基于多目標評價的城市快速路建設近期時序研究

周澤，姜明星，趙靜，劉洪旭，周政川

1～3寧波市城市基礎設施建設發(fā)展中心，4～5南京市城市與交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司

1 引 言

快速路，是在城市內(nèi)修建的，中央分隔、全部控制出入、控制出入口間距及形式，具有單向雙車道或以上的多車道，并設有配套的交通安全與管理設施的城市道路[1]。是等級最高的城市道路，為城市長距離機動車出行提供快速交通服務[2]。系統(tǒng)的城市快速路網(wǎng)規(guī)劃是引導城市框架構建、提升城市能級的基礎；城市快速路建設，對引導城市土地綜合開發(fā)、拉動經(jīng)濟發(fā)展、提高城市交通運轉效率、增強城市周邊組團內(nèi)部快速聯(lián)系具有非常重要的帶動作用。

目前，國內(nèi)大中城市都在積極推進快速路建設工作，但部分城市效果并不顯著，究其原因主要有兩點：一是快速路投資巨大，二三線城市基礎設施建設資金規(guī)模難以支撐快速路網(wǎng)建設，導致建設滯后；二是部分城市在具體實施建設過程中，建設時序未經(jīng)科學研究，存在部分路段建設時序確定過程中受主觀因素主導，快速路建設時序安排與當前城市迫切發(fā)展方向契合度不高，建設資金和要素指標效益未能最大化[3]。在城市發(fā)展進程中，如何合理的決策一個時期內(nèi)快速路的建設規(guī)模、建設時序顯得尤為關鍵。

表1 多情景假設測試目標

本文綜合考慮土地利用開發(fā)、城市內(nèi)外交通需求、建設資金規(guī)模大小和重大約束條件影響，提出快速路分期建設目標，并進行多情景假設測試，以方案效益平衡性最佳為評價標準，研究了快速路近期建設規(guī)模確定方法；并針對得出的快速路建設規(guī)模，基于層次分析法，綜合考慮土地帶動、建設條件、交通需求、產(chǎn)業(yè)協(xié)調四個大指標及下屬十三個小指標，構建了快速路建設時序評價體系模型。

2 近期城市快速路建設規(guī)模確定

2.1 影響因素分析

城市快速路網(wǎng)近期建設規(guī)模確定影響因素諸多，主要有土地利用開發(fā)、未來城市內(nèi)外交通需求、建設資金規(guī)模、重大約束條件四個方面[4]，本文也將從這四個方面進行重點分析。

①土地利用開發(fā)。依據(jù)規(guī)劃年土地儲備情況和城市未來重點建設發(fā)展區(qū)塊位置，對現(xiàn)狀路網(wǎng)與城市開發(fā)的配匹關系進行評估，分析是否可以支撐未來城市發(fā)展，帶動組團區(qū)塊間的快速聯(lián)系。

②未來城市內(nèi)外交通需求?；谒碾A段法模型[5]，對城市區(qū)域劃分，預測規(guī)劃年城市內(nèi)外交通OD分布；根據(jù)未來5～10年城市交通變化的趨勢，判斷新的交通集聚點，利用快速路支撐長距離出行、分流過境的交通特性，提高區(qū)域交通可達性，提升城市交通出行質量。

③建設資金規(guī)模。近期城市基礎設施建設資金一般是有限、規(guī)?？梢姷?。相關研究表明，城市基礎設施投資占GDP比例為2～8%[6]；快速路建設規(guī)模需要綜合考慮資金要素，在一定的資金下，最大化滿足城市發(fā)展需求，確定快速路網(wǎng)特定時期分期建設規(guī)模。

④重大約束條件?？紤]對快速路建設有重大約束的影響因素，如城市建設重大工程對快速路建設需求影響、重大樞紐銜接需求對快速路建設提出的要求、土地指標對城市快速路建設的限制等。

2.2 多情景假設測試

以城市綜合交通發(fā)展戰(zhàn)略為指導，對規(guī)劃快速路進行功能定位、近期效益、存在問題進行分析，對于近期存在無法解決的重大約束條件問題的快速路進行剔除，基于繞城內(nèi)快速路基本骨架“成環(huán)成網(wǎng)”思路，提出城市快速路多情景假設測試下各階段建設發(fā)展目標（該目標為指標測試目標），見表1。

在近期給定資金規(guī)模下，制定不同快速路建設組合方案，進行多情景假設測試，分析快速路對城市發(fā)展和能級提升上的影響，與提出的發(fā)展目標進行對比，選取平衡性較好的方案為近期建設最終組合方案。

