基于綜合交通模型的干線路網(wǎng)規(guī)劃研究
——以浙江余姚市為例

葉 盈，王偉明，項(xiàng) 瑋

（1.東莞市地理信息與規(guī)劃編制研究中心，廣東 東莞，523000；2.余姚市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 寧波，315400；3.寧波市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 寧波，315000）

0 引言

城市發(fā)展，交通先行。城市干線道路網(wǎng)絡(luò)作為綜合交通體系的重要載體，是區(qū)域一體化發(fā)展、城市空間拓展、緩解城市交通擁堵、引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要手段，也是加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)、當(dāng)好現(xiàn)代化建設(shè)新征程“先行官”的重要支撐。

隨著城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，城市空間尺度和出行范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)化出行趨勢(shì)明顯，原先的路網(wǎng)規(guī)劃難以滿(mǎn)足機(jī)動(dòng)化出行需求，交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)峻，出現(xiàn)了頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的情況，造成了資源浪費(fèi)、投資重復(fù)等問(wèn)題。因此，在當(dāng)前國(guó)土空間規(guī)劃體系背景下，在資源緊約束的前提下，為適應(yīng)新一輪城市的發(fā)展方向和要求，必須重新審視干線路網(wǎng)體系規(guī)劃，為城市可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

干線路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要是在評(píng)價(jià)現(xiàn)狀路網(wǎng)的基礎(chǔ)上，研究城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展需求，明確路網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，確定路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、布局、標(biāo)準(zhǔn)。然而，以前的路網(wǎng)規(guī)劃受大數(shù)據(jù)采集分析等技術(shù)限制，更多地關(guān)注道路系統(tǒng)本身，難以從綜合交通層面全面、整體地分析預(yù)測(cè)交通需求，容易出現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際交通需求不匹配的情況。近年來(lái)，隨著手機(jī)信令、卡口監(jiān)控等大數(shù)據(jù)技術(shù)的逐漸成熟和不斷完善，通過(guò)建立綜合交通模型進(jìn)行一體化交通規(guī)劃得到較為廣泛的應(yīng)用，提升規(guī)劃方案的科學(xué)性和合理性，避免軌道交通和干線路網(wǎng)的重復(fù)投資，協(xié)調(diào)各種交通方式，以提高交通系統(tǒng)效率。

余姚市干線路網(wǎng)規(guī)劃是為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、滿(mǎn)足交通需求持續(xù)增長(zhǎng)、謀劃區(qū)域綜合交通資源的科學(xué)配置和優(yōu)化，通過(guò)綜合交通一體化、精準(zhǔn)化規(guī)劃，做好與國(guó)土空間規(guī)劃無(wú)縫銜接、與北部副城同城化發(fā)展、全面融入寧波都市圈，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)向心”向“主動(dòng)融核”發(fā)展。

1 綜合交通模型

綜合交通模型是用數(shù)學(xué)的方法提供數(shù)據(jù)和圖形來(lái)描述不同條件下的交通系統(tǒng)狀況，即交通狀況和其他有關(guān)因素之間的定量描述。對(duì)于合理的規(guī)劃交通項(xiàng)目，模型的作用是不可替代的，有了交通預(yù)測(cè)模型才能使規(guī)劃的定量分析成為可能[1]。

城市交通是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)[2]，協(xié)調(diào)好與土地資源的關(guān)系尤為重要。城市用地決定著交通設(shè)施的布局形態(tài)和交通需求的產(chǎn)生和吸引，其中交通設(shè)施布局決定了交通供給的服務(wù)能力；交通服務(wù)能力決定了交通出行者的出行效益和效用，從而影響出行者的行為方式選擇；行為方式選擇的結(jié)果會(huì)反作用于城市發(fā)展方向、城市空間形態(tài)和城市用地性質(zhì)。因此，在國(guó)土空間規(guī)劃過(guò)程中亟需建立綜合交通模型，提出干線路網(wǎng)和軌道交通一體化交通規(guī)劃方案，并定量評(píng)價(jià)規(guī)劃方案的優(yōu)劣，得出推薦方案，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施的融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。

交通模型分為宏觀、中觀、微觀模型，其中綜合交通模型一般為中宏觀模型，主要對(duì)應(yīng)全域以及局部區(qū)域的戰(zhàn)略規(guī)劃、綜合交通規(guī)劃等。綜合交通模型一般可由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和交通模型構(gòu)成。其中，利用ArcGIS 建立數(shù)據(jù)庫(kù)存放交通模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、城市經(jīng)濟(jì)用地?cái)?shù)據(jù)、出行需求數(shù)據(jù)、交通運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)挖掘等（詳見(jiàn)表1）；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊采用R 語(yǔ)言負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)整理成模型所需格式；交通模型采用BIOGEME 和CUBE 來(lái)還原居民出行行為和交通運(yùn)行狀況，其中BIOGEME 是一款求解各種logit 模型系數(shù)的專(zhuān)業(yè)軟件，用于各類(lèi)交通出行方式的劃分；CUBE 是Citilabs 研發(fā)的基于智能化用戶(hù)應(yīng)用、開(kāi)發(fā)組件式結(jié)構(gòu)的宏觀交通模型，即在CUBE 軟件上建立交通四階段模型，其主要優(yōu)點(diǎn)之一是可與地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS 直接銜接[3]。

