基于系統(tǒng)整合的交通精細化規(guī)劃與設(shè)計實踐

蔣銳

(上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通發(fā)展研究院，上海200040)

0 引言

城市交通是交通規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營與管理的實踐表象，交通系統(tǒng)運行效率的高低取決于各系統(tǒng)要素之間的整合程度[1-2]。在長期的交通實踐中，存在各專業(yè)之間銜接不緊密的問題，導致交通系統(tǒng)的最終表象與規(guī)劃初衷不符，突出表現(xiàn)為以下問題：1)各系統(tǒng)間銜接不緊密，道路交通網(wǎng)、軌道交通網(wǎng)、公共汽車網(wǎng)與設(shè)施網(wǎng)之間相對分散，導致不同系統(tǒng)之間的銜接效率不高；2)路網(wǎng)規(guī)劃對交通組織考慮不足，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)缺乏對交通組織、道路設(shè)計及運營管理的系統(tǒng)考慮，導致后期道路設(shè)計出現(xiàn)交通組織紊亂，實踐中存在大量的后期反復改造工作；3)系統(tǒng)銜接關(guān)鍵要素控制性不強，上下游專業(yè)之間溝通不足，最終導致建成的交通系統(tǒng)運行效率不高；4)道路設(shè)計中交通組織與設(shè)計科學性不足，實際道路設(shè)計中更關(guān)注于交叉口車道數(shù)、交通渠劃島等局部交通設(shè)計，缺乏對道路所在區(qū)域整體交通系統(tǒng)的綜合考量。

鑒于上述問題，本文對交通精細化的規(guī)劃與設(shè)計進行研究，著重從交通系統(tǒng)整合角度[3]，提出系統(tǒng)且科學的精細化理念，重點研究以下兩個問題：1)交通規(guī)劃與設(shè)計系統(tǒng)整合，基于系統(tǒng)工程理念，關(guān)注各子系統(tǒng)之間如何進行銜接，提出關(guān)鍵要素的控制管理方法，包括路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通組織、公共汽車線網(wǎng)、過街設(shè)施、智能交通等，確保從規(guī)劃到建設(shè)的一體化整合效果；2)關(guān)鍵交通要素設(shè)計的科學化，從實際交通使用者的角度，對道路設(shè)計中涉及的道路橫斷面、交通組織、交叉口設(shè)計、公共汽車場站等關(guān)鍵要素進行科學化設(shè)計。

綜上所述，交通規(guī)劃與設(shè)計的精細化不是簡單地交通渠化與設(shè)計，而是通過子系統(tǒng)之間高效銜接，最終構(gòu)建運行高效的交通系統(tǒng)。

1 被動性交通規(guī)劃

交通規(guī)劃作為城市規(guī)劃中一個子系統(tǒng)規(guī)劃，根本上應遵循城市發(fā)展的總體戰(zhàn)略，構(gòu)建一個支撐未來城市運行的交通系統(tǒng)，其實踐流程為城市發(fā)展戰(zhàn)略—用地布局規(guī)劃—路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及設(shè)施規(guī)劃。在交通實踐中，交通規(guī)劃作為城市規(guī)劃中的相關(guān)配套規(guī)劃(見圖1)，以配套交通指標體系規(guī)劃為主，是一種被動性交通規(guī)劃，對后續(xù)的道路設(shè)計、交通組織與管理等指導性不強，主要存在以下問題：

圖1 被動性交通規(guī)劃技術(shù)流程Fig.1 Procedure of passive traffic planning

圖2 某城市的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃Fig.2 Example of road network planning

1）規(guī)劃道路網(wǎng)中交通組織考慮不足。交通規(guī)劃關(guān)注于道路網(wǎng)密度、道路面積率、場站設(shè)施用地等配套指標，規(guī)劃的道路網(wǎng)以支撐城市空間結(jié)構(gòu)、滿足城市發(fā)展戰(zhàn)略為重點，對路網(wǎng)交通組織、道路設(shè)計等方面欠缺系統(tǒng)考慮。實際道路建成后，存在交叉口管制方式混亂、交叉口展寬不足、公共汽車?？空居玫厥芟?、行人過街不便等問題，交通規(guī)劃的實踐指導作用較弱。

