（交通运输规划与管理专业论文）大城市道路网合理结构及间距研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 城市道路交通系统是城市交通的主要载体，它对交通的制约因素是问题成 因的主要方面。目前国内城市道路交通系统中，“道路功能不明晰，道路级配不 合理”的矛盾最为突出，然而，关于城市道路网的研究主要集中在道路功能层 次结构方面，对于何种道路等级级配和间距才能保障道路功能充分发挥等一些 细节问题研究较少。鉴于此，本文将依托国家自然科学基金项目“城市铁路客 运枢纽交通衔接合理性自动判别与仿真”( 5 0 7 7 8 1 4 1 ) ，对道路等级结构和道路 间距作深入的探讨。 本文在分析道路系统特征的基础上，明确了道路分类的思路和各类道路功 能，指出了我国道路系统存在的问题；以道路功能为切入点，分析了城市客运 交通出行距离的特征，并对各级道路优势出行距离进行了推导；以供需平衡的 思想，对各等级道路所承担的需求量和供给能力的公式进行了确定，进而确定 了道路等级级配的合理性评价方法；最后，论文提出了交叉口安全可靠度的概 念，在探讨交叉口安全的不确定性因素基础上，采取正交法设计实验方案，应 用v i s s i m 进行仿真实验，确定了交叉口交通冲突数模型，并利用灰色聚类的方 法建立以冲突率为评价指标的交叉口安全可靠性分析模型。通过分析交叉口间 距和交叉口安全可靠度、交叉口容量可靠度三者之间的关系，提出了交叉口间 距( 道路间距) 确定的方法。 关键词：道路级配优势出行距离交叉口安全可靠度交通冲突交叉口间距 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t u r b a nr o a dt r a n s p o r ts y s t e mi st h em a i np a r to ft h ec i t yt r a f f i c ，i t st r a f f i c c o n s t r a i n t si st h em a i nc a u s eo ft h ep r o b l e m a tp r e s e n t ，t h e r ea r em a n yp r o b l e m sa t d o m e s t i cr o a dt r a n s p o r ts y s t e m ，a n d o b s e n r er o a df u n c t i o na n du n r e a s o n a b l e n e t w o r kg r a d ep r o p o r t i o n i st h em o s to b v i o u s b u tt h e r ea r em a n yr e p r e s e n t a t i o n s a b o u tr o a df u n c t i o na n da d m i n i s t r a t i v el e v e l sa n df e wr e s e a r c h e so ng r a d ep r o p o r t i o n a n dr o a ds p a c ew h i c hg u a r a n t e e sm a df u n c t i o n b a s e do nt h ea b o v e , t h i ss t u d yw a s s u p p o r t e db yn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef u n dr e a s o n a b l e n e s s “d i s c r i m i n a n ta n d s i m u l a t i o nf o r i n t e l l i g e n th u bt r a f f i cm o d e sc o n n e c t i o no fu r b a np a s s e n g e r t r a n s p o r t a t i o n ( 5 0 7 7 8 1 4 1 ) i tc h i e f l yf o c u s e do nr o a dg r a d ep r o p o r t i o na n ds p a c e t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fu r b a nr o a ds y s t e ma n dd i s c u s s e st h e t h i n k i n ga n df u n c t i o n so f e v e r yc l a s s i f i c a t i o nr o a dc l a s s i f i e d ，i tp o i n t so u t t h a tt h e r e a r em a n yp r o b l e m si nt h em a ds y s t e m r o a df u n