可持續發展與城市路網交通承載力關系探析

楊 云， 喬曉青， 肖邱瑞

(重慶交通大學交通運輸學院，重慶 400074)

可持續發展是指既滿足當代人的發展需要，又不損害后代人利益的發展。自2009年始，我國已連續4年成為全球第一大汽車產銷國，機動車擁有量的快速增加導致城市交通矛盾日益突出，主要表現為:交通需求與交通供給之間的矛盾，車輛污染與環境承載力之間的矛盾，交通出行和能源漲價之間的矛盾等。矛盾日漸尖銳，直接威脅人們的健康、生存環境，影響人們的出行。這一切預示我們不能以污染環境和損害人們的健康來尋求交通、經濟的發展，可持續發展是交通發展的最佳路徑。

一、交通承載力分析

(一)交通承載力特性

交通承載力即交通承載量或交通容量，它具有客觀存在性、彈性和變化性三個特性[1]。即在一定狀態下，某一區域資源和交通設施供給能力是一定的，因此交通承載力在質和量方面是客觀存在的;不同的交通方式接駁、交通設施協調等差異造成的承載力的差異使交通承載力成彈性變化，而這個彈性是有限度的，超過這個限度，系統就會發生質的變化;人的規劃與活動可以改變交通需求與交通供給的關系，使交通承載力發生變化。

(二)可持續發展與交通承載力關系

可持續發展的根本是經濟、社會的發展要與資源、環境相協調，它包含三個基本原則:公平性原則、可持續性原則、共同性原則[2]?？沙掷m發展需要自然、經濟、人的健康協調發展，清楚認識可持續發展與交通承載力的關系是其首要條件。首先，交通承載力作為交通系統能夠負荷的交通增長極限條件，根據自身所能承載的交通需求量與交通設施壓力，從量與質兩方面分別限定了增長的規模、速度和方式。其次，交通以可持續的方式、速度增長，嚴格維護交通系統的結構與功能，交通承載力將得到鞏固和提升，為今后交通增長奠定基礎，進而形成交通承載力可持續增長的良性循環。最后，交通承載力與交通可持續發展在某種意義上是一致的，兩者相輔相成，不可分割[3]。

二、路網交通承載力分析

(一)路網交通承載力的主要影響因素

城市路網承載力是路網能承擔機動車出行的最大量，作為道路交通的主要承載體，與其他交通承載體相互作用、相互影響，共同完成城市的交通出行。路網承載能力增加，道路能服務車輛數越多;機動車出行增加，路網承載力必須越高。

1.路網自身屬性

(1)道路總長度和容量

道路總長度和車道數是影響路網承載力的主要原因。交通強度越大，道路總長度需求就高，反之，需求就低，道路總長度與路網承載力成正相關關系;多車道能在一定程度上讓車輛分類行駛，減少摩擦，提高行駛速度。其受制于城市用地面積和總體規劃，要保證交通順暢，則需要保證道路總長度在城市用地面積中所占的比例。

(2)路網的等級結構及其道路交叉口影響

路網的等級結構也會影響路網承載力。城市道路由快速路、主干路、次干路、支路構成，機動車在不同等級道路和各車道運行過程中受到車輛和行人的干擾不一樣。一般來說，高等級道路受干擾較小，低等級道路受干擾較大;中心車道受干擾較小，邊上車道受干擾較大。車流經過交叉口時會與左轉車流以及過街人流等發生沖突，同時受到紅綠燈和交叉口的間距等影響，不同等級道路交叉口沖突對車流的影響程度不同。

2.停車系統

根據人們出行的目的，主要可歸納為工作、會議、商談、購物、酒店住宿、聚會和游玩等，如果沒有足夠的停車設施，勢必導致占道停車、亂停亂放，影響道路交通的通行能力，制約車輛的順暢行駛。道路交通設施的協調與匹配將對路網承載力產生較大影響。

3.公交系統

公交分擔率是城市居民出行選擇公交車出行的比例。公交車單臺車輛占用的道路時空資源較單臺私人機動車大，但是其載客量更大，因此從城市整個路網系統來看，發展公交是可持續發展和提升城市路網承載力的主要突破口。

(二)路網交通承載力計算

1.參數的量化

分別對以上影響因素量化處理，得出相應的表達式:

(1)道路總長度L

其中:L——道路總長度(km);Li——路網中第 i等級道路的長度(km)，道路等級分為快速路、主干路、次干路、支路。

(2)系數β

β為道路等級車道綜合折減系數。不同等級道路的綜合折減系數見表1。

表1 車道綜合折減系數

(3)系數α

α為不同道路交叉口折減系數[4]。不同等級道路交叉口沖突對車流的影響程度見表2。

表2 交叉口折減系數

(4)停車影響系數γ

主要影響因素為停車需求量與車位供給量。一個城市或地區的公共停車場承載力的計算應該是各種類型停車場的承載力之和，主要與停車場的車位、周轉率有關。

某一地區停車場停車能力的計算方法如下:

其中:ck——第k個停車場的停車能力;k——該城市或地區停車場的數量。

周轉率(平均周轉率、周轉次數)用來衡量停車場每個車位被使用次數，表示停車場的容納能力。其計算公式如下:

