城市CBD路網容量分析——以寧波市為例

■陳文鑫，施翔勻，韓紅艷，董 升 ■寧波工程學院，浙江 寧波 315211

1 引言

城市CBD是指建成區內社會與經濟活動最集中的地區，具有一定的社會經濟集聚效應，人口密度高、交通擁堵、高度密集型等特點是它與城市中其他地區對比最明顯的差別。作為城市交通樞紐集中的區域，服務范圍輻射城市全部人口，因而CBD路網容量是否滿足城市居民出行需求在一定程度上折射了這個城市整體的交通運行水平，所以，研究城市CBD交通容量，對于城市規劃和交通規劃都有著極為重要的理論和現實意義。

本項研究旨在通過對寧波城市CBD大量交叉口和路段的交通運行數據的詳細分析，深入掌握寧波市城市交通運行的基本情況，根據路網容量和車輛保有量計算模型，預測核心區現狀及規劃路網容量，分析車輛保有量和路網容量的匹配程度，并對交通管理效率和路網容量的互動關系進行研究，提出通過改善交通管理效率來提高CBD動態路網容量的措施，進而為更好地運用科學手段實現城市交通網絡的精細化管理提供科學依據和現實參考。

2 路網容量

2．1 路網容量定義

路網容量在某種程度上講是衡量一定交通狀態下城市道路交通供給能力的一個特征指標，路網容量反映一定的服務水平下(暢通態、過渡態、擁擠態)一定區域內城市道路能夠同時容納的車輛數，指的是道路空間容量，稱為靜態路網容量。路網容量跟區域內道路長度、道路寬度、車輛行駛速度、交通管理水平等有關，一般而言，道路越長，道路越寬，車速越慢，交通管理水平越高，路網能夠同時容納的車輛就越多。

2．2 路網容量計算模型

關于如何通過科學合理的數據模型來量化城市路網容量這一概念，美國，日本，法國在這一領域有大量的研究［］。目前最受大家認可的方式，20世紀6 0年代法國工程師路易斯．馬尚提出“城市空間和時間消耗”的概念，他將城市路網想象成具有時空屬性的一個容器，根據這個容器總的時空量與每個出行者出行一次所消耗的時空量，確定出整個路網的容量。這種建立在時空資源消耗概念下的路網容量計算方法具有科學直觀、實用有效等特點，因而被廣泛應用于國內外的城市交通規劃中。該方法是以道路有效運營長度與有效運營時間的乘積作為路網的時空總資源，其目標是計算交通設施在時空總資源的約束下，單位時間空間內所能服務的最大交通個體數。

其中，N為高峰小時路網容量，為第等級道路容量，可以表示如下：

Lij=第i等級道路第j條道路長度，單位為米;

Kij=第i等級道路第j條道路車道數，無量綱;

T=各等級道路在高峰時段的有效運營時間，高峰小時取為60分鐘;

Ri=第i等級道路時空資源綜合利用系數，無量綱;

ci=第i等級道路上個體車輛時空資源消耗，單位為米/秒;

li=第i等級道路上機動車平均車頭間距，單位為米;

t=機動車出行在區域路網上平均耗時，單位為分鐘。

由此可得路網容量為：

2．3 路網容量影響因素

(1)客、貨源集散點與路網結構的匹配程度。城市居民出行需求和路網容量是密切相關的，因為前者是后者的服務對象，城市核心區道路網絡結構與居民出行交通需求(乘客、貨源集散中心)在空間結構的一致程度將對實際的路網容量產生一定的影響。在計算城市路網容量時，需要具體考慮城市路網布局與等級結構特性，對理想路網容量進行合理修正。

(2)交通個體的路徑選擇行為。出行習慣不同以及對同一路徑的行程時間認識不同，導致交通個體的路徑選擇行為是一種隨機選擇的個體行為，由此行為產生的交通分配也必然是一種隨機分配。對同一個路網，如果這種分配與路網結構匹配得好，那么路網的實際容量就會大大接近路網的理想容量。

(3)路網的道路與交通條件。路段和交叉口尤其是信號控制交叉口對整個路網容量具有很大的影響。交叉口使車輛產生延誤，影響行車速度，另外交叉口造成了車輛的間斷運行，增加了個體車輛在城市道路網絡中的時間資源消耗，從而導致道路容量的減少。

(4)路網的運行水平。路網的運行狀態是路網最大服務容量的概念，即在特定的速度和行駛時間、駕駛自由度、舒適和方便程度的條件下，城市道路網所能提供的最大服務容量。比如將路網交通流大致分為3種運行狀態：暢行、中間過渡以及擁堵狀態。不同的狀態，帶給出行者的使用感受是不一樣的，相應的路網最大服務容量也不同。

3 CBD 路網容量分析

3．1 影響范圍確定

為了更加準確、詳細、具體的對寧波市核心區CBD路網容量進行調查研究分析。目前來看寧波的CBD主要為三江口，主要集中在天一商圈，具體范圍為永豐路—和義路—靈橋路—長春路—望京路圍合的區域。