c t i o ni st h ec u t - i np o i mo fm y r e s e a r c h ，s oi ti si m p o r t a n tt ol o o kf o rm e a s u r a b l ei n d e x e s i ta n a l y s e st r a v e ld i s t a n c e d i s t r i b u t i o no fu r b a nt r a f f i ca n dm a dp r e p o n d e r a n tt r i pd i s t a n c ea ta l ll e v e l si d e r i v e d t h er a t i o n a l i t yo fr o a dc a t e g o r ys t r u c t u r ec 越b ed i s c u s s e db yt h e e q u i l i b r i u mt h o u g h ta b o u ts u p p l ya n dd e m a n d a tl a s t , an e wc o n c e p to fs a f e t y r e l i a b i l i t yi sp r o p o s e df o rs a f e t ye v a l u a t i o nm e a s m ea ti n t e r s e c t i o n b a s e do n u n c e r t a i n t yf a c t o ro f i n t e r s e c t i o ns a f e t y , t h ep a p e ru s 岱o r t h o g o n a lm e t h o dt od e s i g n e x p e r i m e n t , a p p l i e st r a f f i cs o f t w a r ev i s s i mt os i m u l a t i o ne x p e r i m e n ta n ds e t sl 巾 t r a f f i cc o n f l i c tn u m b e rm o d e l o nt h i sb a s i s ，t h ep a p e re s t a b l i s h e sa l li n t 酬o n s a f e t yr e l i a b i l i t ym o d e lw h i c ht a k e sc o n f l i c tr a t i o sa st h ei n d e xb yc l u s t e r i n gm e t h o d d e t e r m i n i n gi n t e r s e c t i o ns p a c e ( r o a d ss p a c e ) m e t h o d o l o g yi sp r o p o s e db ya n a l y z i n g t h er e l a t i o nb e t w e e ni n t e r s e c t i o ns p a c ea n di n t e r s e c t i o ns a f e t yr e l i a b i l i t y , i n t e r s e c t i o n c a p a c i t yr e l i a b i l i t y k e yw o r d s ：r o a dg r a d ep r o p o r t i o n ；p r e p o n d e r a n tt r i pd i s t a n c e ；i n t e r s e c t i o ns a f e t y r e l i a b i l i t y ；t r a f f i cc o n f l i c t ；i n t e r s e c t i o ns p a c e 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 研究生( 签名) ：童垒纠日期：! z ! 望! 生 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) 幽 导师( 签名) ： ；豸圭日期：o 五见生 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究的背景及意义 第1 章绪论 随着我国城市化和机动化水平的不断提高，导致交通需求迅速增长，交通 供需矛盾日益尖锐。由于交通供需的不平衡，城市交通出现了交通拥挤现象， 往日汽车给人们带来快捷方便的美好的日子已经过去，取而代之的是人们“乘 车难、出行难”的慨叹。出行难和其他社会问题一样，成为老百姓“心中永远 的痛”。 交通规划和管理工作者已经着手研究交通拥挤的症状、病灶及病因。