城市快速路通行能力及新分析體系構(gòu)建研究

王建

（青島高投建設(shè)工程有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

城市快速路是城市道路網(wǎng)的重要組成部分，也是城市交通體系的重要支撐，快速路系統(tǒng)運行效率直接影響城市路網(wǎng)的整體運行效率。正確評價和提高城市快速路通行能力，對促進我國城市快速路交通發(fā)展有重要意義?；诖耍瑢Τ鞘锌焖俾吠ㄐ心芰靶路治鲶w系的構(gòu)建進行研究。

1 快速路的交通特性

快速路作為城市重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，具有以下六個特征。

第一，速度快?？焖俾肥且环N特殊的城市道路，一般由兩條或兩條以上車道組成，部分快速路還設(shè)有中央分隔帶或綠化帶，是城市中的快速交通干線，承擔(dān)城市中重要的交通任務(wù)，其行駛速度非?？?，高峰時可能超過80km/h。

第二，服務(wù)水平高?？焖俾肪哂休^高的通行能力，可以快速疏解城市主干路交通壓力，降低城市道路的交通擁擠程度。同時，快速路可以大幅提高路網(wǎng)的通行能力、改善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、減少車輛延誤、提高道路服務(wù)水平[1]。

第三，交通流穩(wěn)定性好。我國的快速路設(shè)施較為完善，其設(shè)計車速通常高于一般的城市道路。另外，快速路具有交通運行環(huán)境較好、通行能力強、運行速度快等特點，這也使得快速路交通流的穩(wěn)定性較好。但是，由于快速路的車流量較大，如果交叉口沒有足夠的入口車道，車輛容易在匝道處發(fā)生排隊現(xiàn)象。

第四，安全事故風(fēng)險高。由于快速路具有車速快、流量大等特點，因此安全事故風(fēng)險高，追尾事故、橫向碰撞事故、側(cè)撞事故等較為突出，且一旦發(fā)生安全事故，容易造成大面積、長時間擁堵。

第五，快速路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)遠遠高于一般城市道路，因此對城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的要求也比較高。

第六，對周邊環(huán)境影響大?？焖俾分饕B接城市重要的功能區(qū)和居住區(qū)等人口密集區(qū)域，且一些城市主干道一般會在城市副中心設(shè)置匝道或立交節(jié)點，設(shè)計車速往往超過60km/h 以上，會對周邊環(huán)境造成一定影響。

2 快速路通行能力影響因素

影響快速路通行能力的因素是多方面的，車道數(shù)、車道寬度、行駛速度、車道結(jié)構(gòu)等因素都會對快速路通行能力產(chǎn)生影響。例如，城市快速路的結(jié)構(gòu)形式以單幅為主，且單幅長度較短（一般小于100m），其通行能力約為4×2.5=10（km/h）；城市快速路的道路等級為城市主干路，其通行能力約為3×4=12（km/h）等。然而，由于城市快速路通行能力受到上述多種因素的影響，因此要想得到準(zhǔn)確的通行能力計算結(jié)果，需要對這些因素進行深入分析，然后確定其影響程度。

2.1 影響因素分析

車道數(shù)、車道寬度、行駛速度、車道結(jié)構(gòu)、快速路的匝道設(shè)置、路口設(shè)計等都是影響快速路通行能力的重要因素。

其中，車道數(shù)對快速路通行能力的影響較大，車道數(shù)越多，通行能力越高；車道寬度對快速路通行能力也有一定的影響，過寬的車道會影響交通效率；在車道結(jié)構(gòu)方面，單幅道路上單向行駛時通行能力最大。因此，根據(jù)不同的交通需求和道路條件選取合理的車道寬度和單幅長度可以提高快速路的通行能力[2]。