2）關(guān)鍵控制要素規(guī)劃彈性不足。道路要素與交通要素間銜接度不足，如道路紅線寬度、橫斷面形式等側(cè)重于道路功能，對公共汽車?？空?、海綿城市需求、非機動交通空間、交叉口設(shè)計等關(guān)鍵要素的規(guī)劃預留彈性不足，導致后期的公共汽車站設(shè)計、交叉口展寬、行人過街需求、機非和人非隔離等設(shè)計協(xié)調(diào)性差。綜上所述，被動性交通規(guī)劃在系統(tǒng)銜接環(huán)節(jié)尚存在不足，應考慮規(guī)劃對后續(xù)道路設(shè)計、組織與管理的指導性功能，避免規(guī)劃與設(shè)計嚴重脫節(jié)。

以某城市小范圍片區(qū)的規(guī)劃路網(wǎng)為例(見圖2)，規(guī)劃采用高密度的支路網(wǎng)，目標在于引導商業(yè)中心的建設(shè)發(fā)展。東西向的主干路橫穿3條南北向支路，考慮相交道路等級，3條支路與主干路交叉口應為右進右出交通組織，即建成后的縱向支路不能南北貫穿，不能實現(xiàn)城市規(guī)劃的南北一體化發(fā)展意圖。相反，如果在交通規(guī)劃階段，考慮將圖2中交叉口①所在的南北向支路提升為次干路，那么交叉口①將可通過信號控制方式實現(xiàn)南北向的連通。由此可見，僅以單一的城市規(guī)劃考量道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)并不能實現(xiàn)城市發(fā)展意圖。

2 主動性交通規(guī)劃

主動性交通規(guī)劃指在城市規(guī)劃的源頭階段，從交通組織與設(shè)計角度，同步開展交通規(guī)劃工作。通過對道路紅線、交通組織、交叉口展寬、橫斷面形式等關(guān)鍵要素進行系統(tǒng)控制，反復校核交通系統(tǒng)的可實施性和合理性。本質(zhì)上，主動性交通規(guī)劃應與城市規(guī)劃同步啟動，同步優(yōu)化，關(guān)鍵在于交通各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)以及關(guān)鍵要素規(guī)劃控制。

2.1 交通系統(tǒng)整合規(guī)劃

城市交通在交通規(guī)劃階段是一個多種交通方式聯(lián)合運輸?shù)木C合系統(tǒng)，應重點解決各系統(tǒng)之間關(guān)鍵要素的整合控制(見圖3)，主要包括以下方面：

1）規(guī)劃要素控制。首先，多網(wǎng)合一的系統(tǒng)協(xié)調(diào)規(guī)劃，即充分整合道路交通網(wǎng)、軌道交通網(wǎng)和公共汽車網(wǎng)，涉及道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路功能、公共汽車線路走向、車站設(shè)置、交通組織等要素協(xié)調(diào)。其次，道路要素控制，涉及道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通組織、道路橫斷面、交叉口展寬等方面，道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)應保障主次干路的貫穿性，道路網(wǎng)密度合理且預留彈性；交通組織規(guī)劃應注重交叉口的管制方式規(guī)劃，注重交通分布平衡組織；道路等級和功能規(guī)劃應注重城市用地與道路寬度、橫斷面形式控制；公共汽車線網(wǎng)規(guī)劃應注重與城市用地結(jié)合，車站間協(xié)調(diào)設(shè)置，對向換乘組織協(xié)調(diào)。再次，軌道交通要素控制，應注重線路走向與道路功能、城市用地相協(xié)調(diào)，車站設(shè)置應結(jié)合交叉口管制、公共汽車停靠站設(shè)置。最后，公共交通要素控制，線路走向應與路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路橫斷面形式相協(xié)調(diào)，公共汽車站設(shè)置與軌道交通車站、交叉口組織相協(xié)調(diào)，保障客流換乘的便捷性。

