大城市中心区合理干道网密度研究

大城市中心区合理干道网密度研究
叶茂;过秀成;芮建秋;李星
【摘要】公交优先是提高城市中心区道路设施利用效率、改善交通环境的有效方法,确定中心区合理干道网密度是满足公交运行、提高运输效率的重要内容.本文在
分析城市中心区交通需求特征和公共交通发展要求的基础上,提出了从宏观系统层、设施、运输组织和交通管理四个方面分析中心区道路网密度影响因素,并探讨了公
交优先下公共交通与道路网的关系,考虑公交线网布设和运行的要求,并以公交站点
覆盖率和最佳公交线网密度两个主要指标为导向,研究并提出了中心区干道网合理
密度和间距推荐值.该研究提出的干道网密度能够较好地满足中心区公交运行,落实
公交优先.
【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》
【年(卷),期】2010(010)003
【总页数】6页(P130-135)
【关键词】城市交通;大城市中心区;公交优先;公交站点覆盖率;干道间距;干道网密
度
【作者】叶茂;过秀成;芮建秋;李星
【作者单位】东南大学,交通学院,南京,210096;东南大学,交通学院,南京,210096;南京市交通规划研究所有限责任公司,南京,210008;东南大学,交通学院,南京,210096【正文语种】中文
【中图分类】U491
1 引言
交通需求与道路容量不匹配导致的交通拥堵是困扰中心区健康发展的关键因素,因此,中心区交通问题一直以来是国内外城市关注的重要课题.如美国城市中心区再发展战略研究、伦敦中心区交通拥挤收费政策与策略以及国内大城市中心区交通发展模式及对策研究等,主要从中心区发展模式、土地利用、交通发展模式及对策、道路交通资源整合优化、交通需求管理与交通系统管理等层面和角度展开,目的是优化中心区道路交通设施利用,提高运输效率.最有效的研究成果是通过采用合理的交通结构引导有限的道路交通资源的最大化利用.国内外的研究与实践证明[1-3],公交优先是一种行之有效的方法.
城市中心区道路网主要结合用地布局、建筑规模等进行组织,不同的中心区模式有不同的交通体系,但限于空间轮廓和建筑机理的缘故,道路网多呈规整的方格网形.公交线路的布设与组织需要规整的路网为基础,即道路网密度应能支持相应公交规划指标的实现.然而,我国传统的中心区主要以老城为基础发展起来,路网格局基本定型,在土地资源稀缺的条件下,很难增加路网规模.因此,本文旨在通过研究实现公交优先所需的路网密度,指导中心区路网设施利用的优化和管理.
国内外对城市路网间距和密度的研究和应用主要以规范为标准,且主要以方格网形式研究路网间距.根据《城市道路交通规划设计规范》(GB50220-95)反算的间距分别为5～6 km、1.6～2.5 km、1.4～1.6 km和500～600 m.路网密度在规划中也主要采用规范的推荐标准.对道路合理间距的研究主要有杨佩昆(2003)、王兆森(2004)、蔡军(2005)等学者,分别从交通信号控制、通车效益、交通事故率、路网容量、街区尺度、转向比例等角度,提出干路间距的建议值,跨越幅度从250 m到1 200 m[4,8-10].同济大学杨佩昆从城市公交线网密度和实效使用城市交通信号控制系统的需要两方面探讨了符合基本要求的城市干道网密度,并对《规范》所定的干
道网规划指标提出了修订建议[8].但是这些研究主要针对整个城市提出,对于中心区并没有明确的道路间距和干道网密度要求,且适应性不足.另外,《规范》的规定已经不能很好地适应城市快速发展的要求.本文在现有路网的基础上,以公交站点覆盖率和最佳公交线网密度对路网的要求研究中心区合理干道网密度和间距.
2 中心区交通特征
2.1 交通需求特征
城市中心区土地利用的高密度开发引发了中心区交通密度的高强度发展,其交通需求特征可以从交通生成、方式结构、时间分布和设施规模四个方面概括为:
(1)高强度交通生成量;
(2)出行结构复杂多样;
(3)出行时间分布不均匀;
(4)交通设施规模最大,用地率最高.
2.2 公共交通发展特征
合理的交通组织需要提高保障中心区的可达性[2].居民到中心区的主要目的是工作与购物,机动化出行需求较高.中心区的交通主要包括车行、人行和停车三个系统.步行交通与公共交通换乘可提高中心区的可达性,而停车系统则主要为小汽车交通服务.考虑到中心区用地资源的稀缺与交通需求的巨大,公共交通的发展应成为首选.目前国内城市中心区的公交出行比例较低,而其主要原因在于公共交通服务水平低. 国外城市中心区为了减小地面交通压力,主要通过提供高水平的轨道交通和公共汽车等公共交通服务,提高公共交通出行比例.部分国内外城市中心城区各种交通使用比重如表1所示.
