城市中心区支路网合理密度研究

城市中心区支路网合理密度研究

添加时间：2011-10-12 15:32:45 点击次数：124

备注：本文为2011中国城市规划年会宣读论文

选题领域：城市交通

作者：江玉

[摘要]：城市机动化的发展对道路网合理规模的界定提出了要求。支路网作为以通达功能为主的城市“毛细血管”系统，在城市道路改善中调整弹性较大，挖潜能力较强。但目前除了较宽泛的国家规范外缺乏对支路网合理规模的因地制宜的理性判断。本文以居民出行距离、土地价值变化、道路造价几个方面为参变量，得出了以城市人口密度为自变量,以综合建设利润最大为规划目标的支路网密度函数模型，并结合了长沙市五一商圈的综合交通整治进行实例计算，验证了模型的合理性。本文的研究意义首先在于综合考虑、统一量化了支路建设的交通效益与用地效益，寻求二者的最优平衡点；其次为城市中心区支路网规划提供地方性标准依据，弥补现阶段国家规范服务深度的不足。

[关键词]：支路网；合理密度；人口密度；居民出行距离

1.研究背景

对具体的某个城市而言，现行的国标中对城市支路网密度级配的推荐值仅具备参考价值，而不能作为建设决策的依据。因此，很有必要从各个城市中心区人口经济特性及交通需求特性角度出发，确定本城市合理的支路网密度。

一般认为,道路网密度越大，交通联系越便捷，但密度过大，会造成城市用地不经济，增加城市道路建设投资，并且造成交叉口过多，反而影响车辆行驶速度和干道通行能力；道路网密度过小，会使车辆绕行，增加居民出行时间，还会造成道路交通拥挤。特别是在城市商业服务开发强度比较高的地区，土地价值寸土寸金，如何在使道路能够承载较强的开发强度下，尽量节约道路用地，提升用地空间价值值得深入研究。

2.支路密度影响因素分析

城市支路建设置身于城市这个复杂的巨型系统，就必然受到各种纷繁复杂的外界环境因素的制约，这也就决定了城市支路网规模影响因素的多元化。概括起来，影响城市路网规模的主要因素取决于经济结构、自然地理环境以及政策措施等方面，这些影响因素主要有:城市人口、社会经济发展水平、土地价值、建设资金等。

2.1社会经济条件

社会经济发展决定着道路建设发展规模，而道路的发展也同时影响和制约着社会经济和交通需求的发展，也就是说道路作为一个地区的交通基础设施，其建设的目标是满足社会经济发展的需要，改善交通运输环境和质量，因此道路网的发展与社会经济发展水平是密切相关的。

2.2人口密度

城市交通的基本功能之一就是满足人的出行的需要。随着城市化进程的加快，城市人口比重迅速提高，大量的人口聚集城市，直接的影响就是人与人之间的交流日益增多，城市交通需求总量膨胀，需要有足够的道路设施来满足人们的出行需要。研究表明，人口数量与城市道路网规

模的发展有着密切的关系，就我国各个城市来看，两者之间基本呈现出一种线性关系[1]。在绝对量上，城市道路设施的建设规模随着城市人口规模的扩大而扩大。

2.3土地增值效益

在市场经济条件下，用地与道路是相互关联的，街区用地可以经营而道路是公共设施，道路与街区不是越大越好，而是用最少的道路投入获得最大的交通容量，作为无偿设施的道路，其效率越高越经济。同时，在市场经济条件下增加土地效益的关键是临街面的多寡和街区大小的比重。任何经济活动都需要临街面，无论是货物的运输、人流的出入、招牌的展示都是如此。棋盘式的高密度匀质路网由于提供最大的交通效率和最多的临街面儿成为市场经济下CBD的最佳选择[2]。

支路密度应当与城市所需要的有效“沿街面”长度相匹配，支路应当成为城市公共活动空间的主要载体。如果支路不能提供有效的“沿街面”，那么城市的各类公共活动就会集中在干路上，造成城市道路功能的紊乱[3]，金字塔式路网密度建议体现了这一原则，并在《城市道路交通规划设计规范(GB5022~95)》（以下简称《规范》）道路功能的条文中明确提出[4]。

