城市CBD路网容量分析——以宁波市为例

■陈文鑫，施翔匀，韩红艳，董 升 ■宁波工程学院，浙江 宁波 315211

1 引言

城市CBD是指建成区内社会与经济活动最集中的地区，具有一定的社会经济集聚效应，人口密度高、交通拥堵、高度密集型等特点是它与城市中其他地区对比最明显的差别。作为城市交通枢纽集中的区域，服务范围辐射城市全部人口，因而CBD路网容量是否满足城市居民出行需求在一定程度上折射了这个城市整体的交通运行水平，所以，研究城市CBD交通容量，对于城市规划和交通规划都有着极为重要的理论和现实意义。

本项研究旨在通过对宁波城市CBD大量交叉口和路段的交通运行数据的详细分析，深入掌握宁波市城市交通运行的基本情况，根据路网容量和车辆保有量计算模型，预测核心区现状及规划路网容量，分析车辆保有量和路网容量的匹配程度，并对交通管理效率和路网容量的互动关系进行研究，提出通过改善交通管理效率来提高CBD动态路网容量的措施，进而为更好地运用科学手段实现城市交通网络的精细化管理提供科学依据和现实参考。

2 路网容量

2．1 路网容量定义

路网容量在某种程度上讲是衡量一定交通状态下城市道路交通供给能力的一个特征指标，路网容量反映一定的服务水平下(畅通态、过渡态、拥挤态)一定区域内城市道路能够同时容纳的车辆数，指的是道路空间容量，称为静态路网容量。路网容量跟区域内道路长度、道路宽度、车辆行驶速度、交通管理水平等有关，一般而言，道路越长，道路越宽，车速越慢，交通管理水平越高，路网能够同时容纳的车辆就越多。

2．2 路网容量计算模型

关于如何通过科学合理的数据模型来量化城市路网容量这一概念，美国，日本，法国在这一领域有大量的研究［］。目前最受大家认可的方式，20世纪6 0年代法国工程师路易斯．马尚提出“城市空间和时间消耗”的概念，他将城市路网想象成具有时空属性的一个容器，根据这个容器总的时空量与每个出行者出行一次所消耗的时空量，确定出整个路网的容量。这种建立在时空资源消耗概念下的路网容量计算方法具有科学直观、实用有效等特点，因而被广泛应用于国内外的城市交通规划中。该方法是以道路有效运营长度与有效运营时间的乘积作为路网的时空总资源，其目标是计算交通设施在时空总资源的约束下，单位时间空间内所能服务的最大交通个体数。

其中，N为高峰小时路网容量，为第等级道路容量，可以表示如下：

Lij=第i等级道路第j条道路长度，单位为米;

Kij=第i等级道路第j条道路车道数，无量纲;

T=各等级道路在高峰时段的有效运营时间，高峰小时取为60分钟;

Ri=第i等级道路时空资源综合利用系数，无量纲;

ci=第i等级道路上个体车辆时空资源消耗，单位为米/秒;

li=第i等级道路上机动车平均车头间距，单位为米;

t=机动车出行在区域路网上平均耗时，单位为分钟。

由此可得路网容量为：

2．3 路网容量影响因素

(1)客、货源集散点与路网结构的匹配程度。城市居民出行需求和路网容量是密切相关的，因为前者是后者的服务对象，城市核心区道路网络结构与居民出行交通需求(乘客、货源集散中心)在空间结构的一致程度将对实际的路网容量产生一定的影响。在计算城市路网容量时，需要具体考虑城市路网布局与等级结构特性，对理想路网容量进行合理修正。

(2)交通个体的路径选择行为。出行习惯不同以及对同一路径的行程时间认识不同，导致交通个体的路径选择行为是一种随机选择的个体行为，由此行为产生的交通分配也必然是一种随机分配。对同一个路网，如果这种分配与路网结构匹配得好，那么路网的实际容量就会大大接近路网的理想容量。

(3)路网的道路与交通条件。路段和交叉口尤其是信号控制交叉口对整个路网容量具有很大的影响。交叉口使车辆产生延误，影响行车速度，另外交叉口造成了车辆的间断运行，增加了个体车辆在城市道路网络中的时间资源消耗，从而导致道路容量的减少。

(4)路网的运行水平。路网的运行状态是路网最大服务容量的概念，即在特定的速度和行驶时间、驾驶自由度、舒适和方便程度的条件下，城市道路网所能提供的最大服务容量。比如将路网交通流大致分为3种运行状态：畅行、中间过渡以及拥堵状态。不同的状态，带给出行者的使用感受是不一样的，相应的路网最大服务容量也不同。

3 CBD 路网容量分析

3．1 影响范围确定

为了更加准确、详细、具体的对宁波市核心区CBD路网容量进行调查研究分析。目前来看宁波的CBD主要为三江口，主要集中在天一商圈，具体范围为永丰路—和义路—灵桥路—长春路—望京路围合的区域。

