面向我國36大城市的道路網(wǎng)結構全息畫像指標解析（二）
——城市道路位階值與位階差

文圖｜朱新宇 戴帥 劉金廣

一、城市道路位階值與位階差的定義

目前，我國對城市道路分級主要是城市快速路、城市主干路、城市次干路和城市支路，但這四種道路等級難以描述我國城市的多種道路類型，也無法支撐相應的道路網(wǎng)級差研究工作。為更好地深入分析城市道路網(wǎng)問題，本文以道路類型和車道數(shù)作為主要區(qū)分依據(jù)，兼顧道路的實際通行能力與設計速度，同時借鑒了美國HCM 手冊對道路的分類，將城市道路進行了八個位階值的劃分，具體如表1 所示。

位階差，指路網(wǎng)中相連接的兩條道路之間的位階值的差值。低位階的道路要盡量避免與高位階的道路直接相連，因為二者的道路功能與設計車速相差較大，貿然相連易產生交通沖突從而引發(fā)交通事故。

二、交叉口位階差與接入口位階差

交叉口位階差是指路網(wǎng)中相連接的兩條道路之間的位階值的差值，反映相交道路的功能匹配程度，是檢驗交叉口結構合理性的指標之一。交叉口位階差小（≤2），相交道路“門當戶對”，匹配度較好；交叉口位階差大（≥3），相交道路不相匹配，交通流量、運行速度差異大，行人與機動車對于綠燈時間需求差距大，不利于交叉口通行安全和交通信號控制。示例如圖1 所示。

圖1 城市交叉口位階差示例圖

“接入”俗稱“開口”，處于區(qū)域道路網(wǎng)的末梢，長度短、設計速度低，主要承擔地塊接駁的通達性功能，無法承擔與其他城市道路類似的交通功能。接入口位階差反映地塊接駁路與城市道路連接的匹配程度，是檢驗接入結構合理性的指標。接入口位階差?。ā?），表明接入與城市道路匹配度較好；接入口位階差大（≥3），表明接入與交通功能不對等的城市道路連接，存在交通安全隱患。接示例如圖2 所示。

圖2 城市接入口位階差示例圖

三、我國36大城市的位階差實際測算結果

基于上述位階差的計算模型，對我國36 大城市進行了實際路網(wǎng)的測算，并得出以下結論。

（一）規(guī)模越大的城市，交叉口匹配程度越好，且我國北方的城市普遍交叉口位階差較大。從城市規(guī)模來看，超大城市交叉口的位階差≥3 的平均占比最低、為29%，其次是特大城市33%，Ⅰ型大城市、Ⅱ型大城市交叉口的位階差≥3 的平均占比均為34%。從區(qū)域位置看，西北、東北、華中地區(qū)城市交叉口位階差≥3 的平均占比偏高，分別為39.5%、38.8%、35.8%，華東地區(qū)城市交叉口位階差≥3 的平均占比相對較低、為29.4%，這可能與我國北方的城市普遍熱衷于修建“寬大馬路”有關。相關結果如圖3 所示。

圖3 不同區(qū)域城市交叉口位階差大（≥3）的交叉口占比（%）

（二）超過一半的城市道路接入口與相連道路不匹配。通過計算，研究人員發(fā)現(xiàn)我國36 個主要城市中，有52.6%的接入與相連道路不匹配。在36 個主要城市中，只有11 個城市的位階差較大道路接入口占比小于50%。同時，還發(fā)現(xiàn)我國中部、西北、西南地區(qū)的接入口位階差普遍較大，位階差過大的接入口占比分別為60.3%、58.1%、55.3%，華南、華北、華東地區(qū)的接入口位階差相對較小，位階差過大的接入口占比分別為50.9%、48.1%、46.7%。如圖4 所示。

圖4 不同區(qū)域城市接入口位階差大（≥3）的交叉口占比（%）

四、城市道路位階差與多源交通大數(shù)據(jù)的融合分析

基于以上實例計算得出的我國36 大城市道路網(wǎng)位階差點位信息，研究人員將道路網(wǎng)位階差問題分別與交通事故、交通違法數(shù)據(jù)（不包括固定式的非現(xiàn)場違法查處數(shù)據(jù)）融合分析發(fā)現(xiàn)，道路網(wǎng)位階差存在問題的地方發(fā)生交通事故、交通違法的概率更加顯著，這表明位階差問題與交通事故、交通違法之間存在強烈的正相關性。

以我國某城市的道路位階差與交通事故的實例分析為例。如圖5 所示，左側紅色箭頭所示區(qū)域是城市環(huán)路或快速路與普通道路的交界區(qū)域，這些區(qū)域通常是城市道路交叉口位階差過大的區(qū)域。道路交叉口的位階差過大會導致道路之間的流量和速度差異過大，從而增大交通事故發(fā)生的概率。在2018-2022 的三年中，上述位階差較大的交叉口周邊發(fā)生了100 多起交通事故，造成20 多人死亡。圖5 中右側黃色箭頭所示區(qū)域是城市主干道沿線，且有許多位階差較大的居民區(qū)道路接入口的位置。道路接入口處通行的行人和非機動車交通量較大，當位階差過大時，與主干道的交通沖突也會增加。圖中所示的三個區(qū)域在過去三年中分別發(fā)生了7 起、10 起和6 起致命事故，其中大多數(shù)是機動車與非機動車/行人之間的碰撞。

圖5 城市道路位階差與交通事故的融合分析

最終，根據(jù)我國36 大城市的實際數(shù)據(jù)計算，研究人員得到了城市道路位階差與交通事故和交通違法行為之間相關性的定量結果：對于位階差較大的道路交叉口，發(fā)生交通事故的概率是位階差正常的普通交叉口的1.3 倍，交通違法的概率是位階差正常的普通交叉口的2.3 倍；對于位階差較大的道路接入口，發(fā)生交通事故的概率是位階差正常的普通接入口的4.1倍，發(fā)生交通違法的概率是位階差正常的普通接入口的12.7 倍。

五、總結與展望

城市道路位階差反映了相交道路或接入道路的功能匹配程度，是檢驗交叉口或者接入口結構合理性的指標之一。本文基于地理信息數(shù)據(jù)，對我國36 個重點城市進行了城市道路位階差的實際測算，并將城市道路位階差與交通事故和交通違法行為的數(shù)據(jù)進行了大數(shù)據(jù)融合分析，發(fā)現(xiàn)了交通安全、交通秩序和道路位階差指標之間存在很強的相關性。相關研究成果已在全國多座城市開展應用，在識別城市路網(wǎng)問題點、提高公安交管部門主動防控能力、助力城市交通事故“減量控大”方面取得了良好的應用效果。未來，可以整合更多的多源交通大數(shù)據(jù)，以道路網(wǎng)位階差指標為核心，開發(fā)更多基于路網(wǎng)層面的城市交通安全風險隱患的數(shù)字識別方法，從而有效預防和減少城市道路交通事故。