王世能， 羅 超

(1.重慶市交通規(guī)劃研究院，重慶 401120；2.重慶通拓交通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，重慶 401147)

一、引言

小汽車的快速增長(zhǎng)是助推城市道路機(jī)動(dòng)化進(jìn)程的主要因素，同時(shí)隨著城市規(guī)模擴(kuò)張、社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、居民生活水平的提高，小汽車保有量井噴式增長(zhǎng)，給城市交通帶來(lái)巨大壓力。緩解交通擁堵，科學(xué)管控小汽車保有量，已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要議題。

城市宏觀交通預(yù)測(cè)模型如基于四階段法的路網(wǎng)交通分配模型、支持向量機(jī)的函數(shù)估計(jì)模型等，已被越來(lái)越多的城市在交通規(guī)劃階段運(yùn)用于模擬城市道路交通運(yùn)行狀況，進(jìn)而延伸運(yùn)用到城市交通規(guī)劃的各分項(xiàng)，并取得一定的效果，但針對(duì)城市機(jī)動(dòng)車或小汽車擁有量管控方面的研究成果較少。隨著城市交通擁堵問(wèn)題凸顯，諸如北京、上海、杭州、廣州、深圳等城市雖然相繼出臺(tái)了《關(guān)于城市小客車總量調(diào)控管理辦法》，但大部分均側(cè)重于按周期釋放指標(biāo)，通過(guò)搖號(hào)或競(jìng)價(jià)提高擁車成本和掛牌難度的方式配置，沒(méi)有對(duì)城市階段性小汽車保有總量進(jìn)行專門研究和管控，小汽車需求發(fā)展沒(méi)有得到本質(zhì)性調(diào)控。鑒于此，本文以城市土地利用規(guī)劃和路網(wǎng)規(guī)劃為對(duì)象，在城市綜合交通規(guī)劃階段利用路網(wǎng)承載力約束模型，確定各小區(qū)周邊主要道路的剩余交通承載力，通過(guò)設(shè)計(jì)約束模型，計(jì)算出在各階段城市總體規(guī)劃條件下城市小汽車最大承載量，結(jié)合城市道路建設(shè)計(jì)劃，分階段確定小汽車增量指標(biāo)，使城市道路交通供需達(dá)到相對(duì)平衡的狀態(tài)。

二、研究思路

以城市法定控規(guī)用地及道路網(wǎng)為基礎(chǔ)，以城市小汽車保有量及階段性增量指標(biāo)為具體研究對(duì)象。一般情況下，城市道路交通按其出行的起訖點(diǎn)可分為內(nèi)部交通(交通出行起訖點(diǎn)均位于城市研究區(qū)域內(nèi))、集散交通(交通出行起訖點(diǎn)之一位于研究區(qū)域內(nèi))、過(guò)境交通三大類[1]。為便于研究，以出行的起訖點(diǎn)是否在研究小區(qū)為依據(jù)，本次研究劃分為過(guò)境交通和城區(qū)交通兩大類，內(nèi)部交通和集散交通合并統(tǒng)稱為城區(qū)交通。小區(qū)出行OD數(shù)據(jù)依據(jù)起訖點(diǎn)不同，可以拆分為城區(qū)OD和過(guò)境OD兩類，其關(guān)系示意如圖1。

圖1 交通出行分類示意

城市交通承載力(UTCC)是指一定時(shí)期內(nèi)，特定土地利用及路網(wǎng)條件下，城市交通設(shè)施能實(shí)現(xiàn)人或物的最大移動(dòng)量[2]。本文研究的交通承載力主要指小區(qū)周邊主要道路的承載力，其定義為基于特定道路資源和交通環(huán)境，在一定時(shí)期內(nèi)利用交通管理技術(shù)，并滿足一定交通服務(wù)水平的條件下，城市路網(wǎng)所能支撐的最大標(biāo)準(zhǔn)車出行量(passenger car unit)[3]。計(jì)算方法主要由以下四部分構(gòu)成：第一，定義目標(biāo)小區(qū)為i，假設(shè)出行起訖點(diǎn)均不在小區(qū)i范圍內(nèi)，則可認(rèn)定小區(qū)i的城區(qū)OD為0，同時(shí)采用用戶最優(yōu)平衡法對(duì)出行OD進(jìn)行交通分配，得出小區(qū)i的過(guò)境交通量。第二，以規(guī)劃用地及路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合城市交通發(fā)展模式，在可接受的道路臨界服務(wù)水平下得出小區(qū)i周邊主要路段的最大交通承載量，減去小區(qū)i的過(guò)境交通量，可得出路段剩余承載力，再將各主要路段的剩余承載力累加，即可得出小區(qū)i的路網(wǎng)剩余交通承載力。第三，根據(jù)第二步算出的各小區(qū)路網(wǎng)剩余承載力進(jìn)行累計(jì)，可得出研究區(qū)域臨界交通承載力。第四，根據(jù)臨界交通承載力，結(jié)合城市交通發(fā)展模式下的交通出行結(jié)構(gòu)，測(cè)算小汽車臨界擁有量；依據(jù)研究區(qū)域年度或階段道路建設(shè)計(jì)劃，測(cè)算小汽車年度或階段增量指標(biāo)。

