城市大型居住区交通系统设计与优化

任泽恒，姚丽亚

(北京理工大学机械与车辆工程学院，北京 100081)

实地调查证明，大型居住区周边存在严重的交通问题，在早晚高峰尤其严重.对于大型居住区与周边道路衔接问题以及周边公共交通设施优化的相关研究，Clarence Perry［1］提出将居住区看作城市的一个个细胞，以“邻里”为“单位”进行相关规划设计;Calthorpe［2］提出从城市整体交通规划的角度，以主要的交通换乘站点为中心，建立相关的配套设施，加大居民的居住密度;Furth和Wilson［3］建立数学模型来分析公共交通的发车频率，此模型以总发车成本、公交载客率和等待时间为条件，为之后的相关研究作了很好的铺垫.Baccelli.P.Boyer等［4］分析了排队系统中乘客等待时间与心中可以接受等待时间的关系，得出结论:若是乘客的等待时间超过可以接受的等待时间，则乘客会选择放弃排队.李江华等［5］同样进行了顾客不耐烦心里的研究，通过分析不耐烦顾客的行为特点，将不耐烦顾客分为2类，一类为顾客到达后，因不能马上服务而立刻离开，成为阻滞;另一类为顾客到达后进行排队，当排队时间超过其可忍耐范围时离开，称之为中途离开.姚俊等［6］以乘客等待时间满意度和公交运营成本为约束条件，分析研究了公交调度，建立了以乘客满意度为重要条件的公交优化调度模型.但目前并没有对大型居住区进行系统调查以进行分析改进的实例.

作者以大型居住区为研究对象，通过实地调查采集数据，对现有交通系统进行优化.

1 北京市大型居住区现状调查分析

1.1 居住区特点调查

1.1.1 区域简介

本次研究选择区域为北京市昌平区朱辛庄地区大型居住区，既领秀慧谷大型居住区.北至朱辛庄东路，南至北清路，西至京藏高速，东至朱辛庄东路，面积为50多万m2的区域.根据北京市对于昌平TBD地区的规划，朱辛庄大型居住区的发展前景，定会是多种交通需求结合、交通量巨大的区域.在此时对于大型居住区做出合理的规划，不仅可以解决当前区域内交通问题，同样可以为将来交通量的增长打好基础.

1.1.2 居民组成调查

本次调查通过发放调查问卷和居民实地采访进行，调查地点为领秀慧谷一区西门、一区南门、A区西门和B区东门，调查时间分别为早高峰7:30—8:30，晚高峰6:00—7:00，调查人数约为200人，通过调查数据可知居住区居民主要由以下几方面构成:

1)中心城区工作人员:在居住区居民中中心城区工作人员占绝大多数，多数为市中心企业白领，有一些居民会把家中成员一同安置在居住区内.

2)学生:在领秀慧谷周围存在大量的院校，如北京农学院、北京市中关村外国语学校等，有一部分学生会在居住区内租房子或者买房子，也包括父母在居住区内购买房子的情况.

3)周边工作人员:周边院校或企业单位的职工，为了工作方便，多为在居住区内租的房子.

4)社区内部服务人员:包括小区内部工作人员以及在社区内部从事商业活动的生意人，多为在居住区内部租房.

5)其他人员:上述人员的家属，或无工作者.

通过调查数据可知居住区居民构成如表1所示.

调查结果显示居住区内居民大部分为城市中心工作人员，通过分析具体原因分为:

1)居住区周边不发达:朱辛庄地区与城市中心区相比非常不发达，周边企事业单位较少，所需工作人员数量较少.

2)城市中心区住房紧张:在城市中心区工作的人员无法承担城市中心区高额的房屋费用，无论是买房或是租房.而郊区居住区房屋费用较低，成为大量市中心工作人员的选择.

表1 居民各职业分布

1.1.3 居民出行方式调查

通过实地调查得出居住区居民出行方式如表2所示，在调查的近200人中，采用公共交通和私家车出行占调查人数的75%左右.