其中:s——一定時間內的實際停車車輛數(pcu);c——停車能力;δ——周轉率。

周轉率可以用實際停車數量與停車能力的比值來表示，但周轉率的主要決定因素是每輛車的停車時間及停車場的停車能力，每輛車的停車時間越短，停車場的周轉率越大。

停車參數γ的公式為:

其中:s——一定時間內實際停車車輛數(pcu);s0——一定時間內需要停車車輛數，可以根據城市或地區機動車擁有量、城市等級和商業化程度計算。

(5)公交車影響系數θ

其修正值為現有路網承載力與把公交車占用的時空資源換成小汽車后的承載力比值，公式如下:

其中:Kb——公交車出行分擔率;Kc——小型汽車、出租車出行分擔率;x——公交車平均載客量(人/趟);y——小汽車平均載客量(人/趟);λ——同樣路面條件下，每輛公交車與小型汽車占用道路時空資源的平均比值。

2.路網交通承載力計算模型

結合路網容量時空消耗計算原理，路網承載力定義為路網時空總資源與交通個體一次出行的時空消耗的比值:

其中:γ——停車影響系數;θ——公交車影響系數;C0——路網時空總量;C1——交通個體平均一次出行時空消耗量。

(1)路網時空總量:

把交叉口影響系數α、道路等級車道綜合折減系數β代入:

其中:Li——路網中第 i等級道路的長度(km);ni——路網中第i等級道路車道數;T——路網通行時間(h)。

(2)交通個體平均一次出行時空消耗量:

其中:hs——機動車行駛中的平均車頭間距(m);t——機動車一次出行平均行駛時間(h/次);ht——機動車行駛中的平均車頭時距(s);v0——道路設計車速(km/h)，快速路、主干路、次干路、支路的設計車速分別取60—80 km/h、30—60 km/h、20—50 km/h、20—40 km/h;μ——道路服務水平(v/c);v——各等級道路上機動車行駛的實際車速(km/h)，常用線性的速度——飽和度關系式v=v0(1－0.94μ)來表示實際車速[5]。

(3)整合各項式子得:

(三)路網交通可持續承載力

1.路網交通承載力水平計算

路網交通承載力水平指在一定發展階段，路網承載力滿足交通需求的程度，用機動車出行量與路網承載力表示，計算公式如下:

其中:G——路網交通承載力水平;P——路網機動車出行量(標準小汽車量)，pcu次/日;P'——居民出行量(萬人次);Φ——居民出行量與機動車出行的換算系數;Xi——第i類機動車出行方式的比例，主要包括公交車、出租車、小汽車、摩托車;Zi——第i類機動車出行方式的平均載客量(人/趟);ηi——第i類機動車出行方式的交通工具折算系數，其值取自《城市道路交通設計規范》，摩托車取值為 0.5，公交車為 2.5，小汽車為 1。

2.路網交通承載力水平等級劃分

參考交通服務水平(μ)等級劃分，建立嚴重超載、高度超載、適度超載、承載良好4個等級的預警體系，以機動車出行量與路網交通承載力的比值作為路網交通承載力水平等級的劃分依據。

表3 路網交通承載力水平劃分

三、實例分析

圖1 項目區位圖

路網承載力計算。以重慶市渝中區的部分區域(見圖1)為例，通過調查，標定公交車影響系數3.35，停車影響系數0.45，居民機動車單次出行距離為8.2km。

表4 各類道路承載力計算參數表

將表4中的參數代入公式(10)，得到該研究區域路網承載力48644pcu/h。

機動車出行量計算。根據調查數據及分析，以研究區域內居民收入水平及出行率為回歸分析參數，計算出居民出行量為112.1萬人次。經調查，研究區域內各種機動車出行方式分擔比例與平均載客量見表5。

表5 研究區域內各種機動車出行方式分擔比例與平均載客量表

依據公式(12)，將居民出行量轉換成機動車出行量。研究區域內機動車日出行量為92911pcu，高峰小時出行量取日出行量的19.63%，即18238pcu。

路網承載力水平。根據公式(11)，研究區域內路網承載力水平為0.37＜0.7，承載良好，符合交通可持續發展的要求。

四、結論

在某階段管理水平和交通設施供給條件下，城市路網承載力是固定的，交通可持續發展需保證路網資源的有效利用和環境不被污染。本研究分析了影響路網承載力水平的主要因素，同時結合路網容量時空消耗計算原理，得出路網承載力及水平的計算模型?？紤]到路網系統運行的復雜性，路網承載力及水平的計算中對于各類參數的標定的準確性有待進一步研究。

[1]侯德勛.城市承載力研究[D].上海:同濟大學，2008.

[2]高利梅.大連城市承載力分析評價[D].大連:東北財經大學，2010.

[3]蔣輝.可持續發展視角下的資源環境承載力[J].資源與環境，2011(3):253－256.

[4]王煒，徐吉謙，楊濤，等.城市交通規劃理論及其應用[M].南京:東南大學出版社，1998.

[5]陳學武.可持續發展的城市交通系統模式研究[D].南京:東南大學，2002.