2.2 通行能力計算方法分析

通行能力分析需要基于相關(guān)計算結(jié)果，而通行能力計算的過程涉及車道數(shù)、車道寬度、行駛速度等眾多因素，所以要想得到準(zhǔn)確的通行能力計算結(jié)果，首先需要對這些影響因素進行深入分析。目前通行能力計算方法主要有三種：一是根據(jù)經(jīng)驗公式或?qū)崪y數(shù)據(jù)計算；二是根據(jù)實測數(shù)據(jù)與經(jīng)驗公式相結(jié)合的方式進行計算；三是使用基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法進行計算。

3 城市快速路通行能力再認(rèn)識

城市快速路是一種新型交通基礎(chǔ)設(shè)施，在我國有著十分廣泛的應(yīng)用前景。然而，目前國內(nèi)外學(xué)者對快速路的研究主要集中在宏觀層面，在微觀層面則缺乏系統(tǒng)的研究。例如，國內(nèi)外學(xué)者對快速路通行能力的研究主要集中在城市快速路通行能力、交通運行特征等方面，缺乏對快速路功能定位、空間尺度和線形設(shè)計等方面的研究。此外，對城市快速路設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的快速路通行能力確定方法，如直接法、間接法、綜合法等方面的研究也存在不同程度的不足。

采用直接法進行快速路通行能力計算時，無法考慮匝道的影響；采用間接法進行快速路通行能力計算時，不能充分考慮匝道對快速路通行能力的影響；采用綜合法進行快速路通行能力計算時，會忽略部分城市道路、軌道交通等其他交通方式對快速路通行能力的影響。因此，綜合考慮城市空間、交通管理等因素來確定城市快速路的通行能力是十分必要且可行的。不同于道路系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中對快速路通行能力的規(guī)定，城市快速路系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中關(guān)于城市快速路系統(tǒng)通行能力的計算方法有以下幾個特點。

首先是數(shù)據(jù)驅(qū)動。計算方法通常依賴于實際數(shù)據(jù)，如道路長度、車輛流量、車速、車道數(shù)等。這些數(shù)據(jù)可通過交通調(diào)查、交通仿真模型或交通監(jiān)測設(shè)備獲取。

其次是基于道路規(guī)劃參數(shù)，計算方法考慮道路設(shè)計的寬度、標(biāo)線、障礙物等因素，以確定道路上可容納的車道數(shù)和車輛的最大通行能力。

再次是基于車輛流動特性，計算方法考慮車輛流量的變化和分布，以及車輛之間的交互行為和運輸效率，從而估算道路通行能力。

最后是計算方法需考慮交通信號燈、車道限制、交通管制等交通管理措施對車輛通暢度的影響，以提供更準(zhǔn)確的通行能力估算。

總的來說，城市快速路系統(tǒng)通行能力的計算方法是基于實際交通數(shù)據(jù)和道路設(shè)計參數(shù)的模型化分析，旨在提供準(zhǔn)確的通行能力估算和交通規(guī)劃決策支持。

3.1 功能定位

快速路是城市交通的重要組成部分，主要服務(wù)于車輛通行，其通行能力應(yīng)以滿足車輛通行需求為前提。從促進城市交通出行方面來看，在快速路上可以通過限制部分機動車行駛速度來緩解交通擁堵、引導(dǎo)或調(diào)整道路交通需求；從提升城市空間品質(zhì)方面來看，可以通過在快速路上設(shè)置非機動車道等措施改善道路空間環(huán)境；從促進城市交通出行與土地利用協(xié)調(diào)發(fā)展方面來看，可以通過在快速路上合理設(shè)置匝道等措施引導(dǎo)車輛避開部分出行高峰時段。

3.2 空間尺度

快速路有明顯的線形特征，這是由快速路自身的特點決定的。

城市快速路通行空間尺度可以從以下幾個方面進行考慮：

首先是縱向空間尺度，城市快速路的縱向空間尺度通常指快速路的長度?？焖俾返拈L度可以根據(jù)城市的規(guī)模、交通需求和道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃來確定，一般分為短距離快速路、中距離快速路和長距離快速路。短距離快速路通常用于城市內(nèi)部交通疏導(dǎo)，中距離快速路多用于城市周邊交通連接，長距離快速路則負責(zé)城市與城市之間的連接。

