城市重點區(qū)域道路網(wǎng)交通承載力研究

曹宇程

（中國城市建設(shè)研究院有限公司,北京 100120）

0 引言

交通承載力是指在環(huán)境與資源以及其他外部因素的條件限制下，在固定時間段內(nèi)通過使用交通設(shè)施或管理技術(shù)等條件，在滿足一定交通服務(wù)水平效率要求的情況下，城市道路網(wǎng)絡(luò)所能承受的最大交通量，也是該交通系統(tǒng)的最大容量[1]。道路網(wǎng)交通承載力通常與諸多因素有關(guān)。研究項目根據(jù)城市重點區(qū)域的特有模式與特征，基于時空消耗法構(gòu)建交通承載力模型，以北京市三里河片區(qū)為例，進(jìn)行測算及評估，對財政部和國家發(fā)改委區(qū)域交通承載力現(xiàn)狀及規(guī)劃情況提出改善建議。

1 交通承載力模型研究

1.1 交通承載力影響因素

影響交通承載力大小的因素有很多種，道路網(wǎng)絡(luò)資源、需求結(jié)構(gòu)和環(huán)境要求為主要方面。這三方面最主要的影響因素有六個：城市道路網(wǎng)規(guī)模、道路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)、土地空間結(jié)構(gòu)、交通方式結(jié)構(gòu)、交通設(shè)施和交通管理政策。各因素均對區(qū)域的交通承載力大小起到不同程度的影響。具體說明如表1所示。

表1 交通承載力主要影響因素

1.2 交通承載力測算模型修正

1.2.1 道路有效面積S車

土地空間結(jié)構(gòu)和城市路網(wǎng)規(guī)模因素主要體現(xiàn)在城市道路有效面積參數(shù)中。首先根據(jù)道路實際情況，要確定研究區(qū)域的道路有效面積。城市道路有效面積S車指的是能夠確保車輛個體正常利用道路的面積，也被稱為城市道路設(shè)施的有效利用面積。為了盡量減少對交通個體產(chǎn)生的影響，通常以機動車占據(jù)的道路面積作為參照。公式為：

式中，S車——區(qū)域內(nèi)城市道路的有效面積；S——區(qū)域內(nèi)道路總面積；R1——等級修正系數(shù)；R2——車道修正系數(shù)；R3——路線平均使用頻率系數(shù)；R4——路線干擾修正系數(shù)。

1.2.2 道路有效時間

道路有效時間T指的是道路實際使用時間。不同交叉口的交通組織均不一致，在此需要進(jìn)行實地調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果來確定綜合折減系數(shù)，折減系數(shù)的一般取值區(qū)間在0.6~0.9，區(qū)域內(nèi)部道路容量：

T=R5=0.6~0.8。

1.2.3 交通單體高峰小時的時空消耗Ci

交通單體高峰小時的時空消耗Ci是指在高峰小時出行時交通個體所占據(jù)的空間。其公式為：

式中，Ci——交通單體高峰小時的時空消耗；h——車頭間距（m）；t——交通單體在高峰小時內(nèi)平均一次出行時間（h）；d——交通單體以達(dá)到容量時候的速度運動時所需的橫向?qū)挾龋╩）；L——交通單體在高峰小時內(nèi)平均一次出行距離（m）；V——交通單體在高峰小時的平均行駛速度（km/h）；k——車流密度（輛/km）；q——道路網(wǎng)通行能力（輛/h）。

1.2.4 緊湊度

緊湊度是檢驗研究區(qū)域內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)是否符合要求的重要指標(biāo)，b的值越接近于1，表示該區(qū)域越為緊密，也就是說該區(qū)域內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)是符合要求的。其公式為：

式中，b——區(qū)域緊湊度；Q——研究區(qū)域總面積（km2）；l——區(qū)域空間形狀的外圍輪廓周長（km）。

1.2.5 道路實際運行效率E

道路的實際運行效率主要是對研究區(qū)域內(nèi)部各級路網(wǎng)進(jìn)行評價，是體現(xiàn)其運行狀態(tài)好壞的重要指標(biāo)。其公式為：

式中，E——道路實際運行效率；M——路段總條數(shù)；qi——路段的交通量（pcu/h）；Li——路段的長度（km）；vi——路段的平均行程車速（單位：km/h）。