表2 居民出行方式

通过调查分析后得知造成这种情况主要原因有:

1)工作地点:当地居民大部分为市中心工作人员和学生，其工作地点和上学地点距离居住区较远，且在周边工作的居民较少，因此采用步行或自行车出行的人数较少.

2)富裕情况:在调查人数中，有近30%的人采用私家车出行，这与我国经济和汽车产业的快速发展是分不开的，居民汽车保有量增加，私家车出行也成为人们出行方式的一大选择.

3)交通状况:在调查中发现一部分私家车主并没有采用私家车出行的方式，在询问原因后得知一些私家车主不使用私家车出行的主要原因有2点.

①限号:在北京市采用限号政策之后，有很大一部分私家车主无法使用私家车出行，转而采用其他交通方式，这无疑为城市交通减轻了一部分负担.

②拥挤:询问车主后得知，在早晚高峰期间，居住区周边拥堵情况较为严重，将拥堵时间算在一起往往会比使用其他交通方式的时间要长，这导致一部分车主为了保证工作时间转而使用其他交通方式作为工作日的通勤手段.

1.2 居住区周边环境调查

1.2.1 北清路与朱辛庄西路

在早晚高峰期间，大量私家车和少量公共汽车通过北清路，该处双方向红绿灯采取同时变化的方式，信号周期为120 s，红灯时长50 s，绿灯90 s，时间长度设置较为合理，但在由西向东的方向并没有设置左转信号灯，导致左转车辆有时甚至需要等过一个信号周期，当由东向西方向信号再次变为红灯的时候才能穿过.

1.2.2 北清路与朱辛庄东路

在北清路与朱辛庄东路路口处并没有设置交通信号灯，仅有行人斑马线，在早晚高峰期间领秀慧谷及朱辛庄新区的居民通过该路口通过马路后乘坐交通通勤，东西方向车流与居住区出行车流间存在着严重的冲突，车流与人流之间存在着严重的冲突，不仅使该路口处车速受到影响，且存在着严重的安全隐患.

1.3 居住区公共交通设施调查

1.3.1 居住区周边公共交通线路调查

由于居住区位于昌平区，公共交通设施仍处于未完善状态.居住区周边500 m(按步行速度100 m/min，5 min的步行距离)内公交站点共有12个，有公共交通560路、463路、昌19路、专49路、昌21路、专49路区共6条公交线路.其中560路为史各庄乡前往回龙观地区的路线;463路为从回龙观始发，途径朱辛庄，终到八仙庄周边的路线;昌19路为从沙河方向途径朱辛庄到达回龙观方向的路线;专49路为连接沙河与朱辛庄的路线;专49区为环绕居住区的早晚高峰线路，专49区从地铁朱辛庄站出发向南行驶至北清路，之后沿着北清路向西行驶至朱辛庄西路，沿着朱辛庄西路向北行驶至朱辛庄中路向东行驶至朱辛庄东路，沿着朱辛庄东路向南行驶至北清路，后向东返回朱辛庄公交站，完成环绕居住区一周，是很多居民在早晚高峰出行的优先选择.

图1 居民步行到公交站点所用时间

1.3.1 居民满意程度调查

本次调查主要调查了居民日常的出行方式，调查数据结果如下.

图2 居民在公交站点等待时长

图3 居民认为公交存在最严重问题

表3 居民在站点的普遍等车时间

表4 终点处公交车内人数

2 居住区交通系统设计

2.1 居住区周边道路衔接分析设计

2.1.1 北清路与朱辛庄西路

从北清路进入居住区内部的车辆与北清路上东西方向车辆发生冲突，且在晚高峰期间，北清路上由西向东方向车辆在路口处转弯进入居住区数量巨大，此时交通流冲突严重，此处交通信号灯并未设置左转信号灯，行人居多，导致交通极其混乱，而此处路口并没有监控设备，许多司机并不遵守信号灯的指示，该处主要问题为交通流冲突，可以在此处优化信号灯设置，在现有信号灯上加装监控器，使信号灯能有效地发挥其指引作用.但并不建议增加左转信号灯，由于该处左转车辆并没有直行车辆数量大，且此处路口为领秀慧谷A区与B区间路口，建议此处设立标志禁止由西向东车辆左转，使其继续直行后左转后由东向西行驶回到居住区.