图1 核心区路网容量研究范围

3．2 关键参数确定

(1)道路长度和车道数。道路长度和车道数，可以针对不同道路等级的每一条路段进行统计。研究区域内主要道路的交通运行状况见表1。

表1 高峰小时行程时间及停车延误数据汇总表

排序 调查路段 里程(km)(km/h) 车道数 路口延误占车速总延误比例2 解放路 2.3 12.1 6 92.1%3 望京路—长春路 3.4 13.9 3 88.3%4 永丰路—和义路 2.2 / 3/5 中山路 2.0 19.5 6 96.6%6 柳汀街—药行街 1.9 16.4 6 98.1%7 大沙泥街 0.8 / 4/

(2)车头间距。车头间距由行驶的车辆车速决定，根据2秒车头时间距，当小汽车以40公里/小时行驶时，必须保持22米的车头间距，以保证行驶安全;道路服务水平主要根据车速来划分，结合国内外研究成果定义了三个层次的服务水平：畅通态、过渡态和拥挤态;各等级道路在不同的服务水平下，按照2秒的平均车头时间距，并考虑最小车辆间隙8米的标准，得出平均车头间距如表2所示：

表2 各等级道路上平均车头间距(m)

(3)路网资源利用系数。道路网络的布局与等级结构就成为影响城市交通系统容量的主导因素。在进行路网容量时，需要具体考虑城市路网布局与等级结构特性，对理想路网容量进行修正。考虑到宁波路网的结构和等级级配结构，快速路、主干路、次干路和支路各等级路网的可利用系数分别取为：1.0，0.9，0.8和0.7。

(4)信号控制管理效率修正系数。交叉口对整个路网容量具有很大的影响。交叉口信号组织车辆有序通行，但是信号和通行车辆不能完全匹配的话，会导致部分绿灯时间浪费，从而导致了道路容量的减少。考虑宁波市宁波CBD区域交叉口的管理水平，绿灯时间的损失在10%左右，信号控制导致与交叉口连接的主干路、次干路和支路路网容量折减的系数取为0.9，对快速路没有影响。

(5)车流干扰修正系数。城市道路机动车道宽度设置的水平高低对车流的通行能力也有一定的影响，通常城市道路车道宽度为3.5米到3.75米。宁波CBD区域主干道及以下城市道路机动车车道的宽度平均为3.25米左右，据此车流干扰系数取为0.975;快速路等级较高，车流干扰修正系数取为1.0。

(6)方向不均衡修正系数。合宁波市的实际情况，调查数据显示路段方向不均匀系数平均为0.55，据此得出的方向不均衡修正系数为0.91。

3．3 路网容量分析

(1)路网容量计算。路网容量计算变量如表3所示。

表3 路网容量变量

结合宁波市“十二五”发展规划，预计“十二五”之后宁波市区路网里程车道数年均增长率预计在1%～6.5%之间，CBD区域道路建设已接近成熟，可取下限1.0%。据此得到现状2015年，在畅通态、过渡态以及拥挤态条件下，宁波市CBD路网分别可以同时容纳0.86万辆、1.26万辆、1.73万辆小汽车行驶。

(2)CBD车辆保有容量计算。机动车保有量计算模型如下：

P=市区机动车保有量上限，单位为辆;

N=核心区高峰小时路网容量，单位为辆(次);

Kt=高峰小时出行占全天出行比例，无量纲;

Ks=市区机动车出行进入核心区比例，无量纲;

Td=机动车每天平均出行次数，单位为次/辆。

根据调查数据获得相关计算参数，见表4。计算出CBD早高峰小时交通出行总量约为17145pcu/h。

表4 机动车保有量计算参数

(3)车辆保有量与路网容量饱和度分析。路网容量饱和水平是衡量城市中机动车发展规模与路网容量是否相适应的定量指标。将高峰小时机动车交通出行服务量与路网容量进行比较，则可求得交通出行与路网的饱和水平，或者说现状机动车的保有量和路网可承载机动车容量的饱和水平，计算模型为：

k为饱和水平，无量纲;VOD为高峰小时交通出行总量。

当饱和水平k＞1时，说明在一定的服务水平下路网容量小于机动车出行总量，路网容量无法满足机动车出行需求，道路交通进入拥堵状态，需要对机动车出行量进行引导和控制，否则道路服务水平将下降;当饱和水平k＜=1，说明机动车总量小于路网容量，路网容量可以满足机动车出行需求。计算得到宁波CBD的饱和水平为0.99，说明该区域高峰时段处于拥堵状态。

4 结论

(1)宁波市CBD在畅通态、过渡态以及拥挤态条件下，路网容量分别为0.86万辆、1.26万辆、1.73万辆。

(2)早高峰时段，宁波CBD车辆保有量与路网容量饱和度约为0.99，区域路网处于拥堵状态。按照现状小汽车自由发展态势，宁波CBD高峰时段已经不可避免地达到饱和状态。

(3)要保障路网运行服务水平，使其在低于饱和水平状态下运行，必须重视“建、管、调”原则，多管齐下。新建、改建、扩建道路，适度增加路网容量;通过增加停车收费、出行拥堵收费等政策增加小汽车使用成本，减少小汽车出行强度;落实公交优先政策，疏堵并用，鼓励居民通过公交方式出行，减少小汽车出行方式比例。