圖2 研究框架

三、路網(wǎng)承載力評(píng)價(jià)模型

(一)路段交通承載力

本文定義路段交通承載力為道路在可接受服務(wù)水平下可承載的最大標(biāo)準(zhǔn)車數(shù)量，即

C=knμαφ，

(1)

式中：C為在可接受的交通服務(wù)水平下的路段最大交通承載力，pcu/h；k為單車道設(shè)計(jì)通行能力，pcu/h；n為目標(biāo)路段的車道數(shù)，雙向；μ為路段可接受的交通服務(wù)水平；α為車道折減系數(shù)；φ為道路平面交叉口通行能力折減系數(shù)。

(二)過(guò)境交通量

在研究區(qū)域規(guī)劃年居民交通出行OD數(shù)據(jù)已知且城市土地利用和交通系統(tǒng)保持既有規(guī)劃不變的前提下，過(guò)境交通OD=小區(qū)i出行OD-小區(qū)i的城區(qū)OD。利用EMME的交通分配模塊，采用基于路徑的交通分配[4](path-based traffic assignment)，得出小區(qū)i周邊主要道路l的過(guò)境交通量xil。

(三)小區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力

小區(qū)i路網(wǎng)剩余交通承載力等于小區(qū)范圍內(nèi)路段的剩余承載力之和，即

(2)

式中：Ci為小區(qū)i范圍內(nèi)路網(wǎng)的總體剩余承載力，pcu/h；Cil為小區(qū)i中路段l的道路承載力，pcu/h；xil為小區(qū)i路段l的過(guò)境交通量，pcu/h；N表示小區(qū)i有N條路段。

四、小汽車保有量約束模型

(一)模型建立

小汽車保有量約束模型的建立與既定的城市交通發(fā)展模式、城市規(guī)劃路網(wǎng)體系及剩余交通承載力直接相關(guān)。

(3)

其中

(4)

代入?yún)?shù)轉(zhuǎn)換得

(5)

式中：Qb、Qc、Qm分別表示在既定城市交通發(fā)展模式下公交車當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)車數(shù)量、小汽車實(shí)體數(shù)、摩托車當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)車數(shù)量，pcu；Ci表示小區(qū)i的路網(wǎng)剩余承載力，pcu/h；n表示研究區(qū)域內(nèi)共有n個(gè)小區(qū)；xb、xc、xm分別表示公交車、小汽車、摩托車車輛數(shù)；ρ表示高峰小時(shí)系數(shù)；rj表示既定發(fā)展模式下第j種交通方式的機(jī)動(dòng)化出行分擔(dān)率；zb、zc、zm分別表示公交車、小汽車、摩托車載客數(shù)；λb、λc、λm分別表示公交車、小汽車、摩托車當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)車系數(shù)，按一般測(cè)算系數(shù)λb=2.5、λc=1.0、λm=0.6。

(二)模型求解

求解過(guò)程應(yīng)遵循以下步驟：第一，以規(guī)劃年城市居民出行OD數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別統(tǒng)計(jì)出小區(qū)i的過(guò)境OD矩陣和城區(qū)OD矩陣；第二，利用EMME的交通分配模塊，反推小區(qū)i周邊路網(wǎng)的剩余交通承載力；第三，建立以交通出行效益最優(yōu)、路網(wǎng)剩余承載力為約束條件的小汽車保有量約束模型，將小區(qū)i內(nèi)各路段的承載力轉(zhuǎn)換為小汽車保有量；第四，利用LINGO軟件求解線性方程，得出規(guī)劃期內(nèi)小汽車臨界保有量及階段性小汽車增量指標(biāo)。

(三) 模型適用條件

由于城市交通發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)小汽車保有量產(chǎn)生較大影響，不同發(fā)展戰(zhàn)略宜采用不同的交通發(fā)展模式，如以公共交通為主導(dǎo)的交通模式、公交與小汽車并重發(fā)展模式、以小汽車為主導(dǎo)的交通模式、以慢行交通為主的交通模式、各種交通方式均衡發(fā)展的交通模式等，不同交通模式對(duì)應(yīng)不同的小汽車保有量。同時(shí)，小汽車總量調(diào)控最佳時(shí)機(jī)在于城市機(jī)動(dòng)化發(fā)展初、中期。本文基于路網(wǎng)承載力計(jì)算小汽車保有量指標(biāo)，計(jì)算模型更適用于交通戰(zhàn)略明確，無(wú)城市軌道交通、有軌電車等大容量公交的中小城市。

