 ，却承担居民出行量的4 5 ( 参 见表：卜1 ) 。 表3 - 1居民以各种交通方式出行通过深南路某断面的出行量 实测数据 交通方式公交下小汽车白i t 。i - ：步行合计 居【e 出行督 l7 6 0 01 5 0 0 08 0 06 0 0 03 9 4 0 0 ( 人次，高峰小时) 分担比铡( ) 4 53 821 51 0 0 交通昔 3 5 05 0 0 0 ( 自然乍高峰小时) 类似的情况出现在国内外t 1 ：多经济较为发达的城市。香港1 9 9 3 年的统计表明。占汽车总数5 4 4 的私有小汽车同载量仅为1 0 0 万 人次，而占汽车总数2 的公共汽车和公共小巴同载量却达5 3 4 力人 次。纽约的黑尔塞德( h i l l s i d e ) 大道和麦迪生( m a d i s o n ) 大道、 费城的市场街和达拉斯的麦恩( m a i n ) 街高峰小时公交车客运承担 塑翌叁堂型! ! ：兰竺堡兰 比例都达8 0 以上。 由此可见，优先发展大运量公共交通是大幅提高路网容量，缓 解交通供需矛盾的重要途径与手段。 ( 2 ) 优化平面交叉口信号配时 依据尽量提高交叉口通行能力以及减少延误的原则进行合理的 信号配时，能有效地提高整体路网容量。深圳市采取了一系列的措 施，收效明显。例如利用现有的监控设施，将路口的交通状态接近 实时地反馈到监控中心电脑，由此及时地调整信号配时方案，使2 4 小时的信号配时均保持较佳的状态。 ( 3 ) 交通组织水平 根据各区域的交通特征，有选择地对某些道路实施单向交通管 理，特别是形成单向配对交通后，在原有设施不变情况下，有效地 提高路网容量。 3 3 3 土地利用规划 土地利用规划不合理将导致交通流向不均衡，方向性与时段性 强，路网饱和度不均匀，削接地降低了整体路网容量。 近年来学术界提出了多中心用地前i 局理论是适应城市发展需要 而成长起来的。它既有分散，又有集中，分散中寻求统一，在分化 大城市功能的同时，建立有分有合的新秩序。我们知道城市道路交 通问题往往是城市中心区的功能过分集中所造成的，而多中心结构 却可以通过中心功能的分化来解决。 在分化城市中心功能的同时，也分化了大城市空间，建立综合 平衡下的分块就地平衡次结构，这种次结构既是大城市不可分割的 一部分，又保持着相对独立，以保持和改善城市环境，分化城市人 口及活动的集中，这不仅意味着城市中心功能的分化，在此基础上 也可以说是城市空间的分化，就是在城市空间上把大城市化为若干 个小城市，在一整套城市公共设施的使用上把小城市化为大城市。 现代大城市的交通紧张，容量不足的重要原因是城市功能分布 不均衡，而多中心结陶的布局形式却对各方面的人流都采取了对簸。 这种综合平衡就是使劳动力与就业场所在次结构内达到平衡。具体 措施就是把无害工业可与居住区混合布置，或在工业区内设置居住 小区，或使工业区与居住区毗邻。对于居住地点到商业地点之间人 流的对策是使内部每个次结构都有相等规模和级别的市级商业服务 湖南大学顾 ：学位论文 第1 3 负 设施，合理分布商业网点，扩大居住区与居住小区的商业供应点， 以便就近供应，减少不必要的跨区流动：对于居住点和文化设施地 点之间的文化人流所采取的对策就是使每个次结构都有相等级别和 规模的文化设施，合理分柿中小学教育网，医疗机构及文化娱了场 所，扩大居住区的文化服务地点，以便作到一般文化教育活动都能 就地解决，减少不必要的跨区流动。 此外，这种多中心的规划结构还可以把那些供各次结构共同使 用的生活文化服务设施，行政建筑或对外交通门户，有计划的分布 于各个次结构之中，以分担它们的交通量，避免人流向某个地区过 分集中，减小了市中心的交通压力，均衡利用城市路网，将交通压 力由“点”的集中转向“面”的疏解，缩短了平均居民出行距离， 节省了道路时空资源，改善了车辆运行质量。 