圖1 核心區路網容量研究范圍

3．2 關鍵參數確定

(1)道路長度和車道數。道路長度和車道數，可以針對不同道路等級的每一條路段進行統計。研究區域內主要道路的交通運行狀況見表1。

表1 高峰小時行程時間及停車延誤數據匯總表

排序 調查路段 里程(km)(km/h) 車道數 路口延誤占車速總延誤比例2 解放路 2.3 12.1 6 92.1%3 望京路—長春路 3.4 13.9 3 88.3%4 永豐路—和義路 2.2 / 3/5 中山路 2.0 19.5 6 96.6%6 柳汀街—藥行街 1.9 16.4 6 98.1%7 大沙泥街 0.8 / 4/

(2)車頭間距。車頭間距由行駛的車輛車速決定，根據2秒車頭時間距，當小汽車以40公里/小時行駛時，必須保持22米的車頭間距，以保證行駛安全;道路服務水平主要根據車速來劃分，結合國內外研究成果定義了三個層次的服務水平：暢通態、過渡態和擁擠態;各等級道路在不同的服務水平下，按照2秒的平均車頭時間距，并考慮最小車輛間隙8米的標準，得出平均車頭間距如表2所示：

表2 各等級道路上平均車頭間距(m)

(3)路網資源利用系數。道路網絡的布局與等級結構就成為影響城市交通系統容量的主導因素。在進行路網容量時，需要具體考慮城市路網布局與等級結構特性，對理想路網容量進行修正。考慮到寧波路網的結構和等級級配結構，快速路、主干路、次干路和支路各等級路網的可利用系數分別取為：1.0，0.9，0.8和0.7。

(4)信號控制管理效率修正系數。交叉口對整個路網容量具有很大的影響。交叉口信號組織車輛有序通行，但是信號和通行車輛不能完全匹配的話，會導致部分綠燈時間浪費，從而導致了道路容量的減少。考慮寧波市寧波CBD區域交叉口的管理水平，綠燈時間的損失在10%左右，信號控制導致與交叉口連接的主干路、次干路和支路路網容量折減的系數取為0.9，對快速路沒有影響。

(5)車流干擾修正系數。城市道路機動車道寬度設置的水平高低對車流的通行能力也有一定的影響，通常城市道路車道寬度為3.5米到3.75米。寧波CBD區域主干道及以下城市道路機動車車道的寬度平均為3.25米左右，據此車流干擾系數取為0.975;快速路等級較高，車流干擾修正系數取為1.0。

(6)方向不均衡修正系數。合寧波市的實際情況，調查數據顯示路段方向不均勻系數平均為0.55，據此得出的方向不均衡修正系數為0.91。

3．3 路網容量分析

(1)路網容量計算。路網容量計算變量如表3所示。

表3 路網容量變量

結合寧波市“十二五”發展規劃，預計“十二五”之后寧波市區路網里程車道數年均增長率預計在1%～6.5%之間，CBD區域道路建設已接近成熟，可取下限1.0%。據此得到現狀2015年，在暢通態、過渡態以及擁擠態條件下，寧波市CBD路網分別可以同時容納0.86萬輛、1.26萬輛、1.73萬輛小汽車行駛。

(2)CBD車輛保有容量計算。機動車保有量計算模型如下：

P=市區機動車保有量上限，單位為輛;

N=核心區高峰小時路網容量，單位為輛(次);

Kt=高峰小時出行占全天出行比例，無量綱;

Ks=市區機動車出行進入核心區比例，無量綱;

Td=機動車每天平均出行次數，單位為次/輛。

根據調查數據獲得相關計算參數，見表4。計算出CBD早高峰小時交通出行總量約為17145pcu/h。

表4 機動車保有量計算參數

(3)車輛保有量與路網容量飽和度分析。路網容量飽和水平是衡量城市中機動車發展規模與路網容量是否相適應的定量指標。將高峰小時機動車交通出行服務量與路網容量進行比較，則可求得交通出行與路網的飽和水平，或者說現狀機動車的保有量和路網可承載機動車容量的飽和水平，計算模型為：

k為飽和水平，無量綱;VOD為高峰小時交通出行總量。

當飽和水平k＞1時，說明在一定的服務水平下路網容量小于機動車出行總量，路網容量無法滿足機動車出行需求，道路交通進入擁堵狀態，需要對機動車出行量進行引導和控制，否則道路服務水平將下降;當飽和水平k＜=1，說明機動車總量小于路網容量，路網容量可以滿足機動車出行需求。計算得到寧波CBD的飽和水平為0.99，說明該區域高峰時段處于擁堵狀態。

4 結論

(1)寧波市CBD在暢通態、過渡態以及擁擠態條件下，路網容量分別為0.86萬輛、1.26萬輛、1.73萬輛。

(2)早高峰時段，寧波CBD車輛保有量與路網容量飽和度約為0.99，區域路網處于擁堵狀態。按照現狀小汽車自由發展態勢，寧波CBD高峰時段已經不可避免地達到飽和狀態。

(3)要保障路網運行服務水平，使其在低于飽和水平狀態下運行，必須重視“建、管、調”原則，多管齊下。新建、改建、擴建道路，適度增加路網容量;通過增加停車收費、出行擁堵收費等政策增加小汽車使用成本，減少小汽車出行強度;落實公交優先政策，疏堵并用，鼓勵居民通過公交方式出行，減少小汽車出行方式比例。