城市道路时空资源供求模型及其应用

路网容量

第6卷3期

1998年9月　　应用基础与工程科学学报Vol.6,No.3　JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERING　　　September1998

城市道路时空资源供求模型及其应用

李朝阳　　王　正

(同济大学建筑城规学院,上海200092)

摘要　　根据城市交通广义容量概念,、年限制保有量、路网时空饱和度、,,但由于历史欠帐和国民经济的高速,我国大中城市的道路交通供给远远滞后于交通需求,先后出现严重的交通问题.此外,国家已明确将汽车产业作为我国国民经济的支柱产业,以培育国内市场.预计到下世纪初,小汽车将进入百姓家庭,我国城市居民出行方式将发生很大变化,伴随而来的必然是城市交通面临更大挑战.因此,在世纪之交的关键时刻,我国大城市应当如何确定合理的道路建设规模,协调交通设施建设与经济和社会发展的关系,已成为城市规划师和政府决策部门迫切需要解决的问题.

城市交通广义容量是一个内容广泛而复杂的问题,近年来,国内外不少学者曾对道路网络容量计算方法进行了有益的探索,取得一定成果.但是这些方法没有考虑道路交通流车型构成、道路等级结构及外地车比例等因素对容量的影响,因此,模型计算结果不能很好刻划我国城市交通实际情况.本文拟对城市交通广义容量理论再做研究,以期对城市交通规划和城市总体规划的编制、城市交通发展战略研究及交通政策的制订提供参考依据.1　城市道路时空资源定义及理论路网容量公式的建立

城市道路设施的时空资源,在一定的时期内是有限和相对稳定的,每一个交通需求者都在这一特定的时间、空间资源内占有其一部分.因此,这些设施在一定的时间、空间内所能容纳的交通需求是极其有限的①.

宏观地讲,所谓理论路网容量就是城市道路设施在理想状况下单位服务时间所能容纳的最大车辆数,它与道路设施时空总资源和交通个体时空消耗有关,可通过下述定义来表述.

定义1　　车辆在行驶中占有一定的道路净空面积,在一次出行时间内以动态方式只占有一次,每辆车出行使用的道路面积在单位服务时间内又可提供给其它车辆重复使用.因此,城市道路设施时空总资源T

RS为:

TRS=L×T

1998206215收稿,1998208213收修改稿　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

①杨涛.城市交通网络总体性能评价与建模[博士学位论文].南京:东南大学交通学院,1995,56～62(1)

路网容量

　　　　　　　　　　　　　　应用基础与工程科学学报　　　　　　　　　　　　　　.6242Vol式中,L机动车道总长度(km);T城市道路单位服务时间(h).

定义2　　交通个体时空消耗TRd为:

(2)TRd=hs×t=lp c

式中,hs机动车行驶过程中的平均车头间距(km);t机动车一次出行平均行驶时间(h);lp机动车平均出行距离(km);c运行交通量(取路段可能通行能力)(pcu h).

定义3　　路段可能通行能力[1]是指在一般道路和交通条件下,以一定车速连续安全行驶的道路每小时能通过的最大车辆数().

(1.2+(8S(3)c=3600 )

式中,S制S制=,;v

段运行车速(m s)C:

Cap=TRs TRd=TRs×c lp汽车路(4)

,容量量纲为pcu h;当单位服务时间为天时,容量量纲为pcu .d.本文所指的容量为机动车高峰小时道路网容量

2　城市道路网实际供需模型及其高峰小时时空饱和度

2.1　机动车道资源供需模型影响系数

影响道路网容量的因素很多,如道路区位因素、等级因素、车道使用频率因素、干扰因素及交叉口因素等,为保障模型的可靠性,修正系数考虑了主要因素,并将入选因素进行合并归类,通过有效长度系数、交叉口利用系数综合反映上述因素对模型的影响.

