基于區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度的“控規(guī)”調(diào)控技術(shù)概述

摘 要 本文從區(qū)域交通承載能力的角度，提出以區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度和服務(wù)水平控制為目標(biāo)，通過研究土地開發(fā)和交通承載能力之間的關(guān)系，給出了區(qū)域服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了以土地開發(fā)強(qiáng)度為主“控規(guī)”調(diào)控技術(shù)。最后以北京CBD區(qū)域?yàn)槔故玖苏{(diào)控技術(shù)的計(jì)算流程。

關(guān)鍵詞 區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度;土地性質(zhì);“控規(guī)”調(diào)控

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市交通得到了迅速發(fā)展。但是，這也導(dǎo)致了城市交通擁堵，環(huán)境污染，交通安全等一系列問題。城市管理者在進(jìn)行城市的未來規(guī)劃時(shí)，如何控制土地的開發(fā)強(qiáng)度，使之能有相適應(yīng)的路網(wǎng)，是必須面對(duì)的問題。通過對(duì)區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)所能承受的最大交通量和現(xiàn)狀用地產(chǎn)生的交通量分析，得出該區(qū)域的負(fù)荷度，由此來獲取土地開發(fā)強(qiáng)度和路網(wǎng)承載力之間的關(guān)系。可見，區(qū)域路網(wǎng)能夠承載的最大交通量，是規(guī)劃部門進(jìn)行決策的重要依據(jù)。

控制性詳細(xì)規(guī)劃（簡稱“控規(guī)”）以總體規(guī)劃或者分區(qū)為依據(jù)，以土地使用控制為重點(diǎn)，詳細(xì)規(guī)定建設(shè)用地性質(zhì)、使用強(qiáng)度和空間環(huán)境，它強(qiáng)調(diào)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理及開發(fā)相銜接。它主要起承上啟下，強(qiáng)調(diào)規(guī)劃的延續(xù)性，與管理結(jié)合、與開發(fā)銜接，作為城市管理的依據(jù)等的作用。

1路網(wǎng)容量計(jì)算方法

城市路網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的、開放的交通系統(tǒng)，而路網(wǎng)容量的確定可以為交通規(guī)劃提供基礎(chǔ)參數(shù)，可以判斷出路網(wǎng)能承載的交通潛力，可以深入分析交通供給情況對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。常用的城市路網(wǎng)容量計(jì)算方法：時(shí)空消耗法、線性規(guī)劃法、交通分配模擬法、割集法，下面對(duì)幾種方法作簡單介紹。

（1）線性規(guī)劃法通過計(jì)算在路段容量限制條件下，路網(wǎng)的最大流量。

（2）交通分配模擬法是將OD交通量采用IA（Incremental Assignment）逐步分配到路網(wǎng)上，并將達(dá)到飽和的弧不斷刪除，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被分割成兩部分時(shí)，所對(duì)應(yīng)的分割線即最小割集，此時(shí)的累加流量即為路網(wǎng)容量。

（3）割集法是采用圖論中的最大流最小割定理，計(jì)算路網(wǎng)的最大運(yùn)輸量。

（4）時(shí)空消耗法認(rèn)為車輛在行駛中占有一定的道路凈空長度，在一次出行時(shí)間內(nèi)以動(dòng)態(tài)的方式只占有一次，每輛車出行使用的道路長度又可提供給其他車輛重復(fù)使用。因此，城市道路機(jī)動(dòng)車道的時(shí)空總資源被定義為：。

式中：Lr為城市道路機(jī)動(dòng)車道有效總長度;T為城市道路有效營運(yùn)時(shí)間。

而單輛車的時(shí)空資源消耗為，

式中：hvi機(jī)動(dòng)車行駛過程中的平均車頭間距;tii為機(jī)動(dòng)車的實(shí)際行駛時(shí)間。

該方法思路清晰，易于理解，但在實(shí)際運(yùn)用過程中，存在一定的局限性，它可以通過計(jì)算區(qū)域時(shí)空總資源和單輛車消耗的時(shí)空資源，來獲取該區(qū)域路網(wǎng)的最大交通容量，但對(duì)于城市規(guī)劃管理者而言，關(guān)注更多的是建立土地開發(fā)強(qiáng)度和路網(wǎng)容量之間的需求關(guān)系。因此，論文著重探討土地開發(fā)強(qiáng)度和路網(wǎng)交通容量之間的匹配關(guān)系[1]。

