基于路網(wǎng)承載力的小汽車發(fā)展調(diào)控研究

王世能， 羅 超

(1.重慶市交通規(guī)劃研究院，重慶 401120；2.重慶通拓交通規(guī)劃設(shè)計有限公司，重慶 401147)

一、引言

小汽車的快速增長是助推城市道路機動化進程的主要因素，同時隨著城市規(guī)模擴張、社會經(jīng)濟快速發(fā)展、居民生活水平的提高，小汽車保有量井噴式增長，給城市交通帶來巨大壓力。緩解交通擁堵，科學(xué)管控小汽車保有量，已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要議題。

城市宏觀交通預(yù)測模型如基于四階段法的路網(wǎng)交通分配模型、支持向量機的函數(shù)估計模型等，已被越來越多的城市在交通規(guī)劃階段運用于模擬城市道路交通運行狀況，進而延伸運用到城市交通規(guī)劃的各分項，并取得一定的效果，但針對城市機動車或小汽車擁有量管控方面的研究成果較少。隨著城市交通擁堵問題凸顯，諸如北京、上海、杭州、廣州、深圳等城市雖然相繼出臺了《關(guān)于城市小客車總量調(diào)控管理辦法》，但大部分均側(cè)重于按周期釋放指標(biāo)，通過搖號或競價提高擁車成本和掛牌難度的方式配置，沒有對城市階段性小汽車保有總量進行專門研究和管控，小汽車需求發(fā)展沒有得到本質(zhì)性調(diào)控。鑒于此，本文以城市土地利用規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃為對象，在城市綜合交通規(guī)劃階段利用路網(wǎng)承載力約束模型，確定各小區(qū)周邊主要道路的剩余交通承載力，通過設(shè)計約束模型，計算出在各階段城市總體規(guī)劃條件下城市小汽車最大承載量，結(jié)合城市道路建設(shè)計劃，分階段確定小汽車增量指標(biāo)，使城市道路交通供需達到相對平衡的狀態(tài)。

二、研究思路

以城市法定控規(guī)用地及道路網(wǎng)為基礎(chǔ)，以城市小汽車保有量及階段性增量指標(biāo)為具體研究對象。一般情況下，城市道路交通按其出行的起訖點可分為內(nèi)部交通(交通出行起訖點均位于城市研究區(qū)域內(nèi))、集散交通(交通出行起訖點之一位于研究區(qū)域內(nèi))、過境交通三大類[1]。為便于研究，以出行的起訖點是否在研究小區(qū)為依據(jù)，本次研究劃分為過境交通和城區(qū)交通兩大類，內(nèi)部交通和集散交通合并統(tǒng)稱為城區(qū)交通。小區(qū)出行OD數(shù)據(jù)依據(jù)起訖點不同，可以拆分為城區(qū)OD和過境OD兩類，其關(guān)系示意如圖1。

圖1 交通出行分類示意

城市交通承載力(UTCC)是指一定時期內(nèi)，特定土地利用及路網(wǎng)條件下，城市交通設(shè)施能實現(xiàn)人或物的最大移動量[2]。本文研究的交通承載力主要指小區(qū)周邊主要道路的承載力，其定義為基于特定道路資源和交通環(huán)境，在一定時期內(nèi)利用交通管理技術(shù)，并滿足一定交通服務(wù)水平的條件下，城市路網(wǎng)所能支撐的最大標(biāo)準車出行量(passenger car unit)[3]。計算方法主要由以下四部分構(gòu)成：第一，定義目標(biāo)小區(qū)為i，假設(shè)出行起訖點均不在小區(qū)i范圍內(nèi)，則可認定小區(qū)i的城區(qū)OD為0，同時采用用戶最優(yōu)平衡法對出行OD進行交通分配，得出小區(qū)i的過境交通量。第二，以規(guī)劃用地及路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合城市交通發(fā)展模式，在可接受的道路臨界服務(wù)水平下得出小區(qū)i周邊主要路段的最大交通承載量，減去小區(qū)i的過境交通量，可得出路段剩余承載力，再將各主要路段的剩余承載力累加，即可得出小區(qū)i的路網(wǎng)剩余交通承載力。第三，根據(jù)第二步算出的各小區(qū)路網(wǎng)剩余承載力進行累計，可得出研究區(qū)域臨界交通承載力。第四，根據(jù)臨界交通承載力，結(jié)合城市交通發(fā)展模式下的交通出行結(jié)構(gòu)，測算小汽車臨界擁有量；依據(jù)研究區(qū)域年度或階段道路建設(shè)計劃，測算小汽車年度或階段增量指標(biāo)。