2.1.1　道路有效长度系数　　我国城市交通的特点是混合交通,城市道路(高架路、快速路除外)倾向于为所有的交通服务,并未考虑道路功能,这样就导致我国城市道路机动车、非机动车和行人相互干扰,大大降低了路网整体效能.因此,道路有效长度系数必须考虑非机动车、行人及对向机动车对机动车的干扰.文献①②提出了路旁干扰系数模型,并根据我国城市道路断面形式标定了不同断面形式的路旁干扰系数,根据断面形式比例,通过加权平均即可求得整个路网综合有效长度系数.经实测及理论分析,各类道路有效长度系数推荐值见表1,当三块板、四块板道路比例较高或机动车、非机动车专用系统发达时取高值,反之取低值.

表1　各类城市道路有效长度系数推荐值

Table1　Proposalvalueofeffectivelengthcoefficientforvariousurbanroads

类　别

符　号有效长度系数快速路Γ111主干道Γ120.85～0.95次干道Γ130.80～0.90支路Γ140.70～0

.75路网Γ10.70～0.90

①周溪召.大城市中心区道路交通供需模型及其应用[博士学位论文].上海:同济大学道路与交通工程系,1995,53～54②陈建凯.城市交通广义容量理论及应用研究[硕士学位论文].南京:东南大学交通学院,1998,31

路网容量

No.3　　　　　　　　　　李朝阳等:　城市道路时空资源供求模型及其应用　　　　　　　　　　243

2.1.2　交叉口利用系数　　目前,我国大中城市的交通阻塞主要发生在交叉口,交叉口的服务水平制约着路段和路网的服务水平,交叉口时间资源的利用限制了路段空间资源的利用.各类道路交叉口利用系数与交叉口信号配时、相交道路等级及路网等级结构等因素有关,经分析实测,各类道路交叉口利用系数见表2.

表2　各类城市道路交叉口利用系数Table2　Effectiveutilizingcoefficientofintersectionforvariousurbanroads

类　别

符　号

交叉口利用系数快速路Γ210.75主干道Γ220.55～0.60次干道0.45支路Γ24～0.路网20..2

.2,、货车、摩托车3类,其中客车、、、3类.但我国大城市道路交通的实际情况是:在交通流车型构成中,出租车占有很大比例(一般状况下约占车辆总数的40%以上).虽然出租车保有量在城市机动车总量中所占的比重并不高,但其每日服务车次和行驶里程都很高,是道路设施的主要使用者.因此,

在城市道路网供需模型研究中,必须考虑出租车对道路交通的影响,有必要将机动车分为出租车及其它机动车两大类,使模型更符合我国交通流的实际情况.

此外,国标[2,3]将大城市道路分为快速路、主干路、次干路和支路4类,中、小城市没有快速路这一类别,即只有后3类.各类道路由于其设计时速、道路功能、管理设施不同,路段理论通行能力理应不同.但根据我国道路交通流的实际情况,各类道路实际通行能力的差异主要是由于交叉口绿信比和路旁干扰的不同引起的.因此,为保持公式简洁,在路网容量理论研究过程中,可忽视各类道路路段理论通行能力的差异.

2.2.1　高峰小时机动车道路网实际供应模型　　出租车个体时空消耗:

(5)TRdt=vt×T c

其它机动车个体时空消耗:

TRdo=lp c(6)

因此,高峰小时机动车道路网实际容量为:

4

Capr=∑(TR

i=1soi×Γ1i×Γ2i) TRdo-(TRdt TRdo)×qc+qc

(vt lp-1)×qc(7)4

=∑(l

i=1i×Γ1i×Γ2i×

Γ3i)×c lp-

式中,TRsoi(i=1,2,3,4)快速路、主干道、次干道及支路时空总资源;li(i=1,2,3,4)快速路、主干道、次干道及支路道路长度;Γ3i(i=1,2,3,4)快速路、主干道、次干道及支路机动车有效车道数即路段车道数与其在交叉口渠化后增加车道数之和;qc

出租车拥有量;vt出租车高峰小时行程车速(km h).

