（交通运输规划与管理专业论文）城市道路网发展合理规模研究——以西安市为例.pdf

摘要 城市道路设施是城市交通系统的重要组成部分，是城市社会经济发展和居民 生活所依赖的重要蒸础设施。城市道路网建设与国民经济发展及社会发展水平保 持良好的盼间关系，不同的城市发展阶段，应有相应的城市路网发展规模，因此， 分析和研究城市道路网发展合理规模，对于把握城市交通与经济发展的适应程 度，找出地市道路建设与发展过程中存在的问题与不足，制订科学合理的城市道 路网规划，健进城市交通与经济的协调发展，实现城市交通的现代化和可持续发 展等具有十分重要的意义。 论文蓠先对城市道路网发展合理艘摸的涵义进行了深入阐述，在综合分析城 市道路网发展规模影响因紊的基础上，应用系统工程模型化技术建立了城市道路 网规模影响因素的多级递阶结构模型。然后论述了城市道路网的作用和型式，总 结了城市邋路网发展所具有的多种基本特性。论文从道路网总量以及道路网等级 结构优化两个方瑶入手，提出确定疆安市道路婀发展合理规模的思路与方法，建 立了两种匿算城市道路网发展规模合理范围的模型与方法：( 1 ) 基于道路供需平 餐的路网规模测算，2 ) 通道与规范推荐值定性类比分孝厅确定援摸。然后根据各 等级道路网的容量比值与不同运行距离对应出行量比值之间的关系，建立了城市 道路网络等级级配豹优纯模型，逶过对集教系数的计算，进一步评判道路网络等 级级配的合理性。论文以飚安市城市道路网发展为实例。验证了本文所提出理论 的实际应用，效暴良好。 关键词：城枣邀路发展援摸等级结构供霉平衡类比 a b s t r a c t t h eu r b a nr o a do fac i t yi sa 1 1i m p o r t a n tp a r to f “st r a m cs y s t e m a n di ti sa l s o i m p o 娃a n ti 弱矗a s t r t l c t u r ef o r 礅ed e v e l o p m e n to ft h ec i t ye c o n o m ya n dc o m m u n i t ya s w e l la sf o rt h ec i t i z e n sd a i l y1 i f e t h ec o n s t n 】c t i o no ft h eu r b a l lr o a dn e t w o r k m u s tb e w c l lc o n s i s t e n t 谢t ht h ed e v e l o p m e n to f 也en a t i o n a le c o n o m ya n dc o m m u n i t ya t d i 舵r e n ts t a g eo ft l ec i t yd e v e l o p m e n t ，t h e r es h o u l db el l r b a l lr o a dn e t w o r kw i t h r 越i o n a ls c a l e t h f e f b r e ，a 珏a l y s i sa n di n v e s t i g a t o no f t h er a t i o n a ld e v e l o p i n gs c a j eo f m eu r b a nm a dn e t w o r kw i l lb eo fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rt h e f o l l o w i n ga s p e c t s ： a d j u s t i n gt h ea d a p t a b i l 毋b 出e e n 渊ca n de c o n o m y ；瓤d i n gm ep f o b l e 礅s 翻r 主n g m eu r b a nr o a dc o n s t r u c t i o na 1 1 dd e v e l o p m e n t ；e s t a b l i s h i n gr a t i o n a ld e v e l o p i n gp r o j e c t f 醅也eu 内a nr o a d 砖e t w o r k ；f a c 诺t a t i n g 也eb 矗柏衄i o t l sd e v e l o p m e n t 醴t r a 籀ca n d e c o n o m y ；r e a l i z i n g 出em o d e m i z a t j o na 1 1 ds u s t a i n a b l ed e v c l o p m e l l to ft h et r a 街c s y s t e m i nm i s 血e s i s ，f i r s t l yt l l em e a n i n go f 也ed e v e l o p i n gs c a l eo fu r b 姐r o a dn e t w o r k w a s d e e p l yi l l 璐智a t e d 】嘲，b a s e do