其次是橫向空間尺度，城市快速路的橫向空間尺度包括快速路的寬度和車道數(shù)。寬度通常根據(jù)車流量和道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來確定，車道數(shù)則取決于車輛通行量和交通需求。一般來說，快速路的寬度會比普通城市道路寬一些，車道數(shù)也較多，以滿足高速車流的通行需求。

再次是路側(cè)空間尺度，城市快速路的路側(cè)空間尺度指快速路兩側(cè)的輔助設(shè)施、綠化帶、服務(wù)設(shè)施等所占用的空間。這些路側(cè)空間的規(guī)模和布局可以根據(jù)城市的發(fā)展要求和道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來確定，以實現(xiàn)交通功能和環(huán)境效益的平衡。

最后是路網(wǎng)空間尺度，城市快速路的路網(wǎng)空間尺度指快速路與其他道路網(wǎng)絡(luò)的連接與銜接?？焖俾放c城市道路、高速公路等其他道路之間的互通連接和交叉口設(shè)置需要合理規(guī)劃，以確保交通暢通和交通流的高效運行。

總體來說，城市快速路通行空間尺度是根據(jù)城市規(guī)模、交通需求和道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等因素綜合考慮確定的，旨在提供高速、安全、便捷的交通通行環(huán)境。

4 城市快速路通行能力新分析體系構(gòu)建

通行能力是指一定時間內(nèi)某一特定道路通行車輛的能力，通常用平均每單位時間通過某一特定道路的車輛數(shù)來衡量。確定城市快速路通行能力時，可以從宏觀層面分析快速路空間尺度的影響因素，也可從微觀層面分析快速路線形設(shè)計對快速路通行能力的影響。

從空間尺度的角度來看，城市快速路建設(shè)用地往往是有限的，在有限的空間內(nèi)規(guī)劃建設(shè)快速路能有效提高空間利用效率。另外，進行城市快速路設(shè)計時，應(yīng)充分考慮交通流量需求與城市空間形態(tài)之間的關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計快速路線形，以提高快速路通行能力。

4.1 考慮交通流特點

城市快速路通行能力新分析體系的構(gòu)建需要充分考慮以下交通流特點：

一是高峰期交通流密集。城市快速路在高峰時段會出現(xiàn)大量的車輛流動，這些車輛通常處于高速運行狀態(tài)，新分析體系的構(gòu)建需要考慮交通流的時間分布規(guī)律和高峰期的車流量特點。

二是車輛速度梯度。城市快速路上不同車道的車速情況不同，新分析體系的構(gòu)建需要考慮不同車道的通行能力，以及車道速度差異對整體通行能力的影響。

三是分流和合流效果。城市快速路上常常存在分流和合流的情況，如出口處的車流分流到不同的出口道或地面道路上，入口處的車流合流到主干道上。新分析體系的構(gòu)建需要考慮分流和合流效果對通行能力的影響。

四是交通事故和堵塞事件。城市快速路上經(jīng)常發(fā)生交通事故和堵塞事件，這會對通行能力產(chǎn)生影響。新分析體系的構(gòu)建需要考慮交通事故和堵塞事件的發(fā)生概率和對通行能力的影響程度。

五是地理環(huán)境和道路設(shè)計特點。城市快速路的地理環(huán)境和道路設(shè)計特點對通行能力有重要影響。新分析體系的構(gòu)建需要考慮交通流通行特點與地理環(huán)境和道路設(shè)計特點之間的關(guān)聯(lián)性，以及如何合理評估這些因素對通行能力的影響。

通過充分考慮以上交通流特點，能夠構(gòu)建更準(zhǔn)確、可靠和實用的城市快速路通行能力新分析體系，為城市交通規(guī)劃和管理提供科學(xué)依據(jù)。

4.2 設(shè)置評估指標(biāo)