表1 部分国内外城市中心城区各种交通方式使用比重Table 1 Proportion of several main trip modes in central district at home and abroad数据来源:陆锡明.亚洲城市交通模式[M].上海:同济大学出版社,2009.5城市年份各种交通方式
利用率(%)公共交通私人机动车其他交通曼哈顿(纽约)1996 69.0 12.5 18.5中央伦敦 2005 78.0 8.0 14.0香港 2004 53.0 11.0 36.0北京 2005 46.0 24.0 30.0上海 2007 33.0 19.0 48.0
从表1可知,国内城市与国外城市的差距主要体现在公共交通及其它交通方式上,因此,我国大城市中心区应采取交通减排策略,提倡并重点发展公共交通、限制小汽车出行,并合理引导其他交通方式尤其是非机动车交通向公共交通转移,纯化交通结构,削减交通总量、优化时空资源配置.为提高中心区的交通可达性、缓解地面交通拥堵,考虑建设地铁、轻轨等可不受阻碍地穿过中心区的立体交通系统,从而影响和引导人们进出中心区的方式向公交、地铁转移.同时对地面交通采用公交优先的方法,把优先权让位于公交车辆.
3 “公交优先”下公共交通与道路网关系
3.1 道路网密度影响因素
城市道路网密度是道路设施供给水平的体现,合理的道路网密度对应一定阶段道路交通需求.道路交通设施规模涉及城市不同层面的发展需求,包括城市用地布局、综合交通网络结构、运输系统构成以及交通管理等,不同层面对路网的影响和决定作用不同.道路网系统是中心区的重要组成部分,而由于中心区本身地位和功能的复杂性,导致道路网密度的影响因素较为复杂.本文从宏观层、设施层、运输层和管理层归纳分析了中心区道路网密度的影响因素,如图1所示.
图1 大城市中心区道路网密度影响因素Fig.1 Factors of road network density in center area
3.2 公共交通与道路网关系
由于公交线路依附于道路网而存在,因此协调公交规划与城市道路网规划需要以统一的道路网规划标准为载体,而公交优先发展中所提出的道路设施建设标准与规模需求是确定公交优先下城市道路网合理密度和间距的基础[7].公交优先下道路网与
公共交通的关系如图2所示.
图2 公交优先下道路网与公共交通的关系Fig.2 Relations of road network and public transportation under the“transit priority”
4 公交线网布设对道路网密度的要求
“公交优先”战略提出了公交分担率目标与常规公交站点覆盖率目标,中心区应适
当提高,这将影响道路交通流分担比例与城市道路间距、各级道路衔接情况等,因此对道路网密度与各级道路间距均有影响。

4.1 基于公交站点覆盖率的道路间距
公交站点覆盖率是衡量公共交通服务水平的重要指标,《建设部关于优先发展城市
公共交通的意见(建城[2004]38号)》提出公共交通站点覆盖率按300 m半径计算,建成区大于50%,中心区大于70%的要求;公共交通站点覆盖率按500 m半径计算,建成区大于90%.
因此,本文选取中心区公交站点300 m覆盖率大于70%、500 m站点覆盖率100%作为中心区公共交通线路配置的基本要求.
4.1.1 计算方法
结合公交线网分布,本文在对公交站点布设进行相应假定前提下,建立公交站点覆盖率与道路间距的定量关系,分析公交站点覆盖率的目标值所要求实现的道路网密度.公交站点覆盖率示意图如图3所示.
图3 公交站点覆盖率示意图Fig.3 Schematic diagram of cover rate of the public transport station
图3中:
R ——公交站点覆盖半径,取300 m或500 m;
L——道路间距,m;
S——某种公交站点覆盖半径下未能覆盖的面积,m2.
假设:
(1)为了发挥公交线路转换功能,便于居民换乘,将公交站点布置在交叉口处;
(2)考虑中心区道路的建设标准,假设公交线路主要布设于干道,探讨干道合理间距. 本文分别以公交站点300 m与500 m覆盖率目标值进行干道间距的推导.
4.1.2 干道间距计算
4.1.2.1 公交站点300 m覆盖率
目标为中心区内公交站点覆盖率大于70%.
(1)L＜300 m.
公共交通可覆盖整个区域,覆盖率达到100%,满足覆盖率目标.
(2)300 m≤L≤600 m.
当干道间距介于300 m与600 m之间时,取上限600 m考虑.
图示如图4,计算过程:
①剩余面积S=L2-πR2=600×600-π×300×300=77 257(m2).
②剩余面积占总面积的比例μ=77 257/(600×600)=22%＜30%.
③因此,L介于300 m与600m之间时,300 m站点覆盖率面积都可以满足.
(3)L＞600 m.
干道间距大于600 m时,以各个站点为圆心所做的圆不存在相互交叉.
图示如图5,计算过程:
①剩余面积 S=L2-πR2=L2-π 3002.
②剩余面积占总面积的比例μ=(L2-π 3002)/L2＜30%.
③由上式计算可得,L＜636 m.
④因此,当L＞600 m时,干道间距必须小于636 m才能满足300 m公交站点覆盖率目标.
⑤综上,干道间距应介于600m与636m之间.