n 氇ec o i 卵r e h e n s i v e 鞠a l y s i so f 像ei n f l u 髑c i n g f a c t o r so f t h c u r b a nr o a dn e t 、 ，o r kd “e l o p i n gs c a l e ，也eh i e r a r c h i c a | s h l i c t l l r em o d e lo f t h eu r b a i lf o a dr l e l 脚o r ks c 蠢ew a se s t a _ b l i s h 磁u s i n g 也em o d e 王t e c h n o l o g yo fs y s 馏m e n g i i l e e r i n g 1 h e nt t l ee s s e n t i a lc h a r a c t e r i s t i c so ft l l el l r b a nr o a dn e t w o r kd e v e l o p m e n t w e r es 班n m a r i z e d i tw a sp o i n t e do u t 也a t 国e 瑚颤mm a dn e t w o f ks c a l es h o u l de x h b i t d i f r c r e n tc h a r a c t e r i s t i ca td i f r e r e ms t a g eo fu r b a n i z a t i o n o nt h ca i l a l y s i so ft h eg r o s s s c a l eo ft h eu r b a nr o a dn e t w o r ka n d 也eo p t i m i z a t i o no f t sh 主e r a r c h i c a ls t r u c t u f e ，t h o i d e a 锄dm e 血o df o ra s c e r t a i n i n gt h er a t i o n a ls c a l eo fm eu r b a nr o a dn e t w o r kw e r e b f o u g h tf b n a r da i l dm ef o l l o 、i n gt h e o r ya i l dm e 也o df o rc a l c m a t i n gt h eu r b a nr o a d n e t 、o r ks c a l ew e r ee s t a b l i s h e d ： ( 1 ) n et l l e o r yf o rc a l c u l a t i n gm eu r b a i lr o a d n e t 、o 呔s c 甜eu n d e r 也eb a l a n c eo fs t 】p p l ya n dd e m a n d ( 2 ) d 舒n - l es c a i ewa n a l o g y s t a n d a r dv a l u e a c c o r d i n gt o 也er e l a t i o n s h j pb e t w e e nt h ec a p a c i t yr a 黜o fg r a d e l l r b a nr o a dn e t 、o r ka n dt l l e 脚e ld i s 锄c er a t i oo fd i 虢r e n tt i 嚣v e l i n gd i s t a n c e ，a n o 埘m i z e dm o d e lf o ru r b a nr o a dc a t c g o r y 、醐se s t l b l i s h e d v i at h ec a l c u l a t i o no f w u c o l l e c t i o na n dd i s t r i b u t i o nc o e 蕊c i e n t ，t h er a t i o n a l i t yo fm eu r b a nr o a dc a t e 毖o r yw a s 受掇l 。re 艇i 瓣鞋d ，琢黼l l y ，襁k i n 耋蠢ed e v e i 。p m e 嫩酊氇e 毽患a n 抛a dn 鑫w o 濂醺x i 鞭 c i t ya sa ne x a m p l e ，m ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no ft h et h e o r ya n dm e t h o dt h a t e f e b r o u g h to m i ni h i st h c s i sw a sv a l i d a t e d 。