面向我国36大城市的道路网结构全息画像指标解析（二）——城市道路位阶值与位阶差

文图｜朱新宇 戴帅 刘金广

一、城市道路位阶值与位阶差的定义

目前，我国对城市道路分级主要是城市快速路、城市主干路、城市次干路和城市支路，但这四种道路等级难以描述我国城市的多种道路类型，也无法支撑相应的道路网级差研究工作。为更好地深入分析城市道路网问题，本文以道路类型和车道数作为主要区分依据，兼顾道路的实际通行能力与设计速度，同时借鉴了美国HCM 手册对道路的分类，将城市道路进行了八个位阶值的划分，具体如表1 所示。

位阶差，指路网中相连接的两条道路之间的位阶值的差值。低位阶的道路要尽量避免与高位阶的道路直接相连，因为二者的道路功能与设计车速相差较大，贸然相连易产生交通冲突从而引发交通事故。

二、交叉口位阶差与接入口位阶差

交叉口位阶差是指路网中相连接的两条道路之间的位阶值的差值，反映相交道路的功能匹配程度，是检验交叉口结构合理性的指标之一。交叉口位阶差小（≤2），相交道路“门当户对”，匹配度较好；交叉口位阶差大（≥3），相交道路不相匹配，交通流量、运行速度差异大，行人与机动车对于绿灯时间需求差距大，不利于交叉口通行安全和交通信号控制。示例如图1 所示。

图1 城市交叉口位阶差示例图

“接入”俗称“开口”，处于区域道路网的末梢，长度短、设计速度低，主要承担地块接驳的通达性功能，无法承担与其他城市道路类似的交通功能。接入口位阶差反映地块接驳路与城市道路连接的匹配程度，是检验接入结构合理性的指标。接入口位阶差小（≤2），表明接入与城市道路匹配度较好；接入口位阶差大（≥3），表明接入与交通功能不对等的城市道路连接，存在交通安全隐患。接示例如图2 所示。

图2 城市接入口位阶差示例图

三、我国36大城市的位阶差实际测算结果

基于上述位阶差的计算模型，对我国36 大城市进行了实际路网的测算，并得出以下结论。

（一）规模越大的城市，交叉口匹配程度越好，且我国北方的城市普遍交叉口位阶差较大。从城市规模来看，超大城市交叉口的位阶差≥3 的平均占比最低、为29%，其次是特大城市33%，Ⅰ型大城市、Ⅱ型大城市交叉口的位阶差≥3 的平均占比均为34%。从区域位置看，西北、东北、华中地区城市交叉口位阶差≥3 的平均占比偏高，分别为39.5%、38.8%、35.8%，华东地区城市交叉口位阶差≥3 的平均占比相对较低、为29.4%，这可能与我国北方的城市普遍热衷于修建“宽大马路”有关。相关结果如图3 所示。

图3 不同区域城市交叉口位阶差大（≥3）的交叉口占比（%）

（二）超过一半的城市道路接入口与相连道路不匹配。通过计算，研究人员发现我国36 个主要城市中，有52.6%的接入与相连道路不匹配。在36 个主要城市中，只有11 个城市的位阶差较大道路接入口占比小于50%。同时，还发现我国中部、西北、西南地区的接入口位阶差普遍较大，位阶差过大的接入口占比分别为60.3%、58.1%、55.3%，华南、华北、华东地区的接入口位阶差相对较小，位阶差过大的接入口占比分别为50.9%、48.1%、46.7%。如图4 所示。

图4 不同区域城市接入口位阶差大（≥3）的交叉口占比（%）

四、城市道路位阶差与多源交通大数据的融合分析

基于以上实例计算得出的我国36 大城市道路网位阶差点位信息，研究人员将道路网位阶差问题分别与交通事故、交通违法数据（不包括固定式的非现场违法查处数据）融合分析发现，道路网位阶差存在问题的地方发生交通事故、交通违法的概率更加显著，这表明位阶差问题与交通事故、交通违法之间存在强烈的正相关性。

以我国某城市的道路位阶差与交通事故的实例分析为例。如图5 所示，左侧红色箭头所示区域是城市环路或快速路与普通道路的交界区域，这些区域通常是城市道路交叉口位阶差过大的区域。道路交叉口的位阶差过大会导致道路之间的流量和速度差异过大，从而增大交通事故发生的概率。在2018-2022 的三年中，上述位阶差较大的交叉口周边发生了100 多起交通事故，造成20 多人死亡。图5 中右侧黄色箭头所示区域是城市主干道沿线，且有许多位阶差较大的居民区道路接入口的位置。道路接入口处通行的行人和非机动车交通量较大，当位阶差过大时，与主干道的交通冲突也会增加。图中所示的三个区域在过去三年中分别发生了7 起、10 起和6 起致命事故，其中大多数是机动车与非机动车/行人之间的碰撞。

图5 城市道路位阶差与交通事故的融合分析

最终，根据我国36 大城市的实际数据计算，研究人员得到了城市道路位阶差与交通事故和交通违法行为之间相关性的定量结果：对于位阶差较大的道路交叉口，发生交通事故的概率是位阶差正常的普通交叉口的1.3 倍，交通违法的概率是位阶差正常的普通交叉口的2.3 倍；对于位阶差较大的道路接入口，发生交通事故的概率是位阶差正常的普通接入口的4.1倍，发生交通违法的概率是位阶差正常的普通接入口的12.7 倍。

五、总结与展望

城市道路位阶差反映了相交道路或接入道路的功能匹配程度，是检验交叉口或者接入口结构合理性的指标之一。本文基于地理信息数据，对我国36 个重点城市进行了城市道路位阶差的实际测算，并将城市道路位阶差与交通事故和交通违法行为的数据进行了大数据融合分析，发现了交通安全、交通秩序和道路位阶差指标之间存在很强的相关性。相关研究成果已在全国多座城市开展应用，在识别城市路网问题点、提高公安交管部门主动防控能力、助力城市交通事故“减量控大”方面取得了良好的应用效果。未来，可以整合更多的多源交通大数据，以道路网位阶差指标为核心，开发更多基于路网层面的城市交通安全风险隐患的数字识别方法，从而有效预防和减少城市道路交通事故。