2）設(shè)計要素控制。設(shè)計是規(guī)劃落地的重要階段，受限于交通規(guī)劃所確定的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路紅線、道路橫斷面形式等控制要素，分為路段和交叉口設(shè)計。在路段設(shè)計中，應結(jié)合實際交通需求，注重區(qū)域交通平衡組織、符合規(guī)定的地塊開口需求、公共汽車站及換乘需求、行人過街設(shè)施設(shè)計等。在交叉口設(shè)計中，應校核各交通流的進出通道及轉(zhuǎn)換路徑，從車道數(shù)、行車軌跡、運行安全及人性化等方面進行系統(tǒng)設(shè)計。

3）管理要素控制。設(shè)計階段應考慮交通組織運營需求，注重相應設(shè)施設(shè)備的設(shè)計及管線預留，為交通組織與管理預留足夠的彈性。在路段管理中，道路設(shè)計應注重路段開口的管制方式，考慮過街需求的設(shè)施設(shè)計，綜合考慮路內(nèi)外停車設(shè)施及出入口組織等。

2.2 交通組織要素約束

交通組織效率是主動交通規(guī)劃的核心，其根本目的在于規(guī)劃一個交通分布均衡的道路網(wǎng)系統(tǒng)，避免過分追求道路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)舉例說明交通組織對道路網(wǎng)規(guī)劃的影響。

1）方案一：不考慮交通組織的道路網(wǎng)規(guī)劃。如圖4a所示，主干路結(jié)構(gòu)為“兩橫兩縱”，內(nèi)部穿插“兩橫兩縱”的支路網(wǎng)，假設(shè)方格網(wǎng)間距為300 m。從交通指標分析(見表1)，方案一道路用地面積約占31%，道路網(wǎng)密度8.89 km·km-2，道路網(wǎng)規(guī)模較大。從交通組織分析，方案一主要由4個信號控制交叉口和8個右進右出交叉口組成。然而，當交叉口①發(fā)生交通擁堵時，對外交通轉(zhuǎn)換將集中于其他三個交叉口，擁堵影響范圍較大。

圖3 交通系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計的關(guān)鍵要素控制Fig.3 Key factors control during traffic system planning and design

圖4 道路網(wǎng)規(guī)劃方案對比Fig.4 Comparison of different traffic organization schemes

表1 兩種道路網(wǎng)規(guī)劃方案的交通指標對比Tab.1 Comparison on traffic index between two road network planning schemes

2）方案二：考慮交通組織的道路網(wǎng)規(guī)劃。如圖4b所示，主干路也為“兩橫兩縱”，但內(nèi)部次干路為“一橫一縱”。從交通指標分析(見表1)，方案二道路用地面積約占29%，道路網(wǎng)密度6.67 km·km-2，道路網(wǎng)規(guī)模比方案一小。從交通組織分析，方案二主要由9個信號控制交叉口組成。當交叉口①發(fā)生交通擁堵時，可通過相鄰兩個交叉口實現(xiàn)對外交通轉(zhuǎn)換，擁堵影響范圍較小。

對比兩個方案可知，在道路網(wǎng)密度和道路面積率有限的前提下，充分考慮交通組織約束的道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的交通組織效率。因此，在道路網(wǎng)規(guī)劃中，應充分考慮交通組織約束條件，實現(xiàn)道路資源的集約、高效利用，避免過分教條地追求道路網(wǎng)的形式結(jié)構(gòu)。

3 科學化交通設(shè)計

經(jīng)過系統(tǒng)化的交通規(guī)劃后，下一步是關(guān)鍵交通模塊的科學化設(shè)計，從而保障規(guī)劃得以順利實施。經(jīng)過大量交通實踐發(fā)現(xiàn)，道路紅線寬度、交通組織形式、交叉口設(shè)計、道路橫斷面形式等要素是關(guān)鍵控制要素。在實際設(shè)計中，道路橫斷面和交叉口的規(guī)劃與設(shè)計存在系統(tǒng)化不足。結(jié)合交通實踐，基于系統(tǒng)工程理念，對道路橫斷面、單條道路設(shè)計和交叉口進行系統(tǒng)闡述。