a n dg o o dr e s u l t sw e r ea c h i e v e d k e y w o 州s ： u r b a nr o a d a n a l o g y d e v e l o p m e n ts c a l e r o a dc 砒e g o r y s u p p l y q e m a n db a l a n c e - l h 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 研究工作所取得豹成果。除论文中已经注明弓| 月的内容外，对论文豹 研究傲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 采。 本声明的法律责任出本人承担。 论文作者签名：巷 论文知识产权权属声明 锄缍6 鼹| 午黾 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作晶，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅茭、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) 论文作者签名： 导师签名： 番缓 协锹 年6 甍锋b ? 口口g 年f 月，牮匿 第一章绪论 1 1 研究背景 ( 1 ) 城市化进入加速发展期 城市化是由工业化引导的社会进步现象，是任何国家经济发展的必然趋势。 自2 0 世纪5 0 年代以来，城市化己经成为大多数国家社会经济走向强大和稳定、 人民生活水平不断提高的象征。目前，城市化水平已成为衡量一个国家或地区经 济、社会发展程度的重要指标之一。城市化，简单地说，“就是人口向城市集中 的过程”。而人口向城市集中的过程实际上包含了社会、人口、空间、经济转换 等多方面的内容。 我国城市化在经历了5 0 年代健康发展期和6 0 年代初至7 0 年代末的畸形发展 期后，从8 0 年代起开始进入快速发展期，如图1 1 所示。 9 营$ s $ s p 荸$ 窖萨萨。耽 资料来源：中国人口统计年鉴( 1 9 9 9 ) ： 中国统计年鉴( 2 0 0 0 ) ； 中国统计年鉴( 2 0 0 2 ) 图卜1 建国以来中国城市化历史进程 中国城市化水平从由建国初期的1 0 6 4 ，到2 0 0 3 年达到了4 0 5 6 ，根据世 界城市化发展进程的历史经验，城市化水平在2 0 一5 0 之间，是加速城市化时 期( 女b 于发展阶段) 。我国目前正处于加速发展时期，城市数量的增多、城市规模 的扩大及城市人口的迅速增加，都对城市交通系统提出了更高的要求。 随着经济的发展，城市化进程的加快，我国城市规模将进一步扩大，城市人 口进一步增加，预计2 0 2 5 年我国将会有2 ，3 的人口居住在城市，城市化水平将 达到6 0 ，城镇人口将达到63 亿。因此，今后1 5 年将是我国城市化高速发展 b 0 0 0 o 0 0 0 锄鲫锄加 ( 4 4 3 3 2 2 1 1 5 0 眇加舯肿肿 0 4 2 0 8 6 4 2 0 的阶段。这将对我国的城市交通形成更大压力。 ( 2 ) 机动化迅猛发展 改革开放以来，随着我国社会经济的高速发展和城市化进程的加快，机动车 拥有量增长迅速，而与之相反，城市道路交通设施却增长缓慢，致使城市交通供 需矛盾日益恶化，出现了诸如交通堵塞、交通事故频发、劳动生产率下降、能源 浪费巨大、汽车废气污染严重等众多交通问题。这些问题不但给人们的日常生活 和工作带来了不便，而且已经成为制约城市社会经济发展的重要因素。 城市社会经济发展水平呈现的快速发展态势，在城市交通方面表现为交通需 求的激增。机动车保有量以及私人拥有汽车的数量以前所未有的速度增长， 1 9 9 2 2 0 0 4 年全国机动车保有量从7 1 6 _ 2 1 万辆猛增至7 7 5 8 6 9 万辆，年均增长 2 2 1 8 ，私人汽车从1 1 8 2 万辆猛增至1 4 8 1 6 6 万辆，年均增长2 35 5 。全国 机动车及私人汽车1 9 9 2 2 0 0 4 年的发展情况如图1 2 、图1 3 所示。 随着城市机动化进程的逐步加快，城市( 尤其是大城市) 机动车保有量增长 迅速，大量的小汽车开始进入市民家庭。这无疑给城市交通带来巨大的压力，对 于这个问题当然得通过多方面的考虑去系统的解决，但城市道路系统的改造和改 善无疑是十分重要的一个方面。 图卜2中国机动车保有量的历年发展情况 图1 3中国私人汽车的历年发展情况 1 2 研究目的及意义 城市道路网发展规模研究就是要从量上合理确定路网发展建设总规模和路 网中各等级道路里程所占的比重，这一直是城市道路网规划过程中的重要研究课 题，同时也是用来指导道路网建设和布局规划的基本控制量。由于是长期规划， 该量值的合理程度直接关系到城市道路网的布局、规划和日后的效益目的是否能 够实现，或者说路网建设是否真正体现了“基础设施建设服务于经济建设的需要” 这一总体建设目标。城市道路网如何与社会经济的发展阶段、发展水平相适应， 与交通需求相适应，今后发展应采取什么样的措施，路网需要达到什么样的规模 才能与经济发展水平相适应等问题，正是现阶段道路网规划中亟待解决的问题， 也是本文的研究目的。 