2.1.2 北清路与朱辛庄东路

该路口处没有设置信号灯，由于在该路口北面约280 m处和南面约680 m处均设置有交通信号灯，为使车流运行顺畅，因此在此处没有设置交通信号灯.但由于在该路口东侧南面路旁设置有专49区的公交站点，在早晚高峰时，居住在领秀慧谷A区东部和朱辛庄新区的居民会前往该站点乘坐专49区前往地铁站换乘，这导致在该路口处人流量巨大，在该处路口建议设置交通信号灯，并禁止由西向东的车辆左转，参照“道路交通信号灯设置与安装规范(国标GB14886—2006)”中规定4.2.2，两个T型路口间错位距离超过50 m将其分别视为两个T型路口进行交通信号灯的设立.而该处路口与上个路口间距离约为280米，因此两个路口间设置信号灯并不互相影响.此路口与上一路口车辆汇合后将前往下个大型路口进行掉头，通过约700 m的距离将冲突点有效转化为合流点，可以有效地解决大量左转车辆的拥堵问题，如图4所示.

2.2 居住区周边公共交通设施分析设计

2.2.1 居住区周边公共交通设施分析

通过对当地居民的问卷及采访调查，分析可得3点结论.

1)早高峰发车时间较晚而晚高峰收车时间较早，在朱辛庄地区居住的居民大多数要赶在早高峰之前出发前往工作地点，而专49区作为高峰时间班车，营运时间为工作日早6:30—9:30和晚16:30—20:30且周六日和节假日无车.这个营运时间仅仅能满足一部分人的需求.

图4 居住区与周边道路衔接改进

2)公交车发车间隔较长，在调查中认为等车时间是公交目前存在最严重问题的居民比认为公交上拥挤严重的人多，说明公交车上的拥挤程度是可以被大多数人接受的，但是在公交站点的等待时间过长是人们不能接受的.

3)觉得公交线路较少的人们所占比例并不大，通过调查得知，居民认为新开通的地铁昌平线和地铁8号线可以满足其前往市中心方便快捷的需求.

2.2.2 车型及发车频率改进

通过调查可知专49路区采用的是大型客车，载客量75人，每次车辆到达终点时发现载客量不会超过60人，且居民对发车间隔意见很大，认为等待时间过长，实地调查结果显示发车间隔在11～15 min，而居住区居民工作地点较为分散，因此前往公交站点的时间也较为分散，通过不同公交车类型的查询如表5所示，建议将大型客车换为中型客车，同时将发车间隔缩短至5 min.

表5 公交车分类

2.2.3 公交站点形式改进

通过实地考察，得知在居住区周边所设置公交站点对交通影响最大的为北清路南侧的朱辛庄新区公交站，经过此站的公交线路有560路、专50路和专49区，是早晚高峰居民出行经常乘坐的公交线路.站点采用直线式公交停靠站的方式，导致在早晚高峰期间公交车停靠在该站点会对公交车后方车流造成严重的影响，增加该路段的拥挤程度，因此应对该处站点采用港湾式停靠站的方式.

1)几何外形

港湾式公交停靠站根据几何外形可分为3类，分别为梯型、抛物线形和流线型.3种类型各有优缺点，其中流线型设计最为复杂，采用复合曲线模拟汽车的行驶轨迹.抛物线形较为节省用地，适用于用地紧张时.梯形是使用最为广泛的种类，其适用范围广，但由于其几何形状与汽车行驶轨迹不符，容易造成用地浪费.本次所设计地点位于昌平区，土地资源丰富，因此在设计时选用梯型港湾式公交停靠站.