表1 綜合交通模型數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用

在建立綜合交通模型的過(guò)程中，通過(guò)交通模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)交通生成、交通分布、出行方式、交通分配各模型中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，利用查核線法等校核模型參數(shù)的準(zhǔn)確性，確保模型精度滿(mǎn)足要求。

2 干線路網(wǎng)規(guī)劃

2.1 公路與城市道路融合發(fā)展

道路是供各種車(chē)輛和行人等通行的工程設(shè)施，其中公路是聯(lián)結(jié)城市、鄉(xiāng)村，主要供汽車(chē)行駛的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路；城市道路是在城市范圍內(nèi)供車(chē)輛及行人通行的具備一定技術(shù)條件和設(shè)施的道路[4]。城市道路與公路一般是以城市范圍的邊線分界。

目前，公路按照在路網(wǎng)中的交通服務(wù)功能分為主要干線公路和次要干線公路、主要集散公路和次要集散公路、支線公路。城市道路按其在道路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對(duì)沿線的服務(wù)功能等，分為快速路、主干路、次干路和支路四個(gè)等級(jí)（詳見(jiàn)表2）。

表2 公路與城市道路分級(jí)對(duì)比表[5-6]

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市擴(kuò)張?jiān)絹?lái)越明顯，城市與鄉(xiāng)村之間的界限日益模糊，國(guó)省干線公路臨近主城區(qū)甚至穿城而過(guò)，在承擔(dān)過(guò)境交通功能的同時(shí)越來(lái)越多地承擔(dān)起城市內(nèi)部交通的功能。然而，公路與城市道路在交界面因功能定位不匹配、節(jié)點(diǎn)銜接不暢等問(wèn)題而導(dǎo)致交通擁堵問(wèn)題日益突出，公路“以車(chē)為主”的斷面形式難以滿(mǎn)足多層次、多樣化的城市交通出行需求，亟需推進(jìn)公路與城市道路跨界融合發(fā)展，構(gòu)建全域一體化的路網(wǎng)一張圖。

在新型城鎮(zhèn)化、全域城市化、區(qū)域一體化的新發(fā)展背景下，干線路網(wǎng)規(guī)劃以城市道路分級(jí)體系為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)公路規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，明確干線路網(wǎng)功能和等級(jí)（詳見(jiàn)表3），實(shí)現(xiàn)公路與城市道路的“多規(guī)合一”。

表3 干線路網(wǎng)各等級(jí)道路功能一覽表

表4 組團(tuán)間通道交通情況一覽表

2.2 干線路網(wǎng)布局規(guī)劃

干線路網(wǎng)是城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的紐帶，是城市的骨架，在很大程度上影響著城市的發(fā)展方向；同時(shí)，城市的軌道交通、市政設(shè)施等設(shè)置與路網(wǎng)的規(guī)劃布局也是緊密結(jié)合的。因此，干線路網(wǎng)布局規(guī)劃對(duì)城市發(fā)展具有重要意義。一般情況下，干線路網(wǎng)布局規(guī)劃主要可分為四個(gè)階段，包括調(diào)查研究階段、需求預(yù)測(cè)階段、方案規(guī)劃階段和決策階段，如圖1 所示。

圖1 干線路網(wǎng)布局規(guī)劃技術(shù)路線

圖2 綜合交通模型交通小區(qū)劃分

圖3 綜合交通模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

圖4 余姚現(xiàn)狀出行方式比例圖

圖6 北部副城交通聯(lián)系需求示意圖

（1）調(diào)查研究階段：通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，包括用地?cái)?shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)、軌道線網(wǎng)數(shù)據(jù)、公交線網(wǎng)數(shù)據(jù)、卡口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)以及出入境數(shù)據(jù)，構(gòu)建現(xiàn)狀綜合交通模型，從路網(wǎng)供需、對(duì)外聯(lián)系通道、區(qū)域干線路網(wǎng)、城市道路四個(gè)維度分析現(xiàn)狀路網(wǎng)存在的問(wèn)題和癥結(jié)。

