道路交通剩余容量制約下城市中心區(qū)新增建設(shè)用地規(guī)模分析方法

魏 越 程小丹 韓軍紅 張興雨

陜西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710021

隨著城鎮(zhèn)化和機(jī)動(dòng)化的快速發(fā)展，交通問(wèn)題已經(jīng)成為城市發(fā)展中的重大問(wèn)題，科學(xué)協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)與交通系統(tǒng)發(fā)展之間的關(guān)系已成為城市發(fā)展的重點(diǎn)。目前，部分城市已在進(jìn)行片區(qū)或單一地塊規(guī)劃報(bào)批時(shí)要求開展《建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)》，通過(guò)分析和評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目投入使用后新增交通需求對(duì)周圍交通系統(tǒng)的影響程度，制定相應(yīng)的對(duì)策，從而把項(xiàng)目建設(shè)對(duì)交通系統(tǒng)的影響消減到可接受范圍[1]。但是，交通影響評(píng)價(jià)的視角是基于未來(lái)年的道路交通運(yùn)行環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平，而一個(gè)城市，尤其是大城市中心區(qū)的交通出行模式相對(duì)固化、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)條件往往局促，現(xiàn)狀與規(guī)劃間往往有較大的差距和較長(zhǎng)的建設(shè)過(guò)程。所以，現(xiàn)實(shí)中反映出無(wú)論建設(shè)項(xiàng)目體量如何，都基本能夠在規(guī)劃的條件下得出交通影響評(píng)價(jià)的合理性結(jié)論，但是其提出道路交通改善措施對(duì)當(dāng)下的指導(dǎo)性并不強(qiáng)。

本文以西部某大城市、省內(nèi)第二大城市城市中心區(qū)大型商業(yè)綜合體改擴(kuò)建項(xiàng)目為例，探討一種更加貼合現(xiàn)狀的城市中心區(qū)新增建設(shè)用地規(guī)模分析方法，從公共利益、管理有序、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)角度出發(fā)，探索一條統(tǒng)籌資源存量與城市建設(shè)，協(xié)調(diào)群眾、規(guī)劃管理部門和開發(fā)企業(yè)等多方利益的可持續(xù)發(fā)展之路。

1 傳統(tǒng)交通影響程度評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法

1.1 預(yù)測(cè)思路

傳統(tǒng)交通需求預(yù)測(cè)往往采用“四階段法”[2]進(jìn)行預(yù)測(cè)，即通過(guò)現(xiàn)狀調(diào)查了解城市交通吸發(fā)特征，通過(guò)社會(huì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查了解城市經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)濟(jì)與交通發(fā)展規(guī)劃，通過(guò)生成、分布、方式劃分、分配等四個(gè)步驟來(lái)預(yù)測(cè)項(xiàng)目的未來(lái)交通量。

1.2 交通生成預(yù)測(cè)

居民出行生成預(yù)測(cè)是通過(guò)建立小區(qū)居民出行產(chǎn)生量和吸引量與小區(qū)土地利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征等變量之間的定量關(guān)系，推算規(guī)劃年各交通小區(qū)的居民出行發(fā)生量和吸引量。

預(yù)測(cè)模型為：

式中：

G—小區(qū)機(jī)動(dòng)車交通發(fā)生量，單位：標(biāo)準(zhǔn)小汽車（PCU）；

A—小區(qū)機(jī)動(dòng)車交通吸引量，單位：標(biāo)準(zhǔn)小汽車（PCU）；

Si—表示小區(qū)內(nèi)第i類用地的建筑面積，單位：平方米（m2）；

αi—第i類用地的車輛發(fā)生率，單位：PCU/100 m2；

βi—第i類用地的車輛吸引率，單位：PCU/100 m2。

1.3 交通分布預(yù)測(cè)

根據(jù)交通發(fā)生吸引預(yù)測(cè)的結(jié)果，采用重力模型分布預(yù)測(cè)，小區(qū)間的阻抗采用小區(qū)形心間道路最短自由流時(shí)間作為阻抗矩陣。兩區(qū)間的交通阻抗可以是兩區(qū)之間的距離、出行時(shí)間、出行費(fèi)用或者是時(shí)間距離和費(fèi)用的綜合函數(shù)。

