深度探讨城市道路等级级配合理性研究方法

2023-03-07

合理的城市道路网应由快速路、主干路、次干路和支路以合理的级配比例和衔接方式构成, 各类道路应各司其责, 有机结合, 实现道路功能等级结构的协调统一。

1 城市道路级配影响因素分析

从国内主要城市道路网络级配的对比分析来看, 特定的路网级配是自然历史条件、城市区位条件、经济发展模式、城市空间布局、城市交通模式等诸多因素共同作用的结果。这些影响因素, 按其作用于道路网络级配的方式可分为直接影响因素 (如道路网络形态) 和间接影响因素 (如经济发展模式) ;按其作用于城市道路网络的位置可分为外部影响因素 (如城市区位条件) 和内部影响因素 (如城市用地分布) 。各种因素在影响道路级配的同时, 也受到道路级配改变所带来的反作用。交通系统是一个开放式的复杂巨大的系统, 各子系统共生共容, 在相互作用中不断进化。

(1) 外部间接影响因素。外部间接影响因素主要包括:城市交通区位、经济发展模式、社会历史条件等。城市交通区位决定了城市对外交通的模式、街接条件以及所应面对的过境交通压力。城市经济发展模式, 一方面影响城市对外交通的客、货运结构和货品组成, 另一方面决定了城市经济发展水平。与此同时, 社会历史所形成的城市空间布局、重要人文古迹分布也对城市道路网级配具有直接或间接的影响。

(2) 外部直接影响因素。外部直接影响因素主要包括:城市对外交通模式、街接方式以及城市空间布局。城市对外交通是城市形成与发展的重要条件, 城市内部交通只有与对外交通编制成为一张有机结合的交通网络, 才能充分发挥城市的基本功能。因此, 城市对外交通街接枢纽和交通模式在很大程度上影响城市对外出口快速路、主干路的选位和数量。城市干路网结构布局主要取决于城市的空间布局与结构层次, 城市空间布局对道路网络形态及其效益有着不可忽视的影响, 同时决定了城市交通的平均出行距离。

(3) 内部间接影响因素。内部间接影响因素主要包括:自然地理条件、经济发展水平和重要建筑物分布。自然地理条件是城市用地分布 (资源型城市尤为明显) 、路网形态和交通模式选择的基础和约束条件。交通是经济的载体, 经济是交通发展的动力之源, 经济通过提供给人们不同的交通方式选择自由度, 很大程度上决定了城市交通模式近年来我国各城市竞先将道路建设作为改变城市面貌与改善城市投资环境的突破口, 造成城市历史文脉的不同程度破坏, 这是没有认识到重要建筑物包括名胜古迹及其他优秀历史文化对道路网络建设的影响的表现。

(4) 内部直接影响因素。内部直接影响因素主要包括:城市用地分布、城市交通模式和道路网络形态。 (1) 城市用地分布。城市中的用地布局直影响交通出行分布, 道路网络必须通过合理级配保证网络容量布局与交通出行期望线相吻合, 并满足不同出行距离对行驶速度的要求。 (2) 城市交通模式。城市交通模式是在用地布局、人口密度、经济水平等特定条件下形成的交通方式结构, 即各种交通方式承担出行量的比例分配, 它直接反映了交通的机动化水平。各种交通方式所选择的出行距离不同, 要求的速度不同。在权衡经济、便捷、舒适、安全的情况下, 出行者所要求选择的道路等级也各不相同, 一般来说, 机动化水平的提高, 出行距离的增加, 势必要求提高道路网络中干路网的比例。

2 城市道路等级级配的确定

2.1 基于各影响因素的网络级配定性调整

《城市道路交通规划设计规范》 (GB50220-95) (以下简称规范) 推荐的道路等级级配, 是在理想的交通条件下, 考虑机动车交通得出的结果。在实际的城市道路网络规划过程中, 其等级级配还受到如上所述的自然地理条件、对外交通、城市布局、交通模式等诸多因素的影响, 必须根据买际情况作适当的调整。

(1) 考虑网络整体性的调整。一个等级级配良好、运营高效的城市道路网, 首先必须满足几何网络通畅、功能街接良好的要求, 才能使得车流在各级道路上顺利地“汇集”和“疏散”, 完成各种出行目的。这就要求不同等级道路之间具有合理的街接, 发挥道路的最佳效益, 调整路网级配, 使得各级道路问形成合理的街接密度和街接层次。

(2) 考虑道路服务功能的调整。国外实践经验表明, 理清道路功能至关重要, 它可以提高道路网的运转效率。不同类别道路的主要服务对象不同, 并且各类交通在这些道路上的优先级亦不同, 可根据城市交通模式及道路服务优先级进行调整。

2.2 基于机动车流量合理分担率确定的网络级配方法

除定性的确定道路等级级配的分析外, 我们也可以定量的计算城市道路等级级配的比例。这里介绍一种基于机动车流量合理分担率确定的网络级配方法。

(1) 各等级道路单位长度单车道容量。城市道路单位长度单车道容量是指单位时间内对应于一定的饱和度, 某一级城市道路单车道单位长度上所能通过的最大车公里数。公式为:

式中iv为道路单位长度单车道容量, 单位是pcu/h;

ci为i类别道路一条车道的理论通行能力, 单位是pcu/h;

αi为i类别道路的交叉口折减系数;

βi为i类别道路的平均饱和度;

