港口城市交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)研究綜述

曹凌峰，白子建，張 勇

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051)

0 引言

港城交通問題研究隨著港口與城市之間相互發(fā)展的密切關(guān)系而越顯重要。港城在發(fā)展中的矛盾沖突表現(xiàn)在多方面，其中以空間發(fā)展資源的爭(zhēng)奪尤為突出。港城港口與城市的規(guī)劃責(zé)任行政主體錯(cuò)綜復(fù)雜，單方面制定發(fā)展戰(zhàn)略、基礎(chǔ)設(shè)施資源分配和土地利用規(guī)劃等空間發(fā)展規(guī)劃內(nèi)容，使得兩個(gè)發(fā)展核在逐漸外擴(kuò)成長(zhǎng)過程中資源浪費(fèi)、規(guī)劃相左，影響一方穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。港城交通系統(tǒng)的研究將豐富港口城市空間發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃內(nèi)容，制定合理的港城空間體系下的交通發(fā)展模式，有效解決港口城市交通問題。

1 現(xiàn)狀港城交通問題闡述

(1)港城交通未形成完整體系。

港城交通體系歷來是城市發(fā)展規(guī)劃和港口發(fā)展規(guī)劃關(guān)注的重要研究課題。歷史發(fā)展經(jīng)驗(yàn)證明，港口發(fā)展建設(shè)與城市發(fā)展具有密不可分的關(guān)系。港口發(fā)展可帶動(dòng)城市其他產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展，成為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)；城市則成為協(xié)助港口發(fā)展的金融、商貿(mào)辦公、城市居住功能和工業(yè)生產(chǎn)等社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所。因此，港口與城市在發(fā)展歷程中相互影響、相互促進(jìn)，兩者之間的交通運(yùn)輸隨著協(xié)調(diào)發(fā)展密切程度逐漸增長(zhǎng)。

(2)港城交通規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理缺乏體系化和科學(xué)化。

隨著港口發(fā)展與城市建設(shè)步伐加快，我國(guó)對(duì)港口交通和城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理展開了多內(nèi)容、多角度的研究，并成立相應(yīng)的獨(dú)立管理部門。但是，由于責(zé)任行政主體之間權(quán)責(zé)不清、權(quán)益沖突，部門之間溝通困難以及信息不對(duì)稱，從而導(dǎo)致各責(zé)任行政主體盲目制定各自相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容。港口與城市在規(guī)劃層面的脫節(jié)造成兩者在實(shí)際發(fā)展中矛盾更加突出。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)港口交通體系展開了全面研究，涵蓋港口集疏運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃、港口道路交通需求預(yù)測(cè)、港口道路交通宏微觀仿真研究、港口道路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)等，針對(duì)城市交通體系的研究?jī)?nèi)容則更為廣泛、系統(tǒng)，但是缺少集合港口與城市交通系統(tǒng)的一體化研究。顯然，隨著港口與城市相互發(fā)展關(guān)系越來越密切，港城交通矛盾沖突日益加劇，港城交通系統(tǒng)一體化研究成為必然。通過交通特性分析、交通問題根源解析，從宏觀、中觀和微觀3個(gè)層面，構(gòu)建港城交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究體系，科學(xué)指導(dǎo)我國(guó)港口城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

另外，由于我國(guó)港城行政體制較復(fù)雜，存在多家行政主體分管港口與城市相關(guān)事宜，致使管理部門在制定港城空間發(fā)展、交通系統(tǒng)規(guī)劃等戰(zhàn)略決策時(shí)信息不對(duì)稱，港口與城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)甚至發(fā)生沖突，難以對(duì)港城發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行體系化管理。港城交通問題的研究將在分析研究國(guó)內(nèi)外典型港口城市管理體制模式的基礎(chǔ)上，提出適合我國(guó)港城發(fā)展模式的科學(xué)管理體系。