城市道路网建设必须符合或适度超前国民经济发展及社会发展的需要，不同 的社会发展阶段，应有相应的发展规模，因此分析和研究城市道路网合理发展规 模，对于把握城市交通与经济发展的适应程度，找出道路建设与发展过程中存在 的问题与不足，明确今后城市交通的发展思路、发展目标和建设重点，促进城市 交通与经济的协调发展，实现城市交通的现代化和可持续发展等具有十分重要的 意义。本论文的研究，旨在构建合理确定城市道路网发展规模的理论与方法，对 我国城市道路规划建设都有一定的借鉴和指导意义。 1 3 国内研究概况 近几年来，我圈城市道路建设发展迅速，城市交通基础发施作为城市社会经 济发展和居民生活活动的重要支撑，受到决策者和广大交通工作者的重视，但是 我国目前对城市道路网发展规模的定量测算的研究还不多，主要有以下几种方 法： ( 1 ) 通过与规范推荐值以及国内外城市的定性类比分析确定规模 目前我国的大城市在进行城市交通规划过程中，很多都是通过与规范推荐值 以及国内外城市的定性类比分析来确定城市道路发展规模的。如：李朝阳，张际 宁，杨涛等根据南京市道路与用地实际情况，应用国内外城市类比等定性分析手 段，研究了南京市主城区道路网新一轮规划应当采用的总规模指标2 1 。 类比法借鉴了其它城市的经验，计算简单，因此得到了广泛的应用。但是类 比法却存在类比依据不足的缺陷，因为影响一个城市的道路网规模的因素很多， 要借鉴其它城市的指标来进行类比分析，须得到两个城市中影响道路网规模的因 素至少基本相同才具有可比性。所以在类比之前，首先应根据一定的指标对参与 类比的对象进行聚类分析，确定研究对象在所有参与类比的对象中所处的层次与 地位，据此再结合研究对象的发展特点，并参照不同层次类比对象的发展，确定 研究对象的道路发展规模。 1 2 ) 从社会福利最大化角度确定规模 随着城市交通发展理论的进一步研究，有的学者试图从社会福利最大化的角 度来测算未来城市道路的发展规模。如，俞礼军博士在其博士论文中利用索洛和 韦克利的研究成果试图解决城市交通用地规模问题。模型中假设了一个长为三， 宽为矽的矩形城市，城市土地被分配给交通用地和交通服务对象用地( 工商居 住用地) ，在一定的道路拥挤成本下，选择道路规模以及道路规模在城市里不同 地段的变化，使得城市交通总成本最小，以使社会福利最大化。但目前该模型仅 处于理论研究范围，还没有提出切实可行的实际操作模型。 1 3 ) 运用系统动力学模型确定城市道路发展期模【3 】 运用系统动力学建模首先要明确系统的范围，即模型的范围。然后构造因果 关系图，明确系统内部各因素的结构模型，再根据系统内部各因素的关系构造出 系统动力学模型的流程图。最后借助计算机软件，便可预测城市道路网发展规 模。 由于城市交通系统是一个复杂的系统，城市道路网发展规模受到很多因素的 影响和制约，因此，对于城市道路发展规模系统动力学模型中的参数标定以及某 些变量之间的关系确定还应该进一步深入的研究，使得该方法在实际应用中受到 较大的限制。 1 4 研究内容 论文研究的结构框架如图1 4 所示。 图卜4 论文研究的结构框架 论文的主要研究内容如下： 第一章绪论。主要介绍了论文的研究背景，论文的研究目的及意义，以及 现阶段国内的研究概况，并对论文的主要内容进行了简要介绍。 第二章城市道路网发展规模影响因素分析。以阐述城市道路网规模的概念 为出发点，提出描述城市道路网发展规模的指标、道路网规模合理性的涵义，并 且应用系统工程模型化技术建立道路网规模影响因素分析的结构模型，最终获得 层次分明的多级递阶结构模型，为后续的研究内容作了基础铺垫。 第三章城市道路网发展特性分析。本章首先介绍了城市道路网的作用及型 式，然后总结了城市道路网发展所具有的多种基本特性，指出：道路网发展具有 阶段、有限性，大趋势下的多阶段性以及与经济发展的互动性。 第四章道路网合理发展规模的研究。从道路网总量以及道路网等级结构优 化两个方面入手，提出确定西安市道路网发展合理规模的思路与方法，建立了两 种匡算城市道路网发展规模合理范围的模型与方法：( 1 ) 基于道路供需平衡的路 网规模测算，( 2 ) 通过与规范推荐值定性类比分析确定规模。然后根据各等级道 路网的容量比值与不同运行距离对应出行量比值之间的关系，建立了城市道路网 络等级级配的优化模型，通过对集散系数的计算，进一步评判道路网络等级级配 的合理性。论文以西安市城市道路网发展为实例，验证了本文所提出理论的实际 应用，效果良好。 第五章结束语。在总结本文的主要研究成果后，提出本研究中有待于进一 步深入研究的若干问题。 第二章城市道路网发展规模影响因素分析 2 1城市道路网发展规模的概念及指标描述 21 1 城市道路网发展规模的概念 城市道路网发展规模是从城市交通系统供给的角度来说的，从一个侧面体现 系统所能提供的服务水平。城市的路网规模通常指的是道路网的总量，而当涉及 到“合理规模”的问题时，需要从“量”和“质”两个方面来考虑，这里的“质”指的是路 网的等级结构。城市道路的总量，如道路里程、道路面积、路网密度等，表征城 市各单元间的连通性，能较准确地体现个城市的交通及经济发展水平。道路网 的等级结构是指道路网中不同等级道路的组成，它从量上表现为路网中各等级道 路在长度和面积上的比例关系，每一个不同等级道路里程的组合方案形成道路网 的一个等级结构。 21 2 城市道路网规模的指标描述【4 1 1 l 城市道路网密度 城市道路网密度是指建成区内道路长度与建成区面积的比值。