城市 布局、土地开发强度、交通结构、交通需求管理( t m d ) 、智能交通系统( r r s ) 、 交通政策法规等等，均已成为国人研究的热点，但是对于承担交通量的载体， 在道路网规划设计过程中的重要指标和方法一道路等级级配、道路间距、道 路微观布局等，却关注不多。 道路因交通的需要而产生，道路系统的规划是城市交通规划的主要方面， 城市道路网络规划是否科学合理直接影响到道路交通系统是否能适应社会经济 的发展、各交通方式是否能相互协调并密切配合、道路网结构是否能产生最佳 的社会经济效益、人和物的出行是否方便、迅速、舒适、经济和安全。长期以 来，在道路网规划建设中，国内一些城市只注重快速路和主干路的规划建设， 忽视城市次干路与支路网的规划建设，导致城市道路网级配不尽合理。若缺乏 次干路一级道路，则交通生成点与主干路系统缺乏过渡性连接设旌，支路流量 汇集到主干路的过程缺少缓冲，造成主干路局部交通压力过大；若缺少支路一 级道路，则不可避免地部分次干路充当支路的功能，造成次干路的本身功能难 以发挥，道路功能紊乱。以上两种情况都将导致城市交通集中在几条贯通性干 路上，不仅不利于机非分流系统的形成，也不利于不同距离出行的相互分离， 更不利于不同类别道路系统交通功能的发挥，普遍表现为：城市道路交通该快 不快、该畅不畅、该通不通、该达不达；长距离交通与短距离交通重叠，机动 车交通流与非机动车交通、步行交通重叠，快速交通流与常速交通流重叠等混 乱现象。 造成级配不合理的原因很多，规划中的级配“缺位”是其中的重要因素， 武汉理1 = 大学硕士学位论文 既表现在建设前的路网规划，又体现在建设后的道路改扩建规划中。建设前的 路网规划强调了用地性质、功能的作用，忽视了等级道路的衔接与协调，提出 大刀阑斧的建设思路，偏爱宽马路、大马路，箍之以为经济加速创造条件的政 治目的，却忽视了道路功能和低等级道路的建设，缺乏有效、科学的支路系统 规划；建设后的道路改扩建规划不同程度上带有一定盲目性，存在有“头痛医 头、脚痛医脚”的“只见树木不见森林”的错误做法，或缺乏统筹考虑，建了 拆，拆了又建，难以还城市一片洁净的天空。对道路功能定位的不准确也是造 成道路功能层次紊乱的因素，某些特大城市的支路密度很高，但支路不成系统， 路幅较窄、断头路及错位交叉口多，通达性差，难以成网，自然利用率不高。 当然，规划师对道路功能、道路级配本身的关注不够、对现有级配理论合 理与否的置疑才是造成道路级配在路网规划中处于尴尬境地的根本原因。目前 的道路网规划，多在确立了用地功能、布局的基础上进行，很少考虑道路网功 能层次、道路布局与出行需求特征的适应性，对于交通需求与路网布局、等级、 密度等的关系缺乏足够的认识。这种做法存在很多弊端。城市交通问题的整治 与改善固然与交通发展政策、交通需求管理等“软件”密切相关，但作为城市 交通的载体，对“硬件”，即城市道路系统的规划建设和更新改造更是我国城市 面临的紧迫任务。如果不从全局的、系统的观点改造与更新城市道路，再先进 的“软件”在先天不足的“硬件”上，也难以充分发挥作用。道路建设是百年 大计一旦确定，发现问题后再拆迁重建，将耗资巨大，而且会极大阻碍城市的 发展，加剧城市拥堵。 综合以上几方面的分析，无论是从解决城市交通拥挤的角度，还是为支持 城市未来的发展，都迫切需要合理的道路网络与之相匹配，因而也就非常有必 要确定城市合理的道路结构和间距关系。本文将依托国家自然科学基金项目“城 市铁路客运枢纽交通衔接合理性自动判别与仿真”( 5 0 7 7 8 1 4 1 ) ，主要探讨大城 市道路网等级结构和间距确定问题。城市道路网等级结构是指各种不同等级的 道路在整个城市道路网中所占的比例关系。在这样的形势下，研究确定我国城 市道路网合理的等级结构，调整各层次道路功能，合理增加道路设施供应量， 对于解决我国城市交通问题具有重要理论意义和实用价值。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 本文将涉及到道路等级结构、道路间距( 道路密度) 及路网可靠性等方面 的研究，现将这几方面的研究成果介绍如下： 1 2 1 道路等级结构 从1 9 3 3 年雅典宪章起，发达国家就开始注重城市道路功能分类。1 9 7 7 年1 2 月通过的马丘比丘宪章认为雅典宪章把交通看成为城市基本功 能之一。道路应按功能性质进行分类，改进交叉口设计等是正确的，而且将继 续起作用，这进一步表明了研究城市道路功能的重要性。目前，各国都形成了 一套自己的城市道路分类方法和技术标准。美国公路与城市道路几何设计 ( 1 9 8 4 年版) 和城市街道设计、日本名古屋市场以及我国的城市道路设 计规范均不同形式地说明了各级道路性质不同、功能各异【l 】，在总路网中所 占里程与所承担的运输工作量也各不相同，但里程比重的“金字塔”形结构和 所承担运输量的“倒三角”形结构是大体一致的，这是不同等级道路性质所决 定，交通流由低级向高级汇集，同时交通流又由高级向低级疏散，这一集散过 程也可以说是交通流的网络分布特征( 具体比较见表1 1 ) 。 