1.2.6 公共交通修正系數(shù)θ

公共交通供給對出行需求的影響相對較小，但仍不可忽略。通常在一般的城市道路上，公共交通的比重會影響到區(qū)域內(nèi)機動車的出行，特別是公共汽車的出行。多使用公共汽車可以提升道路服務(wù)水平，進(jìn)而提高道路網(wǎng)絡(luò)的承載力。其公式為：

式中，εa——在交通出行時段內(nèi)汽車的承擔(dān)率；εb——在交通出行時段中私家車分擔(dān)率；x——公共汽車載客率；y——私家車載客率；λ——在相同的服務(wù)等級下，一輛公交車占據(jù)的道路空間與一輛私家車占用空間的比值。

1.2.7 停車系統(tǒng)修正系數(shù)γ

除了公交系統(tǒng)外，是否具有完善的停車系統(tǒng)也會影響到區(qū)域交通承載力的高低，停車系統(tǒng)修正系數(shù)是對研究區(qū)域內(nèi)的停車系統(tǒng)進(jìn)行修正。其公式為：

式中，γ——停車系統(tǒng)修正系數(shù)；P0——停車系統(tǒng)容量；P——停車需求；C0——停車場停車泊位數(shù)；ω——停車周轉(zhuǎn)率。

1.2.8 交通管理政策修正值p

不同城市交通管理政策不同，根據(jù)研究區(qū)域優(yōu)先發(fā)展公共交通力度進(jìn)行分類，確定p的取值。該研究區(qū)域取值應(yīng)在0.5~0.75之間。

1.3 交通承載力飽和度預(yù)警分級

交通承載力飽和度預(yù)警分級可作為對區(qū)域交通承載力評價的重要指標(biāo)。通過交通承載力飽和度可以對研究區(qū)域進(jìn)行交通承載力空間預(yù)警。預(yù)警即“預(yù)先告警”，它是一種確定系統(tǒng)某種狀態(tài)偏離預(yù)警線的狀態(tài)并發(fā)出預(yù)警信號的過程。[3]由于交通承載力飽和度是定性反映研究區(qū)域內(nèi)道路承載力情況的綜合評判指標(biāo)，所以借鑒城市道路服務(wù)水平，可以將交通承載力空間預(yù)警依次劃分為五個等級：Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級。其相關(guān)內(nèi)容如表2所示。

表2 研究區(qū)域交通承載力飽和度預(yù)警分級

2 北京市三里河區(qū)域交通承載力分析

2.1 現(xiàn)狀情況

選取了北京市三里河區(qū)域內(nèi)的國家發(fā)改委和財政部兩部委作為案例區(qū)域，先對其進(jìn)行實地調(diào)查，再對其進(jìn)行交通承載力研究與建模分析研究。該區(qū)域地理位置為北京市西城區(qū)三里河附近。具體位置為北至月壇南街，西至三里河路，南至復(fù)興路，東至三里河?xùn)|路。

北京市三里河區(qū)域開發(fā)較早，較為成熟，根據(jù)實地調(diào)查勘測，調(diào)查區(qū)域的基本情況如下：區(qū)域內(nèi)共有主路四條，分別為月壇南街長875 m；三里河路南北方向長700 m；復(fù)興路東西方向長720 m；三里河?xùn)|路長700 m。支路六條，分別為三里河南三巷、三里河南四巷、三里河南五巷、三里河南六巷、三里河南七巷以及月壇南橫街。

國家發(fā)展改革委員會位于北京市西城區(qū)月壇南街38號，面積約為21 812 m2，其處在三里河南四巷與三里河南五巷之間，北邊為月壇南街，周邊相鄰主要建筑有東側(cè)的北京核工業(yè)醫(yī)院、南側(cè)的中核集團(tuán)以及北側(cè)的國家統(tǒng)計局。其周邊公交車站主要分布于北側(cè)的月壇南街上，為西城三里河站和三里河?xùn)|口站，主要通過線路有13路、21路、65路和68路。

2.2 區(qū)域交通承載力分析

2.2.1 交通小區(qū)劃分

為了解研究區(qū)域內(nèi)的交通實際承載量情況，首先需要根據(jù)財政部與國家發(fā)改委的土地結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及路網(wǎng)構(gòu)成情況，將其按照用地規(guī)劃類型劃分為若干個交通小區(qū)。由于研究區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)密度較大，街區(qū)道路較多，所以為了盡量滿足將一個完整地塊作為一個交通小區(qū)，現(xiàn)將財政部和國家發(fā)改委區(qū)域及周邊區(qū)域劃分為6個交通小區(qū)。

