可持續(xù)發(fā)展與城市路網(wǎng)交通承載力關(guān)系探析

楊 云， 喬曉青， 肖邱瑞

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400074)

可持續(xù)發(fā)展是指既滿足當(dāng)代人的發(fā)展需要，又不損害后代人利益的發(fā)展。自2009年始，我國已連續(xù)4年成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國，機(jī)動(dòng)車擁有量的快速增加導(dǎo)致城市交通矛盾日益突出，主要表現(xiàn)為:交通需求與交通供給之間的矛盾，車輛污染與環(huán)境承載力之間的矛盾，交通出行和能源漲價(jià)之間的矛盾等。矛盾日漸尖銳，直接威脅人們的健康、生存環(huán)境，影響人們的出行。這一切預(yù)示我們不能以污染環(huán)境和損害人們的健康來尋求交通、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展是交通發(fā)展的最佳路徑。

一、交通承載力分析

(一)交通承載力特性

交通承載力即交通承載量或交通容量，它具有客觀存在性、彈性和變化性三個(gè)特性[1]。即在一定狀態(tài)下，某一區(qū)域資源和交通設(shè)施供給能力是一定的，因此交通承載力在質(zhì)和量方面是客觀存在的;不同的交通方式接駁、交通設(shè)施協(xié)調(diào)等差異造成的承載力的差異使交通承載力成彈性變化，而這個(gè)彈性是有限度的，超過這個(gè)限度，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化;人的規(guī)劃與活動(dòng)可以改變交通需求與交通供給的關(guān)系，使交通承載力發(fā)生變化。

(二)可持續(xù)發(fā)展與交通承載力關(guān)系

可持續(xù)發(fā)展的根本是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展要與資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，它包含三個(gè)基本原則:公平性原則、可持續(xù)性原則、共同性原則[2]?？沙掷m(xù)發(fā)展需要自然、經(jīng)濟(jì)、人的健康協(xié)調(diào)發(fā)展，清楚認(rèn)識(shí)可持續(xù)發(fā)展與交通承載力的關(guān)系是其首要條件。首先，交通承載力作為交通系統(tǒng)能夠負(fù)荷的交通增長極限條件，根據(jù)自身所能承載的交通需求量與交通設(shè)施壓力，從量與質(zhì)兩方面分別限定了增長的規(guī)模、速度和方式。其次，交通以可持續(xù)的方式、速度增長，嚴(yán)格維護(hù)交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，交通承載力將得到鞏固和提升，為今后交通增長奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而形成交通承載力可持續(xù)增長的良性循環(huán)。最后，交通承載力與交通可持續(xù)發(fā)展在某種意義上是一致的，兩者相輔相成，不可分割[3]。

二、路網(wǎng)交通承載力分析

(一)路網(wǎng)交通承載力的主要影響因素

城市路網(wǎng)承載力是路網(wǎng)能承擔(dān)機(jī)動(dòng)車出行的最大量，作為道路交通的主要承載體，與其他交通承載體相互作用、相互影響，共同完成城市的交通出行。路網(wǎng)承載能力增加，道路能服務(wù)車輛數(shù)越多;機(jī)動(dòng)車出行增加，路網(wǎng)承載力必須越高。

1.路網(wǎng)自身屬性

(1)道路總長度和容量

道路總長度和車道數(shù)是影響路網(wǎng)承載力的主要原因。交通強(qiáng)度越大，道路總長度需求就高，反之，需求就低，道路總長度與路網(wǎng)承載力成正相關(guān)關(guān)系;多車道能在一定程度上讓車輛分類行駛，減少摩擦，提高行駛速度。其受制于城市用地面積和總體規(guī)劃，要保證交通順暢，則需要保證道路總長度在城市用地面積中所占的比例。

(2)路網(wǎng)的等級(jí)結(jié)構(gòu)及其道路交叉口影響

路網(wǎng)的等級(jí)結(jié)構(gòu)也會(huì)影響路網(wǎng)承載力。城市道路由快速路、主干路、次干路、支路構(gòu)成，機(jī)動(dòng)車在不同等級(jí)道路和各車道運(yùn)行過程中受到車輛和行人的干擾不一樣。一般來說，高等級(jí)道路受干擾較小，低等級(jí)道路受干擾較大;中心車道受干擾較小，邊上車道受干擾較大。車流經(jīng)過交叉口時(shí)會(huì)與左轉(zhuǎn)車流以及過街人流等發(fā)生沖突，同時(shí)受到紅綠燈和交叉口的間距等影響，不同等級(jí)道路交叉口沖突對車流的影響程度不同。