3 快速路建設時序指標評價體系

3.1 評價指標選取原則

①系統(tǒng)性原則。城市快速路建設時序評價是一個多層次、多因素的復雜體系，評價指標應全面且具有代表性，保證評價體系的系統(tǒng)性[7]。

②相適性原則。評價指標的選取和權重在各指標間的分配，應當與城市的實際發(fā)展狀況相適應。

③前瞻性原則?？焖俾方ㄔO的動態(tài)效益需一定的時間尺度才可以發(fā)揮出來，在指標的權重分配上宜適當考慮城市未來發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。

④科學性原則。建立的評價體系和選取的評價指標可以客觀、科學的反映出城市快速路建設的真實情況。

3.2 建設時序影響因素

對國內(nèi)外研究論文及項目經(jīng)驗梳理總結分析，目前城市道路建設時序相關研究中的評價指標主要從交通服務、工程技術、經(jīng)濟帶動、環(huán)境影響、社會影響、土地開發(fā)利用六個方面進行選取計算。本文以指標選取的系統(tǒng)性、相適性、前瞻性、科學性為原則，對參考指標中存在重復意義的指標進行篩選整理，深化了對土地開發(fā)、工程建設條件方面的研究，針對我國實際情況，增加產(chǎn)業(yè)協(xié)調方面的考慮，構建了本次評價指標體系。

①土地帶動

■ 土地帶動范圍面積

→ 基于交通模型，確定快速路10min的可達性范圍，計算單位長度快速路所能輻射帶動影響的范圍面積。

■ 沿線規(guī)劃用地建成率

→ 根據(jù)相關規(guī)劃單位土地儲備規(guī)劃或意向，建設期內(nèi)沿線土地建成總面積與沿線規(guī)劃用地總面積比率（%）。

■ 沿線土地增值

→ 采用類比分析法，依據(jù)當?shù)鼗蝾愃瞥鞘锌焖俾方ㄔO前后周邊土地價值變化幅度，計算快速路建成后10分鐘可帶動范圍內(nèi)的土地價值增值，與快速路建設總投資額做比值處理。

②建設條件

■ 征地拆遷

→ 基于具體快速路建設方案，計算建設路線沿線征地拆遷金額占總工程款比例（%）；

■ 建設條件與技術難度

→ 定性指標，根據(jù)具體的施工方案和具體沿線現(xiàn)狀進行定性評價。

■ 社會風險影響

→ 定性指標，根據(jù)項目立項前維穩(wěn)風險評估報告，定性分析評價快速路建設項目對區(qū)域社會風險影響大小。

■ 城市景觀影響

→ D/H值：從知覺范疇的形態(tài)法則出發(fā)，考慮快速路修建對周邊區(qū)域居民的感官影響，以沿線快速路高架邊緣至周邊建筑的距離寬度D與建筑物的高度H比值D/H均值作為評判指標，見圖1。

③交通需求

■ 斷面交通量

→ 基于交通模型，定量預測未來的道路橫斷面交通流量大小。

■ 區(qū)域交通疏解

→ 定性評價規(guī)劃快速路建成后，對周邊區(qū)域交通整體緩解程度；結合周邊區(qū)域路網(wǎng)快速路建成前后整體服務水平變化進行定性與定量評價。

■ 與其他交通系統(tǒng)功能協(xié)調性

→根據(jù)現(xiàn)狀及規(guī)劃年內(nèi)建成的軌道線網(wǎng)方向，與快速路在客流走廊上的共線情況進行分析，突出快速聯(lián)系功能，擁有共線軌道交通則快速路建設需求相對較低（軌道與快速路共建除外）。

圖1 D/H值示意圖

■ 與重要樞紐銜接性

→ 定性指標，依據(jù)城市現(xiàn)狀及規(guī)劃資料，判斷規(guī)劃快速路與周邊樞紐間銜接需求程度。

④產(chǎn)業(yè)協(xié)調

■ 重大功能板塊支撐

→ 依據(jù)城市相關規(guī)劃，對重點功能區(qū)塊位置分布進行梳理，并結合快速路10min覆蓋范圍面積，定量計算單位長度快速路支撐帶動重大功能板塊面積。

■ 重大功能性產(chǎn)業(yè)分布

→ 定性指標，依據(jù)當?shù)爻鞘幸?guī)劃未來重要功能性產(chǎn)業(yè)基地位置分布，定性分析快速路對沿線重大功能性產(chǎn)業(yè)（重點關注制造業(yè)）影響。