3.1 道路橫斷面系統(tǒng)化

通常，道路橫斷面設(shè)計主要考慮單幅路、雙幅路、三幅路和四幅路等結(jié)構(gòu)形式[4]，缺乏系統(tǒng)考慮公共汽車站、行道樹、車道展寬等附屬交通要素，導致實際道路設(shè)計中出現(xiàn)大量的交通畸形設(shè)計，如種植行道樹的人行道通行空間不足，兩側(cè)分隔帶與港灣式公共汽車站協(xié)調(diào)不足等。鑒于此，提出道路橫斷面系統(tǒng)化設(shè)計理念，以精細化的設(shè)計手法對關(guān)鍵要素進行控制(見圖5)。

1）五步驟系統(tǒng)規(guī)劃。遵循從交通需求到要素控制的技術(shù)思路，結(jié)合海綿城市設(shè)計、公共汽車站、交叉口展寬等交通要素約束條件，將道路橫斷面設(shè)計分為交通需求分析—機動車道設(shè)計—分隔帶設(shè)計—非機動車道設(shè)計—人行道設(shè)計五個步驟。

以快速路橫斷面設(shè)計為例(見圖5)，從快速路的功能定位確定路幅形式，從設(shè)計車速及車道數(shù)確定機動車道寬度，從設(shè)計車速及海綿城市設(shè)計需求確定分隔帶寬度，從非機動車道需求及分隔要求確定非機動車道寬度，從行道樹種植及非機動車停車需求確定人行道寬度。

2）各模塊科學設(shè)計。結(jié)合《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ 37—2012)《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》(CJJ 152—2010)《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》(GB 50647—2011)等規(guī)范，對機動車道、分隔帶、非機動車道和人行道等橫斷面組成要素進行系統(tǒng)設(shè)計。在各模塊要素設(shè)計中，關(guān)鍵應把握模塊的系統(tǒng)整體性和延展彈性，如人行道寬度應結(jié)合行道樹、非機動車道停車的需求寬度，中間分隔帶寬度應考慮交叉口左轉(zhuǎn)車道展寬及行人過街安全島寬度，兩側(cè)分隔帶寬度應考慮公共汽車站及交叉口右轉(zhuǎn)車道展寬等寬度。

3.2 單條道路設(shè)計規(guī)范化

單條道路設(shè)計是實施規(guī)劃路網(wǎng)的落地設(shè)計，存在規(guī)劃與設(shè)計脫節(jié)，輕交通、重道路等問題，試圖以簡單的交通渠化替代交通精細化設(shè)計。鑒于實踐中存在的不足，提出道路設(shè)計的規(guī)范化技術(shù)理念，遵循整體—局部的思路，實施交通組織—公共汽車站—路段進出口—交叉口設(shè)計—過街設(shè)施的技術(shù)流程，系統(tǒng)完善道路設(shè)計附帶交通設(shè)計的不足。

以某條道路設(shè)計為例(見圖6)。1)確定沿線各交叉口組織方式，包括信號控制、右進右出、停車和減速讓行等；2)校核行人過街間距，確定是否應增加路段立體過街設(shè)施；3)布置公共汽車和軌道交通車站，校核對向換乘是否便捷，確定是否應增加過街設(shè)施；4)對交叉口和路段進出口進行精細化的交通設(shè)計。