2)几何尺寸

查找相关规定《城市道路设计规CJJ37—90》可得相关尺寸规范如表6所示.

表6 《城市道路设计规范 CJJ37—90》中关于港湾式停靠站尺寸规定

北清路的设计速度为60 km/h，因此在进行设计时采用主线计算行车速度为50 km/h，则应设置减速段长度为40 m，站台长度为20 m，加速段长度为60 m，总长度为120 m，停车通道宽度为3 m.查找相关标准可知城市公交车停车位尺寸为长12 m，宽3.8 m，为防止高峰时期多辆车发生停靠冲突，在设计时将内部站台长度设计为可以容纳2台车辆同时停靠，因此站台长度采用25 m.假设乘客的步行时间为2 m/s，从中部开始步行一个公交车的长度，约为10 m，用时为5 s，符合公交车在站点的等待时间.由于该路段为公交车等待路段，应选择纵坡度同路拱坡度相同取2.0，以最好程度排水.

根据上述尺寸信息，对港湾式公交站进行设计，设计图如图5所示.

图5 港湾式公交站点设计图

由上述数据计算可知，入口处弯道角度为173°，出口处弯道角度为175°，可以充分满足司机行驶的视线要求，车辆通行通道宽3 m，符合规定，候车站台宽2 m，长25 m，可以满足大多数乘客的候车需求.

3 总结

随着我国经济的快速发展和城市化的不断推进，我国城市居民汽车保有量逐年增加，随之引发的交通问题越来越引起各方学者注意，城市大型居住区作为城市近些年逐渐兴起的居住区组织形式，其独特的特性引发的交通吸引力使其周边交通问题尤为严重，是急需解决的问题，而对于此类问题的研究较少.因此本研究以北京市朱辛庄地区大型居住区为例子，在进行大量实地调查和居民采访的基础上，主要从2方面对居住区交通情况进行调查设计.

1)居住区周边道路衔接问题

对当地居民和当地实际交通情况做调查，包括居住区与周边道路衔接处拥堵情况、排队长度、拥堵时间等，对每个衔接点的交通情况做出具体分析，给出相应的解决方案.

2)居住区周边公共交通设施

调查居住区周边公共交通设施的设置情况，包括居住区周边交通线路数量、交通站点的设置情况、居民前往站点所需时间、居民在公交站点的等待时间和居民认为当地公共交通存在的最严重问题等，对调查数据进行分析，总结居住区周边公共交通设施的优缺点，做出相应的改进.

城市交通系统是一个复杂而又庞大的系统，而城市大型居住区作为今年快速兴起的居住组织形式，大城市独有的“睡城”引发的交通问题日益严重，其研究价值也越来越高，所以本文在以下几方面需要进一步深入研究.

1)随着居民对于居住区的居住要求的不断变化，且其中的影响因素也会不断变化，因此对于居住区的系统研究设计必须及时对新的影响因素进行研究分析，进一步完善居住区的系统设计.

2)在居住区的系统设计中加入对影响因素的未来预测，结合地区的整体规划进行具有超前性的设计，可以降低居住区的改造频率.

［1］Perry C A.City planning for neighborhood life［J］.Social Forces，1929，8(1):98-100.

［2］Van der Ryn S，Calthorpe P.Sustainable communities［M］.San Francisco:Sierra Club Books，1986.

［3］Furth P G，Wilson N H M.Setting frequencies on bus routes:Theory and practice［J］.Transportation Research Record，1981(818):1-7.

［4］Baccelli F，Boyer P，Hebuterne G.Single-server queues with impatient customers［J］.Advancesin Applied Probability，1984，16(4):887-905.

［5］李江华，王金亭.具有不耐烦顾客的M/M/N可修排队系统［J］.北京交通大学学报，2006，30(3):85-87.

［6］姚俊，吕智，叶嫣.基于满意度的公交车调度模型研究［J］.交通信息与安全，2009，4(27):67-69.