道路网密度是 衡量城市道路网合理性的基本指标之一。一般来说，道路网密度应当满足这样的 要求：网的密度应当足够大，以保证又方便的通到运输路线的步行通道；为 了保证必需的交通运输速度，网的密度不应该超过一定的限度。因为过密的路网 有频繁的交叉路口，会使交通速度大大降低；道路密度这个名词，在广义上 理解应当是经济的，不仅考虑干线街道结构物的直接费用，而且考虑道路运输的 营运费用。 2 1 城市道路面积率 城市道路面积率是指建成区内道路面积与建成区道面积的比值。道路面积率 是衡量道路建设总体水平的指标。我国建设部于1 9 9 5 年颁布中华人民共和国国 家标准城市道路交通规设计规范( g b5 0 2 2 0 一9 5 ) ，指出：城市道路用地 面积应占城市建设用地面积的8 一1 5 ，对规划人口在2 0 0 万以上的大城市， 宜为1 5 一2 0 。需要指出的是：我国对城市道路面积率的计算中不包含居住用 地内的道路面积。 3 1 人均拥有道路面积 人均拥有道路面积是指建成区内平均每个非农业人口拥有的道路面积。与路 网密度一样，人均道路面积也是一个同时具有上限和下限的指标。一方面，为了 满足人们出行的方便和舒适需求，要求人均道路面积足够大：另一方面也有经济 性和土地资源的限制。 从我国现状来看，尽管人均道路用地呈增长趋势，1 9 8 4 1 9 9 8 年，全国人 均城市道路面积从3 0 4m 2 ，人提高到8 2 6m 2 ，人，同期1 0 大城市从3 0 4m 2 ，人 提高到6 0 6m 2 ，人。表2 1 显示的是2 0 0 1 年1 0 个大城市的人均道路面积，但 与同期自行车和机动车保有量的增长相比，交通基础设施的增长速度是远远滞后 的。并且人均拥有的道路用地和道路面积进一步增加的潜力是有限的。为了保证 城市交通的畅通，一方面，要保证人均道路面积要达到一个合理的水平，另一方 面，要积极从交通需求管理这方面想办法，从城市土地利用规划、交通结构优化 的角度、尽量消减不必要的交通量。 表2 12 0 0 1 年1 0 大城市人均道路面积( 单位：m 2 人) i 北京 天津沈阳哈尔滨上海南京武汉广州重庆 西安 _ 5 6 45 8 779 86 1 63 3 69 6538 8 66 0 35 1 2 资料来源：陆化普等城市交通管理评价体系北京：人民交通出版社2 0 0 3 0 6 2 _ 2 城市道路网发展规模的合理性 改革开放以来，我国城市道路建设一直在不断进行，但是城市交通拥堵现象 依然是有增无减，一直处于一种“拥堵一修路一再拥堵一再修路”恶性循环之中。 这种现象可以用著名的当斯定律( d o w n sl a w ) 来进行解释，当斯定律认为：沿着 交通走廊的新的道路建设降低了出行时耗，但同时吸引了其他道路的交通量转移 或者诱发了新的交通量。经过一段时间后，最终该走廊( 包括新建道路) 将恢复到 原来的拥堵水平。可见仅靠城市道路的不断扩建是无法完全解决城市交通问题 的，这已经为绝大多数的交通工程师们所接受，但问题是我们的城市到底需要什 么样的城市道路，我国的各类不同规模不同性质的城市其城市道路网应该达到一 种什么样的规模? 这对城市交通发展和交通政策制定将产生至关重要的作用。因 为，在目前其他交通方式( 比如轨道交通) 不发达的形势下，城市道路网仍然是 城市各种交通流的最基本的( 甚至唯一的) 的载体，几乎所有的交通措施和政策 制定必须首先得依据城市道路网的状况。 如果城市道路发展规模过小，就会造成城市道路网总体容量严重不足，将引 起交通拥堵，大量地增加交通的社会拥挤成本，以至于无法满足城市生产和生活 活动所必需的交通需求，由此引发的交通问题将很难通过其他途径和方法进行根 本解决；相反，道路发展规模过大，较大的道路网密度必然形成众多的交叉口， 过多的交叉口又将造成太多的延误，导致交通运输效率低下，浪费能源。同时， 过大的道路发展规模对我国城市用地紧张雪上加霜，也不利城市社会经济的可持 续发展。可见，要很好地发挥城市道路网的规模效益，城市道路发展必须在一定 的合理规模范围之内，关键在于如何确定这个范围。 合理的路网规模是一个带有目标性质的量，指供应与需求达到均衡状态的道 路系统的高效率配制，一它应是权衡各种因素的量值，关系到建设投资、路网流量， 也关系到投资的经济效益。需要指出，这里的“合理”是一个相对概念，是在一定 条件下达到预期目标的一种结果，离开城市的实际情况和发展目标讨论规模的合 理性是没有意义的。城市道路网发展规模的合理性所涵盖的内容十分广泛，具体 体现在以下几个方面： 城市道路网发展规模与经济发展的特定阶段和水平相适应： 城市道路网发展规模不仅要从供需平衡的角度出发，考虑满足经济对交 通的需求，还要从促进经济发展的角度出发，考虑引导经济发展的作用。 城市道路网的建设、发展必须与经济发展的进程相适应，与现代化、城 市化和可持续发展相适应。 合理的城市道路网规模还反映在以下两个方面的最佳组合：其一，城市道路 网必须是以最小的总里程满足于地方工农业生产建设与人民物质文化交流交往 的需要，且适应于发展；其二，城市道路网等级级配恰当，相互作用影响效果最 大，且运输经济。 