圖2 研究框架

三、路網(wǎng)承載力評價模型

(一)路段交通承載力

本文定義路段交通承載力為道路在可接受服務(wù)水平下可承載的最大標(biāo)準車數(shù)量，即

C=knμαφ，

(1)

式中：C為在可接受的交通服務(wù)水平下的路段最大交通承載力，pcu/h；k為單車道設(shè)計通行能力，pcu/h；n為目標(biāo)路段的車道數(shù)，雙向；μ為路段可接受的交通服務(wù)水平；α為車道折減系數(shù)；φ為道路平面交叉口通行能力折減系數(shù)。

(二)過境交通量

在研究區(qū)域規(guī)劃年居民交通出行OD數(shù)據(jù)已知且城市土地利用和交通系統(tǒng)保持既有規(guī)劃不變的前提下，過境交通OD=小區(qū)i出行OD-小區(qū)i的城區(qū)OD。利用EMME的交通分配模塊，采用基于路徑的交通分配[4](path-based traffic assignment)，得出小區(qū)i周邊主要道路l的過境交通量xil。

(三)小區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力

小區(qū)i路網(wǎng)剩余交通承載力等于小區(qū)范圍內(nèi)路段的剩余承載力之和，即

(2)

式中：Ci為小區(qū)i范圍內(nèi)路網(wǎng)的總體剩余承載力，pcu/h；Cil為小區(qū)i中路段l的道路承載力，pcu/h；xil為小區(qū)i路段l的過境交通量，pcu/h；N表示小區(qū)i有N條路段。

四、小汽車保有量約束模型

(一)模型建立

小汽車保有量約束模型的建立與既定的城市交通發(fā)展模式、城市規(guī)劃路網(wǎng)體系及剩余交通承載力直接相關(guān)。

(3)

其中

(4)

代入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換得

(5)

式中：Qb、Qc、Qm分別表示在既定城市交通發(fā)展模式下公交車當(dāng)量標(biāo)準車數(shù)量、小汽車實體數(shù)、摩托車當(dāng)量標(biāo)準車數(shù)量，pcu；Ci表示小區(qū)i的路網(wǎng)剩余承載力，pcu/h；n表示研究區(qū)域內(nèi)共有n個小區(qū)；xb、xc、xm分別表示公交車、小汽車、摩托車車輛數(shù)；ρ表示高峰小時系數(shù)；rj表示既定發(fā)展模式下第j種交通方式的機動化出行分擔(dān)率；zb、zc、zm分別表示公交車、小汽車、摩托車載客數(shù)；λb、λc、λm分別表示公交車、小汽車、摩托車當(dāng)量標(biāo)準車系數(shù)，按一般測算系數(shù)λb=2.5、λc=1.0、λm=0.6。

(二)模型求解

求解過程應(yīng)遵循以下步驟：第一，以規(guī)劃年城市居民出行OD數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別統(tǒng)計出小區(qū)i的過境OD矩陣和城區(qū)OD矩陣；第二，利用EMME的交通分配模塊，反推小區(qū)i周邊路網(wǎng)的剩余交通承載力；第三，建立以交通出行效益最優(yōu)、路網(wǎng)剩余承載力為約束條件的小汽車保有量約束模型，將小區(qū)i內(nèi)各路段的承載力轉(zhuǎn)換為小汽車保有量；第四，利用LINGO軟件求解線性方程，得出規(guī)劃期內(nèi)小汽車臨界保有量及階段性小汽車增量指標(biāo)。

(三) 模型適用條件

由于城市交通發(fā)展戰(zhàn)略對小汽車保有量產(chǎn)生較大影響，不同發(fā)展戰(zhàn)略宜采用不同的交通發(fā)展模式，如以公共交通為主導(dǎo)的交通模式、公交與小汽車并重發(fā)展模式、以小汽車為主導(dǎo)的交通模式、以慢行交通為主的交通模式、各種交通方式均衡發(fā)展的交通模式等，不同交通模式對應(yīng)不同的小汽車保有量。同時，小汽車總量調(diào)控最佳時機在于城市機動化發(fā)展初、中期。本文基于路網(wǎng)承載力計算小汽車保有量指標(biāo)，計算模型更適用于交通戰(zhàn)略明確，無城市軌道交通、有軌電車等大容量公交的中小城市。