3.3 快速路建設時序評價

3.3.1 快速路建設時序評價思路

①分析影響快速路建設時序的因素，選取評價指標因素。

②量化評價指標，通過規(guī)范化將其轉化為定性指標；將定性指標轉化為區(qū)間尺度指標，進行標準化處理。

③利用層次分析法為評價指標權重賦值，并計算快速路建設優(yōu)先度指標。

④依據(jù)優(yōu)先度計算結果，結合年度資金總量對快速路建設時序進行排序。

3.3.2 層次分析法選取原因

①優(yōu)先度計算是一個復雜的多目標決策模型，參數(shù)較多，模型若過于理論化、精細化，參數(shù)校正難度大，目標函數(shù)過于冗長，計算量大且不易收斂，易脫離實際，項目落地性差；

②建設項目影響因素較多，一些影響因素的評價分級目前暫無明確標準，需業(yè)內(nèi)熟悉寧波市實際情況的專家進行定量與定性相結合的討論予以確定；

③層次分析法對于模型的復雜度與精確度要求不高，可以更全面的考慮影響因素，參數(shù)校正過程主要存在于對影響因素的權重確定過程中，易操作且能夠切合寧波市實際。

3.4 計算步驟

Step1：對可量化指標進行計算，參照公式3-1、表2～3轉換為定性指標，其中建設條件為成本型指標，土地帶動、交通需求、產(chǎn)業(yè)協(xié)調為效益型指標。對于大指標下的子因素指標也依據(jù)式3-1進行計算。

其中：P：大指標分數(shù)；

表2 土地帶動指標定量定性轉化

表3 建設條件定量定性轉化

表4 交通需求定量定性轉化

表5 產(chǎn)業(yè)協(xié)調定量定性轉化

Step2：將上一步定量指標轉化后的定性指標和原有的定性指標依據(jù)表6雙極尺度指標，轉化為1～9的分數(shù)值；

表6 雙極尺度迷糊對應關系

Step3：將效益型指標和成本型指標依據(jù)式3-2進行標準化處理。

其中：

P*:標準化后指標值;

Pij::第i條快速路的第j個指標值;

0≤P* ≤1;

Step4：利用式3-3計算每一條快速路的優(yōu)先度，結合年度資金，對快速路建設時序進行排序。

其中：

Ii: 優(yōu)先度；

Pi*: 各指標標準化后得分值；

ai: 各指標權值；

4 案例應用

本文以寧波市“十四五”期間快速路建設為實例，計算寧波“十四五”時期城市快速路建設規(guī)模和項目優(yōu)先度。

4.1 寧波快速路現(xiàn)狀概述

寧波市快速路已建成72.1km，繞城范圍內(nèi)建成率37%，居民平均出行距離5.3km，機動化平均出行距離10.3km，機動化出行時耗38.9分鐘/人，中長距離空間出行缺乏效率，快速路交通分擔率偏低，對城市交通疏解作用不強。

中心城區(qū)快速路、主干路、次干路和支路路網(wǎng)級配為0.14:1.0:0.6:1.86，路網(wǎng)級配比例有待改善[8]，見圖2。

4.2 建設規(guī)模確定

①城市土地儲備情況。根據(jù)5年土地儲備計劃，城市東南部土地儲備和重點區(qū)塊體量呈現(xiàn)“雙高”，重點區(qū)塊增量占比也處在較高水平。西部拓展完善片區(qū)待機場四期和寧波鐵路西站建設明確后，該片區(qū)的可開發(fā)潛力也非常高，見圖3。

圖2 寧波現(xiàn)狀快速路分布

圖3 片區(qū)土地儲備情況

②對外交通需求預測。2025年，繞城范圍內(nèi)對外出行總量達到2.85萬pcu/h，比2019年的2.16萬pcu/h增長32%，對外出行需求顯著增強，具體方位情況來看，“繞城—鎮(zhèn)海、北侖”沿海軸進一步強化，比2019年增長41%，同時，鎮(zhèn)海與北侖的組團間交通聯(lián)系需求強烈；繞城與東錢湖切向聯(lián)系加強，比2019年增長24%。

③內(nèi)部交通需求預測。2025年，繞城范圍內(nèi)部出行總量達到24.9萬pcu/h，比2019年增長34%；從組團間出行特征來看，三江口、東部新城、南部新城組團之間出行量較大，特別是三江口—南部新城的出行量居于高位，見表7、圖4。