根據(jù)用地性質(zhì)，區(qū)域①屬于文體休憩用地；區(qū)域②和區(qū)域⑤分別是國家發(fā)改委和財政部所在區(qū)域，用地類型為行政辦公用地；區(qū)域③為北京市第四十四中學(xué)，屬于中小學(xué)校用地；區(qū)域④和區(qū)域⑥則為居民住宅區(qū)，屬于居住用地，具體情況如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域交通小區(qū)劃分

2.2.2 交通出行發(fā)生吸引量預(yù)測

結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H用地狀況，對交通出行的發(fā)生量和吸引量做出預(yù)測。該預(yù)測模型公式如下：

式中，G——交通出行發(fā)生量/吸引量（pcu/h）；A——建筑面積（100 m2）；P——單位面積交通發(fā)生/吸引率（pcu/100 m2）。

根據(jù)各類用地每單位面積的交通發(fā)生吸引率，并結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)的交通小區(qū)各類用地的規(guī)劃建設(shè)情況，可以得到每個交通小區(qū)內(nèi)各類性質(zhì)用地的高峰小時發(fā)生吸引量。由此得到研究區(qū)域內(nèi)高峰小時發(fā)生和吸引總量，由于研究區(qū)域公交出行占比為40%，小汽車出行占比也為37.5%，由此可通過公式7、8計算得到道路交通量，相關(guān)計算數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 研究區(qū)域相關(guān)計算數(shù)據(jù)

2.2.3 交通承載力飽和度計算

交通承載力飽和度是指研究區(qū)域內(nèi)，交通承載力滿足交通需求的程度。其大小主要由交通承載量的大小和交通承載力的大小來決定。計算方法為特定時期的交通承載量與交通承載力的比值，體現(xiàn)了承載力與承載量的適應(yīng)關(guān)系。

若要進(jìn)行交通承載力飽和度分析，首先需要根據(jù)交通流的合理分配，得到研究區(qū)域內(nèi)各主要路段的交通承載量，再將所得交通承載量與之前計算的該區(qū)域交通承載能力作比值，通過交通承載量與交通承載力之間的關(guān)系，依靠該指標(biāo)可以描述出該研究區(qū)域交通承載力飽和度情況。

交通承載力飽和度描述的是城市在一定發(fā)展階段內(nèi)，交通承載力滿足交通需求的程度，它的大小主要是通過交通承載量的大小和交通承載力的大小來決定，計算方法為特定時期的交通承載量與交通承載力的比值，體現(xiàn)了承載力和承載量之間的相互關(guān)系。

根據(jù)計算結(jié)果得出北京市財政部及國家發(fā)改委區(qū)域交通承載力飽和度（計算見公式10），研究區(qū)域內(nèi)各參數(shù)標(biāo)定值如表4、表5所示。

表4 研究區(qū)域各參數(shù)標(biāo)定值（1）

表5 研究區(qū)域各參數(shù)標(biāo)定值（2）

3 結(jié)語

綜上所述，北京市三里河片區(qū)財政部及國家發(fā)改委區(qū)域的交通承載力預(yù)警等級為第Ⅲ級，屬于“中警”，說明研究區(qū)域影響范圍內(nèi)交通承載力飽和度保持在一般狀態(tài)、中等路網(wǎng)服務(wù)水平，同時交通流狀態(tài)也較不穩(wěn)定、擁堵程度中等，但處于可調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)。作為重要政府部門的功能區(qū)域，在圍繞區(qū)域北京政治中心發(fā)展建設(shè)的情況下，應(yīng)采取相應(yīng)措施對財政部及國家發(fā)改委區(qū)域的交通狀況進(jìn)行改善，主要應(yīng)針對改善規(guī)劃路網(wǎng)中各級道路的比例和強化交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，以此提高區(qū)域道路網(wǎng)承載力狀態(tài)，此外，還可以根據(jù)實際情況修改相關(guān)交通管理政策，使交通承載量能夠適應(yīng)交通承載力的要求。