在交通分布預(yù)測(cè)中，常用雙約束重力模型進(jìn)行交通分布計(jì)算。雙約束重力模型形式為：

式中：

Xij—i區(qū)到j(luò)區(qū)出行分布量；

Ki=[∑jLjAjf(Rij)]-1，Lj=[∑iKiGif(Rij)]-1

Gi—i區(qū)發(fā)生交通量；

Aj—j區(qū)吸引交通量；

Rij—i區(qū)到j(luò)區(qū)出行阻抗（impedance，通常以最短時(shí)距表示）；

f(Rij)—交通阻抗函數(shù)，又叫阻抗系數(shù)（friction factor），常用的形式為：a、b、c為待定系數(shù)，采用綜合交通規(guī)劃時(shí)標(biāo)定的相關(guān)參數(shù)。

1.4 交通方式劃分預(yù)測(cè)

交通方式劃分預(yù)測(cè)常用方法有轉(zhuǎn)移曲線法、回歸模型法和概率模型法等。

（1）轉(zhuǎn)移曲線法

在大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，得出城市各種交通方式的分擔(dān)比例與其影響因素之間的關(guān)系曲線，被稱為轉(zhuǎn)移曲線。

計(jì)算公式如下：

式中：Tijk—交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的第k種出行方式的出行量；

Tij—交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的總出行量；

Pk（tij）—在出行時(shí)間為tij時(shí)，居民采用第k種出行方式的出行比例。

（2）回歸模型法

通過(guò)建立交通方式分擔(dān)率與其相關(guān)因素之間的函數(shù)關(guān)系，得出回歸方程的方法即為回歸模型法。一般采用的是線性回歸模型。該方法簡(jiǎn)單易行但粗略，且由于由該方法得出的分擔(dān)率不能保證在0-1之間。因此使用范圍有限。

2 基于現(xiàn)狀道路交通剩余容量的交通需求預(yù)測(cè)方法延伸

傳統(tǒng)交通影響評(píng)價(jià)是在規(guī)劃的出行方式結(jié)構(gòu)和路網(wǎng)環(huán)境背景下“有無(wú)項(xiàng)目”進(jìn)行的預(yù)測(cè)對(duì)比，其所得出的結(jié)論往往過(guò)于理想，與現(xiàn)實(shí)情況差距較大，所以應(yīng)在其基礎(chǔ)上對(duì)建設(shè)項(xiàng)目在現(xiàn)狀交通環(huán)境下的可承載度進(jìn)行延伸分析。步驟如下：

（1）由于評(píng)價(jià)的背景為現(xiàn)狀道路交通資源和出行方式結(jié)構(gòu)，所以道路網(wǎng)的通行能力、背景交通量等參數(shù)應(yīng)采用背景交通高峰日、高峰小時(shí)的現(xiàn)狀交通調(diào)查數(shù)據(jù)所得；對(duì)于出行方式結(jié)構(gòu)應(yīng)采用城市《綜合交通規(guī)劃》調(diào)查的出行方式結(jié)構(gòu)，對(duì)于未進(jìn)行交通調(diào)查或《綜合交通規(guī)劃》編制的城市，應(yīng)參考相似經(jīng)濟(jì)水平、城市人口、城市尺度的城市。

（2）通過(guò)研究范圍內(nèi)所有道路的現(xiàn)狀剩余通行能力確定區(qū)域開發(fā)生成交通量的上限，作為核算區(qū)域開發(fā)規(guī)模的依據(jù)。計(jì)算步驟如下：

①計(jì)算規(guī)劃范圍內(nèi)所有道路的雙向剩余總通行能力Cr（剩余通行能力=設(shè)計(jì)通行能力-背景交通量）[3]。其中，道路背景交通量取每條道路在評(píng)價(jià)范圍內(nèi)最擁堵路段的交通量；

