物流园区对周边交通环境的影响分析

2012-07-13 03:40孙焰，王莹

铁道运输与经济 2012年10期

孙焰，王莹

（同济大学交通运输工程学院，上海 201804）

0 引言

物流园区是指在几种交通方式的衔接地形成的物流节点活动的空间聚集地，是在政府规划指导下多种现代物流设施与设备和多家物流组织机构在空间上集中布局的大型场所，是具有一定规模和多种服务功能的新型物流业务载体[1]。

交通影响分析是指建设项目对研究区域的交通环境影响，通过定量计算和定性分析建设项目与周边交通系统间的关系，评价建设项目对周边区域的交通影响范围和影响程度，并依此判断目标年交通网络承载能力是否在可接受限度内，在保证一定服务水平的前提下，确定交通改善对策或修改方案，以减小建设项目对周边路网交通负荷的影响。

物流园区作为社会物流系统的重要组成部分，是近年来我国现代物流业发展中出现的新型业态。当物流园区规模和业务量达到一定程度时就会对周边路网产生影响，从而降低路网服务水平。因此，分析物流园区对周边交通环境的影响，可促进城市交通和物流系统的和谐发展，保持交通系统的供需平衡和可持续发展。

1 物流园区交通网络模型构建

1.1 交通影响范围的确定

交通影响分析需要确定项目的研究范围及其交通影响范围。项目的研究范围是指在现状交通调查和预计交通状况受拟开发项目影响较大的区域，而其交通影响范围是指在研究范围内，将预测的项目交通生成量分配到相关路网，并与目标年背景交通量叠加，以确定的影响阈值为标准，影响程度大于或等于这一标准的区域[2]。

物流园区产生和吸引大量的货运车辆，将对园区周边的道路网络造成直接影响，这是物流园区对周边交通环境的主要影响。物流园区建成后可能造成周边货运通道的服务水平下降，因此部分货运车辆和非货运车辆会从货运通道转移到一般道路，从而对一般道路的服务水平造成影响。此外，货运车辆还有可能给道路上的其他车辆造成一定的安全隐患并损害道路。因此，在分析物流园区交通影响范围时，应首先明确周边路网中的货运通道与一般道路。以物流园区周边的货运通道和与其紧邻的一般道路的路段与交叉口为研究对象，选取相关参数作为判定阈值，超过判定阈值的交通设施必须划入研究范围内。

在确定物流园区的交通影响范围时，必须考虑物流园区的类型和选址。物流园区的类型决定了其绝对交通量产生的特点和规模，而选址决定了其吸引交通量的特征和规模。从服务对象和服务范围不同的角度分析，国际型物流园区、区域型物流园区和市域配送型物流园区在交通量产生的流向、流量和影响范围方面的差异性很大。一般而言，国际型物流园区处于综合交通枢纽的地位，它作为多种交通方式联运的节点，主要从事多种运输方式间以转运为特征的物流服务；区域型物流园区位于城市间快速干道密集区域，主要从事以快运为特征的物流服务；市域配送型物流园区位于城市工业、商业密集之地，主要从事以城市配送为特征的服务。因此，需要区分各种不同类型的物流园区以明确其主要的交通影响范围。

交通影响范围的确定是交通影响分析后续工作的基础，其是否合理直接关系到评价的速度与完整性。国内对于交通影响范围的确定主要是基于模型的方法，主要有圈层外推法、烟雨模型法、经验法、T-TIA 方法、等效通行力法等。国外对于交通影响范围的确定主要采取专家经验法。美国交通工程师协会 (ITE) 推荐的影响范围包括能够吸引拟建项目至少 80% 出行的端点，两种最常见的影响范围确定方法是基于到项目点的时间最短和基于项目轮廓勾画影响范围的方法。