城市快速路通行能力的新分析體系構(gòu)建需要設(shè)置一系列評估指標(biāo)，以全面衡量快速路的通行能力和效率。

第一，車流量。評估車輛在單位時間內(nèi)通過快速路的數(shù)量，是評估通行能力的基本指標(biāo)之一。第二，車速。評估車輛在快速路上的平均速度，可以根據(jù)不同車道進行評估。第三，線性密度，評估單位長度上的車輛數(shù)目，可用分析快速路上車流的密集程度和擁堵情況。第四，飽和度。評估車流對道路容量的利用程度，通常以車輛數(shù)或車道數(shù)為單位。第五，出行時間預(yù)測。通過大數(shù)據(jù)分析行程時間、路況等信息，以準(zhǔn)確預(yù)測車輛通過快速路的時間，從而合理規(guī)劃路線，規(guī)避交通擁堵。第六，行駛舒適性，評估車輛在快速路上的平穩(wěn)性和安全性，以及減少交通事故和堵塞事件的發(fā)生。第七，服務(wù)水平，評估快速路提供的服務(wù)質(zhì)量，包括通行速度、出行可靠性、交通流暢度等方面。第八，交通流分布均衡性。評估不同區(qū)域、車道或出口之間交通流的分布均衡度，以避免局部擁堵和不平衡現(xiàn)象。第九，環(huán)境影響。評估快速路對周圍環(huán)境的影響，包括噪聲、空氣質(zhì)量和土地利用等方面。

以上評估指標(biāo)可以結(jié)合實際需求進行調(diào)整和補充，進而構(gòu)建一個全面、客觀、有效的城市快速路通行能力分析體系，這有助于了解和改進城市快速路的運行狀況，提高交通效能和道路安全性。

4.3 數(shù)據(jù)采集與處理

構(gòu)建城市快速路通行能力新分析體系，數(shù)據(jù)采集與處理關(guān)重要。以下是一些常見的數(shù)據(jù)采集與處理方案：

第一，車輛計數(shù)和流量測量。使用交通流量監(jiān)測設(shè)備（如傳感器、攝像頭等）對快速路上的車輛進行計數(shù)和流量測量。這些設(shè)備可以記錄車輛通過的時間、位置和速度等關(guān)鍵信息。

第二，GPS 數(shù)據(jù)。利用車輛上搭載的GPS 設(shè)備或移動設(shè)備的GPS 功能，獲取車輛的位置數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于分析車輛行駛軌跡、車速和行程時間等信息。

第三，路況監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用交通監(jiān)控設(shè)備、道路傳感器等，采集與路況相關(guān)的數(shù)據(jù)，如擁堵情況、事故信息、車輛停留時間等。

第四，調(diào)查問卷。通過問卷調(diào)查或?qū)嵉卣{(diào)查等方式，收集駕駛員和乘客對快速路通行的體驗，獲取其觀點和反饋意見?？梢允褂脭?shù)據(jù)處理軟件或編程語言（如Python、R 等）對采集到的數(shù)據(jù)需要進行清洗、整理和分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化等。

第五，建立模型和模擬。利用采集到的數(shù)據(jù)和處理結(jié)果，建立模型和模擬快速路的通行能力，用以預(yù)測未來的交通流量、分析不同因素對通行能力的影響等。

由于實際情況可能會因不同城市和需求而有所不同。在構(gòu)建新的分析體系之前，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)采集方法的合理性、數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證以及數(shù)據(jù)隱私和安全的問題。

5 結(jié)語

目前，隨著城市人口的增加和汽車保有量的增長，城市快速路通行能力面臨著嚴(yán)重挑戰(zhàn)。如何優(yōu)化城市快速路的通行能力以及提出建立新的分析體系也逐漸成為相關(guān)研究者著重探索的一類問題。快速路通行能力的研究對城市交通規(guī)劃和設(shè)計非常重要，能夠幫助交通管理部門確定合理的道路容量，保障道路通行的順暢與安全。相信，未來城市快速路通行能力及新分析體系的發(fā)展方向?qū)A向于智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多模態(tài)和環(huán)境友好型，從而更好地滿足日益增長的交通需求和提高城市交通系統(tǒng)的整體效率。