（2）需求預(yù)測(cè)階段：從區(qū)域道路統(tǒng)籌銜接的角度，做好國(guó)土空間等上位規(guī)劃、周邊城市綜合交通規(guī)劃等解讀，為干線路網(wǎng)規(guī)劃奠定需求預(yù)測(cè)基礎(chǔ)。以規(guī)劃用地及經(jīng)濟(jì)、人口等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立規(guī)劃綜合交通模型，預(yù)測(cè)城市對(duì)外出行的交通廊道和組團(tuán)之間的出行量，為路網(wǎng)的布局及通道的規(guī)模提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）方案規(guī)劃階段：以各控制性詳細(xì)規(guī)劃和城市路網(wǎng)管控紅線為基礎(chǔ)，在當(dāng)前國(guó)土空間資源緊約束的新形勢(shì)下，結(jié)合城市干線路網(wǎng)體系存在問(wèn)題、客流需求、發(fā)展要求，合理布局高速公路、快速路、主次干路、樞紐節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建供需平衡的骨干路網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，充分利用規(guī)劃綜合交通模型對(duì)干線路網(wǎng)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，提出可行、合理的規(guī)劃方案。

（4）決策階段：通過(guò)對(duì)規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)，提出干線路網(wǎng)推薦方案；并從路網(wǎng)發(fā)展的系統(tǒng)性出發(fā)，立足民生項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目，謀劃干線路網(wǎng)近期建設(shè)項(xiàng)目的建議，為政府部門(mén)的路網(wǎng)實(shí)施提供政策支持。

干線路網(wǎng)布局規(guī)劃通過(guò)與綜合交通模型深入融合，從綜合交通的角度進(jìn)行一體化規(guī)劃設(shè)計(jì)，避免軌道交通和干線道路的重復(fù)投資，協(xié)調(diào)各種交通方式，提高交通系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)綜合交通資源的科學(xué)配置和優(yōu)化。

3 案例分析

全國(guó)百?gòu)?qiáng)縣之一的浙江省余姚市，作為寧波市北部副城的重要組成部分，是參與灣區(qū)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的主平臺(tái)、融入長(zhǎng)三角高質(zhì)量一體化的示范區(qū)，更是寧波未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的增長(zhǎng)極和新經(jīng)濟(jì)策源地、集聚地。干線路網(wǎng)作為綜合交通的重要組成部分，是余姚與寧波北部副城協(xié)同一體發(fā)展，全面融入寧波主城的重要手段。然而，余姚市與相鄰縣市區(qū)現(xiàn)狀路網(wǎng)通而不暢、規(guī)劃路網(wǎng)體系缺乏統(tǒng)籌考慮、城際交通模式明顯，難以支撐北部副城一體化、同城化發(fā)展，亟需開(kāi)展余姚市干線路網(wǎng)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃。

3.1 余姚市綜合交通模型構(gòu)建

綜合交通模型重點(diǎn)研究范圍為余姚市，考慮到國(guó)土空間規(guī)劃需求拓展至周邊縣市區(qū)范圍，共劃分637 個(gè)交通小區(qū)，其中余姚市250 個(gè)，慈溪市-杭州灣新區(qū)253 個(gè)，其他區(qū)縣市128 個(gè)，市域?qū)ν? 個(gè)，確保與城市空間格局和人口崗位的集聚情況相匹配。

在2019 年9 月寧波市交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)入戶(hù)調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)人的出行、車(chē)的使用、道路運(yùn)行等進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查，充分利用相關(guān)部門(mén)和單位的既有數(shù)據(jù)資源并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，包括用地?cái)?shù)據(jù)、路網(wǎng)數(shù)據(jù)、軌道線網(wǎng)數(shù)據(jù)、公交線網(wǎng)數(shù)據(jù)、卡口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、手機(jī)信令數(shù)據(jù)以及出入境數(shù)據(jù)等，構(gòu)建余姚綜合交通模型。

通過(guò)對(duì)余姚市現(xiàn)狀綜合交通模型的精度進(jìn)行校核，整體查核線流量誤差在8%以?xún)?nèi)，其中余姚城區(qū)通道維持在7%以?xún)?nèi)，市域通道維持在6%以?xún)?nèi)；模型計(jì)算的擁堵情況基本與實(shí)際運(yùn)行情況相符，主要擁堵路段均為姚州大橋、城東路、舜水南路等。綜合交通模型的準(zhǔn)確度較高，說(shuō)明相關(guān)參數(shù)的標(biāo)定是合理的。

3.2 現(xiàn)狀路網(wǎng)分析

根據(jù)余姚現(xiàn)狀綜合交通模型，現(xiàn)狀總出行量為327 萬(wàn)人次/日，其中對(duì)外出行量為28.8 萬(wàn)人次/日，占比8.81%；北部融合片區(qū)出行量為21 萬(wàn)人次/日，占比6.42%；余姚市域內(nèi)出行量為277.2 萬(wàn)人次/日，占比84.77%。全市以電動(dòng)自行車(chē)出行為主導(dǎo)，占比47.8%，主城區(qū)以小汽車(chē)和步行出行為主導(dǎo)，公交化出行比例較低。