表7 2025年繞城區(qū)內(nèi)部出行分布和增幅

圖4 2025年內(nèi)部跨區(qū)機動車出行分布

④重大約束條件影響分析。一是目前部分重大項目用地的規(guī)劃指標未覆蓋，如環(huán)城南路東延等快速路受土地要素制約影響較大，特別是涉及到永久基本農(nóng)田的項目，面對當下生態(tài)保護高壓態(tài)勢，土地要素已成為項目建設決策“一票否決”因素。二是重大工程建設條件約束，如通途路存在路軌合建段，快速路建設與否及何時建設取決于軌道建設。

⑤功能性分析。對規(guī)劃快速路進行功能性分析，此次快速路建設時序研究以繞城內(nèi)快速路基本骨架“成環(huán)成網(wǎng)”為首要目標，而基于對繞城內(nèi)主要快速路的功能定位、面臨問題分析，九龍大道由于莊橋機場的限制，具有極大的實施不確定性，本次情景測試中將其剔除。

⑥建設目標。在保障城市交通高效、有序、可持續(xù)發(fā)展的前提下，兼顧“滿足需求和引導發(fā)展”要求，以城市綜合交通戰(zhàn)略和近遠期目標為指導，提出寧波快速路建設目標。

⑦快速路建設總體規(guī)模確定。結合“十三五”期間財政投資情況，按照穩(wěn)投資和強投資兩套方案進行情景假設：

■ 穩(wěn)投資方案以快速路建設五年累計總投資200億元為基準，基本保持在“十三五”的投資水平，略有增長：

穩(wěn)投資方案一：東錢湖快速路+通途路（東外環(huán)-機場路）；

穩(wěn)投資方案二：東錢湖快速路+鄞州大道+秋實路+廣德湖路；

穩(wěn)投資方案三：東錢湖快速路+世紀大道（百丈路-北環(huán)）+鄞州大道+秋實路，見表9。

表8 寧波市中心城區(qū)快速路建設目標

表9 穩(wěn)投資方案預測數(shù)據(jù)

■ 強投資方案以五年累計總投資400億元為基準，集中財力強化快速路建設：

強投資方案一：東錢湖快速路+通途路+鄞州大道+秋實路+廣德湖路；

強投資方案二：東錢湖快速路+世紀大道+鄞州大道+廣德湖路+秋實路+東環(huán)北延+北環(huán)東延，見表10。

從總投資、土地帶動、快速路分擔率等因素對備選方案進行測試，以方案建成后的效益平衡性為評價標準，穩(wěn)投資方案下選擇方案二，強投資方案下選擇方案二，見圖5。

4.3 評價指標值確定

根據(jù)已有資料及模型預測數(shù)據(jù)，進行定性與定量結合評價標準，對指標體系內(nèi)的各項指標進行評分，具體評價數(shù)值如下表11～12。

表10 強投資方案預測數(shù)據(jù)

圖5 情景假設多方案測試雷達圖

表11 指標實際值表

4.4 快速路建設優(yōu)先度計算

利用式3-3，對快速路建設時序優(yōu)先度進行計算，表13～14為專家打分確定的各指標權值。表15為建設規(guī)模下各條快速路優(yōu)先度計算結果。

穩(wěn)資方案下，快速路建設時序為：①東錢湖快速路、②鄞州大道、③秋實路、④廣德湖快速路。

表12 指標得分表

表13 專家打分后的各指標權值

表14 評價體系子因素權值表

表15 強投資方案快速路建設優(yōu)先度計算結果

高投資方案下，快速路建設時序為：①東錢湖快速路、②鄞州大道、③秋實路、④廣德湖快速路、⑤世紀大道、⑥北環(huán)東延、⑦東環(huán)北延。

5 總結

本文通過對城市快速路建設規(guī)模影響因素梳理研究，基于四階段理論，從帶動土地利用開發(fā)、緩解城市內(nèi)外交通需求、建設資金規(guī)模大小、考慮重大約束條件四個方面進行綜合分析，提出各階段城市快速路建設目標，并進行多情景假設測試，以不同方案下的效益平衡性為評價標準，確定城市快速路近期的建設規(guī)模。在既定建設規(guī)模下，構建以土地開發(fā)、工程實施條件、交通服務、產(chǎn)業(yè)協(xié)調四個一級指標、十三個二級指標的建設時序評價體系。應用層次分析法，計算每條快速路項目的建設優(yōu)先度，為快速路近期建設時序排序提供了可靠有效的科學依據(jù)。最后以寧波市為例，提出了寧波市“十四五”期間城市快速路建設時序，為寧波市城市基礎設施建設提供科學依據(jù)。