(3)港區(qū)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)依據(jù)。

港區(qū)道路使用者(主要為集裝箱、貨車、油罐車等)的交通特性與城市一般車輛的交通特性存在很大差異，而現(xiàn)今港區(qū)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要參照城市道路設(shè)計(jì)參數(shù)，致使港區(qū)道路使用者在行駛中操作不順暢，道路通行能力低，易發(fā)生交通事故。港城道路交通沖突很大程度是由于不同交通特性的道路使用者在城市道路行駛時(shí)的駕駛行為差異造成。因此，港城交通問題的研究將在收集港區(qū)道路交通特性大量調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合港區(qū)道路使用者駕駛行為、車輛特性、交通環(huán)境等分項(xiàng)研究，提出港區(qū)道路設(shè)計(jì)依據(jù)，通過港區(qū)與城市的道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差異性研究，從工程設(shè)計(jì)層面緩解港城交通沖突。

2 國(guó)內(nèi)外研究回顧

港城交通系統(tǒng)研究主要包括：(1)港口城市空間發(fā)展與交通一體化研究；(2)港城交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理協(xié)同研究；(3)港區(qū)道路交通仿真研究；(4)港區(qū)道路設(shè)計(jì)規(guī)范依據(jù)研究。鑒于此，將重點(diǎn)闡述這4個(gè)方面的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。

2.1 港口城市空間發(fā)展與交通一體化研究

港口城市土地利用與交通系統(tǒng)規(guī)劃一體化研究是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外港城關(guān)系研究的主要方向。現(xiàn)狀對(duì)港口城市空間布局結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)空間分布等展開了較深入研究，但是土地利用與交通系統(tǒng)一體研究，探究港城空間體系下的港城交通發(fā)展模式，這方面的研究成果鮮見。

(1)港城空間布局結(jié)構(gòu)研究。

ErichA.Kautz(1934)在著作《海港區(qū)位論》中提出海港區(qū)位理論，該理論重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了腹地因素對(duì)海港區(qū)位的主要決定作用，認(rèn)為腹地范圍的大小、經(jīng)濟(jì)規(guī)模的大小、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的活力是港口發(fā)展的動(dòng)力和支撐，港口應(yīng)加強(qiáng)與腹地聯(lián)系，提升港口的區(qū)位優(yōu)勢(shì)；陳航(1984)在《海港形成發(fā)展與布局的經(jīng)濟(jì)地理基礎(chǔ)》一文中，對(duì)港口發(fā)生發(fā)展的區(qū)域背景進(jìn)行了規(guī)范與實(shí)證研究，論述了“港口地域群體”的客觀存在及其對(duì)港口發(fā)展與布局的影響，指出港口群體內(nèi)存在中心樞紐港，并首次提出了“港口地域組合”的概念；鄭弘毅(1991)在《港口城市探索》一書中，結(jié)合一般城市發(fā)展的共性和港口城市發(fā)展的個(gè)性，首次系統(tǒng)闡述了港口城市規(guī)劃問題，港口城市應(yīng)該處理好城市與港口連接斷面處的交通問題，降低港口交通對(duì)城市生活交通的影響；萬旭東、麥賢敏(2009)在《港口在城市空間組織中的作用解析》中，指出港口的發(fā)展影響著城市的功能區(qū)分布、城市空間發(fā)展方向及規(guī)模、城市交通體系等方面，港口城市空間發(fā)展規(guī)劃應(yīng)考慮港口發(fā)展所帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

(2)港城交通系統(tǒng)研究。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者專家一致認(rèn)為，港口集疏運(yùn)交通系統(tǒng)與城市交通系統(tǒng)應(yīng)作為一個(gè)大系統(tǒng)來研究。港城交通問題一方面為城市道路網(wǎng)絡(luò)不完善，城市交通影響集疏港交通，降低集疏港通道通行能力，另一方面集疏港交通穿越城區(qū)時(shí)對(duì)居民生活、城市環(huán)境、城市道路等帶來消極影響，而這兩方面的問題不是從單方面研究能解決的，應(yīng)一體化研究分析港口集疏運(yùn)交通系統(tǒng)與城市交通系統(tǒng)。Pr.Domenico Amato(1999)提出實(shí)施港口城市的管理體制改革，優(yōu)化港城合作關(guān)系，共同制定港城交通系統(tǒng)等其他港城規(guī)劃內(nèi)容；何鳳鳴(2006)指出在用地布局優(yōu)化、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整、港城交通網(wǎng)絡(luò)、管理與政策等多個(gè)方面的研究基礎(chǔ)上構(gòu)建港城交通系統(tǒng)，提供港口交通與城市交通綜合交通效率，促進(jìn)港城交通快速協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2 港城交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理協(xié)同研究

