可持续发展与城市路网交通承载力关系探析

杨 云， 乔晓青， 肖邱瑞

(重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074)

可持续发展是指既满足当代人的发展需要，又不损害后代人利益的发展。自2009年始，我国已连续4年成为全球第一大汽车产销国，机动车拥有量的快速增加导致城市交通矛盾日益突出，主要表现为:交通需求与交通供给之间的矛盾，车辆污染与环境承载力之间的矛盾，交通出行和能源涨价之间的矛盾等。矛盾日渐尖锐，直接威胁人们的健康、生存环境，影响人们的出行。这一切预示我们不能以污染环境和损害人们的健康来寻求交通、经济的发展，可持续发展是交通发展的最佳路径。

一、交通承载力分析

(一)交通承载力特性

交通承载力即交通承载量或交通容量，它具有客观存在性、弹性和变化性三个特性[1]。即在一定状态下，某一区域资源和交通设施供给能力是一定的，因此交通承载力在质和量方面是客观存在的;不同的交通方式接驳、交通设施协调等差异造成的承载力的差异使交通承载力成弹性变化，而这个弹性是有限度的，超过这个限度，系统就会发生质的变化;人的规划与活动可以改变交通需求与交通供给的关系，使交通承载力发生变化。

(二)可持续发展与交通承载力关系

可持续发展的根本是经济、社会的发展要与资源、环境相协调，它包含三个基本原则:公平性原则、可持续性原则、共同性原则[2]。可持续发展需要自然、经济、人的健康协调发展，清楚认识可持续发展与交通承载力的关系是其首要条件。首先，交通承载力作为交通系统能够负荷的交通增长极限条件，根据自身所能承载的交通需求量与交通设施压力，从量与质两方面分别限定了增长的规模、速度和方式。其次，交通以可持续的方式、速度增长，严格维护交通系统的结构与功能，交通承载力将得到巩固和提升，为今后交通增长奠定基础，进而形成交通承载力可持续增长的良性循环。最后，交通承载力与交通可持续发展在某种意义上是一致的，两者相辅相成，不可分割[3]。

二、路网交通承载力分析

(一)路网交通承载力的主要影响因素

城市路网承载力是路网能承担机动车出行的最大量，作为道路交通的主要承载体，与其他交通承载体相互作用、相互影响，共同完成城市的交通出行。路网承载能力增加，道路能服务车辆数越多;机动车出行增加，路网承载力必须越高。

1.路网自身属性

(1)道路总长度和容量

道路总长度和车道数是影响路网承载力的主要原因。交通强度越大，道路总长度需求就高，反之，需求就低，道路总长度与路网承载力成正相关关系;多车道能在一定程度上让车辆分类行驶，减少摩擦，提高行驶速度。其受制于城市用地面积和总体规划，要保证交通顺畅，则需要保证道路总长度在城市用地面积中所占的比例。

(2)路网的等级结构及其道路交叉口影响

路网的等级结构也会影响路网承载力。城市道路由快速路、主干路、次干路、支路构成，机动车在不同等级道路和各车道运行过程中受到车辆和行人的干扰不一样。一般来说，高等级道路受干扰较小，低等级道路受干扰较大;中心车道受干扰较小，边上车道受干扰较大。车流经过交叉口时会与左转车流以及过街人流等发生冲突，同时受到红绿灯和交叉口的间距等影响，不同等级道路交叉口冲突对车流的影响程度不同。

2.停车系统

根据人们出行的目的，主要可归纳为工作、会议、商谈、购物、酒店住宿、聚会和游玩等，如果没有足够的停车设施，势必导致占道停车、乱停乱放，影响道路交通的通行能力，制约车辆的顺畅行驶。道路交通设施的协调与匹配将对路网承载力产生较大影响。

3.公交系统

公交分担率是城市居民出行选择公交车出行的比例。公交车单台车辆占用的道路时空资源较单台私人机动车大，但是其载客量更大，因此从城市整个路网系统来看，发展公交是可持续发展和提升城市路网承载力的主要突破口。

(二)路网交通承载力计算

1.参数的量化

分别对以上影响因素量化处理，得出相应的表达式:

(1)道路总长度L

其中:L——道路总长度(km);Li——路网中第 i等级道路的长度(km)，道路等级分为快速路、主干路、次干路、支路。

(2)系数β

β为道路等级车道综合折减系数。不同等级道路的综合折减系数见表1。

表1 车道综合折减系数

(3)系数α

α为不同道路交叉口折减系数[4]。不同等级道路交叉口冲突对车流的影响程度见表2。

表2 交叉口折减系数

(4)停车影响系数γ

主要影响因素为停车需求量与车位供给量。一个城市或地区的公共停车场承载力的计算应该是各种类型停车场的承载力之和，主要与停车场的车位、周转率有关。

某一地区停车场停车能力的计算方法如下:

其中:ck——第k个停车场的停车能力;k——该城市或地区停车场的数量。

周转率(平均周转率、周转次数)用来衡量停车场每个车位被使用次数，表示停车场的容纳能力。其计算公式如下:

其中:s——一定时间内的实际停车车辆数(pcu);c——停车能力;δ——周转率。

周转率可以用实际停车数量与停车能力的比值来表示，但周转率的主要决定因素是每辆车的停车时间及停车场的停车能力，每辆车的停车时间越短，停车场的周转率越大。

停车参数γ的公式为:

其中:s——一定时间内实际停车车辆数(pcu);s0——一定时间内需要停车车辆数，可以根据城市或地区机动车拥有量、城市等级和商业化程度计算。

(5)公交车影响系数θ

其修正值为现有路网承载力与把公交车占用的时空资源换成小汽车后的承载力比值，公式如下:

其中:Kb——公交车出行分担率;Kc——小型汽车、出租车出行分担率;x——公交车平均载客量(人/趟);y——小汽车平均载客量(人/趟);λ——同样路面条件下，每辆公交车与小型汽车占用道路时空资源的平均比值。

2.路网交通承载力计算模型

结合路网容量时空消耗计算原理，路网承载力定义为路网时空总资源与交通个体一次出行的时空消耗的比值:

其中:γ——停车影响系数;θ——公交车影响系数;C0——路网时空总量;C1——交通个体平均一次出行时空消耗量。

(1)路网时空总量:

把交叉口影响系数α、道路等级车道综合折减系数β代入:

其中:Li——路网中第 i等级道路的长度(km);ni——路网中第i等级道路车道数;T——路网通行时间(h)。

(2)交通个体平均一次出行时空消耗量:

其中:hs——机动车行驶中的平均车头间距(m);t——机动车一次出行平均行驶时间(h/次);ht——机动车行驶中的平均车头时距(s);v0——道路设计车速(km/h)，快速路、主干路、次干路、支路的设计车速分别取60—80 km/h、30—60 km/h、20—50 km/h、20—40 km/h;μ——道路服务水平(v/c);v——各等级道路上机动车行驶的实际车速(km/h)，常用线性的速度——饱和度关系式v=v0(1－0.94μ)来表示实际车速[5]。

(3)整合各项式子得:

(三)路网交通可持续承载力

1.路网交通承载力水平计算

路网交通承载力水平指在一定发展阶段，路网承载力满足交通需求的程度，用机动车出行量与路网承载力表示，计算公式如下:

其中:G——路网交通承载力水平;P——路网机动车出行量(标准小汽车量)，pcu次/日;P'——居民出行量(万人次);Φ——居民出行量与机动车出行的换算系数;Xi——第i类机动车出行方式的比例，主要包括公交车、出租车、小汽车、摩托车;Zi——第i类机动车出行方式的平均载客量(人/趟);ηi——第i类机动车出行方式的交通工具折算系数，其值取自《城市道路交通设计规范》，摩托车取值为 0.5，公交车为 2.5，小汽车为 1。

2.路网交通承载力水平等级划分

参考交通服务水平(μ)等级划分，建立严重超载、高度超载、适度超载、承载良好4个等级的预警体系，以机动车出行量与路网交通承载力的比值作为路网交通承载力水平等级的划分依据。

表3 路网交通承载力水平划分

三、实例分析

图1 项目区位图

路网承载力计算。以重庆市渝中区的部分区域(见图1)为例，通过调查，标定公交车影响系数3.35，停车影响系数0.45，居民机动车单次出行距离为8.2km。

表4 各类道路承载力计算参数表

将表4中的参数代入公式(10)，得到该研究区域路网承载力48644pcu/h。

机动车出行量计算。根据调查数据及分析，以研究区域内居民收入水平及出行率为回归分析参数，计算出居民出行量为112.1万人次。经调查，研究区域内各种机动车出行方式分担比例与平均载客量见表5。

表5 研究区域内各种机动车出行方式分担比例与平均载客量表

依据公式(12)，将居民出行量转换成机动车出行量。研究区域内机动车日出行量为92911pcu，高峰小时出行量取日出行量的19.63%，即18238pcu。

路网承载力水平。根据公式(11)，研究区域内路网承载力水平为0.37＜0.7，承载良好，符合交通可持续发展的要求。

四、结论

在某阶段管理水平和交通设施供给条件下，城市路网承载力是固定的，交通可持续发展需保证路网资源的有效利用和环境不被污染。本研究分析了影响路网承载力水平的主要因素，同时结合路网容量时空消耗计算原理，得出路网承载力及水平的计算模型。考虑到路网系统运行的复杂性，路网承载力及水平的计算中对于各类参数的标定的准确性有待进一步研究。

[1]侯德勋.城市承载力研究[D].上海:同济大学，2008.

[2]高利梅.大连城市承载力分析评价[D].大连:东北财经大学，2010.

[3]蒋辉.可持续发展视角下的资源环境承载力[J].资源与环境，2011(3):253－256.

[4]王炜，徐吉谦，杨涛，等.城市交通规划理论及其应用[M].南京:东南大学出版社，1998.

[5]陈学武.可持续发展的城市交通系统模式研究[D].南京:东南大学，2002.