浅谈我国轨道交通与地面道路交通的合理密度

浅谈我国轨道交通与地面道路交通的合理密度

道路密度是指城市道路交通规划和测量城市交通建设水平的重要指标。20世纪90年代以来,我国大城市人口和机动车数量剧增,城市交通问题日益严重。与此同时,解决大城市交通问题的手段也日显多样化,如轨道交通的建设、城市道路的立体化发展以及先进交通管理技术的应用等。城市交通供给、需求以及管理手段的多样化使得部分道路密度影响因素发生改变,因此在城市轨道交通迅速发展的新形势下研究城市道路网密度具有重要意义。目前,习惯于将城市实有道路密度与GB50220-95《城市道路交通规划设计规范》(以下简为《规范》)中的道路密度推荐值进行比较来确定城市道路建设水平和建设目标。《规范》推荐值为一区间范围,若取中值将其标准化处理,则相当于双向4车道(宽度25m)6.25km/km2的密度要求。实际上,由于《规范》制定时国内大城市轨道交通发展尚处于初级阶段,没形成一定规模,因此未对轨道交通建设水平给道路交通带来的影响给予充分考虑。鉴于此,本文在探讨道路密度影响因素的基础上重点分析轨道交通对道路交通的影响,并对轨道交通建设水平与道路密度的关系进行量化,在《规范》要求的道路密度基础上提出了基于轨道交通站点分布的城市分社区道路密度确定方法,以利于合理评估城市道路发展水平并指导旧城道路改建及新城道路建设。1城市道路网密度的概念城市道路密度是道路供给水平的体现,合理的道路网密度是指适应一定阶段道路交通需求所对应的道路密度,其所对应的道路容量必须适应城市道路交通需求。因此,分析城市道路密度影响因素应从城市交通供需平衡角度入手。另外,考虑到土地资源的稀缺,提高城市交通硬件设施的供应量已很困难,先进的交通管理技术被广泛用来解决城市交通问题,比如ITS(智能交通系统)的使用、交通需求管理措施等。在交通供需平衡过程中,交通管理手段既可保证道路供给能力的正常发挥,又可实现交通需求控制。从交通需求、交通供给及交通管理这3方面综合考虑,城市道路网密度可用式(1)来表示;道路网密度影响因素可用图1来表示。式中:S,D,M分别为交通供给、交通需求及交通管理;P为合理的道路网密度,km/km2。从交通方式组成结构这一影响因素来看,土地资源节约、能源节约以及环境保护等城市交通可持续发展的需要,使得公共交通成为目前解决城市交通问题的首选;而轨道交通则以其大运量、高效率、长距离、低污染、不占或少占用地面空间资源等优势成为大城市公共交通的主要组成部分。目前,国内轨道交通建设已进入一个集中发展期,其与地面道路共同承担整个城市的交通需求。未来许多城市都将形成以轨道交通为主、地面常规公交为辅的城市客运交通系统。毋庸置疑,轨道交通将成为今后城市道路密度的重要影响因素。2轨道交通规模与道路规模的关系尽管轨道交通是在地面道路资源难以满足交通需求情况下产生的,但不能将轨道交通简单地认为是对地面道路的一种补充。因为轨道交通不是简单的追随型,而是具有一定的交通引导功能,即引导城市客运向公交方式转移,以缓解城市道路交通压力。根据轨道交通规模的确定原理和流程,其与道路规模的关系可用图2表示。以下从供需平衡入手,对轨道交通规模与道路规模的关系进行具体分析。1)基本假设(1)交通供给与需求达到平衡;(2)轨道交通建成并运营一段时间,道路公交向轨道交通的客流转移已基本完成。2)轨道交通规模与道路规模关系的表达公式为:式中:D为城市客运交通1h需求总量,人次·km/h;L轨道、L道路分别为轨道与道路的建设规模,km;R轨道为轨道交通单向运输强度,人次/h;C道路为地面道路单向通行能力,人次/h。从图2和式(2)均可看出,在客运交通需求不变的情况下,轨道交通建设规模与道路建设规模呈线性关系,并随轨道交通规模的增加,城市道路规模应相应减小。3影响道路交通的分析3.1道路车辆运行效率的提高轨道交通对道路交通的影响集中体现在对地面客流的吸引作用而产生的道路资源节约,主要包括:1)吸引常规公交的部分客流量:轨道交通建成后将吸引与其平行的常规公交部分客流量,并主要分担常规公交中的中、长距离出行,减少常规公交数量,从而降低对地面道路空间资源的占用;2)促进公交出行比例的增加:轨道交通与常规公交以及其它私人交通方式的合理配合,相互补充,实现了公共交通便捷性与可达性的有机结合,提高了公共交通在客运交通方式中所占的比例,从而可促进公交优先的实现;3)提高现有道路设施的交通容量:由于轨道交通分担了常规公交的部分客流量,使常规公交数量减少,从而缓解了道路交通压力,同时间接提高了道路中非公交车的比例,减少了大车与小车之间的相互干扰,使得道路车辆运行速度提高,现有道路设施容量也因而得到相应提高;4)减少道路公交总的乘客周转量:由于轨道交通分担了部分常规公交的中、长距离客流,因此在道路公交线网调整的基础上,道路公交平均出行距离减少,对应的乘客出行周转量也随之减少。