2 3 城市道路网发展规模的影响因素分析 城市道路建设置身于城市这个复杂的巨型系统，城市道路的发展规模要受到 种种因素的影响和制约，如：城市社会经济发展水平，城市用地规模以及土地资 源的稀缺程度，城市交通需求量以及建设资金等等。 2 3 1 城市人口对城市道路网规模的影晌 随着城市化进程的加快，城市人口比重迅速提高，大量的人口集聚城市，直 接的影响是人与人之间的交流日益增多，城市交通需求总量膨胀，需要有足够的 道路设施来满足人们的出行需求。同时，由于人口的不断增多，城市人口出现“外 溢”现象，城市逐渐向郊区扩张，城市规模的扩大同样需要有向外延展的道路设 施来支撑。总之，城市人口与城市道路设施规模之间存在着一定的相互关系。研 究发现：在我国各城市中，城市道路网规模与城市人口之间基本上呈现出一种线 性关系，城市道路设施的建设规模随着城市人口规模的扩大而扩大。 2 3 2 经济发展水平对城市路网规模的影响 近几年，我国各个城市道路网规模发展都比较快，但是由于城市之间存在着 各种差异，因此导致城市道路网规模地域分布的不均衡性。若将我国行政区域划 分为东、中、西部三大经济区域，城市道路总面积和人均道路面积都呈现由东至 话的递减梯度，见图2 1 所示。 桨 椒 隹卜 一 娶 旧 营 捌 露 完善的道路网络提高了公交车的运行速度，减少了私人机动车的出行， 减少其污染物的排放： 层次分明，功能清晰的道路网络中各等级道路衔接良好，车流运行畅通， 减少了由于车辆停止与发动而产生的比其正常行进时多数倍的污染物： 完善的道路网络减少了交通对居民生活环境的直接干扰，在很大程度上 减少交通产生的噪音、振动及污染，为城市居民创造良好的生活环境。 32 城市道路网的型式 城市道路系统是为适应城市发展，满足城市用地和城市交通以及其他需要而 形成的。在不同的社会经济条件、城市自然条件和建设条件下，不同城市的道路 系统有不同的发展形态。从形式上，常见的城市道路网可归纳为四种类型【6 】： 1 1 方格网式道路系统 方格网式又称棋盘式，是最常见的一种道路类型，它适用于地形平坦的城市。 用方格网道路划分的街坊形状整齐，有利于建筑的布嚣，由于平行方向有多条道 路，交通分散，灵活性大，但对角线方向的交通联系不便。有的城市在方格网的 基础上增加若干条放射干线，以利于对角线方向的交通，但因此又将形成三角形 街坊和复杂的多路交叉口，既不利于建筑布置，又不利于交叉口的交通组织。完 全方格网的大城市，如果不配合交通管制，容易形成不必要的穿越中心区的交通， 一些大城市的旧城区历史形成的路幅狭窄、间隔均匀、密度较大的方格网，己不 能适应现代城市交通的要求，可以组织单向交通以解决交通拥挤问题。方格网式 的道路也可以顺依地形条件弯曲变化，不一定死板地一律采用直线直角。 2 l 环形放射式道路系统 环形放射式道路系统起源于欧洲以广场组织城市的规划手法，最初是几何构 图的产物，多用于大城市。这种道路系统的放射形干道有利于市中心同外围市区 和郊区的联系，环形干道又有利于中心城区外的市区及郊区的相互联系，在功能 上有一定的优点。但是，放射形干道容易把外围的交通迅速引入市中心地区，引 起交通在市中心地区过分的集中，同时会出现许多不规则的街坊，交通灵活性不 如方格网道路系统。环形干道又容易引起城市沿环道发展，促使城市呈同心圆式 不断向外扩张。为了充分利用环形放射式道路系统的优点，避免其缺点，国外一 些大城市己将原有的环形放射路网调整改建为快速干道系统，对缓解城市中心的 交通压力，促使城市转向沿交通干线向外发展起了十分重要的作用。 3 l 自由式道路系统 自由式道路常是由于地形起伏变化较大，道路结合自然地形呈不规则状布置 而形成的。这种类型的路网没有一定的格式，变化很多，非直线系数( 道路距离 与空间直线距离之比) 较大。如果综合考虑城市用地的布局、建筑的布置、道路 工程及创造城市景观等因素精心规划，不但能取得良好的经济效果和人车分流效 果，而且可以形成活泼丰富的景观效果。国外很多新城的规划都采用自由式的道 路系统。美国阿肯色州1 9 7 0 年规划的新城茅美尔( m a u m e l | e ) ，城市选在一片 丘陵地，在交通干道的一侧布置了工业区，另侧则结合地形、河湖水面和绿地 安排城市用地，道路呈自由式布置，形成很好的居住环境。 我国山区和丘陵地区的一些城市也常采用自由式的道路系统，道路沿山麓或 河岸布置，如青岛，重庆等城市，但这种布置多是从工程因素出发，有的道路仿 照盘山公路修建，不十分自然。而且，在传统的规划思想下，只要有一些平地， 都尽可能采用方格式的道路系统。 4 l 混合式道路系统 由于历史的原因，城市的发展经历了不同的阶段，在这些不同的发展阶段中， 有的发展区受地形条件约束，形成了不同的道路形式，有的则是在不同的规划建 设思想下形成了不同的路网。在同一城市中，同时存在几种类型的道路网，组合 而成为混合式的道路系统。还有一些城市，在现代城市规划思想的影响下，结合 城市用地的条件和各种类型道路网的优点，有意识地对原有道路结构进行调整和 改造，形成为新型的混合式的道路系统。 常见的方格网加环形放射式的道路系统是大城市发展后期形成的效果较好 的一种道路网形式，如北京。 还有一种常见的链式道路网，是由一两条主要交通干道作为纽带( 链) ，好 象脊骨一样联系着各类较小范围的道路网而形成的。