1.2 物流园区周边交通网络构建方法

对物流园区周边交通网络进行构建时，首先要对交通小区进行划分，以定义物流园区周边路网中交通起讫点的位置，然后使用需求预测模型预测各交通小区间的交通出行量。

物流园区周边交通小区的划分应在保证精度的条件下使工作量尽可能少。其划分的一般性原则包括[1]：保证交通小区内土地利用，经济、社会等特征性尽量一致，划定范围内的土地利用特征应尽量简单，尽量不打破城市行政区划分；尽量以铁路、河川等天然屏障作为分区界限，尽可能避免交通小区内存在自然或人为障碍线；交通小区应尽可能规则，避免狭长形状；应充分考虑城市道路网构成，尽可能使交通小区划分与道路网协调一致，尽可能使交通小区出行形心位于路网节点上；尽量不以城市道路干道作为划分交通小区的界限，应尽可能使道路两侧在同一个交通小区；划定交通小区内的出行次数尽可能不超过全区域内出行总数的10%～15%等。

常见的交通小区划分方法主要有基于聚类分析的交通小区划分方法、面向控制的交通小区划分方法、基于区内出行比例的交通小区划分方法、对手机话务量的聚类分析方法、扇形分割方法等[3]。

当不考虑物流园区内部交通时，物流园区可作为一个交通小区，或者将物流园区按照功能分区划分出多个小区。因物流园区服务范围广，在采用通常的交通小区划分方法之外，可选择在物流园区外围按几个重要交通去向虚拟出若干个交通小区的方法。

1.3 运输网络构造

物流园区作为货物流通的枢纽，通常位于城市边缘地带，处于城市交通网络与城市外围交通网络的结合部，具有车流量大、路网等级复杂的特点。一方面，物流园区强大的货物吸纳能力需要周边道路网络的支撑；另一方面，物流园区产生的较大交通量一般不直接接入等级较高的货运通道，而是通过等级较低的道路将物流园区与主要干道衔接在一起。

从道路运输角度分析，物流园区外围道路交通可分为近城端道路和远城端道路两个类型[2]。近城端道路符合城市道路等级分类，远城端道路符合公路等级划分。为满足物流园区作为大型集散中心对运输通畅性的要求，近城端道路不应低于主干道标准，远城端道路不应低于一级公路标准。此外，物流园区的外围交通是以高速路、快速路承担长距离运输，以通过较少的道路出入口有效避免短距离车流的进入；以主干道、支路等承担短距离运输，减少车辆的走行距离。

在构造运输网络时，应考虑物流园区周边通道不完全是货运通道，还包含客运通道和客货混运通道在内，且要注意识别物流园区外部道路中存在的车流瓶颈，包括一些限制性路段、交叉口、匝道等。结合物流园区的影响范围，按照以下方法选择物流园区周边主要货运及商务干道：①找出区域内等级较高的主要货运通道及商务干道；②确定各条道路的交通流向；③确定每条道路的主要服务对象，客运或货运；④寻找相关地图作为底图，描出各路段并标出流向。

2 交通流量分配

2.1 OD 流量

由于本研究主要考察物流园区对周边交通环境的影响，不对物流园区内部交通组织进行重点研究，因此在进行 OD 流量分析时，可将物流园区整体看做一个交通小区。

以A0表示物流园区，与其联系紧密的N个重要交通去向划分为A1，A2，…，An，将物流园区出行分布以矩阵形式表示，得到简化的 OD 流量如表 1 所示[4]。

表1 物流园区出行分布简化OD表

在表 1 中，G1×n为物流园区出行交通分布矩阵，Hn×1为物流园区吸引交通分布矩阵，两者相加为项目交通量，即由项目开发所带来的新增交通量。Vn×n为物流园区外围背景交通量。背景交通量不需要进行分布预测，已经存在于路网上，而项目交通量属于新增交通量，需要进行分布预测以便进一步进行交通分配。

为便于研究，记物流园区的总交通量为X，物流园区周边的第i个交通去向的交通量产生和吸引占总的交通量的比例百分数分别为Rg(i)和Rh(i)。第i个交通方向的产生和吸引分别为Xg(i)和Xh(i)，则