表1 - 1 我国与其它国家道路等级级配规定比较 我国规范规定的特大美国规范规定的日本名古屋采用 道路等级 城市路网里程比重( )道路里程比重( )的道路里程比重( ) 快速路6 耳田0 ( 7 2 1 3 3 5 - 1 0 ( 7 5 1 主干路1 2 弘1 9 2 ( 1 6 o ) 1 3 3 次于路 1 9 扣2 2 州2 0 8 )1 0 - q 5 ( 1 2 5 1 集流街道 5 1 0 ( 7 5 ) 地方街道 8 3 4 6 5 - 8 0 ( 7 2 5 1 支路 4 8 - 6 4 ( 5 6 ) 目前国内外只有一些相关的规范可作参考，至今还没有一套较为科学完善 3 武汉理工大学硕士学位论文 的理论，在国外基本上为空白。国内主要是进行定量的研究，可以主要分为两 个方面：利用运筹学中的线性规划原理来寻求满足一定条件下达到某种目标 最优的城市道路网等级结构，其目标函数通常依据研究侧重点的不同取建设费 用最小、通行能力最大等指标，而在约束条件中主要有建设资金约束，总里程 约束，满足一定的运输需求约束和满足一定的服务水平约束等，此种方法与公 路网结构优化相似【3 1 1 4 1 5 1 。从供需平衡的关系入手，分析城市道路等级级配和 功能层次合理匹配程度，涉及道路等级级配，但研究的目标是评价现有路网级 配的合理程度，并没有给出确定的等级级配的理论方法，研究不够深入【6 j ”。 1 2 2 道路间距 道路间距方面，国外规范普遍有所规定。如美国城市街道设计规定， 快速路、干路、支路和地方道路的平均间距为2 、1 、o 5 英里和3 0 0 - - , 5 0 0 英尺， 如纽约、华盛顿有的为6 0 - 7 0 米，有的为1 0 0 - , 2 0 0 米；荷兰规定市区范围 8 0 0 - - 1 0 0 0 米内不准有穿越交通；丹麦哥本哈根的旧居住区把7 0 0 米作为城市道 路交叉口的一般间距；德国慕尼黑根据绿波交通控制经验，建议干路间距为 7 0 0 - 1 0 0 0 米；前苏联规定，改建区道路交叉口间距为6 0 0 - - 8 0 0 米，新建区道路 交叉口间距为8 0 0 1 0 0 0 米；据英国经验，干路间距为2 5 0 - 7 0 0 米；西班牙巴塞 罗那的规划被认为是欧洲成功的规划范例，其街道几乎完全由1 3 0 米x1 3 0 米 的街道组成【21 0 1 。国内的上海对主干路、次干路和支路的间距要求大致为 8 0 0 1 5 0 0 、3 0 0 - - 5 0 0 和3 0 0 米。根据我国城市道路设计规范按其完全的方 格网反算得出的间距5 , - 6 千米、1 6 2 4 千米，1 和1 6 千米和5 0 0 6 0 0 米。除 了一些各国的规范外，我国一些学者也对其作了相关的研究：李朝阳对南京市 规划路网总体建设指标进行了详细分析【”】。全永粲等讨论了如何从满足交通需 求的要求和路网能够容纳的交通量来分析确定合理的路网密度或道路数量的问 题【1 4 】。周建军等通过长株潭三市的人口、经济和区域面积等指标的计算和利用 国外的一些图解分析计算三市的公路网密度，为三市的融合后的密度计算提供 了依据【”】。全永桑、景天然、郭大忠、杨佩昆、王兆森、蔡军等分别从交通信 号控制、交通事故率、路网容量、街区尺度、转向比例、居民出行效率等角度 0 6 1 4 2 2 1 ，提出干路间距的建议值，跨越幅度从2 5 0 m 到1 2 0 0 m 。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 3 路网可靠性 关于路网可靠度方面，国外最仞的道路网络可靠性研究仅仅停留在道路网 目的地的可达性上，即o d c o r i g i na n dd e s t i n a t i o n ) 间的连通性，也就是路网是否 连通；人们关心的是当某部分交通网络遇到灾害时，目的地是否可抵达，剩余 的交通网络能否提供紧急服务和撤退的作用。连通可靠性问题最早是由日本学 者m i n e 和k a w a i 于1 9 8 2 年提出的，并以连通可靠度反映路网保持连通的概率。 1 9 8 9 年，日本的i i d a 和w a k a b a y a s h i 提出路网终端可靠性的最小路集和割集算 法，以进行特殊o d 点间连通可靠性研究。连通可靠度的核心是以布尔型特征 值，即0 ，l 两种状态，标定路段或节点为基础，进而求解路径和路网可靠度。 连通可靠度分析假设当两点间只要有一条路径连通，则系统可视为连通可靠的， 它能够适应异常情况下路网基本通行能力的测评，却缺乏加载交通流和容量限 制的路网运行特征。日本学者a s a k u r a 和k a s h i w a d a n i 于1 9 9 1 年提出了以行程 时间波动性反映交通网络可靠度的概念，它是路网可靠性的另一种测度方法删。 1 9 9 6 年，a s a k u r a 提出在研究运行时间的可靠性时应考虑由于道路条件的恶化 而导致的容量的下降口3 1 。1 9 9 8 年，美国学者b e l l 等人研究行程时间可靠性的日 常交通需求敏感度分析方法，证实了行程时间可靠度可有效分析路网维持日常 运营状态时其运营服务质量的稳定性。但这种基于交通分配模型的行程时间估 计推算，存在假设条件苛刻，多种可靠性影响因素无法量化的不足。