常见于组合型城市或带状发 展的组团式城市，如武汉、兰州等城市。 经历了不同阶段发展的大城市的这种混合式道路系统，如果在好的规划思想 指导下，对城市结构和道路网进行认真的分析和调整，因地制宜地规划，仍可以 很好地组织城市生活和城市交道，取得较好的效果，合肥市的道路系统十分重视 道路的性质和功能分工，用道路系统组织城市，是一个较好的例子。规划中把城 市的交通千道同公路干线连成一体，把城市划分为九个分区。公路交通可以便捷 地进入城市，同时又不穿越城市中心，城市中心地区和各城市分区的内部另有一 个由生活性干道为主构成的服务性路网，城市货运交通环境与城市生活环境互不 干扰，同时还安排了全市自行车干道和步行街。 3 3 城市道路网发展特陛分析 33 1 道路网发展的阶段性 道路网发展规模通常遵循这样一个过程起步期、快速发展期、稳定期。 这种现象如同生物生长过程一样，经历发生、发展和成熟三个阶段，而每个阶段 的发展速度是不相同的，开始较慢，中间较快，后期越来越慢。起步期以里程增 长为特征，以基本连通为目标。快速发展期以建设高等级道路为特征，以提高网 络容量、提高可达性为目标，并形成比较完善的网络。进入稳定期后，道路网将 维持一个较为稳定的里程规模，以完善路网结构、提高服务水平为目标。具有这 种变化特征的曲线称之为生长曲线，因此，本文用生长曲线模型来研究道路网建 设规模的发展阶段。 根据上述生长曲线特点的描述，令哆么为变量m 的增长速度，则可由 只( 代表道路网的发展建设规模) 的相对变化率构造如下微分方程： 曲t 塑：6 ( 1 一孥) ( 3 1 ) y f l 西t ， 上式中，且是道路网发展规模在r 时刻的相对变化率，三是道路网发展 m 的极限规模，兰是，时刻道路网发展的相对水平，( 1 一警) 则是道路网潜在发展的 相对水平。 从式( 3 1 ) 中我们可以发现，道路网发展规模的相对变化率与其潜在发展 的相对水平成正比，比例系数是6 。进一步整理化简式( 3 1 ) 得： y t2 专 之 其中a 、6 均为正常数。根据生长曲线的特点，利用高等数学中求函数曲线 拐点的方法，可把m 划分为4 个阶段，如图3 1 所示，其特性值见表3 1 。 y l y 2 y o y 1 图3 1道路网规模发展过程和发展速度曲线示意图 从图3 1 和表3 1 中可以看出，在起步期，系统发展速度( d y f ，d t ) 缓慢， 逐渐上升至助6 ；在成长期，系统处于迅速发展阶段，具有较高的发展速度， 由助6 迅速上升至肋4 的最大值；在成熟期，系统发展速度虽然逐渐下降，但仍 保持较高，大于6 6 ；在衰退期，系统发展速度逐渐下降，缓慢地接近系统的 终态。 表3 1城市道路系统发展过程分析 t y ld y t d t发展时期发展性质 0 ，t 1 )缓慢上升 上升 起步期发展缓慢 t 1 三( 3 一拈) ，6 上6 6 ( 拐点) ( t 1 t 0 ) 迅速上升上升 成长期 t 0三2 ( 拐点)三6 4 ( 极大) 发展快速 ，t 2 ) 继续上升下降 发展持续 成熟期 t 2 j l ( 3 + 3 ) 6 三6 6 ( 拐点) ( t 2 ，+ o o ) 趋于平稳下降衰退期发展缓慢 3 3 2 道路网发展的有限性 由上一节的分析我们知道，一个城市的道路网发展必定存在一个极限，这个 极限就是道路网发展的最终状态，在道路网发展进入衰退期后，将缓慢地无限接 近这个状态。一个城市道路网发展的极限通常受城市环境资源承载力和环境污染 承载力这两个因素的制约。 其中城市环境资源承载力包括城市土地资源承载力和城市能源承载力，城市 2 4 土地资源承载力是城市交通在一定的道路、交通状态和环境条件下，城市土地资 源所能支持的交通发展的最大规模：城市能源承载力就是城市交通能耗达到交通 环境所能提供的能耗极限值时的交通规模；城市环境污染承载力是一定时期和一 定范围内，特定交通结构下，满足一定生活水平和环境质量的要求下，在不超过 环境系统自我维持和自我恢复能力的范围内，环境容纳交通系统排放的污染物达 到最大量时，所支持的交通系统的发展规模【7 】。 3 3 3 大趋势下的多阶段性 从大的趋势看，城市道路发展规模基本符合“生长曲线”的变化规律，但从微 观看，其还存在着多阶段性，即随着城市社会经济的发展，既有路网规模达到一 定程度后，会再次出现不相适应的矛盾，从而会出现第二个生长过程，使社会经 济与路网规模之间又达到相互适应的状态。这就可能出现多个“s ”形曲线的发展 过程，如图3 2 所示。 l t 图3 2 城市道路网规模发展过程的多阶段性曲线 造成这一现象的原因是由于影响道路网规模的因素发生了扰动，使路网规模 发生跃迁。这些因素主要包括： 1 1 社会经济条件的扰动 社会经济的发展是需要交通运输条件保障的。当社会经济发展时，其对道路 交通运输的需求会表现出明显的依赖性，因此，要发展该地区的经济，会在短时 间内进行大量的城市道路建设，表现为路网规模总量的增长，从而改善了区域的 区位发展条件，道路建设和社会经济发展相互促进迅猛发展。 2 l 区域政策的出台 纵观国内外众多城市的发展历史可以发现，政府对某个区域政策的优惠和鼓 励，会刺激该地区各相关产业的发展。