为了把握大城市用地布局总体的合理性，借鉴国内外的研究成 果，引入位移度d ，和离散度，研究二者与居民出行距离的关系。 位移度d i 定义为城市就业岗位重心偏离人口重心距离与城市 居民平均工作出行距离的比值。离散度q 定义为城市就业岗位分前i 相对于人口分布的区位离散度。 式中： 式中： 式中： 式中： d i ：笔掣( 3 - 4 ) l “ 叫为位移度 l ( p ，i ) 为重心偏移距离 l d 为城市居民出行距离 l ( p ，f f t ) ：瓜瓦i 万两f 万雨而i 丽3 5 j p ( x ) p ( y ) 为城市人口重心坐标 ( x ) w ( y ) 为城市就业岗位重心坐标 4 = h a ( 3 - 6 ) 为离散熵值 a 为最大熵值 = 一t 口l n ( t 口) i = i ，“ ( 3 7 ) 为i 区到，区的工作出行量 湖南夫学颂i ：学位论文 第1 4 负 a = t l n ( n ：) 一t l n t 在t = t ( n 2 ) 时取得，表示 工作出行在n n 条路径上均匀分布，r 为工作 出行总量 离散度的极限值为l 。离散度越大，就业岗位区位分如相对于 城市人口越离散，越均匀，城市居住，就业用地平衡的比例高，居 民就近工作的可能性越大。 深圳特区已初步形成以“带状组团式结构”为核心的城市布局， 各组团在形态上相对独立、功能上联动发展。 东部组团由沙头角、盐田、梅沙地区组成，城市建设用地总面 积为1 4 7 8 公顷，人口控制规模1 8 万人。以国际性集装箱枢纽港一盐 田港的建设为龙头，带动沙头角综合服务职能和东部旅游服务基地 职能的充分发挥，形成特区东部以沙头角和盐田为次中心，集航运、 商贸、仓储、旅游于一体的功能组团，争取在1 5 年至2 5 年的时问 内，成为东部发展轴的核心区。 中心组团由福阳、罗湖一上步组成城市建设用地总面积为7 4 4 2 公顷，人中控制规模11 5 万人。是全市的政治、经济和文化中心， 建设重点是控制建成区过密增长，加快福阐中心区建设，引导罗湖一 上步城市形态及功能的更新，在城市中心区形成内部协调发展、外 部吸引一辐射能力强劲的现货都会区。 南山组团为南山区行政范围，城市建设用地总面积为7 1 7 0 公 顷，人口控制规模4 7 万人。建设为特区西音 l 区域性交通枢纽和物流 中心，全市教育、科研基地和旅游度假胜地、高新技术产业基地和 临港工业区、环境优美的海滨城区。规划期内重点建设西部港区、 西部能源基地、深港西部通道、高新技术产业园区和南山商业文化 中心区，完善华侨城旅游度假区，改善现有工业区，整治旧城和旧 村，提高城市土地利用效率，集约利用土地，适度填海造地，为特 区的远景发展做好土地储备。 各区域人1 3 与职工岗位的分布，决定了居民出行的分布，特别 是占居民出行主体的工作( 上下班) 出行的分布。如果区域内工作 适龄人口和职工岗位数能够达到平衡，将有利于减少跨区出行，缩 短出行距离，将低道路交通压力。2 0 1 0 年各区工作适龄人口和职工 岗位如图3 2 所示。从图中可以看出，福罔、南山提供的就业岗位 略高于其适龄就业人口，而罗湖的情况相反，其结果是将有部分罗 潘南j 、掌坝1 学位论文第l5 硪 湖的居住人口在福田、南山工作，会产生一部分跨区出行。 图3 2 深圳市2 0 1 0 年各区工作适龄人口和职工岗位图 深圳市由于采取了多中心的用地布局，使城市人口重心和就业 岗位分佰重心在空间上趋于叠和或贴近，使居民平均出行距离缩短， 工作出行的交通总量减少，交通流向均衡，有利于路网容量的充分 发挥。 湖南人学坝 学位论文 第1 6 页 4 城市道路时空资源供应与消耗模型 4 1 基本原理 城市道路可以看作是一种资源，这种资源包含了时间和空间两 重含义。