1 9 9 9 年， 美国犹他州州立大学a n t h o n y c h e n 等人提出了道路网络通行能力可靠性的概念 0 0 1 。2 0 0 0 年，美国的y a n g 认为行程时间可靠性和通行能力可靠性密切相关， 并提出基于两种可靠度统筹考虑的二维图示可靠性分析方法【5 5 1 。国内关于这方 面的研究比较晚，研究还比较零散不成系统。毛林繁将可靠性指标引入了公交 设计中；陈艳艳提出了畅通可靠度 3 3 1 ；侯立文给出路网可靠服务水平的定量形 式0 9 1 。 国内外关于可靠性分析应用于交通运输领域的时间还不久，有许多需要解 决的问题。目前已经有很多估计道路交通网络可靠性的算法，但这些算法大都 只在小型的网络上测试过，并没有应用于实际的道路交通网络。当随着网络规 模的变大，很多算法对计算量以及对内存的需求将会出现指数性增长。即使是 近似算法对计算量的要求也是很高的。道路交通网络是一个大系统，因此需要 研究更为有效的算法来计算道路交通网络可靠性。为了计算上的方便，目前在 5 武汉理工大学硕士学位论文 可靠性的估计中有很多严格的假设，而这些假设往往与实际情况并不吻合；在 很多研究中都假定路段性能服从某种分布，以体现路网的随机性质。但并没有 确切的证据表明，这种分布不会随着时间的改变而改变，同时要获取路段性能 的统计性质也是耗费工作量很大的工作。 1 3 研究内容 道路结构是一个复杂系统，本文将对道路等级结构和间距进行分析，研究 内容主要分为以下几个方面： 一、城市道路网络系统特征及问题研究 首先介绍了我国大城市中主要的道路网类型，并对其优缺点进行了对比分 析；接着根据阐述道路分类的基本思路，并对我国的道路分类和道路功能进行 了分析；最后对于造成我国交通问题中的道路系统原因进行了深入的探讨分析。 由此为后面的章节中的合理结构分析和间距的确定奠定了基础。 二、城市道路等级结构合理性分析 运用供需平衡的思想，基于道路等级与道路功能关系基础上，剖析了城市 交通出行距离的一般特性和模型参数；推导了各等级道路的优势出行距离，建 立了各等级道路交通供给与需求的关系，在此基础上，研究了道路等级结构合 理性评价的方法。 三、路网可靠性及道路间距分析 本论文将交叉口可靠性理论用以研究合理的道路间距( 交叉口间距) ，首先 引进交叉口安全的评价指标交叉口安全可靠度，在探讨交叉口安全的不确 定性因素基础上，采取正交法设计实验方案，并应用v i s s i m 进行仿真实验， 利用灰色聚类的方法建立以冲突率为评价指标的交叉口安全可靠性分析模型； 接着分析了道路容量与交叉口间距的关系，建立交叉口容量可靠度模型；最后 从安全与畅通的角度，确定了交叉口间距( 道路问距) 方法。 1 4 研究思路 本文采用系统工程学的原理和方法，以期条理清晰、分析严密、论证科学， 6 武汉理工大学硕士学位论文 并结合当前城市交通状况，遵循理论联系实际的原则，探讨了通过确定道路合 理结构及间距来改善我国路网效能低下的状况，从而使本研究具有一定的现实 意义和较强的生命力。本文技术路线如图1 - ! ： 现状和研究进展f 医忑磊1 1 1 磊孺f 丈城市道路系统特征分析| l。，。一 匡蛰 i 道路分类和功能定位j i。j 商秀习 j ! 一 ， 陌丽网瞬面两隔丽赤丽 距离 j 善；高i il 。蕃i 1 l 各4 璧雹! 1 8 i 挚承|l 交夏石交运覆蔽司 i 担的需求置ii 一。奚茹”1 1 _ r ，。，! 。，一：l ：，一 严蔫鬻鬻供l 觳口i 塞l i 宝a _ 可靠度f t 奴口容量可靠度l l 需平衡研究 |l 。1 一”一l 陌萌藏丽否司l 一一 一卜广= = ：= = i 堡堡竺。卜厂 1 三：竺i 图1 1 本论文研究技术路线图 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章我国城市道路网络系统特征及问题分析 城市道路网络系统，是由若干不同功能层次的道路按照一定的衔接关系或 空间布局形式组合到一起，再加上一套与之相适应的附属交通设施以及运转机 制( 即系统按照什么模式运行、是否有序) 共同组成。道路网络系统本身是一个 独立完整的网络系统，同时它也是城市交通系统的一个子系统。城市交通系统 是一个以人、车、路( 轨道) 、交通环境为基本要素的复杂的大系统，也称巨系 统。一般来说，城市交通系统可以分为载体予系统( 包括城市各类交通网络、场 站和交通工具) 、运输子系统( 包括运输方式的构成及运输组织管理等) o a g 【交通 管理子系统等。其中，作为城市交通的载体之一，城市道路系统被公认为是城 市交通系统中最重要的组成部分，它担负着各种机动车、非机动车、行人以及 地面有轨交通的运行。城市道路既是交通规划的主脉，又是城市规划的骨架， 其网络结构布局是否合理，关系到城市规划和城市交通的大局，因而占有重要 的地位。 2 i 大城市道路网类型 城市道路网的结构型式，是指道路网系统的抽象平面几何图形。它是为适 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为四种类型： l 方格网式道路系统 特点：道路横平竖直、纵横交织将城市划分为若干个规整的矩形，参见图2 - i 。 