2.2 交通流量模拟分配

交通分配的理论基础是出行者对路径的选择，若两点间有多条路径可供选择，则影响路径选择的因素是出行者对路网环境的认知情况，对路网情况了解很少的出行者一般选择可行的路径(出行成本可能非最小)，而对于熟悉周边路网环境的出行者可能会选择出行成本最小的路径。

物流园区在交通量分配时应该考虑到货运与客运用户对道路选择存在差异。货运车辆在道路选择上一般受到的限制较多，如车型对道路的技术性要求、对某些路段实行交通管制禁止货车通行等，货运车辆一般选择固定的路线不存在拥堵反馈，因此在物流园区的货运交通量模拟分配时可以选用全有全无模型。而物流园区的客运交通多为员工上下班车流，对道路拥堵较为敏感，但是在路径选择上可能会存在认知误差，因此可以选择一种用户平衡模型对客运交通量进行分配。

由于货运交通量按照全有全无分配，因此可根据道路的阻抗确定，物流园区到各方向交通小区存在多条径路，若完全按照全有全无不符合实际情况。因此，在实际运用中，可对每个方向的道路分配一定的选择概率，这样直接将交通量分配到径路上。

3 交通环境影响分析

交通量分配到道路网络上后，可进行物流园区对周边道路网络的影响评价。这可以从两个方面入手。①交通量：新建物流园区会使研究区域内的交通量发生变化，整个路网负荷度也相应变化；②交通分布：物流园区作为一个大的交通产生吸引源，将带来研究区域内交通量的重新分布，包括时间分布上的变化和空间分布的不均衡，这可能导致研究区域内局部路段和交叉口服务水平的降低。

由此，可以通过考察路网的整体服务水平和局部路段、交叉口服务水平来评估物流园区对周边路网的交通影响情况。下面给出 3 个评价指标：路段服务评价、交叉口服务评价和路网服务评价。其中，路段和交叉口服务评价指标都将用于计算路网的服务评价。

3.1 路段服务评价

对物流园区周边路段的服务评价，可借助于服务水平 (LOS) 指标。服务水平即服务等级，是用于衡量道路为驾驶员及乘客所提供的服务质量的等级。以路段上的项目交通量为评价依据，设路网上的项目交通量为V，道路通行能力为C，则路段的服务水平LOS＝V/C。路段服务水平和交通状态如表 2 所示[5]。

一般而言，若路段服务水平低于 D 级，则需要采取相应的交通措施进行改善。

3.2 交叉口服务评价

对交叉口进行评价，可以采取交叉口影响程度指标[2]。

（1）新建物流园区。对于新建物流园区，建设项目产生的交通量对影响范围内交叉口的影响程度为：式中：Ici为项目目标年对第i个交叉口的影响程度，Ici＝0 说明在可接受程度内，Ici＝1 说明不可接受；Vcip为评价目标年在第i个交叉口的高峰小时交通量，pcu/h；Vcib为第i个交叉口背景高峰小时交通量，pcu/h；Cci为第i个交叉口设计通行能力，pcu/h；ζ为第i个交叉口允许增加交通量的最大比例，%。

表2 路段服务水平和交通状态

交叉口等级为 1 级表示主干路(快速路)与主干路(快速路)相交；2 级表示主干路与次干路相交；3级表示次干路与支路相交；4 级为次干路与次干路相交；5 级表示支路和支路相交。1 级～5 级交叉口允许增加交通量的最大比例分别为：30%、35%、40%、55%、70%[6]。

（2）已建成的物流园区。对于已建成的物流园区，可直接运用交叉口的饱和度作为评价指标，即

将饱和度 (LOScross(i)＝Vcip/Cci)的临界阈值设为0.75，当饱和度超过 0.75 时，即表示交叉口服务水平较差，有待改善。

3.3 路网服务评价

路网服务评价是从宏观层面考察研究区域内的道路网络整体服务水平，应能综合反映路段和交叉口的服务水平。路网服务评价可按以下步骤进行。

3.3.1 路段综合服务评价

（1）根据各等级道路的设计车速和平均日交通量，确定各等级道路的重要程度(即权重)。各等级道路权重ω分别为：快速路 (1.0)、主干道 (0.8)、次干道 (0.5)、支路 (0.2)。