2城市區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度模型建立

一個(gè)區(qū)域產(chǎn)生或者吸引的交通量，和區(qū)域的土地開發(fā)性質(zhì)、開發(fā)強(qiáng)度有關(guān)，例如，行政辦公用地和商業(yè)用地對(duì)單位面積產(chǎn)生、吸引的交通是有差異的，為了消除這種差異的影響，本文選用人口密度、工作崗位密度以及這兩者之間的混合程度來反映土地的開發(fā)性質(zhì)。

前面列舉的幾個(gè)計(jì)算路網(wǎng)容量的方法，使用時(shí)均無法直接和用地性質(zhì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)上，而在實(shí)際應(yīng)用中，城市管理者在進(jìn)行城市的未來規(guī)劃時(shí)，如何控制土地的開發(fā)程度，使之能有相適應(yīng)的路網(wǎng)，是必須面對(duì)的問題?；谇懊娴姆治觯岢隽顺鞘袇^(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度的概念。

在區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)生的一次出行在單位時(shí)間內(nèi)會(huì)占用一定的道路資源，而不同的出行者對(duì)道路資源的占用又有所差異，因而需要選用一個(gè)合適的指標(biāo)來反映這種差異，論文中選取長度指標(biāo)L來衡量，即認(rèn)為該次出行在本區(qū)域內(nèi)部行駛的距離是L;其次，該次出行的目的可能在本區(qū)域內(nèi)部，可能在外部其他的區(qū)域，也就是說，這一次出行，即要考慮它對(duì)其所在區(qū)域的影響，也要考慮對(duì)其經(jīng)過區(qū)域的影響，因此在計(jì)算區(qū)域的負(fù)荷度時(shí)，需要考慮的一個(gè)因素是區(qū)域的過境比例K。

定義區(qū)域的時(shí)空總資源為：

其中：Ci表示路段的通行能力，L表示該路段的長度，C是總時(shí)空資源車公里數(shù)。

區(qū)域內(nèi)消耗的時(shí)空資源，包括區(qū)域內(nèi)部產(chǎn)生和吸引的交通出行占用的時(shí)空資源和過境出行占用的時(shí)空資源。

個(gè)體在區(qū)域內(nèi)消耗的總時(shí)空資源是指所有出行者的在區(qū)域內(nèi)通過的總里程之和。區(qū)域內(nèi)發(fā)生的總出行次數(shù)可以通過土地的用地性質(zhì)得出，一次出行在研究區(qū)域內(nèi)的出行距離可能是不一樣，為了簡化計(jì)算，假設(shè)研究區(qū)域是正四邊形，以四邊形對(duì)角線的一半表示居民出行在研究區(qū)域內(nèi)平均出行里程，因而區(qū)域內(nèi)部發(fā)生的出行消耗的時(shí)空資源為;而對(duì)于過境交通，它在區(qū)域內(nèi)的平均出行里程為。

于是，區(qū)域消耗的總時(shí)空資源用V表示為：

式中：

是區(qū)域發(fā)生的交通出行次數(shù)，包括產(chǎn)生和吸引量，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)把出行次數(shù)折算成當(dāng)量小汽車數(shù)。

是過境出行次數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)折算成當(dāng)量小汽車數(shù)。

定義區(qū)域負(fù)荷度：指單位時(shí)間內(nèi)區(qū)域產(chǎn)生的機(jī)動(dòng)車交通量的時(shí)空消耗與路網(wǎng)可服務(wù)于區(qū)內(nèi)出行的時(shí)空通行能力之比。用V/C表示。

式中：

區(qū)域內(nèi)的高峰小時(shí)交通量可以由用地性質(zhì)計(jì)算得到，區(qū)域外部的則可以通過區(qū)域的過境比例數(shù)反推得到。

傳統(tǒng)意義的負(fù)荷度是指道路上的實(shí)際交通流量與通行能力之比，它介于0-1之間，反映了路段的擁擠程度。將路段負(fù)荷度的概念推廣至區(qū)域，即區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度。

區(qū)域路網(wǎng)負(fù)荷度宏觀上反映了土地開發(fā)強(qiáng)度和交通承載力之間的關(guān)系，它和區(qū)域的人口密度、崗位密度、人口和崗位數(shù)之間的混合程度、路網(wǎng)設(shè)施等資源有關(guān)。區(qū)域內(nèi)開發(fā)強(qiáng)度高的，往往具有較高的區(qū)域負(fù)荷度，但這也并不是絕對(duì)的，若與之相匹配路網(wǎng)承載能力也高，則區(qū)域負(fù)荷度還是可能低[2]。

3調(diào)控方法

當(dāng)土地利用與交通系統(tǒng)產(chǎn)生矛盾的時(shí)候，或者在土地利用尚未開始，而通過預(yù)估可以知道將要和交通系統(tǒng)產(chǎn)生矛盾的時(shí)候，就需要運(yùn)用調(diào)控手段進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到二者相互協(xié)調(diào)，共同發(fā)展的目的。