(1)港區(qū)道路交通需求預(yù)測(cè)研究。

港區(qū)道路交通需求預(yù)測(cè)方法主要采用城市道路交通需求預(yù)測(cè)技術(shù)，基于港口吞吐總量，分貨類預(yù)測(cè)港區(qū)道路交通。現(xiàn)狀港區(qū)道路交通量預(yù)測(cè)影響因素中忽視了船舶到達(dá)規(guī)律、港區(qū)攬貨風(fēng)格、集港模式等內(nèi)容，而且預(yù)測(cè)角度主要為宏觀層面，無法實(shí)時(shí)疏導(dǎo)港區(qū)道路交通，動(dòng)態(tài)分配港區(qū)有限道路資源，提高港區(qū)路網(wǎng)使用效率。

(2)港區(qū)道路交通疏導(dǎo)配流研究。

城市道路交通分配模型研究包括確定型均衡模型、最短路分配模型、概率均衡模型、多路徑概率分配模型。現(xiàn)狀港區(qū)道路交通分配模型主要沿用了城市道路交通分配理論。宋科(2005)在《大窯灣集裝箱港區(qū)道路網(wǎng)交通規(guī)劃研究》中利用傳統(tǒng)“四階段”法將預(yù)測(cè)流量分配到港區(qū)道路網(wǎng)中；陳厚強(qiáng)(2006)利用遺傳算法尋找最佳路徑，完成港區(qū)道路網(wǎng)交通流分配。

2.3 港區(qū)道路交通仿真研究

(1)港區(qū)道路交通仿真技術(shù)現(xiàn)狀。

國(guó)外道路交通仿真研究始于20世紀(jì)60年代。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，逐步發(fā)展起了采用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型來反映復(fù)雜道路交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)和方法。道路交通仿真軟件最早是TRANSYT，它由英國(guó)的D.L.羅伯遜于1968年提出宏觀仿真軟件，用以確定定時(shí)交通信號(hào)參數(shù)的最優(yōu)值，但是由于模型多采用宏觀模型，模型的靈活性和描述能力較為有限，仿真結(jié)果的表達(dá)也不夠理想，這也是由當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)性能所決定的。隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展以及對(duì)道路交通仿真模型精度要求的提高，仿真軟件不斷推出新品種。從20世紀(jì)80年代的NETSIMU模型，到如今較為成熟的交通仿真軟件，如CORSIM、TRANSIMS、THORAU、PARAMICS、SIGSIM、VISSIM等，從不同層面、不同角度、不同要求對(duì)道路交通問題進(jìn)行了仿真研究。

國(guó)內(nèi)道路交通仿真研究起步相對(duì)較晚，20世紀(jì)90年代以后，國(guó)內(nèi)交通工程界逐漸注意到交通仿真研究的重要性。雖然同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、交通部公路科學(xué)研究所等一批科研單位展開這方面的實(shí)質(zhì)性研究并取得了一定的成果，但是國(guó)內(nèi)交通仿真研究對(duì)象和范圍較小，局限于對(duì)單一問題的研究。國(guó)內(nèi)很多研究單位對(duì)道路交通仿真的研究主要是借鑒國(guó)外優(yōu)秀交通仿真軟件工具，通過該地區(qū)交通調(diào)查研究對(duì)交通參數(shù)進(jìn)行從新標(biāo)定，從而使得國(guó)外交通仿真軟件建立的仿真模型更符合國(guó)內(nèi)道路交通狀況。20世紀(jì)80年代初國(guó)內(nèi)開始將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)應(yīng)用于港口碼頭的規(guī)劃設(shè)計(jì)，但是對(duì)于港區(qū)道路交通微觀仿真的研究文獻(xiàn)很少。