3.2km轨道线路所等价的地面道路长度计算在以上分析轨道交通对道路交通影响的基础上,现对轨道交通与道路交通的关系进行量化研究,并最终确定1km轨道线路所节约的地面道路资源。1)若仅从轨道交通与道路公交容量角度来考虑,轨道线路长度与道路长度的换算可简单按以下方法进行:式中:R为轨道交通单向允许运载强度,一般取3.5～4万人次/h;C为1条公交专用道的通行能力,考虑公交站点影响后一般取150辆/h;x为1km轨道线路所等价的道路长度;n为公共汽车平均载客量,一般高峰小时取60人/辆。2)若考虑轨道交通建成后道路公交平均出行距离减少,其减少值可按以下方法计算(假设轨道交通建成前后的公交乘客出行总周转量相等):式中:Q为未建轨道交通前的道路公交总客流量,人次/h;α为轨道交通建成后道路公交向轨道交通的转移比例;l轨道为轨道交通乘客的平均乘距,根据上海市轨道交通调查结果一般取9.5km;l道路公交为未建轨道交通前道路公交乘客的平均乘距,根据上海市道路公交调查结果一般取6.8km;y为轨道交通建成后道路公交乘客平均乘距。则可得道路公交平均出行距离减少值为:3)综合考虑容量与周转量的关系后,1km轨道交通所等价的地面道路长度可按式(8)计算:式中:z为综合考虑容量与周转量后1km轨道交通所等价的地面道路长度。4)根据式(8)的计算结果,并考虑车道宽度,将其换算成《规范》所要求的标准地面道路(双向4车道,宽度为25m)后,1km轨道线路相当于长约7～8km的标准地面道路。4根据公共交通站分布的城市社区的内部道路密度研究4.1社区内部轨道网点分布由于城市内部土地开发强度及人口密度分布等的区域差别性,使分社区规划成为城市总体规划的基本组成单元,社区规划中所确定的土地使用性质、建筑总量、建筑密度和高度、公共绿地、主要市政基础设施和公共设施等内容是进行城市规划的强制性要求。在确定社区内部道路密度参考指标时,需考虑公共交通在社区内部的分布状况,因为社区内部公共交通的便捷程度能对居民选择出行方式产生影响,在公共交通特别是轨道交通设施完善的社区,居民出行利用公交的比例一般要高于其它社区。尤其是随着轨道交通建设,城市内部将有可能形成具有相当数量和规模的“公共交通社区”,从而减轻了道路交通压力。社区内部轨道站点的分布数量在一定程度上可表明社区公共交通的便捷程度,一般在中心区的轨道交通站点分布比较集中,在外围区的站点分布相对比较稀疏,在某些社区内部甚至没有轨道站点或轨道线路穿越。根据轨道交通站点分布状况可将城市社区分为4种:无轨道交通站点也无轨道线路;无轨道交通站点但有轨道线路穿越;有一般性轨道站点;有枢纽性轨道站点。轨道交通对不同社区道路交通影响有明显的不同,主要表现在以下方面:1)若社区内部有轨道站点,则相对提高了整个社区的公共交通便捷性,从而提高了区域交通出行对公共交通的利用率,尤其是当社区内部有枢纽型轨道站点时,轨道交通之间的换乘以及道路公交与轨道交通之间的换乘比例明显增加,社区内部的公交出行比例也将大大提高,从而节约了地面道路资源;2)若社区内部无轨道线路穿越,同时此区域又不在轨道交通服务范围之内,则此社区内部道路密度与轨道交通建设水平没有关系;3)若社区内部有轨道线路穿越但没有轨道站点,则此区域的地面过境交通量将有所减少,从而节约了区域地面道路资源。4.2社区内部道路资源和道路密度计算方法在确定社区内部道路密度指标时,应考虑社区内部轨道交通站点分布情况。在前述第3节中,笔者已经给出了1km轨道交通所能节约的地面道路资源,基于轨道交通站点分布的社区内部道路密度可按轨道站点在社区内部的分布数量及其重要度将第3节中的计算结果分配到各社区内部。具体计算过程如下:1)一个普通轨道站点所节约的道路资源式中:a为1个普通轨道交通站点所节约的道路长度;L为城市内部轨道线路总长度;n普通为城市内部普通轨道站点数量;n枢纽为城市内部枢纽型轨道站点数量;P为枢纽型轨道站点相对于普通轨道站点的权重,取枢纽型轨道站点与非枢纽型轨道站点的集散客流量比值,根据上海市轨道交通统计结果一般取4～6。2)社区内部道路密度应该在《规范》要求道路密度基础上扣除轨道交通所节约的道路资源。具体按式(11)计算:式中:P社区i为i社区内部合理道路密度,km/km2;P规范为规范要求的道路密度,km/km2;n普通i为i社区内部普通轨道交通站点数量;n枢纽为i社区内部枢纽型轨道交通站点数量;Ai为i社区的面积,km2。5社区内部轨道交通本文在分析大城市道路密度影响因素的基础上,重点对轨道交通与道路的关系进行了定性化和定量化描述,并得出以下3个结论:①在交