②根據(jù)Cr計(jì)算規(guī)劃范圍內(nèi)能夠產(chǎn)生的小汽車出行總量上限Cm。其中，應(yīng)考慮到車輛行駛需通過(guò)不止一條道路的實(shí)際情況，對(duì)Cr進(jìn)行折減。

③依據(jù)區(qū)域出行結(jié)構(gòu)，由Cm計(jì)算研究范圍開發(fā)生成的總出行需求上限Ct（人次）。

（3）結(jié)合交通設(shè)施的承載力情況，合理將根據(jù)上條計(jì)算出的Ct 總量分配至各街坊，作為街坊開發(fā)的控制性指標(biāo)。

（4）應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀用地結(jié)構(gòu)計(jì)算總出行需求Cc及各街坊出行需求，與C 總量及各街坊的分配值進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)前者任一項(xiàng)大于后者，認(rèn)為片區(qū)開發(fā)的交通影響顯著，反之為不顯著。

3 研究實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于西北某省第二大城市中心區(qū)，現(xiàn)狀為大型農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，改造后為全市頭部商業(yè)綜合體、大型商超，規(guī)劃用地面積80020.72㎡，總建筑面積152895.57㎡，預(yù)計(jì)2023年年底建成。項(xiàng)目周邊建成度較高，但對(duì)外通道僅有航宇路，北、東、南側(cè)均為18m以內(nèi)支路，早晚高峰、周末、節(jié)假日交通擁堵狀況突出，且通行條件、改造空間均有限。由于改造后較現(xiàn)狀還會(huì)新增約6萬(wàn)㎡建設(shè)規(guī)模，預(yù)計(jì)交通問(wèn)題將更加凸顯。

3.2 傳統(tǒng)交通需求預(yù)測(cè)主要結(jié)論

（1）交通生成

在項(xiàng)目新增交通量生成預(yù)測(cè)中，主要根據(jù)項(xiàng)目范圍內(nèi)不同類型用地的建筑面積和不同屬性用地的平均居民出行率計(jì)算項(xiàng)目新增的總交通發(fā)生次數(shù)和總交通吸引次數(shù)。

表1 項(xiàng)目交通量生成預(yù)測(cè)表

（2）方式劃分

結(jié)合《綜合交通規(guī)劃》[4]，根據(jù)本項(xiàng)目建筑業(yè)態(tài)及居民出行習(xí)慣，得出項(xiàng)目2030年的出行方式結(jié)構(gòu)。

（3）出行分布預(yù)測(cè)

本次項(xiàng)目新生成交通的分布預(yù)測(cè)直接根據(jù)1小區(qū)其他地塊的出行分布概率矩陣計(jì)算得到，項(xiàng)目與南北向外部小區(qū)出現(xiàn)吸引量較大，如圖2所示。

圖1 2030年新增交通量期望線圖

圖2 2030年道路網(wǎng)流量分配圖

（4）交通分配結(jié)論

由交通流量流向分配圖可以看出目周邊路段服務(wù)水平較高,項(xiàng)目建成后對(duì)周邊路段影響不大，如圖3所示。

圖3 現(xiàn)狀交通出行方式結(jié)構(gòu)圖

圖4 航宇路改造方案示意圖

但是，以上結(jié)論均是在2035年規(guī)劃完全形成的前提下形成的，與現(xiàn)實(shí)情況差距較大，在2023年項(xiàng)目建成到2035年規(guī)劃形成期間，周邊的交通狀況將會(huì)失控。

3.3 基于現(xiàn)狀的多情景下項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模研究

3.3.1 基本條件假設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本項(xiàng)目現(xiàn)狀高峰小時(shí)出行量約為2269人次/h，可根據(jù)現(xiàn)有各業(yè)態(tài)高峰小時(shí)出行量倒推確定各業(yè)態(tài)高峰小時(shí)出行率。對(duì)項(xiàng)目改造前（現(xiàn)狀）規(guī)模、業(yè)態(tài)及出行特征總結(jié)如表2、表3。

表2 項(xiàng)目現(xiàn)狀各類業(yè)態(tài)高峰小時(shí)出行率計(jì)算表

表3 項(xiàng)目現(xiàn)狀出行方式結(jié)構(gòu)

