基于路网承载力的小汽车发展调控研究

王世能， 罗 超

(1.重庆市交通规划研究院，重庆 401120；2.重庆通拓交通规划设计有限公司，重庆 401147)

一、引言

小汽车的快速增长是助推城市道路机动化进程的主要因素，同时随着城市规模扩张、社会经济快速发展、居民生活水平的提高，小汽车保有量井喷式增长，给城市交通带来巨大压力。缓解交通拥堵，科学管控小汽车保有量，已成为城市可持续发展的重要议题。

城市宏观交通预测模型如基于四阶段法的路网交通分配模型、支持向量机的函数估计模型等，已被越来越多的城市在交通规划阶段运用于模拟城市道路交通运行状况，进而延伸运用到城市交通规划的各分项，并取得一定的效果，但针对城市机动车或小汽车拥有量管控方面的研究成果较少。随着城市交通拥堵问题凸显，诸如北京、上海、杭州、广州、深圳等城市虽然相继出台了《关于城市小客车总量调控管理办法》，但大部分均侧重于按周期释放指标，通过摇号或竞价提高拥车成本和挂牌难度的方式配置，没有对城市阶段性小汽车保有总量进行专门研究和管控，小汽车需求发展没有得到本质性调控。鉴于此，本文以城市土地利用规划和路网规划为对象，在城市综合交通规划阶段利用路网承载力约束模型，确定各小区周边主要道路的剩余交通承载力，通过设计约束模型，计算出在各阶段城市总体规划条件下城市小汽车最大承载量，结合城市道路建设计划，分阶段确定小汽车增量指标，使城市道路交通供需达到相对平衡的状态。

二、研究思路

以城市法定控规用地及道路网为基础，以城市小汽车保有量及阶段性增量指标为具体研究对象。一般情况下，城市道路交通按其出行的起讫点可分为内部交通(交通出行起讫点均位于城市研究区域内)、集散交通(交通出行起讫点之一位于研究区域内)、过境交通三大类[1]。为便于研究，以出行的起讫点是否在研究小区为依据，本次研究划分为过境交通和城区交通两大类，内部交通和集散交通合并统称为城区交通。小区出行OD数据依据起讫点不同，可以拆分为城区OD和过境OD两类，其关系示意如图1。

图1 交通出行分类示意

城市交通承载力(UTCC)是指一定时期内，特定土地利用及路网条件下，城市交通设施能实现人或物的最大移动量[2]。本文研究的交通承载力主要指小区周边主要道路的承载力，其定义为基于特定道路资源和交通环境，在一定时期内利用交通管理技术，并满足一定交通服务水平的条件下，城市路网所能支撑的最大标准车出行量(passenger car unit)[3]。计算方法主要由以下四部分构成：第一，定义目标小区为i，假设出行起讫点均不在小区i范围内，则可认定小区i的城区OD为0，同时采用用户最优平衡法对出行OD进行交通分配，得出小区i的过境交通量。第二，以规划用地及路网布局结构为基础，结合城市交通发展模式，在可接受的道路临界服务水平下得出小区i周边主要路段的最大交通承载量，减去小区i的过境交通量，可得出路段剩余承载力，再将各主要路段的剩余承载力累加，即可得出小区i的路网剩余交通承载力。第三，根据第二步算出的各小区路网剩余承载力进行累计，可得出研究区域临界交通承载力。第四，根据临界交通承载力，结合城市交通发展模式下的交通出行结构，测算小汽车临界拥有量；依据研究区域年度或阶段道路建设计划，测算小汽车年度或阶段增量指标。

图2 研究框架

三、路网承载力评价模型

(一)路段交通承载力

本文定义路段交通承载力为道路在可接受服务水平下可承载的最大标准车数量，即

C=knμαφ，

(1)

式中：C为在可接受的交通服务水平下的路段最大交通承载力，pcu/h；k为单车道设计通行能力，pcu/h；n为目标路段的车道数，双向；μ为路段可接受的交通服务水平；α为车道折减系数；φ为道路平面交叉口通行能力折减系数。

(二)过境交通量

在研究区域规划年居民交通出行OD数据已知且城市土地利用和交通系统保持既有规划不变的前提下，过境交通OD=小区i出行OD-小区i的城区OD。利用EMME的交通分配模块，采用基于路径的交通分配[4](path-based traffic assignment)，得出小区i周边主要道路l的过境交通量xil。

(三)小区路网剩余交通承载力

小区i路网剩余交通承载力等于小区范围内路段的剩余承载力之和，即

(2)

式中：Ci为小区i范围内路网的总体剩余承载力，pcu/h；Cil为小区i中路段l的道路承载力，pcu/h；xil为小区i路段l的过境交通量，pcu/h；N表示小区i有N条路段。

四、小汽车保有量约束模型

(一)模型建立

小汽车保有量约束模型的建立与既定的城市交通发展模式、城市规划路网体系及剩余交通承载力直接相关。

(3)

其中

(4)

代入参数转换得

(5)

式中：Qb、Qc、Qm分别表示在既定城市交通发展模式下公交车当量标准车数量、小汽车实体数、摩托车当量标准车数量，pcu；Ci表示小区i的路网剩余承载力，pcu/h；n表示研究区域内共有n个小区；xb、xc、xm分别表示公交车、小汽车、摩托车车辆数；ρ表示高峰小时系数；rj表示既定发展模式下第j种交通方式的机动化出行分担率；zb、zc、zm分别表示公交车、小汽车、摩托车载客数；λb、λc、λm分别表示公交车、小汽车、摩托车当量标准车系数，按一般测算系数λb=2.5、λc=1.0、λm=0.6。