2.停車系統(tǒng)

根據(jù)人們出行的目的，主要可歸納為工作、會(huì)議、商談、購物、酒店住宿、聚會(huì)和游玩等，如果沒有足夠的停車設(shè)施，勢必導(dǎo)致占道停車、亂停亂放，影響道路交通的通行能力，制約車輛的順暢行駛。道路交通設(shè)施的協(xié)調(diào)與匹配將對路網(wǎng)承載力產(chǎn)生較大影響。

3.公交系統(tǒng)

公交分擔(dān)率是城市居民出行選擇公交車出行的比例。公交車單臺(tái)車輛占用的道路時(shí)空資源較單臺(tái)私人機(jī)動(dòng)車大，但是其載客量更大，因此從城市整個(gè)路網(wǎng)系統(tǒng)來看，發(fā)展公交是可持續(xù)發(fā)展和提升城市路網(wǎng)承載力的主要突破口。

(二)路網(wǎng)交通承載力計(jì)算

1.參數(shù)的量化

分別對以上影響因素量化處理，得出相應(yīng)的表達(dá)式:

(1)道路總長度L

其中:L——道路總長度(km);Li——路網(wǎng)中第 i等級(jí)道路的長度(km)，道路等級(jí)分為快速路、主干路、次干路、支路。

(2)系數(shù)β

β為道路等級(jí)車道綜合折減系數(shù)。不同等級(jí)道路的綜合折減系數(shù)見表1。

表1 車道綜合折減系數(shù)

(3)系數(shù)α

α為不同道路交叉口折減系數(shù)[4]。不同等級(jí)道路交叉口沖突對車流的影響程度見表2。

表2 交叉口折減系數(shù)

(4)停車影響系數(shù)γ

主要影響因素為停車需求量與車位供給量。一個(gè)城市或地區(qū)的公共停車場承載力的計(jì)算應(yīng)該是各種類型停車場的承載力之和，主要與停車場的車位、周轉(zhuǎn)率有關(guān)。

某一地區(qū)停車場停車能力的計(jì)算方法如下:

其中:ck——第k個(gè)停車場的停車能力;k——該城市或地區(qū)停車場的數(shù)量。

周轉(zhuǎn)率(平均周轉(zhuǎn)率、周轉(zhuǎn)次數(shù))用來衡量停車場每個(gè)車位被使用次數(shù)，表示停車場的容納能力。其計(jì)算公式如下:

其中:s——一定時(shí)間內(nèi)的實(shí)際停車車輛數(shù)(pcu);c——停車能力;δ——周轉(zhuǎn)率。

周轉(zhuǎn)率可以用實(shí)際停車數(shù)量與停車能力的比值來表示，但周轉(zhuǎn)率的主要決定因素是每輛車的停車時(shí)間及停車場的停車能力，每輛車的停車時(shí)間越短，停車場的周轉(zhuǎn)率越大。

停車參數(shù)γ的公式為:

其中:s——一定時(shí)間內(nèi)實(shí)際停車車輛數(shù)(pcu);s0——一定時(shí)間內(nèi)需要停車車輛數(shù)，可以根據(jù)城市或地區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量、城市等級(jí)和商業(yè)化程度計(jì)算。

(5)公交車影響系數(shù)θ

其修正值為現(xiàn)有路網(wǎng)承載力與把公交車占用的時(shí)空資源換成小汽車后的承載力比值，公式如下:

其中:Kb——公交車出行分擔(dān)率;Kc——小型汽車、出租車出行分擔(dān)率;x——公交車平均載客量(人/趟);y——小汽車平均載客量(人/趟);λ——同樣路面條件下，每輛公交車與小型汽車占用道路時(shí)空資源的平均比值。

2.路網(wǎng)交通承載力計(jì)算模型

結(jié)合路網(wǎng)容量時(shí)空消耗計(jì)算原理，路網(wǎng)承載力定義為路網(wǎng)時(shí)空總資源與交通個(gè)體一次出行的時(shí)空消耗的比值:

其中:γ——停車影響系數(shù);θ——公交車影響系數(shù);C0——路網(wǎng)時(shí)空總量;C1——交通個(gè)體平均一次出行時(shí)空消耗量。

(1)路網(wǎng)時(shí)空總量:

把交叉口影響系數(shù)α、道路等級(jí)車道綜合折減系數(shù)β代入:

其中:Li——路網(wǎng)中第 i等級(jí)道路的長度(km);ni——路網(wǎng)中第i等級(jí)道路車道數(shù);T——路網(wǎng)通行時(shí)間(h)。