χi为i类别道路的车道综合折减系;

i为i道路类别, 分别为快速路、主干路、次干路和支路。

取各级道路在较理想的服务水平下的平均饱和度用于计算。美国按道路可能提供的行驶条件将道路服务水平分为六级, 即:A, B, C, D, E, F。

A级服务水平车辆行驶在自由流状态, 无其他车辆影响, 自由选择行驶速度;为驾驶员、乘客提供心理、生理上舒适方便的行驶条件。B级服务水平车辆行驶在稳定流范围内, 开始出现其他车辆影响, 行驶速度选择相对小受影响:驾驶自由度略有下降其它车辆的存在影响个别操作, 舒适、方便较A级差些。

C级服务水平车辆行驶在稳定流范围内, 运行中显著地受到交通流内其它车辆的影响, 其它车辆的存在影响速度的选择。部分驾驶员需提高警惕。驾驶员乘客开始出现心理、生理压力;舒适、方便、安全性显著地下降。

D级服务水平道路交通条件处于高密度稳定交通流。行车速度和驾驶自由度受到严格限制;缺少舒适、方便、安全性;交通流接近饱和, 交通量稍有增长, 会引起运行状态波动。

E级服务水平交通量等于或接近道路通行能力;行车速度很低;驾驶自由度极少;舒适方便程度极差;交通流稍有增大或微小波动都会引起交通中断。

F级服务水平交通流处于强制流或间断阻塞流, 交通量超过道路可能通行能力;交通流处于停停走走, 极不稳定的间断拥堵状态。

快速路为“快速交通服务”, 服务水平应为A级或B级;主干路“以交通功能为主”, 服务水平应为C级;次干路为地区交通、集散交通功能, 服务水平应为C级;支路主要起集散交通的作用, 通行能力为主, 服务水平应为C级。根据以上分析和实际经验, 取快速路的平均饱和度为0.5, 主干路, 次干路和支路的平均饱和度为0.6。

(2) 网络级配计算。根据路网容量供需平衡原则, 各级道路的容量应和各级道路的承载量成正比。则道路网络等级结构比例 (各级道路长度比例) 应为:

式中, l1, l2, l3, l4分别为快速路、主干路、次干路、支路的长度, 单位是km;v.v1, v2, v3, v4分别为快速路、主干路、次干路、支路单位长度的单车道容量, 单位是pcu/h;Q1, Q2, Q3, Q4分别为快速路、主干路、次干路、支路分担的承载量, 单位是pcu·km/h;n为各级道路平均车道数;η为各级道路机动化系数 (即道路上承载的机动化出行的比例, 根据实地调查, 进行修正所得) , 取1η=0.9 5, 2η=0.8 5, 3η=0.7 5, 4η=0.65。

《规范》推荐级配是在考虑城市中大部分出行都包括出行、过渡、分配、集聚、进入、终止六个典型阶段的基础上, 按理想的设施功能和需求来确定的, 具有普遍意义。基于各影响因素的网络级配是根据城市实际状况, 对《规范》推荐级配的具体完善和必要补充;基于机动车流量合理分担率的网络级配方法是以供需平衡为原则, 用各级道路承载的车流量来确定网络级配, 是一种经济可行的方法。

对于合理道路等级结构的确定, 国内外先进城市的做法很有参考价值。美国城市道路网的建议级配结构为主干道、次干道、集散道路、地区道路的长度分别占道路总长度的5%~10%, 10%~20%, 5%~10%, 60%~80%。

3 城市道路级配合理性研究方法

由于对道路等级配置方法的研究成果较少, 因此级配合理性的评价也相对比较少。目前有两种评价方法, 集散系数法和夹角余弦法, 前者忽略了由于越级道路相交导致的中短距离出行直接利用或由次干路、支路汇集后利用主干路、快速路的情况;后者将现状级配下和实际需求对应下的各级道路周转量比重看作空间向量, 通过计算两向量在空间中的相对位置, 主要是夹角, 来判断现状级配的合理性, 计算简单, 由于向量中各元素之和为1, 计算结果并非与合理程度呈单调递增 (或递减) 的状态, 因此方法本身存在漏洞。

因此, 这里给出另外的评价方法, 即通过现实级配与“基于机动车流量法”计算出的级配进行对比, 采用相对值, 来显示各级道路的缺乏或富余程度, 从而反映道路级配总体的合理性:

其中:ix为现状各级道路长度比重;

为合理级配下的各级道路长度比重;

H为合理性评判系数。若有一个等级道路比重缺少或富余超过40%, 则被判为极不合理, 平均以30%为界区分;以20%为合理与不合理的分界点;以l0%为很合理和较为合理的分界点。具体评判标准如下:

当H≤10%时, 为很合理;

当10%

当20%

当H>30%时, 为极不合理。

4 结语

本文分析了城市道路级配的影响因素, 进而探讨了城市道路等级级配的确定方法, 给出了城市道路级配合理性的研究方法。相信对相关同行能有所裨益。

摘要：本文基于笔者多年从事城市公路路网路线设计的相关工作经验, 以城市道路等级级配合理性为研究对象, 研究探讨了城市道路级配合理性的研究方法, 论文首先分析了城市道路级配的影响因素, 进而探讨了城市道路等级级配的确定方法, 最后给出了城市道路级配合理性的研究方法, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：城市道路,等级级配,合理性,影响因素