五、案例分析

(一)案例背景

綦江區(qū)位于重慶市的城市發(fā)展新區(qū)，地處貴州、重慶兩地接壤處，是主城南部門戶次級(jí)樞紐型城市。中心城區(qū)規(guī)劃總面積為42平方公里[5]。根據(jù)綦江區(qū)空間布局結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)、交通需求特征、城市交通條件等因素，將規(guī)劃片區(qū)劃分成56個(gè)交通小區(qū)，如圖3所示。

(二)交通承載力計(jì)算

1.出行OD確定

以31號(hào)小區(qū)為例，根據(jù)綦江區(qū)綜合交通規(guī)劃模型得出規(guī)劃年(2030)居民出行OD，同時(shí)根據(jù)綦江區(qū)交通發(fā)展戰(zhàn)略，未來(lái)城區(qū)將發(fā)展為以公共交通為主導(dǎo)的交通模式。全方式出行結(jié)構(gòu)中，小汽車出行分擔(dān)率控制在20%以下，通過(guò)EMME/2，采用基于用戶路徑最優(yōu)進(jìn)行交通分配，分配結(jié)果見圖4。

圖4 綦江城區(qū)規(guī)劃年交通分配結(jié)果

2.剩余路網(wǎng)承載力計(jì)算

由綦江中心城區(qū)規(guī)劃路網(wǎng)可知，31號(hào)小區(qū)主要對(duì)外道路為1條主干路、4條次干路及2條支路。根據(jù)綦江區(qū)綜合交通規(guī)劃研究結(jié)果，城區(qū)道路可接受最大飽和度為0.83，根據(jù)式(1)，計(jì)算出每條道路的最大交通承載力為主干路4 800pcu/h、次干路3 280pcu/h、支路1 460pcu/h，31號(hào)小區(qū)的路網(wǎng)最大交通承載力為2 0840 pcu/h。用31號(hào)小區(qū)的路網(wǎng)承載力減去其過(guò)境交通量，得出路網(wǎng)剩余承載力為7 294 pcu/h。同理，可得出其他小區(qū)路網(wǎng)剩余承載力，累加可得出城區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力為106 500pcu/h。

3.小汽車保有量計(jì)算

對(duì)比分析以公共交通為主導(dǎo)、公交與小汽車并重的兩種交通發(fā)展模式，預(yù)測(cè)2030年綦江區(qū)居民全方式出行結(jié)構(gòu)，見表1。

表1 2030年不同發(fā)展模式下的出行結(jié)構(gòu) %

根據(jù)城區(qū)路網(wǎng)剩余交通承載力和城區(qū)規(guī)劃年出行分擔(dān)率及出行總?cè)舜?，代入?4)，計(jì)算小汽車保有量指標(biāo)，其中高峰小時(shí)系數(shù)ρ=0.83，zb=45、zc=1.8、zm=1.2[6]。用LINGO軟件求解，通過(guò)迭代計(jì)算，得出上述兩種發(fā)展模式下，綦江中心城區(qū)規(guī)劃年小汽車極限保有量分別為87 625輛、100 523輛。

4.小汽車增量指標(biāo)計(jì)算

在既定交通發(fā)展模式下，小汽車增量指標(biāo)=小汽車最大保有量-現(xiàn)狀小汽車保有量+報(bào)廢小汽車數(shù)量[7]。按照綦江城區(qū)“十三五”道路建設(shè)計(jì)劃，“十三五”期間在上述兩種交通發(fā)展模式下，綦江中心城區(qū)的小汽車增量指標(biāo)如表2所示。

從上述兩種發(fā)展模式測(cè)算結(jié)果分析，為保證城市交通可持續(xù)發(fā)展，綦江城市交通應(yīng)采用以公交為主導(dǎo)的發(fā)展模式。

表2 “十三五”期間綦江中心城區(qū)的小汽車增量指標(biāo) 輛

六、結(jié)語(yǔ)

本文基于城市既有控制性詳細(xì)規(guī)劃的用地規(guī)模、路網(wǎng)規(guī)模及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，嘗試在城市交通規(guī)劃階段構(gòu)建道路交通承載力宏觀模型，利用路網(wǎng)剩余承載力，反推在既定城市交通發(fā)展模式下的小汽車保有量指標(biāo)。通過(guò)實(shí)例加以驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法可為城市小汽車保有量指標(biāo)及各階段增量指標(biāo)的制定提供定量支撐。本次研究在結(jié)合城市產(chǎn)業(yè)及功能布局結(jié)構(gòu)、全面考慮不同區(qū)域差異性的前提下，劃分交通小區(qū)、測(cè)算交通剩余承載力、反推小汽車保有量，對(duì)于路網(wǎng)的適應(yīng)性較強(qiáng)，測(cè)算方法客觀，能更好地適應(yīng)城市自身交通發(fā)展特性，為城市小汽車增量調(diào)控提供一個(gè)有效的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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