2.2.2　机动车限制保有量　　所谓机动车限制保有量是指城市现状或规划机动车道路网在一定服务水平下允许城市拥有的最大机动车辆数,可用下式表述:

Capl=Capr×(1-Γ6)×Γ5 Γ4-(TRdt TRdo ×Γ4-1)×qc

路网容量

　　　　　　　　　　　　　　应用基础与工程科学学报　　　　　　　　　　　　　　.6244Vol

4

=∑(l

i=1i×Γ1i×Γ2i×Γ3i

)×c×(1-Γ6)×Γ5 lp Γ4-(vt lp Γ4-1)×qc(8)

式中,Γ4其它机动车高峰小时出车率;Γ5服务水平系数,可取0.75;Γ6交通流组成中外地车比例.

2.2.3　高峰小时机动车道路网时空饱和度　　饱和度分析是交通控制理论的重要组成部分,它是评价道路网服务水平的重要指标.该指标可定义为高峰小时机动车出行总量与机动车道路网实际容量的比值,即:

(1-Γ6)Sat=(qo×Γ4+qc) apr

式中,qo其它机动车拥有量(pcu).

qo×Γ4+ q=(oΓ2e21)×c lp Γ5

式中, Le; qc(10)2.2.4　规划期道路网实际需求模型:(9)规划期出租车预测增长量; Lo、(车道km).

2.2.5　　机动车交通流承担模型为道路网各类道路能够承担的交通流总量比例,若路网等级结构比例为l1 l2 l3 l4=a1 a2 a3 a4,则机动车交通流承担模型为:

Q1 Q2 Q3 Q4=1

3 a1×A1a1×A1a1×A1(11)

式中,Aj=

担交通流量.∏Γ(j=iji=11,2,3,4);Qi(i=1,2,3,4)快速路、主干道、次干道及支路承

2.2.6　道路网等级结构模型　　所谓道路网等级结构模型,是指在规划期末期望的机动车交通流承担比例下,道路网中各类道路所应具备的比例关系.若道路网各类道路承担的机动车交通流比例为Q1 Q2 Q3 Q4=a1 a2 a3 a4,则道路网等级结构模型为:

l1 l2 l3 l4=1 a1×A2a1×A3a1×A

4(12)

3　应用

3.1　南京市道路设施近期需求规模

南京市目前新一轮城市交通规划的近期规划年限为1999～2001年(以下简称后3年).道路网近期建设规模由“道路交通供需关系研究”、“后3年投资水平研究”和“国内外同等规模城市道路建设水平研究”3个专题研究综合确定,道路设施需求规模研究是其中的一个方面,本文所得的结果指导了道路网近期建设计划高、中、低方案的制订.

据预测,后3年南京市市区出租车增长量约为3000辆,其它机动车增长量约为25000辆,经测算需增加道路292车道公里来满足此交通需求.

值得注意的是,在对我国大城市道路设施需求规模进行估算时,必须考虑出租车的影响,如南京市新增一辆出租车相当于增加6.7辆其它社会车辆,每年增加1000辆出租车需增加道路43车道公里,超过南京市东西向主干路中山东路、汉中路机动车道的总长.

路网容量

No.3　　　　　　　　　　李朝阳等:　城市道路时空资源供求模型及其应用　　　　　　　　　　245

3.2　南京市总体规划(1991～2010年)路网容量分析评价

1995年1月,国务院批复的南京市总体规划(1991～2010年)路网提出“经五纬八”的主干路格局.面对世纪之交的机动化挑战,南京市总体规划路网到底能容纳多少辆机动车?与国标[2]极限承载力相比处于什么水平?该路网能承受的机动车限制保有量是多少?存在什么问题?应制订什么样的交通发展战略?已成为当前迫切需要回答的问题.

由于远期路网高峰小时容量及机动车限制保有量是交通政策的函数,所以本文重点

研究不同交通发展政策导致的不同交通参数对模型计算结果的影响.

3.2.1　　城,,量不会超过20000辆,年底为6645辆).,(:鼓励型发展模式的高峰小7.;,.