3.3.2 交通生成

通過(guò)查表法并進(jìn)行調(diào)整確定各交通小區(qū)高峰小時(shí)出行率。結(jié)合各交通小區(qū)對(duì)應(yīng)用地類型出行時(shí)間特征、內(nèi)部出行需求等，綜合確定各類折減系數(shù)。計(jì)算得到各交通小區(qū)的高峰小時(shí)折減出行人次如表4所示。

表4 各交通小區(qū)高峰小時(shí)折減出行人次計(jì)算表

表5 項(xiàng)目高峰小時(shí)吸發(fā)車次計(jì)算表

3.3.3 方式劃分

通過(guò)對(duì)周邊各類用地高峰出行方式進(jìn)行調(diào)研，對(duì)現(xiàn)狀出行方式劃分比例進(jìn)行加權(quán)得到如下圖所示的區(qū)域現(xiàn)狀出行比例。

通過(guò)方式劃分，本項(xiàng)目全方式高峰小時(shí)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)車781pcu/h，吸引標(biāo)準(zhǔn)車468pcu/h，發(fā)生313pcu/h。

3.3.4 交通分布

通過(guò)宏觀預(yù)測(cè)結(jié)論，近期項(xiàng)目北側(cè)交通生成大于南側(cè)交通生成，比例關(guān)系約為3:2。項(xiàng)目建成后，北側(cè)生成交通約2222人次/h（469pcu/h），南側(cè)生成交通約1481人次/h（312pcu/h）。

3.3.5 交通分配

將項(xiàng)目及周邊用地建成后的交通量分配至現(xiàn)狀路網(wǎng)，獲得項(xiàng)目周邊路網(wǎng)的瓶頸段交通量，如表6。

表6 典型路段最大流量分配表

表7 低情景下瓶頸路段車道剩余容量分析表

表8 中低情景下瓶頸路段車道剩余容量分析表

3.3.6 多情景下項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模分析

（1）低情景

在此情景下，完全采用現(xiàn)狀的路寬、路幅、車道、組織形式及路內(nèi)停車。

項(xiàng)目擬報(bào)建方案總建筑面積152895.57㎡，此情景下，航宇路為限制周邊交通的首要瓶頸，航宇路過(guò)載426pcu/h，需減少商業(yè)建筑面積57371㎡，即低情景模式可承載項(xiàng)目建筑面積95524.57㎡。

（2）中低情景

在此情景下，沙河市場(chǎng)環(huán)路、福田路、福園路均保持現(xiàn)狀不變，僅改造航宇路。

通過(guò)綠化帶拆除、標(biāo)線重新施畫、車道規(guī)制等措施后，航宇路可實(shí)現(xiàn)最窄處雙6，項(xiàng)目門前雙8，實(shí)現(xiàn)航宇路擴(kuò)容。此外，在航宇路-沙河路交叉口處利用專用信控、渠化掉頭提高掉頭通行能力，減少掉頭處的交通延誤。

此情景下，沙河市場(chǎng)環(huán)路遞進(jìn)為首要瓶頸，沙河市場(chǎng)環(huán)路過(guò)載63pcu/h，需減少項(xiàng)目商業(yè)8485.7㎡，即中低情景模式可承載項(xiàng)目建筑面積144409.87㎡。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)西部某大城市、省內(nèi)第二大城市城市中心區(qū)大型商業(yè)綜合體改擴(kuò)建項(xiàng)目為例，提出了傳統(tǒng)交通需求預(yù)測(cè)與實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃管控中的相關(guān)問(wèn)題，提出了基于現(xiàn)有交通承載力用地開發(fā)規(guī)模強(qiáng)度分析的相關(guān)方法，并通過(guò)構(gòu)建多情景模型找到制約片區(qū)道路自由流暢運(yùn)行的最關(guān)鍵因素并針對(duì)性的予以解決。本文所提出的方法對(duì)于提高城市運(yùn)行管理水平、相關(guān)建設(shè)管理部門控制用地開發(fā)條件、提高城市改造提升的針對(duì)性和資金效率都有重要意義。