3.3 交叉口設(shè)計科學化

交叉口是道路網(wǎng)交通組織的轉(zhuǎn)換節(jié)點，是影響區(qū)域交通組織效率的重要因素。在實際交通設(shè)計中，由于簡單的交通渠化缺乏對各過街交通流的系統(tǒng)考慮，存在車輛行駛軌跡不暢、兩側(cè)分隔帶(安全島)遮擋等不足。結(jié)合交通實踐經(jīng)驗，提出通道匹配校核—行駛軌跡校核—管理設(shè)施設(shè)置—信號相位規(guī)劃等系統(tǒng)設(shè)計流程[5-7]，其關(guān)鍵是進出通道能力和路徑軌跡校核，并綜合考慮信號燈桿、電子警察、交叉口監(jiān)控、公共交通管網(wǎng)等約束要素，形成一個整體的綜合運行系統(tǒng)，避免各系統(tǒng)模塊之間簡單拼湊、反復施工。

緊湊型交叉口設(shè)計方法的技術(shù)流程為車輛軌跡校核—兩側(cè)分隔帶(安全島)位置—內(nèi)嵌人行道—待行區(qū)及流線設(shè)計。關(guān)鍵技術(shù)為：1)各交通方式的進出通道能力及軌跡順暢校核，避免進出通道不匹配、行駛路徑不暢(見圖7a)；2)車輛行駛軌跡范圍內(nèi)，應保障無分隔帶的遮擋，保障車輛順暢通過交叉口(見圖7b)；3)在車輛軌跡保障區(qū)外，盡量將人行橫道往交叉口內(nèi)壓縮，實現(xiàn)最短的行人過街通道；4)結(jié)合實際交通管理需求，系統(tǒng)設(shè)置信號控制設(shè)備、電子警察、視頻控制、公共交通信息發(fā)布等(見圖7c和圖7d)。綜上所述，緊湊型交叉口設(shè)計的目的在于車輛行駛路徑順暢、行人過街距離最短，為城市街角環(huán)境品質(zhì)打造預留更多空間。

4 結(jié)語

圖6 交通規(guī)劃設(shè)計各階段Fig.6 Procedure of transportation planning and design

圖7 交叉口設(shè)計各階段Fig.7 Procedure of intersection design

從交通規(guī)劃到道路設(shè)計是一個多部門的系統(tǒng)整合過程，實踐中因系統(tǒng)整合不足，導致規(guī)劃最終的實施效果不佳。結(jié)合大量交通實踐經(jīng)驗，提出基于系統(tǒng)工程理念，對交通系統(tǒng)構(gòu)建的全產(chǎn)業(yè)鏈進行精細化分析，嚴格控制道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通組織、道路橫斷面、交叉口展寬等關(guān)鍵要素，形成一套切實可行的交通規(guī)劃與設(shè)計方法體系，高效地利用城市有限的道路資源。在此，提出以下幾點精細化設(shè)計建議：

1）轉(zhuǎn)變觀念提前實施主動性規(guī)劃。應逐步擺脫先總體規(guī)劃、后交通規(guī)劃的操作流程。提倡實施同步啟動、同步優(yōu)化策略，即在城市總體規(guī)劃階段同步開展交通規(guī)劃工作，以交通實施及組織運營的需求，反復校核路網(wǎng)及設(shè)施的可行性，以各關(guān)鍵交通要素的系統(tǒng)優(yōu)化為手段，構(gòu)建一個切實可行的交通系統(tǒng)，實現(xiàn)運行效率的最大化。

2）以交通組織復核道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。在遵循城市空間結(jié)構(gòu)的框架下，以交通組織效率高效化為約束條件，校核道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的組織可行性，從而規(guī)劃形成一個符合實際交通運行特征的可實施路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，避免過分教條追求道路網(wǎng)的形式結(jié)構(gòu)。

3）以系統(tǒng)思維整合交通設(shè)計要素。無論是道路橫斷面形式，還是單條道路設(shè)計，應當系統(tǒng)地考慮各交通要素的需求，切實考慮實際交通運行中存在各種合理交通需求，有序、科學地整合各要素，設(shè)計形成一個符合實際需求的道路網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)交通運行效率最大化。

綜上所述，交通精細化并非簡單的交通渠化設(shè)計，而是基于系統(tǒng)工程的理念，對交通系統(tǒng)各要素進行綜合、全面地規(guī)劃，目標是構(gòu)建一個切實可行的、高效的交通運行系統(tǒng)。