3.1 區(qū)域路網(wǎng)服務(wù)水平

服務(wù)水平是交通流中車輛運(yùn)行的以及駕駛員和乘客所感受的舒適程度，是道路在某種交通條件下所提供運(yùn)行服務(wù)的質(zhì)量水平。這里把服務(wù)水平的概念進(jìn)行了擴(kuò)展，定義為區(qū)域路網(wǎng)服務(wù)水平，用來反映區(qū)域路網(wǎng)對(duì)交通的承載能力，以區(qū)域負(fù)荷度和區(qū)域平均速度指標(biāo)來表征，參考城市道路服務(wù)水平定義成五個(gè)等級(jí)，分別是：A-暢行交通流，基本上無延誤;B-穩(wěn)定交通流，有少量的延誤;C-穩(wěn)定交通流，有一定的延誤但司機(jī)可以接受;D-接近不穩(wěn)定交通流，有較大延誤，但司機(jī)還能接受;E-不穩(wěn)定交通流，交通擁擠，延誤很大，司機(jī)無法忍受。如表1所示。

狀態(tài)描述 暢行交通流 穩(wěn)定交通流 穩(wěn)定交通流，有一定的延誤但司機(jī)可以接受 接近不穩(wěn)定交通流，有較大延誤，但司機(jī)還能接受 不穩(wěn)定的交通流，交通擁擠，延誤很大，司機(jī)無法忍受

有了服務(wù)水平分級(jí)后，便可對(duì)用地進(jìn)行調(diào)控，用于土地利用與交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)控的手段是多種多樣的，常見的有：控制用地強(qiáng)度（容積率控制）、增加交通投入（增設(shè)交通設(shè)施）、加強(qiáng)交通管理（交通組織、引導(dǎo)等）以及TOD（公共交通引導(dǎo)土地開發(fā)）。這里主要研究控制土地強(qiáng)度和增加交通投入。

調(diào)控步驟：

（1）根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀計(jì)算負(fù)荷度、平均速度、用于評(píng)價(jià)服務(wù)水平的指標(biāo)

（2）將計(jì)算得到的區(qū)域的現(xiàn)狀服務(wù)水平與規(guī)劃服務(wù)水平域值比較，若服務(wù)水平滿足要求，結(jié)束計(jì)算;若不滿足要求，進(jìn)入下一步調(diào)控。

（3）調(diào)控區(qū)域負(fù)荷度：

一級(jí)調(diào)控：調(diào)節(jié)V，降低土地的開發(fā)強(qiáng)度，減少區(qū)域的人口數(shù)，工作崗位數(shù)等，從而達(dá)到減小出行次數(shù)的目的。

二級(jí)調(diào)控：調(diào)節(jié)出行方式，減少私家小汽車的出行比例，提高公共交通的出行比例。

三級(jí)調(diào)控：調(diào)節(jié)C，即進(jìn)行城市整體功能布局優(yōu)化，增大路網(wǎng)密度，提高道路等級(jí)，增大路網(wǎng)的交通承載力。

（4）回到步驟1。

函數(shù)法：

函數(shù)法是指根據(jù)用地指標(biāo)與交通指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系來獲取區(qū)域負(fù)荷度和平均速度，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行服務(wù)水平的評(píng)估。

分配法：

分配法是函數(shù)法的備選方法，當(dāng)缺乏足夠的用地資料，或者進(jìn)行新城規(guī)劃時(shí)，利用四階段分配法，得到區(qū)域負(fù)荷度和區(qū)域平均速度指標(biāo)，進(jìn)行服務(wù)水平評(píng)估。

4計(jì)算案例—以北京CBD區(qū)域?yàn)槔?/p>

1993年10月6日，國務(wù)院批準(zhǔn)了《北京城市總體規(guī)劃》。同年，市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院編制完成了《北京市商務(wù)中心規(guī)劃》，CBD范圍西起東大橋路，東至東三環(huán)路，南起光華路，北至朝陽路。1997年，市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院在1993年總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)這一區(qū)域的地理環(huán)境、建設(shè)條件和北京國際大都市未來發(fā)展的需要，適當(dāng)擴(kuò)大了用地規(guī)模，規(guī)劃范圍由三環(huán)路向東擴(kuò)大到西大望路，向北輻射到亮馬河地區(qū)。規(guī)劃中的北京商務(wù)中心區(qū)由一個(gè)核心區(qū)、一個(gè)輻射區(qū)和一個(gè)混合區(qū)組成，并由建國門外大街和東三環(huán)路兩條大街構(gòu)成“金十字”，將這幾個(gè)區(qū)連成一體。市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院1998年編制完成的《北京市區(qū)中心地區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》，將北京CBD區(qū)范圍確定為朝陽區(qū)內(nèi)西起東大橋路、東至西大望路，南起通惠河、北至朝陽路之間約3.99平方公里的區(qū)域。