图1　南京市总体规划路网高峰小时容量及其与国际极限承载力比较

Fig.1　PeakhourcapacityofroadnetworkofN

anjingComprehensivePlan

anditscontrastwithlimitbearingcapacityofnationalstandard

3.2.2　南京市总体规划路网能适应的机动车限制保有量　　远期路网机动车限制保有量的影响因素主要有:道路交通流中外地车的比例、其它机动车高峰小时出车率和出租车保有量.在模型计算中,对于其它机动车高峰小时出车率,考虑机动车使用的3种模式,即:鼓励型(Γ4=0.3)、竞争型(Γ4=0.2)和限制型(Γ4=0.1);对于外地车比例,若按目前模式发展,取上限(Γ6=0.3),若在城市边缘修建良好的内外交通衔接设施(如大型停车场),或采取其它截流外地车辆的措施,则取下限(Γ6=0.05).若远景出租车保有量为20000辆,则南京市机动车限制保有量计算结果见图2.其它机动车高峰小时出车率对模型影响最大,同样的道路设施和出租车保有量,计算结果相差1～2倍.

路网容量

　　　　　　　　　　　　　　应用基础与工程科学学报　　　　　　　　　　　　　　.6246Vol

图2　南京市总体规划路网机动车限制保有量

Fig.2　RestrictedautomobilepossessingnumberofroadnetworkofNanijgComprehensivePlan

3.2.3　南京市总体规划路网交叉口渠化设计容量提高评价　　国标[2]明确指出:交叉口的通行能力应与路段通行能力相协调.但我国城市道路普遍缺少支路,路网密度低,结构不合理,城市交通集中在少数几条干路上,交叉口机非混行、人车混杂,严重制约了路网整体效能发挥.因此,在城市道路建设中,应改变只建干路,不重视交叉口渠化的旧观念.

为了定量评价交叉口渠化对路网整体使用效能的改善,本文提出了4种方案(见表3).计算结果表明:若南京市总体规划路网的所有交叉口进行渠化,路网容量可提高53.5%～65.5%.因此,交叉口渠化效益极大,应大力提倡.对于近期难以实施的交叉口,远期应严格控制其用地,以保证路网的可持续发展.表3　南京市总体规划路网交叉口渠化容量改善评价

Table3　CapacityimprovingassessmentonintersectionchannelizationofroadnetworkofNanjingComprehensivePlan

类　　别主干道进口道增加机动车道数

次干道进口道增加机动车道数

支路进口道增加机动车道数

路网容量提高值(%)方案一11026.0方案二21038.0方案三11153.5方案四21165.

5

4　结语

本文根据我国道路交通流实际情况,对城市道路广义容量理论进行了探讨,并将所得结果应用于南京市交通规划等项目.值得提出的是:①本文道路需求模型计算结果为规划期道路设施需求总规模,具体建设项目的确定还有待进一步的定性和定量分析.②对于城市新开发区和旧城区,道路网容量的使用方法不同:市中心区应以道路网容量为约束

路网容量

No.3　　　　　　　　　　李朝阳等:　城市道路时空资源供求模型及其应用　　　　　　　　　　247条件,适当控制土地开发强度,强化交通需求管理,不能仅以道路建设来满足无限增长的交通需求;城市新开发区应以道路网容量为前提,加强道路基础设施建设,通过交通的先导作用引导土地开发.③面对城市交通机动化高潮的到来,应加强交通需求管理,限制小汽车的使用.④交叉口渠化效果显著,为保障路网的可持续发展,应重视交叉口的规划设计.

参考文献

1　张廷楷,景天然,徐家钰等.道路路线设计.上海:同济大学出版社,1990,57～59

2　中华人民共和国国家标准(GB50220295)..北京:213　中华人民共和国行业标准(CJJ37290)..:,34

meandSpaceResources

RoadandTheirApplication

LIChaoyang　　WANGZheng

(CollegeofArchitectureandUrbanPlanning,TongjiUniversity,Shanghai200092)

Abstract

Basedonthedefinitionofextensivecapacityofurbantransport,themod2

elsofroadinfrastructuresupply2demand,restrictedpossessingnumberofau2tomobile,degreeoftime2spacesaturation,vehiclevolumebearingandclassifi2cationandstructure

ofroadnetworkareestablishedandalltheresultshavebeenappliedinmanyspecificprojects,suchasNanjingurbantransportplan2ning.

Keywords:capacityofroadnetwork,supply-demandmodels,restrictedpos-

sessingnumberofautomobile,degreeoftime-spacesaturation,

classificationandstructureofroadnetwork

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g1ym.html