（2）假设路网中共有M个路段，对道路网上的每个路段编号，并按照道路等级查找相应的权重，将所有路段饱和度与权重的乘积加权平均，得到路段平均饱和度，其计算公式为：

3.3.2 交叉口综合服务评价

假设路网中共有N个交叉口，对道路网上的每个交叉口编号，将所有交叉口饱和度加权平均，得到交叉口平均饱和度，其计算公式为：

3.3.3 路网综合服务评价

路网综合服务评价需要综合权衡路段和交叉口的服务水平，因此赋予路段和交叉口不同的权重，得到路网的综合服务评价，其计算公式为：式中：ωline为路段的权重；ωcross为交叉口的权重。

3.4 影响评价结论

（1）对于新建的物流园区项目，可以利用公式⑺所得的研究区域内路网综合服务评价与未建物流园区时的路网综合服务评价X’进行比较，得到：

新建物流园区产生新的交通量，造成路网和交叉口的饱和度上升，X值变大，因此一般δ是正值。可以对δ进行分级以便开展进一步的分析，如表 3 所示。

（2）对于已建成的物流园区，X的大小直接反映了路网的服务水平，可参照表 2 对其进行评价。

表3 路网服务评价变化等级划分

4 案例分析

利用所提出的物流园区对周围交通环境的影响分析方法，选取上海市西北综合物流园区进行实证研究，以验证该方法的可行性和可操作性，并试图找到缺陷与不足。

上海市西北综合物流园区位于上海市西北部外环线和沪宁、沪嘉高速公路之间，自 2002 年下半年开始投入建设运营，总面积为 442.26 万m2，属陆路口岸型物流园区，是以省际物流集散功能为主，集货运配载、交易、信息服务、仓储、流通、加工、配送、展示等物流服务于一体的集散型综合性物流园区。上海市西北综合物流园区路网构造如图 1 所示。

由于西北物流园区已建成运营较长时间，对周边路网已造成实质性影响，因此与新建项目不同，在选取交通影响研究范围时，将园区周边的商务干道和货运干道都纳入研究范围。将物流园区外围按照东、南、西、北 4 个方向构造出 4 个交通小区A1、A2、A3、A4，并将物流园区整体看做交通小区A0。在此基础上构造西北物流园区周边路网，主要包括 7 条货运通道和 3 条客运通道。各主要通道的编号及基本信息如表 4 所示。

构造运输网络后，可进行交通流量分配。已知物流园区每天产生的交通量为 46.92 万pcu，则进/出的日均交通量为 23.46 万 pcu。以货运交通量为例，若西北物流园区到达A3的货运量约占总量60%，到达A1的货运量约占 30%，到达A2的货运量约占10%，则A1的日到达交通量为 23.46×30%＝7.038 万 pcu，A2的日到达交通量为 23.46×10%＝2.346 万 pcu，A3的日到达交通量为 23.46×60%＝14.076 万 pcu，A4的日到达交通量为 0 pcu。

物流园区A0至A3的方向有Rh2、Rh3、Rh4共 3条货运通道。Rh4为真南路，若其承担A3到达货流量的 40%，则其交通量为 5.630 4 万辆/d，高峰小时系数为 0.15，得到高峰小时流量为 8 445.6 pcu/h。假设Rh2和Rh3均分担此方向剩余交通量的 50%，则每条径路的高峰小时交通量为 6 334.2 pcu/h。Rh5、Rh6和Rh7均分物流园区A0到A1的交通量，得到每条径路的高峰小时交通量为 3 519 pcu/h；Rh1分担物流园区A0到A2的全部交通量，得到此径路的高峰小时交通量为 3 519 pcu/h。

下面进行物流园区对周边交通环境的影响分析。

（1）路段服务评价。利用表 4 中通行能力和交通量的数据，计算各路段的服务水平指标如表 5所示。