道路的空间是有限的，其每天的服务时间也是有限的，因 而其时空资源都是有限的。在车辆的出行过程中，不但占用了道路 的空间，亦消耗了一定的时间。道路所能容纳的车流( 人流) 在一 定的时问、空间内都是有限的，道路资源的供求平衡即是供应与消 耗的时空平衡。 4 1 1 道路的时空姿源 道路的时空资源即是道路面积与服务时间的乘积 t s s = s r t * ( 4 - 1 ) 式中：t s s 道路时空资源 s 。有效道路面积 t 。有效服务时问 4 1 2 车辆出行的时空消耗 所谓时空消耗，就是交通个体( 人或车) 在一定时闻内占有的 空间或在一定的空间上使用的时间。最典型的空间消耗是保持跟车 行驶时所必须的车头间距与横向安全宽度( 一般指车道的宽度) 的 乘积。 我们考虑如下模型，见图4 一l 图v 图 i + l il 图4 一i 车辆时空消耗计算示意图 假设第1 辆车与第( i + 1 ) 辆车保持这种稳定状态行驶了t 时 间，则第1 辆车的时空消耗为： t s c = s t ( 4 - 2 ) 湖南人学够：学位论j 第”负 式中：s 为i 车在任意时刻所占用的空间 t 为i 车出行占用的道路的时阎 但是，车辆在道路上行驶时车头间距是不断变化的，特别 是在交叉e l 处，在相位变换时，车队与车队之间往往留下很大的 空挡。因此车辆在任意时刻所占用的道路空间也是不断变化的， 即为时问的函数。因此车辆一次出行所占用的时空资源可以精确 的表示如下： l 蕊2 j 出 ( 4 3 ) 省中 s ( ，) 为，时刻所占用的道路空间 ，为车辆出行起始时刻 t l 为车辆出行终止时刻 可以看出，车辆的最小停车间距所对应的s m i n 是s ( t ) 的最 小值，而城市的道路空白j 也是有限的，最大值仅为城市路网所能 提供的道路空恻s m a x ，可知，s ( t ) s 。、，所以 s 蔓s ( t ) ss 。 ( 4 - 4 ) 依据定积分的中值定理有 l 一 t s c , = j , s ( t ) d t = s t ( 4 - j ) 式中：s 为瞬时动态净空面积 7 为平均出行时间 机动车辆在行驶中只用一定的道路空间，且在一次出行中只占 用一次，而每次车辆出行使用的道路空间又可以在不同的时间提供 给其它车辆重复使用，因此我们将城市道路机动车道的时空资源定 义为： t s r = l t( 4 - 6 ) 式中：l 为城市道路机动车车道总有效面积或车道长度 t 为城市道路有效营运时f b j 4 2 时空消耗概念下城市道路阚广义容量传统的计算方法 城市道路网广义容量的计算主要采用时空消耗法。 “时空消耗”这一概念最早由法国工程师路易斯马尚提出 湖南人学形ji ：学位论文 第l8 爽 国内杨涛教授最先引入来研究城市道路网广义容量，并被较多地应 用在实际城市的交通规划当中。时空消耗法是一种简化的宏观的研 究交通需求与供给的预测技术，在进行广泛的战略性研究时具有相 当的实用价值。把城市道路资源看成是由时间和空间决定的一种资 源，任何交通个体的出行都会占用所使用道路的一定的时间和空问。 从4 1 节可知，确定一个城市道路网的总体容量，必须确定三 个参数：城市道路有效面积，城市道路有效营运时间，交通个体的 时空消耗。下面分别讨论这三个参数的确定： ( 1 ) 城市道路设施有效面积a 所谓道路设施有效面积是指能保证交通个体安全、f 常使用的 道路面积。 城市道路按服务对象不同分三类：机动车道、非机动车道、人 行道。一般地，儿辅装路面宽度在3 5 米以上者可以计入城市道路， 行车道宽在6 米以上者认为可以通行机动车。根据我国城市道路特 点，这三类道路占城市道路总的比重分别为：机动车占4 0 5 0 ，非 机动车占4 5 6 0 ，人行道占1 0 15 。