(2)港區(qū)車輛駕駛行為研究。

港區(qū)車輛駕駛行為分析對(duì)于建立港區(qū)道路交通微觀仿真模型，驗(yàn)證港區(qū)道路設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)道路直接使用的影響具有重要意義。港區(qū)車輛(主要為大型貨車、集裝箱卡車、油罐車等)具有車身長(zhǎng)、重載、加速度低、轉(zhuǎn)彎半徑大等特性，駕駛行為與小汽車、客車存在明顯差異，港區(qū)道路交通微觀仿真設(shè)置參數(shù)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮大型貨車、集裝箱卡車、油罐車等駕駛行為特性。張杰等(2006年)通過對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的研究分析大型貨車速度、疲勞駕駛、駕駛心理等內(nèi)容，并對(duì)交通標(biāo)志、路面、線形等道路設(shè)計(jì)提出改善意見，以降低大型貨車對(duì)道路交通的影響以及交通事故率；高悅爾(2007年)從交通沖突技術(shù)研究了大貨車駕駛行為特性，提出貨車比例較高的城市交叉渠化方案，降低貨車對(duì)城市道路交通環(huán)境的影響。

2.4 港區(qū)道路設(shè)計(jì)規(guī)范研究

道路設(shè)計(jì)的內(nèi)容涵蓋了道路平縱橫設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)、交叉口渠化設(shè)計(jì)、交通工程設(shè)計(jì)以及其他設(shè)計(jì)，主要從道路寬度、路緣轉(zhuǎn)角半徑、道路縱坡、交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面對(duì)港區(qū)道路展開研究。但是由于港區(qū)道路交通仿真尚處于起步階段，港區(qū)道路交通仿真與港區(qū)道路設(shè)計(jì)協(xié)同研究幾乎是空白。Leisch(1983年)最早提出基于運(yùn)行速度的概念，并分別建立了小客車和大貨車的運(yùn)行速度模型。該模型主要是根據(jù)平面及縱斷面路況估計(jì)不同車型的平均速度估計(jì)值，將其繪制成車速變化圖，用于判斷線性上的速度是否達(dá)到設(shè)計(jì)一致性，但是由于未建立計(jì)算機(jī)仿真模型，使得該模型無法廣泛、有效、靈活地得到應(yīng)用。李水魚(2006年)基于流體力學(xué)模擬理論、交通波動(dòng)理論和車輛跟馳理論等三大理論，以港區(qū)道路交通的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分別對(duì)港區(qū)道路交通流密度、車速以及流量進(jìn)行了分析研究，并對(duì)港口道路交通參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，但未進(jìn)一步將港區(qū)道路交通特征應(yīng)用于工程實(shí)際中，缺少工程實(shí)際應(yīng)用。

3 技術(shù)方法介紹

(1)港口城市用地時(shí)空擴(kuò)展特征及形態(tài)演化研究。

港口城市的擴(kuò)展不僅表現(xiàn)為對(duì)非城市用地的替代，而且還涉及城市空間形態(tài)的變化，不同港口城市自然環(huán)境、區(qū)位條件、交通條件、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)結(jié)構(gòu)的不同，其用地形態(tài)演化也有很大差異。港口城市用地?cái)U(kuò)展及其外部形態(tài)演變格局與過程日益成為現(xiàn)代港口城市土地利用過程的重要特征和研究?jī)?nèi)容。分析港口城市空間形態(tài)，掌握城市用地時(shí)空演變規(guī)律，對(duì)于優(yōu)化港口城市空間，推動(dòng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。

(2)港口城市空間規(guī)劃與交通一體化協(xié)調(diào)機(jī)制和方法研究。

傳統(tǒng)港口城市規(guī)劃是通過綜合研究來確定城市發(fā)展形態(tài)的，并以此統(tǒng)籌安排城市各項(xiàng)建設(shè)用地，配置城市各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，交通系統(tǒng)的規(guī)劃只是作為基礎(chǔ)設(shè)施工程規(guī)劃的一個(gè)專項(xiàng)。然而，隨著港口城市的高速發(fā)展，特別是港城交通走廊對(duì)港口城市形態(tài)發(fā)展影響日益擴(kuò)大，港口城市交通系統(tǒng)規(guī)劃已經(jīng)同環(huán)境等成為影響港口城市發(fā)展的最主要因素之一。因此，港口城市總體規(guī)劃也應(yīng)將港城交通戰(zhàn)略與運(yùn)輸規(guī)劃的研究納入發(fā)展策略中。能動(dòng)處理港口城市交通發(fā)展與土地利用的矛盾，協(xié)調(diào)處理二者之間的互動(dòng)關(guān)系，對(duì)港口城市空間規(guī)劃與交通一體化協(xié)調(diào)機(jī)制和方法進(jìn)行研究，將開創(chuàng)港口城市規(guī)劃工作的新思路。內(nèi)容主要包括：

a.預(yù)約集港模式下港區(qū)交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理核心技術(shù)研究。