优点：设计简单，布局严整、简洁，有利于建筑布置，方向性好，中心区分散， 路网交通量分配比较均衡。 缺点：非直线系数大( 一般在1 4 左右) ，城市斜向联系差，对角线交通不方便， 过境交通不易分流。 应用：我国大部分旧城市和相当一部分新城市均为棋盘式，如北京、西安等城 市的中心区( 或旧城区) 。美国除首都华盛顿外，其它大中城市亦多呈方 格式。 8 武汉理工大学硕士学位论文 为了改善方格棋盘型路网的斜向联系，可以修建一定数量的对角线道路， 形成方格对角线形式的路网布局，但是这会形成三角形街坊和畸形交叉口， 对建筑布局和交叉口交通组织不利。 2 环行放射式道路系统 特点：在放射型路网基础上增加若干与市中心成同心圆的环形道路，见图2 2 。 优点：既有利于市中心区与各分区、郊区以及市区外围相邻地区的纵向联系， 同时又有利市内的横向联系。具有放射型路网优点而无其缺点，交通通 达性能好，非直线系数小，有利于过境交通分流。 缺点：组织交通不及方格网灵活，街坊形状不够规则；如果交通规划不当，在 市中心地区容易引起交通集中，交通压力有增大趋向，易迷失方向；且 不利于各分区之间的联系。 应用：国外城市广泛采用，如伦敦、巴黎、莫斯科、柏林等，我国大城市目前 采用的不多，但有向此型式发展的趋势；成都市是由八条放射路及两条 环路组成的放射环状道路网。 ! i jl f j |1 1i f _ 一_ f 一 i - 1 o - 一 i _ i 图2 1 方格网式图2 - 2 环行放射式 3 自由式道路系统 特点：结合地形，道路弯曲，无一定的几何图形，见图2 3 。 优点：既考虑了道路功能，又结合自然条件，对自然地形适应很好；充分利用 地形地势布设线路和安排城市用地分区，可节省工程造价，获得优美自 然的城市景观以及流畅协调的线型。 缺点：任意两点问交通距离较大，交通组织困难；非直线系数大，不规则街坊 多，建筑用地较分散。 应用：多用于地形复杂的山城或水乡，如我国的重庆、青岛；英国的坎巴诺德 新城( c u m b e r n a u ) 通过采用自由型道路网，做到车行路与步行道路分别自 9 武汉理工大学硕士学位论文 成系统互不相交，保证汽车由高速公路驶入市区不遇红灯相阻直到目的 地。 4 混合式道路系统 特点 优点 缺点 应用 这种路网是根据城市用地条件，采用上面几种形式的组合，见图2 4 。 规划的好，能取各式的优点，避开它们的缺点，达到较好的效果。 从一定程度上破坏了城市街坊的整体性。 目前，我国有不少大城市就采用方格加环形放射混合式路网。如北京、 上海、武汉、南京等它们保留着旧城原有的方格式路网，为减少市中心 的交通压力，设置了环形及放射道路，由此形成了方格网加环形放射的 混合式路网，构成混合式道路网。 图2 3 自由式图2 4 混合式 从上面的分析可以看出，上述四种基本路网都有各自的优缺点，因此，在 一定的地形条件和发展历程的基础上，选择合理的路网结构型式，不仅能缩短 居民平均出行行程，而且提高城市道路网建设的社会效益，对于整体的路网规 划也有着重要的意义。 2 2 城市道路分类及功能定位 2 2 1 城市道路分类 2 2 1 1 城市道路分类思路 l o 武汉理工大学硕士学位论文 英国人屈谱是伦敦警察局副总监，他根据管制伦敦市的道路交通的经验， 写了一本书城市计划与道路交通。这本书得到了梁思成的赞赏。书中的主要 思想之一就是区分道路的性质( 或道路功能) ，对于交通性干路，两旁不应有临 街建筑，不能装卸货，不应有停车场，不许行人通过等等【7 5 1 。这些思想即使从 现在看来无疑也是正确的。相应的一些措施正体现了道路的最基本的功能 道路的交通设施功能。1 9 3 3 年的雅典宪章明确指出，“交通是城市的四大 功能之一，城市道路功能不分是城市交通面l 庙的重要问题，街道需要进行功能 分类，其中车辆的行驶速度是道路功能分类的依据”。1 9 7 7 年通过的马丘比 丘宣言认为，实践证明“把交通看作为城市基本功能之一，道路应按功能性 质分类，改进交叉口设计等”是正确的。 道路系统只有在内部相互联系的各要素间形成合理的稳定的组合形态( 如 排列次序、聚集状态、联系方式及各要素之间的相互影响) 后，才能有效发挥 系统的功能。对于道路系统的功能，雅典宪章指出：街道应根据不同的功能 分为交通要道、住宅区道路、商业区道路和工业区道路等。这类功能分类方法 为我们提供了分类思路，但它是从城市规划、土地利用功能分区的视角来考虑 的，将功能分类的重点放在了出行耳的，却没有认识到道路承担交通量的本质 特征。区分道路功能的标准有道路在城市交通的地位、承担交通流的出行距离、 通过性或集散性、生存性或生活性等等。 1 ) 等级结构与道路功能 路网等级结构涉及到各层次之间平滑过渡，路网功能发挥。相应的，不同 的城市道路其所承当的主要交通功能是不同的，对于不同等级的道路应进行科 学的功能定位，并通过确定合理道路等级级配，使各层次的道路子系统能够各 尽其职，使道路网络除了具有形式上的层次性外，更具有功能上的层次性，从 而增强道路网的整体效益。城市道路的等级结构对城市道路网整体效益的发挥 起着十分重要的作用：如果各个等级的道路其比例关系搭配的合理，就可以充 分发挥相互之间的协作作用，使路网的整体效益发挥到最大；反之，如果道路 等级级配不合理，各层次道路相互衔接失调，即使城市道路总面积具有相当规 模，也不能较好地发挥路网的总容量。 