(二)模型求解

求解过程应遵循以下步骤：第一，以规划年城市居民出行OD数据为基础，分别统计出小区i的过境OD矩阵和城区OD矩阵；第二，利用EMME的交通分配模块，反推小区i周边路网的剩余交通承载力；第三，建立以交通出行效益最优、路网剩余承载力为约束条件的小汽车保有量约束模型，将小区i内各路段的承载力转换为小汽车保有量；第四，利用LINGO软件求解线性方程，得出规划期内小汽车临界保有量及阶段性小汽车增量指标。

(三) 模型适用条件

由于城市交通发展战略对小汽车保有量产生较大影响，不同发展战略宜采用不同的交通发展模式，如以公共交通为主导的交通模式、公交与小汽车并重发展模式、以小汽车为主导的交通模式、以慢行交通为主的交通模式、各种交通方式均衡发展的交通模式等，不同交通模式对应不同的小汽车保有量。同时，小汽车总量调控最佳时机在于城市机动化发展初、中期。本文基于路网承载力计算小汽车保有量指标，计算模型更适用于交通战略明确，无城市轨道交通、有轨电车等大容量公交的中小城市。

五、案例分析

(一)案例背景

綦江区位于重庆市的城市发展新区，地处贵州、重庆两地接壤处，是主城南部门户次级枢纽型城市。中心城区规划总面积为42平方公里[5]。根据綦江区空间布局结构、功能分区、交通需求特征、城市交通条件等因素，将规划片区划分成56个交通小区，如图3所示。

(二)交通承载力计算

1.出行OD确定

以31号小区为例，根据綦江区综合交通规划模型得出规划年(2030)居民出行OD，同时根据綦江区交通发展战略，未来城区将发展为以公共交通为主导的交通模式。全方式出行结构中，小汽车出行分担率控制在20%以下，通过EMME/2，采用基于用户路径最优进行交通分配，分配结果见图4。

图4 綦江城区规划年交通分配结果

2.剩余路网承载力计算

由綦江中心城区规划路网可知，31号小区主要对外道路为1条主干路、4条次干路及2条支路。根据綦江区综合交通规划研究结果，城区道路可接受最大饱和度为0.83，根据式(1)，计算出每条道路的最大交通承载力为主干路4 800pcu/h、次干路3 280pcu/h、支路1 460pcu/h，31号小区的路网最大交通承载力为2 0840 pcu/h。用31号小区的路网承载力减去其过境交通量，得出路网剩余承载力为7 294 pcu/h。同理，可得出其他小区路网剩余承载力，累加可得出城区路网剩余交通承载力为106 500pcu/h。

3.小汽车保有量计算

对比分析以公共交通为主导、公交与小汽车并重的两种交通发展模式，预测2030年綦江区居民全方式出行结构，见表1。

表1 2030年不同发展模式下的出行结构 %

根据城区路网剩余交通承载力和城区规划年出行分担率及出行总人次，代入式(4)，计算小汽车保有量指标，其中高峰小时系数ρ=0.83，zb=45、zc=1.8、zm=1.2[6]。用LINGO软件求解，通过迭代计算，得出上述两种发展模式下，綦江中心城区规划年小汽车极限保有量分别为87 625辆、100 523辆。

4.小汽车增量指标计算

在既定交通发展模式下，小汽车增量指标=小汽车最大保有量-现状小汽车保有量+报废小汽车数量[7]。按照綦江城区“十三五”道路建设计划，“十三五”期间在上述两种交通发展模式下，綦江中心城区的小汽车增量指标如表2所示。

从上述两种发展模式测算结果分析，为保证城市交通可持续发展，綦江城市交通应采用以公交为主导的发展模式。

表2 “十三五”期间綦江中心城区的小汽车增量指标 辆

六、结语

本文基于城市既有控制性详细规划的用地规模、路网规模及社会经济发展，尝试在城市交通规划阶段构建道路交通承载力宏观模型，利用路网剩余承载力，反推在既定城市交通发展模式下的小汽车保有量指标。通过实例加以验证，结果表明该方法可为城市小汽车保有量指标及各阶段增量指标的制定提供定量支撑。本次研究在结合城市产业及功能布局结构、全面考虑不同区域差异性的前提下，划分交通小区、测算交通剩余承载力、反推小汽车保有量，对于路网的适应性较强，测算方法客观，能更好地适应城市自身交通发展特性，为城市小汽车增量调控提供一个有效的依据。

参考文献：

[1] 曲大义,庄劲松,蔡国良,等.基于“服务水平”概念的路网总体容量计算模型[J].青岛理工大学学报,2008(5):23-26.

[2] 杨云,乔晓青,肖邱瑞.可持续发展与城市路网交通承载力关系探析[J].重庆交通大学学报(社会科学版),2013(5):27-30.

[3] 代漉川.基于“共享停车分析理论”的综合开发地块停车泊位规模研究[D].成都：西南交通大学,2010.

[4] 王利国.基于EMME_2平台的公交均衡分配模型改进及算法研究[D].西安:长安大学,2009.

[5] 关丹,余猛.重庆市綦江区城乡总体规划:2013[A].重庆:中国城市规划设计研究院西部分院,2013.

[6] 蒋新,王世能.重庆市綦江区综合交通规划[A].重庆：南京市城市与交通规划设计研究院重庆分院,2016.

[7] 杭州市小客车总量调控管理规定[A].杭州:杭州市人民政府办公厅,2015.