五、案例分析

(一)案例背景

綦江區(qū)位于重慶市的城市發(fā)展新區(qū)，地處貴州、重慶兩地接壤處，是主城南部門戶次級樞紐型城市。中心城區(qū)規(guī)劃總面積為42平方公里[5]。根據(jù)綦江區(qū)空間布局結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)、交通需求特征、城市交通條件等因素，將規(guī)劃片區(qū)劃分成56個交通小區(qū)，如圖3所示。

(二)交通承載力計算

1.出行OD確定

以31號小區(qū)為例，根據(jù)綦江區(qū)綜合交通規(guī)劃模型得出規(guī)劃年(2030)居民出行OD，同時根據(jù)綦江區(qū)交通發(fā)展戰(zhàn)略，未來城區(qū)將發(fā)展為以公共交通為主導(dǎo)的交通模式。全方式出行結(jié)構(gòu)中，小汽車出行分擔(dān)率控制在20%以下，通過EMME/2，采用基于用戶路徑最優(yōu)進行交通分配，分配結(jié)果見圖4。

圖4 綦江城區(qū)規(guī)劃年交通分配結(jié)果

2.剩余路網(wǎng)承載力計算

由綦江中心城區(qū)規(guī)劃路網(wǎng)可知，31號小區(qū)主要對外道路為1條主干路、4條次干路及2條支路。根據(jù)綦江區(qū)綜合交通規(guī)劃研究結(jié)果，城區(qū)道路可接受最大飽和度為0.83，根據(jù)式(1)，計算出每條道路的最大交通承載力為主干路4 800pcu/h、次干路3 280pcu/h、支路1 460pcu/h，31號小區(qū)的路網(wǎng)最大交通承載力為2 0840 pcu/h。用31號小區(qū)的路網(wǎng)承載力減去其過境交通量，得出路網(wǎng)剩余承載力為7 294 pcu/h。同理，可得出其他小區(qū)路網(wǎng)剩余承載力，累加可得出城區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力為106 500pcu/h。

3.小汽車保有量計算

對比分析以公共交通為主導(dǎo)、公交與小汽車并重的兩種交通發(fā)展模式，預(yù)測2030年綦江區(qū)居民全方式出行結(jié)構(gòu)，見表1。

表1 2030年不同發(fā)展模式下的出行結(jié)構(gòu) %

根據(jù)城區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力和城區(qū)規(guī)劃年出行分擔(dān)率及出行總?cè)舜?，代入?4)，計算小汽車保有量指標(biāo)，其中高峰小時系數(shù)ρ=0.83，zb=45、zc=1.8、zm=1.2[6]。用LINGO軟件求解，通過迭代計算，得出上述兩種發(fā)展模式下，綦江中心城區(qū)規(guī)劃年小汽車極限保有量分別為87 625輛、100 523輛。

4.小汽車增量指標(biāo)計算

在既定交通發(fā)展模式下，小汽車增量指標(biāo)=小汽車最大保有量-現(xiàn)狀小汽車保有量+報廢小汽車數(shù)量[7]。按照綦江城區(qū)“十三五”道路建設(shè)計劃，“十三五”期間在上述兩種交通發(fā)展模式下，綦江中心城區(qū)的小汽車增量指標(biāo)如表2所示。

從上述兩種發(fā)展模式測算結(jié)果分析，為保證城市交通可持續(xù)發(fā)展，綦江城市交通應(yīng)采用以公交為主導(dǎo)的發(fā)展模式。

表2 “十三五”期間綦江中心城區(qū)的小汽車增量指標(biāo) 輛

六、結(jié)語

本文基于城市既有控制性詳細規(guī)劃的用地規(guī)模、路網(wǎng)規(guī)模及社會經(jīng)濟發(fā)展，嘗試在城市交通規(guī)劃階段構(gòu)建道路交通承載力宏觀模型，利用路網(wǎng)剩余承載力，反推在既定城市交通發(fā)展模式下的小汽車保有量指標(biāo)。通過實例加以驗證，結(jié)果表明該方法可為城市小汽車保有量指標(biāo)及各階段增量指標(biāo)的制定提供定量支撐。本次研究在結(jié)合城市產(chǎn)業(yè)及功能布局結(jié)構(gòu)、全面考慮不同區(qū)域差異性的前提下，劃分交通小區(qū)、測算交通剩余承載力、反推小汽車保有量，對于路網(wǎng)的適應(yīng)性較強，測算方法客觀，能更好地適應(yīng)城市自身交通發(fā)展特性，為城市小汽車增量調(diào)控提供一個有效的依據(jù)。

參考文獻：

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