2 ) 通达性与道路功能 通过性交通( 也称为疏散性交通) ，顾名思义是要求交通流能够畅通、快捷 的通过某一道路，强调的是“通”。为了满足“通”的需求，道路应与对外交通 武汉理工大学硕士学位论文 系统有好的衔接关系。相反，另一类交通为出入性交通( 或称集散性交通) ，它 的功能不在于“通”，而是为道路两侧用地开发提供到达和离开服务，要求进出 方便，即“达”。“通”和“达”是一对矛盾，在实现道路功能时，二者是相互 制约和相互影响的。不同等级的道路的通达性能是有差异的，不能混淆。 3 ) 出行距离与道路功能 城市交通分流根据距离的长短可以分为短距离、中距离和长距离的交通分 流。不同类型的交通对道路有不同的功能要求和使用要求，相应地应配置在距 离上与其匹配的道路等级，多种类型交通在同一道路断面上混杂必然产生相互 影响，降低道路使用效率和交通效率，同时成为不安全因素。 4 ) 出行目的与道路功能 我国城市居民出行目的一般分为上班、上学、公务、购物、文体、探亲访 友、看病、其它和回程9 类。根据出行目的的不同，可以出行分为通勤出行( 上 班、上学) 和弹性出行( 购物、文体、探亲访友、看病) 。显然通勤交通对出行 的速度和时间经济性要求较高，希望道路具有较高的“通”的性能；而弹性交 通更注重交通设施的服务水平和舒适度，对时间经济性的关注不及通勤交通， 它希望道路车速较低、安全，有较高的“达”性能。 根据以上道路功能分类的思路，可以看出城市道路等级分类的基本层次主 要有三级：第一级，承担快速交通的道路，通过性极强，两侧用地严禁在道路 上直接开口；第三级，服务性道路，以交通流的到达和出入为服务目的，允许 两侧用地直接在道路上开e l ；第二级，介于第一级和第三级之间，通过性和交 通性并重，道路两侧可少量开口，既达到一定程度的“通”，又满足一定程度上 的“达”。 2 2 1 2 我国城市道路分类情况 我国城市道路分类的思想最初由金经昌在4 0 年代从德国引入。在早期我国 城市道路分为主干道、次干道和支路三个等级，认为城市于道的合理间距是 6 0 0 - 1 1 0 0 m ，对于当时城市交通压力不大的情况，这种分类基本上满足城市建 设与发展的要求。但随着近年来我国经济发展速度加快，大幅增长的城市交通 需求对城市道路系统产生了巨大的冲击。1 9 9 1 年8 月施行的部标城市道路设 计规范建成是道路分为快速路、主干道、次于道、支路四个等级，1 9 9 5 年9 月施行的国标城市道路交通规划设计规范对该法进一步深化，明确了各类 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 道路的机动车设计车速、道路网密度、道路宽度等技术指标。城市道路按功能 则分为交通性与生活性道路。表2 1 是对各类道路的设计标准的具体要求： 表2 1 我国大、中城市道路网规划指标 项目城市规模与人口( 万人)快速路主干路次干路支路 机动车设计 2 0 08 06 04 03 0 大城市 5 0 一2 0 06 0 - 8 0 4 0 , - 6 04 03 0 速度( 1 i 曲) 中等城市4 04 03 0 道路网密度 2 0 0o 4 一旬5o 8 1 21 2 1 4 3 - - 4 大城市 5 0 一2 0 0o 3 棚40 8 1 21 2 1 43 - 4 ( 1 a n k m 2 ) 中等城市 1 o 1 21 2 1 43 4 道路中机动 2 0 06 8每培4 - - 63 4 大城市 车车道条数5 m 七0 0 4 - - 6 4 一击4 , - 62 r 条)中等城市 4 2 - 42 2 0 04 0 - 4 54 5 5 54 0 5 01 5 3 0 道路宽度大城市 5 0 2 0 03 5 l o4 0 - 5 03 m 4 51 5 2 0 r m ) 中等城市 3 5 4 53 0 - 4 01 5 2 0 此外，在城市道路交通规划设计规范( g b5 0 2 2 0 - 9 5 ) 中还对各种等级的 城市道路做出相应的功能性要求： ( 1 ) 快速路：快速路与其它干路构成系统，与城市对外公路有便捷的联系； 快速路上的机动车道两侧不应设置非机动车道，机动车道应设置中央隔离带； 与快速路交汇的道路数量应严格控制；快速路两侧不应设置公共建筑出入口， 快速路穿过人流集中的地区，应设置人行天桥或地道。 ( 2 ) 主干路：主干路上的机动车与非机动车应分道行驶，交叉口之间分隔 与非机动车的分隔带宜连续；主干路两侧不宜设置公共建筑物的出入。 ( 3 ) 次干路：次干路两侧可设置公共建筑物，并可设置机动车和非机动车 的停车场、公共交通站点和出租车服务站。 ( 4 ) 支路：支路应与次干路和居住区、工业区、市中心区、市政公用设施 用地、交通设施用地等内部道路相连接；支路可与平行快速路的道路相接，但 不得与快速路直接相接；支路应满足公共交通线路行驶的要求。 