交通运输作为社会经济发展的基础产业， 对其他产业的促进和引导作用表现的很明显。因此某个地区要寻求发展，就会有 相关的区域产业政策的倾斜，提供强有力的政策保障，促进道路建设规模的快速 增长。此外城市行政区划的改变，也会使道路网规模发生跃迁。 3 ) 新资源的探明开发 有一些欠发达地区地理地貌复杂，但是资源较为丰富，尤其是旅游资源的开 发利用，会加速发展城市道路的建设，从而带动其它产业的发展。 4 ) 资金的投入 欠发达地区基础设施落后的主要原因就是财力不足，难以保证建设资金到 位。当国家财政拨款投入到欠发达地区的道路建设中时，会加速道路建设步伐， 但是国家财力有限，往往也只能保证几年的持续投资，因此也就是道路建设迅猛 发展的突飞变化时期。 3 3 4与经济发展的互动性 通过对路网规模影响因素分析我们发现，道路网规模与经济发展具有很强的 相关性。当一个地区的道路网适应当地经济发展的话，就会加快当地经济的发展， 而当经济发展到一定规模以后，现有的路网就不能满足经济发展的需要，需要扩 大路网规模来满足这种需求，如此循环发展下去，直到社会经济发展摆脱交通条 件的制约，路网规模基本发展到成熟状态为止。 由于道路建设属于公益性基础设施建设，建设周期长、投资大，其规模的增 长一般是在保持历年规模基础上的m 喷性”增长【8 】。区域社会经济的发展可能会出 现较大的波动，但是由于道路建设一旦投入，很难再停下来，因此两者可能在一 个时期内不保持同步增长。分析一些典型城市演变过程，可用道路网规模与社会 经济发展增长速度的弹性系数，来探讨两者的变化关系。道路网规模与社会经济 增长的弹性系数表示为： e ：鱼 r g ， ( 3 3 ) 式中： 道路网规模在第，年的年均增长率 0 社会经济经( g d p ) 在第，年的年均增长率。 由于道路网规模的基数比较大，而且所需投资规模也很大，建设周期长，使 得年均增长速度一般较国内生产总值的增长速度为小，因此一般两者的弹性系数 e 1 。依据表3 2 所列的数据，绘制出每个城市道路网规模与国内生产总值 ( g d p ) 的弹性系数曲线图。 表3 2 我国几个主要城市道路网规模( 里程) 与g d p 的弹性系数 、辫商 上海广州济南香港 年份 1 9 7 80 0 4 4 2 6 5 4 2 1o 0 8 5 6 7 7 1 9 8 01 5 2 2 9 6 6 9 2 60 0 5 2 8 7 3 5 3 404 9 9 6 4 2 1 9 8 50 3 3 7 10 0 9 6 80 8 13 4 6 6 5 2 712 4 4 9 6 9 1 9 9 001 2 2 4 6 1 5 3 103 1 6 4 2 1 4 4 80 2 2 5 6 9 5 1 9 9 21 7 4 7 7 7 4 9 8 604 1 3 4 9 6 1 9 9 5o2 0 4 8 4 0 6 3 701 1 3 6 5 7 7 4 50 11 8 3 4 60 3 6 3 9 9 8 1 9 9 60 8 8 4 0 2 6 9 8 801 5 1 5 5 1 6 2 70 0 0 5 8 5 40 9 7 9 7 5 7 1 9 9 73 3 4 19 0 4 5 8 1 0 0 9 8 3 0 2 8 2 60 6 4 4 2 8 80 9 5 0 3 5 1 9 9 80 8 7 4 7 7 15 4 90 2 6 1 9 4 0 1 80 3 2 7 6 8 90 0 4 2 8 7 3 1 9 9 92 7 0 7 19 2 6 6 10 2 9 5 4 4 6 9 70 0 3 4 0 9 4o 0 9 6 3 5 2 2 0 0 036 0 2 7 5 3 9 444 2 8 8 3 2 6 3 60 1 1 3 0 6o 0 0 8 14 5 2 0 0 1 03 3 5 1 4 5 8 1 70 4 7 8 8 8 5 13 60 1 5 5 3 1 40 3 2 5 2 8 2 0 0 20 7 8 6 9 3 3 7 0 70 1 6 8 9 4 0 5 91 1 5 1 3 8 8 资料来源：中国统计数据库 图3 3 上海市道路网规模与社会经济增长的弹性系数变化图 图3 4 广州索道路霸嫒横与国走生产悬僮的弹性系数夔线圈 图3 5 济南市道路网规模与国内生产总值的弹性系数曲线图 图3 6 香港道路网规模与国内生产总值的弹性系数曲线网 * 2 8 由图3 3 到3 6 可以看出，道路网规模与g d p 的弹性系数的变化曲线大致 呈周期的波浪状变化，这是由道路网发展的特性引起的，当一个城市的交通基础 设施难以满足社会经济发展需要的时候，需要有一个不断加速建设发展的过程， 以使经济摆脱基础设施建设短缺的制约，这时弹性系数开始增加，波形的变化幅 度较大，曲线逐步达到一个峰值，而当道路网建设规模逐步适应社会经济的发展 需求后，道路网规模的增长速度明显减缓，弹性系数开始变小，并逐渐趋于稳定。 随着社会经济的发展，当新的供求矛盾再次出现时，经济受到制约，增长速度变 慢，而道路网建设的投入会有所加大，增长速度再次加快，所以又出现了弹性系 数上升的变化趋势。如此下去，两者总量都在呈现螺旋式的增加。但弹性系数的 总趋势是在衰减变小，直到道路网发展进入成熟期，弹性系数趋于稳定。 需要说明的