現(xiàn)實(shí)表明，單純依靠修建道路、增加交通設(shè)施和采用傳統(tǒng)的管理方式來解決港區(qū)交通問題，其效果是十分有限的，難以有效地解決港口存在的交通問題。因此尋求新的港區(qū)交通系統(tǒng)規(guī)劃、管理、組織方法，借以指導(dǎo)、檢驗(yàn)和再現(xiàn)港區(qū)道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，使方案能夠做到土地利用集約、交通供給高效、規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理結(jié)合密切等要求，成為當(dāng)前港區(qū)交通管理亟待解決的重要工作之一。預(yù)約集港模式下，以后方堆場(chǎng)為出發(fā)點(diǎn)，前方堆場(chǎng)為目的地的交通流向較為穩(wěn)定，這為港區(qū)交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理提供了條件。

b.港區(qū)微觀交通仿真方法與工程應(yīng)用。

港區(qū)道路使用者(主要為集裝箱、貨車、油罐車等)的交通特性與城市一般車輛的交通特性存在很大差異，至今還沒有權(quán)威規(guī)范明確道路彎度、坡度、車輛特性對(duì)港區(qū)交通通行能力的影響程度，因此對(duì)港區(qū)微觀交通仿真方法進(jìn)行研究有重要意義。

c.港口集疏運(yùn)環(huán)節(jié)管理優(yōu)化方法及一體化協(xié)調(diào)機(jī)制研究。

集疏運(yùn)體系的快速高效，能在相當(dāng)大的程度上緩和由于船舶隨時(shí)到港、貨流不均衡而引起的壓船壓貨現(xiàn)象，也可以緩和貨物集散對(duì)碼頭倉(cāng)庫(kù)容量過大的要求。集疏運(yùn)體系能力的不斷增強(qiáng)也會(huì)在一定程度上彌補(bǔ)港口其它系統(tǒng)的不足乃至擴(kuò)大港口腹地半徑，從而促進(jìn)港口發(fā)揮最大的潛力，因此，對(duì)集疏運(yùn)環(huán)節(jié)管理優(yōu)化方法及一體化協(xié)調(diào)機(jī)制進(jìn)行研究是提高港口物流服務(wù)效率與效益的關(guān)鍵之一。

4 結(jié)語

我國(guó)有近百個(gè)大中型港口，隨著港口吞吐量的逐漸增大，對(duì)港、區(qū)、城交通的需求不斷提高，迫切需要一套完整的港口城市交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理技術(shù)。港城交通問題的研究具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Γ绻右砸龑?dǎo)和支持，必將推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)水平的發(fā)展和提高，為進(jìn)一步促進(jìn)港口城市的發(fā)展打下基礎(chǔ)。如果對(duì)港口城市單純采用或借鑒普通城市交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理方案，不僅影響港口城市的成長(zhǎng)和發(fā)展，更會(huì)直接影響到港口城市的交通規(guī)劃、管理和組織的有效性。港口城市的特點(diǎn)決定了必須要根據(jù)其實(shí)際情況來研究和開發(fā)切實(shí)可行的交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理技術(shù)。

[1]孫鵬.港口城市交通壓力分析及對(duì)策研究[D].青島：青島大學(xué),2008.

[2]丁仕堂.港城關(guān)系對(duì)城市空間結(jié)構(gòu)的影響研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué),2008.

[3]萬旭東,麥賢敏.港口在城市空間組織中的作用解析[J].規(guī)劃廣角,2009,4(25):56～62.

[4]何鳳鳴.天津?yàn)I海港城交通發(fā)展關(guān)系研究[J].中國(guó)城市交通規(guī)劃.2006(22):42～48.

[5] 刑國(guó)江.港口規(guī)劃和港城關(guān)系[J].水運(yùn)管理,2002(4):35～38.

[6]陳航.港城互動(dòng)的理論與實(shí)證研究[D].大連：大連海事大學(xué),2009.