(2)交通個(gè)體平均一次出行時(shí)空消耗量:

其中:hs——機(jī)動(dòng)車行駛中的平均車頭間距(m);t——機(jī)動(dòng)車一次出行平均行駛時(shí)間(h/次);ht——機(jī)動(dòng)車行駛中的平均車頭時(shí)距(s);v0——道路設(shè)計(jì)車速(km/h)，快速路、主干路、次干路、支路的設(shè)計(jì)車速分別取60—80 km/h、30—60 km/h、20—50 km/h、20—40 km/h;μ——道路服務(wù)水平(v/c);v——各等級(jí)道路上機(jī)動(dòng)車行駛的實(shí)際車速(km/h)，常用線性的速度——飽和度關(guān)系式v=v0(1－0.94μ)來表示實(shí)際車速[5]。

(3)整合各項(xiàng)式子得:

(三)路網(wǎng)交通可持續(xù)承載力

1.路網(wǎng)交通承載力水平計(jì)算

路網(wǎng)交通承載力水平指在一定發(fā)展階段，路網(wǎng)承載力滿足交通需求的程度，用機(jī)動(dòng)車出行量與路網(wǎng)承載力表示，計(jì)算公式如下:

其中:G——路網(wǎng)交通承載力水平;P——路網(wǎng)機(jī)動(dòng)車出行量(標(biāo)準(zhǔn)小汽車量)，pcu次/日;P'——居民出行量(萬人次);Φ——居民出行量與機(jī)動(dòng)車出行的換算系數(shù);Xi——第i類機(jī)動(dòng)車出行方式的比例，主要包括公交車、出租車、小汽車、摩托車;Zi——第i類機(jī)動(dòng)車出行方式的平均載客量(人/趟);ηi——第i類機(jī)動(dòng)車出行方式的交通工具折算系數(shù)，其值取自《城市道路交通設(shè)計(jì)規(guī)范》，摩托車取值為 0.5，公交車為 2.5，小汽車為 1。

2.路網(wǎng)交通承載力水平等級(jí)劃分

參考交通服務(wù)水平(μ)等級(jí)劃分，建立嚴(yán)重超載、高度超載、適度超載、承載良好4個(gè)等級(jí)的預(yù)警體系，以機(jī)動(dòng)車出行量與路網(wǎng)交通承載力的比值作為路網(wǎng)交通承載力水平等級(jí)的劃分依據(jù)。

表3 路網(wǎng)交通承載力水平劃分

三、實(shí)例分析

圖1 項(xiàng)目區(qū)位圖

路網(wǎng)承載力計(jì)算。以重慶市渝中區(qū)的部分區(qū)域(見圖1)為例，通過調(diào)查，標(biāo)定公交車影響系數(shù)3.35，停車影響系數(shù)0.45，居民機(jī)動(dòng)車單次出行距離為8.2km。

表4 各類道路承載力計(jì)算參數(shù)表

將表4中的參數(shù)代入公式(10)，得到該研究區(qū)域路網(wǎng)承載力48644pcu/h。

機(jī)動(dòng)車出行量計(jì)算。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)及分析，以研究區(qū)域內(nèi)居民收入水平及出行率為回歸分析參數(shù)，計(jì)算出居民出行量為112.1萬人次。經(jīng)調(diào)查，研究區(qū)域內(nèi)各種機(jī)動(dòng)車出行方式分擔(dān)比例與平均載客量見表5。

表5 研究區(qū)域內(nèi)各種機(jī)動(dòng)車出行方式分擔(dān)比例與平均載客量表

依據(jù)公式(12)，將居民出行量轉(zhuǎn)換成機(jī)動(dòng)車出行量。研究區(qū)域內(nèi)機(jī)動(dòng)車日出行量為92911pcu，高峰小時(shí)出行量取日出行量的19.63%，即18238pcu。

路網(wǎng)承載力水平。根據(jù)公式(11)，研究區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)承載力水平為0.37＜0.7，承載良好，符合交通可持續(xù)發(fā)展的要求。

四、結(jié)論

在某階段管理水平和交通設(shè)施供給條件下，城市路網(wǎng)承載力是固定的，交通可持續(xù)發(fā)展需保證路網(wǎng)資源的有效利用和環(huán)境不被污染。本研究分析了影響路網(wǎng)承載力水平的主要因素，同時(shí)結(jié)合路網(wǎng)容量時(shí)空消耗計(jì)算原理，得出路網(wǎng)承載力及水平的計(jì)算模型。考慮到路網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性，路網(wǎng)承載力及水平的計(jì)算中對于各類參數(shù)的標(biāo)定的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。

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