現(xiàn)狀對(duì)外聯(lián)系通道單一，僅有杭甬高速、G329 東西向通道，南北向接滬通金義的直連通道缺乏，亟需改變通道單一的格局，形成多方向、多通道銜接的模式。同時(shí)由于行政壁壘的關(guān)系，北部融合片區(qū)余姚、慈溪、上虞各組團(tuán)間缺乏統(tǒng)籌考慮，建設(shè)形式不一致，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)擁堵初顯，而余姚的區(qū)位以及空間格局要求北部融合片區(qū)各組團(tuán)間形成多層級(jí)通道銜接的模式；主城區(qū)路網(wǎng)建設(shè)較為完善，但過(guò)境交通和城市交通混雜，擁堵嚴(yán)重。

3.3 規(guī)劃路網(wǎng)方案

根據(jù)余姚市規(guī)劃綜合交通模型測(cè)算，2035 年余姚全日交通出行總量達(dá)到510 萬(wàn)人次，內(nèi)部出行量350 萬(wàn)人次，對(duì)外交換量160 萬(wàn)人次。特別是隨著北部副城一體化發(fā)展不斷推進(jìn)，余姚城區(qū)、慈溪城區(qū)和杭州灣城區(qū)的三個(gè)核心之間未來(lái)日交換量將達(dá)到66.8 萬(wàn)pcu/日，區(qū)域協(xié)同化發(fā)展明顯；以主城區(qū)為核心，西北向交通聯(lián)系需求將達(dá)到8.8 萬(wàn)pcu/日，余姚中心城與東向交通聯(lián)系需求將達(dá)到17.2 萬(wàn)pcu/日，將形成“L”型交通需求，亟需構(gòu)建相匹配的便捷路網(wǎng)體系。

在既有規(guī)劃干線路網(wǎng)的基礎(chǔ)上，按照區(qū)域路網(wǎng)銜接有序、市域路網(wǎng)一體融合、組團(tuán)路網(wǎng)多道鏈接、內(nèi)部路網(wǎng)功能完善四大策略，規(guī)劃形成“三橫四縱”快速路網(wǎng)布局和“十二橫十縱一連兩通道”的干路網(wǎng)布局（如圖7 所示），構(gòu)建外聯(lián)提效、內(nèi)強(qiáng)提質(zhì)、功能清晰、供需平衡的干線路網(wǎng)體系，助推城市高質(zhì)量發(fā)展。

圖7 干線路網(wǎng)布局結(jié)構(gòu)圖

3.4 規(guī)劃路網(wǎng)評(píng)價(jià)

結(jié)合余姚市綜合交通模型對(duì)整體的路網(wǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)（如圖8所示），可以發(fā)現(xiàn)高峰時(shí)段，規(guī)劃區(qū)域快速路高峰時(shí)段平均負(fù)荷度快速路負(fù)荷度大部分為c 級(jí)（較為通暢）服務(wù)水平；各片區(qū)間通道以c 級(jí)（較為通暢）和d（稍有擁堵）級(jí)為主，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為合理，能夠支撐余姚市的出行需求和發(fā)展需求。

圖8 干線路網(wǎng)流量示意圖

同時(shí)，各組團(tuán)間通道飽和度整體負(fù)荷度在0.54～0.56之間，能保證組團(tuán)間聯(lián)系需求，且預(yù)留一定的彈性空間，可為近期通道建設(shè)預(yù)留選擇空間。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出公路、城市道路融合發(fā)展，形成高速公路-快速路-主干路-次干路的干線路網(wǎng)體系，并利用交通基礎(chǔ)設(shè)施、城市經(jīng)濟(jì)用地、出行需求、交通運(yùn)行狀況、信息數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)建立綜合交通模型，用于干線路網(wǎng)布局規(guī)劃研究，從而加強(qiáng)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的均衡完善，促進(jìn)綜合交通體系的協(xié)同發(fā)展，力爭(zhēng)以最少的設(shè)施投入獲得最大的產(chǎn)出效益。以浙江省余姚市為例，在資源緊約束背景下，通過(guò)建立余姚市綜合交通模型，深入分析現(xiàn)狀問(wèn)題、合理確定交通需求、研究?jī)?yōu)化路網(wǎng)布局，構(gòu)建外聯(lián)提效、內(nèi)強(qiáng)提質(zhì)、功能清晰、供需平衡的干線路網(wǎng)體系，打造區(qū)域路網(wǎng)融合高質(zhì)量發(fā)展的示范先行區(qū)。