如设城市道路总面积为s ，某 一类道路所占比例为a ，该类道路净面积s i 净，则s i 净= s a 。 在计算道路有效面积时，还需考虑下列必项修正： 等级修正系数k 。对机动车道，如以主干道面积为标准 面积，其余各级按一条车道通行能力之比折算为主干道面 积，并考虑各级道路的相对比重，转化为综合折减系数k ；， 取k = o 7 5 0 8 。对自行车道、人行道均取k l = l ，0 。 车道修正系数k 。对于标准车，考虑车道宽度能否充分 满足。对机动车道，可取k ，= 0 9 - 0 9 5 。对自行车道和人 行道，k 2 = 1 o 。 路线平均使用频率系数k 。考虑驱车者对线路的熟悉程 度和行车时的选择偏向，以及路线所处区域等因素，取 k 。= 0 7 0 8 。 干扰系数k ，。考虑路旁停车( 如公交站台) 、设摊、堆 放等干扰因素，取k i = 0 7 0 0 8 5 。 如此，某一类城市道路有效面积可由下式求得： a i ：s i ； k l k z 。k 3 k 3 k 4 = s q k t k 2 k 3 k l ( 4 - 7 ) ( 2 ) 城市道路有效营运时间t 湖南人学何! i ：学位论义 第1 9i ! 一般说来，城市交通问题主要出在高峰期。衡量城市道路容量 能否满足要求，主要看高蜂期( 1 小时或1 5 分钟) 能否满足要求a 因此，我们主要考虑高峰小时中的有效时间( 即连续车流通行时问) 。 计算高峰小时有效营运时间，必须考虑交叉口的影响，根据各 城市交叉口设计、组织、管理不同，一般可用综合折减系数k j 来反 映。取k 二= o 6 一o 9 ，通常可取0 7 - 0 8 5 。 因此，高峰小时有效营运时间为 t = 6 0 k i ( 分钟) ( 4 8 ) ( 3 ) 交通个体高峰小时时空消耗c ； c 。= o 。t 。n 。k 6 k 7 k 8 ( 4 - 9 ) 式中，a 交通个体动态面积，主要取决于交通个体本身的尺寸、 行驶速度和安全、心理需要。对行人，a = 1 o - 2 ，4 m 2 ， 自行车，a = 7 0 - 9 o m 2 ，对辆标准卡车，a = 5 2 5 - 7 0 m 2 。 t 出行时耗。需要通过出行调查确定，与城市规模、路网、 公交状况，城市自然地形，用地布局等因素有关，南 京：自行车2 1 分，机动车2 3 分。 n r 平均出行次数。需要通过出行调查确定。般居民r 出次数为2 5 3 o 次。常州市自行车同出行次数为1 5 次。常州、沈阳、徐州三市的机动车同出行次数分别 为2 8 3 ，3 2 4 ，3 0 0 。 k 。高峰小时出行比重，需要通过出行调查确定。 k i 高峰小时时间不均匀系数，可取k 7 = 1 1 1 3 。 k 。车型修证系数。对机动车，以解放牌卡车为标准车， 考虑各种车辆比重及相对于标准车型换算系数来修 j 下。k 。= 0 ，9 0 9 5 。其余取k 。= 1 0 。 因此，由式( 5 ) 得出城市道路网总体容量 n i = 掣：盐生生掣：垒：k “( 4 - l o ) l f 口。， r 6 k 7 k s 4 3 城市道路网容量的简化计算方法 关于4 2 节的传统计算方法，笔者认为主要有如下二点不足： ( 1 ) 计算仍较为复杂，且修正系数的准确取值较为困难，对计算 果影响较大。 湖南人学硕l ：学垃论文 第2 0 负 ( 2 ) 城市道路是网络交通，影晌其容量的关键因素是节点( 交叉 的容量，而上述方法仅在计算城市道路有效营运时间t 时用 合折减系数k 5 ( 0 6 - 0 9 ) 修正，不能准确地反映实际情况。 因此，本文提出一套简化且较符合城市道路交通特征的计算方 法如下： 计算之前，先对车速( v ) 、车头间距( 1 ) 、通行能力( g ) 三个量之间的