(4)由上述计算过程可知,为满足公交站点300 m覆盖率在中心区达到70%的目标,城市干道间距应小于636 m.
图5 公交站点300 m覆盖率示意图(2)Fig.5 Schematic drawing(2)of bus station coverage rate in radius of 300 m
4.1.2.2 公交站点500 m覆盖率目标为中心区内公交500 m覆盖率为100%.(1)L ＜500 m.
公交站点按500 m覆盖,可覆盖整个区域,因此可以满足100%的目标.
(2)500≤L ≤1 000 m.
公交站点按500 m覆盖,L＜886 m时能实现覆盖率100%的目标.
(3)由上述计算过程可知,满足公交站点500 m覆盖率为100%的干道间距应不大于886 m.
在上述假设情况下,计算得到满足公交站点300 m与500 m覆盖率的干道间距应小于636 m.
4.2 路网密度与公交线网密度的匹配
公交线网密度是公交线网规划的关键指标,也是影响路网密度的重要因素.《道路交通规划设计规范》所提的最佳公交线网密度偏低,需要对合理公交线网密度进行分析,并进而分析城市道路网合理密度的匹配值.
4.2.1 最佳公交线网密度分析
《道路交通规划设计规范》中根据城市公共汽、电车的运行速度和步行速度,以居民非车内时间最短为控制性指标,计算不同线网密度下的非车内时间曲线,得出城市最佳公交线网密度约为2.5～3.0 km/km2,相当于公交线网间距0.6～0.8 km.城市中心区居民密度高,客流集中、线路重复多、线网密度较高.
但现有研究成果表明[6],最佳公交线网密度与城市单位建设用地上运行的公交车辆
数的平方根成正比.而公交车辆数应当与公交客运量成正比,如果公交出行比例增加,公交车辆数随之增长,最佳线网密度也随之增加.
已有研究成果根据对《规范》计算方法的修正,提出目前大城市的最佳公交线网密度,中心区应以4～5 km/km2为宜,站距为400 m,在保证站距的情况下,城市中心区的公交线网密度还可以进一步加大[5].
考虑到中心区的公交需求较大,按上限取值,本文选择4～5 km/km2作为中心区常规公交线网密度的合理推荐值.
4.2.2 干路网密度的确定
为满足最佳公交线网密度的实现,必须具有相应的道路网作为载体.城市公交线网的布设受城市中能够通行公交车辆的道路网密度制约,城市公交线网密度合理与否,应该视其与城市道路(能通行公交车辆)密度相适应的程度.
前述推导基于公交站点覆盖率的城市道路间距时假设公交线路设置在城市干道上,以此为基础从微观层面上推导得出了干道间距建议值;而从整个公交线网宏观层面上分析,城市公交线路可以布设在部分城市支路上,则最佳公交线网密度与城市干道网密度不会完全相等,最佳公交线网密度应该介于干道网密度与道路网密度之间. 前述的公交线路分级中将常规公交分为公交直达快车线、公交干线、公交支线、公交辅助线.考虑到快速路上布设公交直达快车线的影响较小,一般常规公交只考虑后三种.依据分级结论[6],公交干线承担大中运量的客车通行、服务于主干路与次干路;而支线主要承担小运量的客车通行,主要服务于次干路与支路,作为公交干线以及轨道交通等的集散线路;公交辅助线则是表示公交发展水平较高之后集散居住区内公交乘客的一种方式,主要服务于片区内的公交服务,一般运行在支路上.
根据相关研究结论[7],结合对公交线路功能的判断分析,公交干线与公交支线的长度比例大致为1:1.5,公交辅助线数量较少,视城市规模与布局而定.假设公交支线布设于次干路与支路的比例相同,考虑公交线路重复系数的影响(《交通工程手册》中推
荐的公交线网重复系数以1.25～2.5为宜,且公交大多在干路上重复),可估算公交线网密度中布设于干路与支路上的比例大致为2.5:1.
由于最佳公交线网密度为4～5 km/km2,而城市未来公交系统发展成熟之后干路上基本全部需要布设公交线路,则由中心区最佳公交线网密度可以推测干道网密度的要求为2.86～3.57 km/km2.
5 研究结论
本文在中心区交通发展特征分析基础上,探讨了公交优先下公共交通与道路网的关系,确定了以公交站点覆盖率和最佳公交线网密度两个指标为导向,研究中心区干道网密度较为合理:
(1)以公交站点覆盖率指标为导向,研究得到满足公交站点300 m覆盖率为70%以上的干道间距应小于636 m,500 m覆盖率为100%以上的干道间距应不大于886 m,即满足公交站点覆盖率要求的干道网间距应小于636 m.
(2)基于最佳公交线网密度计算得到合理干道网密度为2.86～3.57 km/km2,且可适当提高.
研究结论对指导中心区道路网设施的优化和利用、提高中心区公交运行效率具有一定的参考价值和指导意义.但本文主要研究的是干道间距和密度,弱化了支路网的影响,研究包括支路网在内的整体路网平均间距将更有利于实现公交优先,这将是进一步研究方向.
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