以表1的服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)CBD區(qū)域的路網(wǎng)負(fù)荷度應(yīng)控制在C級(jí)，對(duì)CBD區(qū)域進(jìn)行反饋調(diào)控。 計(jì)算步驟如下：

（1）由用地性質(zhì)，計(jì)算出CBD區(qū)域的P和A，及過境比例，結(jié)果如表2和表3。

（2）計(jì)算區(qū)域負(fù)荷度、平均速度（需要出行方式）。

區(qū)域負(fù)荷度由公式：

計(jì)算得到v/c=0.641。

區(qū)域平均速度由公式：

（3）和表1閾值比較，若不滿足，進(jìn)入下一步;滿足則結(jié)束計(jì)算。

按照C級(jí)路網(wǎng)服務(wù)水平的標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)域負(fù)荷度應(yīng)達(dá)到0.3～0.5，區(qū)域平均速度達(dá)到45～35。由上面的計(jì)算結(jié)果可知，區(qū)域負(fù)荷度無法滿足要求，需要進(jìn)行反饋調(diào)控。

（4）調(diào)節(jié)容積率（目的是為縮小P、A）

調(diào)控方法：調(diào)節(jié)容積率。

調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)的容積率，假定調(diào)節(jié)容積率后P、A的量同比減少了25%，保持過境比例不變，如表4所示。

重新計(jì)算區(qū)域負(fù)荷度得：v/c=0.480，能夠滿足C級(jí)路網(wǎng)服務(wù)水平的要求。

從上面的計(jì)算結(jié)果可以看出，通過調(diào)控容積率，把服務(wù)水平控制C級(jí)，在實(shí)現(xiàn)中要達(dá)到這一點(diǎn)，可以從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)，從長遠(yuǎn)看，再進(jìn)行新一輪“控規(guī)”編制時(shí)，對(duì)區(qū)域土地規(guī)劃行進(jìn)局部調(diào)整;從近期看，對(duì)區(qū)域內(nèi)部分地塊還未按照“控規(guī)”要求建設(shè)完成的，對(duì)以對(duì)當(dāng)前“控規(guī)”進(jìn)行局部修改，比如降低這些地塊的容積率，避免此類土地建設(shè)完成后對(duì)交通造成更大的負(fù)擔(dān)。

5結(jié)束語

城市“控規(guī)”的編制一直城市規(guī)劃師的面對(duì)難題，文章城市規(guī)劃的角度出發(fā)，通過考慮土地使用的布局，研究它了與交通的關(guān)系，提出以區(qū)域負(fù)荷度來反映區(qū)域交通承載能力，以此為基礎(chǔ)，又提出了一套完整的調(diào)控流程，來控制土地的開發(fā)強(qiáng)度，避免因?yàn)橥恋亻_發(fā)強(qiáng)度過高導(dǎo)致交通設(shè)施無法滿足交通負(fù)荷。該方法可以用于評(píng)價(jià)“控規(guī)”實(shí)施后對(duì)交通的影響，指導(dǎo)新一輪“控規(guī)”的編制，或者對(duì)現(xiàn)狀“控規(guī)”進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。最后以北京CBD區(qū)域?yàn)槔?，利用它現(xiàn)狀的土地開發(fā)，計(jì)算了它所處的服務(wù)水平，然后通過和它應(yīng)控制的服務(wù)水平進(jìn)行比較，展示了如何對(duì)區(qū)域進(jìn)行調(diào)控。

參考文獻(xiàn)

[1] 海南省公安廳交通警察總隊(duì)原副巡視員，中國道路交通安全協(xié)會(huì)、中國智能交通協(xié)會(huì)專家，蔡軍.構(gòu)建“同城五環(huán)路網(wǎng)大交通體系”? 加快推進(jìn)海南自貿(mào)港建設(shè)[N]. 海口日?qǐng)?bào)，2020-05-28（010）.

[2] 馬爭鋒，馬生元，徐安花.西寧市城市道路核心區(qū)交通運(yùn)行效率提升測(cè)算研究[J].青?？萍?，2018，25（6）：22-27.

作者簡介

劉帥（1984-），女，河北人;畢業(yè)院校：北京工業(yè)大學(xué)，專業(yè)：交通運(yùn)輸工程，學(xué)歷：碩士，職稱：講師，現(xiàn)就職單位：北京交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)院，研究方向：智能交通。