3.支路密度计算模型

3.1模型原理

模型原理为基于支路建造利润最大的合理支路网密度计算。假设某区域干道的间距为1，支路呈方格网状分布其中，面积为1km2，设合理的支路网密度为X，CB为支路的建设费用，设支路的使用年限为N，BT为交通效益，即建成密度为X的支路后在使用年限内该区域内居民总出行费用减少额度，BL为使用年限内支路两侧临街面的土地升值额度。

图1 支路建造利润分析示意图

3.2目标规划模型

基于综合建造利润B最大可以得到如下目标函数：

Max B=BT +BL-CB （1）

约束条件：

A. 各等级道路总里程的“金字塔”结构，干路里程应低于支路。即:

L主+L次< L支（2）

B. 城市用地面积范围

《规范》中给出了城市道路用地面积应占城市建设用地面积的8%～15%的道路广场用地，8%～15%的绿化用地，15%～25%的工业用地，20%～32%的居住用地，上述四项合计占城市建设用地的60%～75%。从我国城市建设用地的统计情况来看，实际上用于道路广场的城市建设用地比例偏低。同时，从国家标准的要求来看，即便四大类用地中的其他三类取低值，可用于城市道路建设的用地比例一般也会低于30%，只有极少数容积率特别高的国外城市中心区的道路用地比例达到40%[5]。

假设快速路不通过城市中心区，主次干道的密度和红线宽度取《规范》中推荐值，即大城市主干道密度0.8~1.2 km/ km2、红线宽度45~55m,次干道密度1.2~1.4 km/ km2、红线宽度40~50m。这里取道路用地比例为30%，支路的平均红线宽度为13m，可以得到满足《规范》推荐路网条件的支路密度上限值:

X≤16.6km/km2（3）

综合以上目标函数，约束条件以及目标函数的优先级顺序，得到支路合理密度的目标规划模型: Max B= Max (BT +BL-CB) （4）

s.t. L主+L次< L支

X≤16.6 km/km2

（1）支路的交通效益

BT= × P×p0×365×n×t （5）

L——居民由起讫点到干道网的平均距离（km），L0=0.5km

V——支路网内居民平均出行速度(km／h)

p0——当地居民的平均时间价值(元／h)

P——区域人口数（万人）

t——支路使用年限

n——居民平均出行次数

（2）支路的土地效益

BL= S×α×F×X（6）

α——每公里支路对应的临街面面积（m2）

F——每平方米临街面的升值金额（元）

S——区域总面积（km2）

（3）支路的建设费用

CB=S×P1×X （7）

P1——支路的平均建造单价(万元／km)

可以得出：

B=BT +BL-CB = ×P×p0×365×n×t + S×α×F×X - S×P1×X

=K-P×p0×365×n×t×0.5545（X/2+1）-0.2862/V +(α×F- P1) S×X

K=0.5× P×p0×365×n×t/V，为常数。

由函数关系推得，当X0取下列数值时，B可以取到最大值。

（8）

故合理的支路网计算密度应为：

（9）

其中N（km）为该区域实际干道间距。

此公式的计算结果即区域内支路网合理密度应大于主干路与次干路之和，同时应小于道路面积率的支路密度约束值。

由公式（9）可知，区域支路网的合理密度的影响因素有区域人口密度D、该城市居民时间价值p0、每平方米临街面的升值金额F等。随着城市社会经济的发展，这些影响因素将不断的发生显著的变化。因此，应根据规划年的不同影响因素的预测值来确定未来支路网密度。

3.3模型参数的确定

(1) L——居民由起讫点到干道网的平均出行距离（km）

根据方格路网的特性，道路间距M与支路网密度X存在如下关系：

M=1/(X/2+1) （10）

图2 方格网布局图（初始密度为2km/km2）图3 方格网布局图（密度为无限大）

假设居民倾向于选择起讫点距离干道网较近的方向，即最短距离方向出行，且都是按照先