无论是从国外城市道路的分类来看，还是从我国城市道路交通规划设计 武汉理工大学硕士学位论文 规范( g b5 0 2 2 0 - 9 5 ) 中对城市道路的分类情况来看，都试图体现出这样一种道 路分类思想：城市道路网不同层次的道路承担不同性质的交通流，通过各个层 次道路子系统的各司其职，希望能够达到交通分流的目的，实现交通的有条不 紊。 2 2 2 城市各级道路功能特性对比 从出行效率的角度也许可以更好的解释各级道路在功能、特性方面的区别。 中远距离的出行从时间经济性的角度必然要求行驶车速尽可能快，这就必须减 少或严格禁止道路两侧的开口，在交叉口实行道路优先通行等措施保障手段来 达到中远距离出行的高效。对于弹性的短距离出行，它的要求是低速、安全、 舒适和高度的可达性，适当数量的开口和低速行驶的道路恰好满足这类出行的 需求。各级道路功能、特性比较详见表2 - 2 。 表2 2 城市道路交通功能关系表 道路等级快速路主干路次干路支路 连接道路交通的 非相邻的组团间邻近组团间及与 组团内部交通片区内部 区位特征及城市对外交通中心组团间交通 高速c = = = = 低速 交通性 = = = 生活性 通过性c = = = = 集散性 交通功能 长距离c = = = 短距离 货运为主 = = = = 客运 可达性弱c = = = 可达性强 隔离性大c = = = 不需隔离 交叉口间距大 = = = 交叉口间距小 机动车流量大c = = = 机动车流量小 构造功能 无自行车流量c = = = 白行车流量大 无步行流量c = = = 步行流量大 不直接为两侧用地服务c = = = = 直接为两侧用地服务 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 我国大城市道路系统存在的问题 2 3 1 城市道路系统的供应短缺问题 城市道路系统设施的供应短缺和我国城市现状道路系统结构欠完善是造成 城市交通问题最直接的原因。供应短缺是指城市道路系统设施面积的绝对数量 严重不足，相对指标( 城市道路面积率、人均道路面积率、路网密度等) q j 显偏 低。据2 0 0 4 年统计资料，我国2 0 0 3 年的城市道路总长2 0 8 0 5 2 k m ，道路面积总 量为3 1 5 6 4 5 万m 2 ，人均道路面积率为9 3 4 m 2 h ，城市道路面积率为7 7 9 9 ，路网密度为7 3 3 o n k m 2 ，与国际平均水平( 人均道路面积率为3 0 m 2 人， 城市道路面积率为2 5 ，路网密度为2 0 o n o n 2 差距很大另外，社会停车场 面积严重不足，城市道路与停车场的面积之比为1 0 0 ：1 ，与发达国家8 1 9 ：1 相比， 相差l o 余倍。停车场面积的不足，造成机动车和非机动车随意路边停车，侵占 道路空间；某些干道的自行车道被用来作为机动车停车场，人行道被占用作自 行车停车场或被路边商贩放货物、搭建违章建筑，使得自行车甚至行人不得不 进入机动车道，造成机非混行，影响了行车效率和交通安全。还有一些次干道 及支路用来设置各类市场等，也使城市道路面积不足的情况更为严重。 表2 3 国内外城市道路设施水平对照 道路长度道路面积道路面积率道路网密度人均道路面积 国别城市 ( i )( 幻靠2 )( )( o n k m 2 )( m 2 ，人) 纽约 1 0 3 0 02 0 02 5 41 3 12 8 3 美国 旧金山 4 1 8 11 3 82 3 41 8 6 4 5 9 东京 1 0 9 1 88 3 6 91 4 11 8 4 1 0 3 日本 大阪3 8 2 53 6 2 61 7 21 8 11 4 2 德国 慕尼黑 2 1 7 41 1 35 5 66 9 91 3 4 意大利米兰 1 3 0 01 5 98 77 1 4 9 6 前苏联莫斯科 3 5 0 0 6 3 6 7 2 3 9 87 7 北京7 4 8 2 71 1 2 1 2 59 4 86 3 39 4 5 上海l 1 0 2 81 9 7 9 51 1 7 91 4 1 21 5 3 6 中国 天津 4 2 4 0 3 5 8 9 7 2 2 5 3 48 4 8 9 3 3 广州4 8 6 47 7 0 5 71 1 4 97 2 51 2 8 4 1 5 武汉理工大学硕十学位论文 注释：数据摘自2 0 0 4 年中国城市建设年报，并经重新计算有所改动； 国外数据为1 9 7 8 1 9 8 1 年，国内为2 0 0 3 年。 就整体而言，我国城市道路发展仍然滞后于城市经济发展，客货运输量的 增长速度一直高于运输能力的增长速度。尤其大城市道路容量、面积严重不足， 虽然近几年许多城市都进行了道路系统的改造和完善，但路网能力的增加远远 跟不上交通量增长的速度，出现了局部改善和整体恶化相伴的局面。 2 3 2 我国城市道路分类概念模糊的问题 ( 1 ) 等级划分：城市道路等级划分中较有争议的是最低等级的城市道路一支 路，对支路的定义和标准比较模糊。城市道路规划设计规范指出大中城市的 支路最小宽度为1 5 米，小城市为1 2 米。事实上，我国许多城市，尤其是大城 市的旧城中心区，存在大量宽度不足1 2 米的道路，在城市交通中发挥着重要作 用。另外，按照规范，