基于多目标评价的城市快速路建设近期时序研究

周泽，姜明星，赵静，刘洪旭，周政川

1～3宁波市城市基础设施建设发展中心，4～5南京市城市与交通规划设计研究院股份有限公司

1 引 言

快速路，是在城市内修建的，中央分隔、全部控制出入、控制出入口间距及形式，具有单向双车道或以上的多车道，并设有配套的交通安全与管理设施的城市道路[1]。是等级最高的城市道路，为城市长距离机动车出行提供快速交通服务[2]。系统的城市快速路网规划是引导城市框架构建、提升城市能级的基础；城市快速路建设，对引导城市土地综合开发、拉动经济发展、提高城市交通运转效率、增强城市周边组团内部快速联系具有非常重要的带动作用。

目前，国内大中城市都在积极推进快速路建设工作，但部分城市效果并不显著，究其原因主要有两点：一是快速路投资巨大，二三线城市基础设施建设资金规模难以支撑快速路网建设，导致建设滞后；二是部分城市在具体实施建设过程中，建设时序未经科学研究，存在部分路段建设时序确定过程中受主观因素主导，快速路建设时序安排与当前城市迫切发展方向契合度不高，建设资金和要素指标效益未能最大化[3]。在城市发展进程中，如何合理的决策一个时期内快速路的建设规模、建设时序显得尤为关键。

表1 多情景假设测试目标

本文综合考虑土地利用开发、城市内外交通需求、建设资金规模大小和重大约束条件影响，提出快速路分期建设目标，并进行多情景假设测试，以方案效益平衡性最佳为评价标准，研究了快速路近期建设规模确定方法；并针对得出的快速路建设规模，基于层次分析法，综合考虑土地带动、建设条件、交通需求、产业协调四个大指标及下属十三个小指标，构建了快速路建设时序评价体系模型。

2 近期城市快速路建设规模确定

2.1 影响因素分析

城市快速路网近期建设规模确定影响因素诸多，主要有土地利用开发、未来城市内外交通需求、建设资金规模、重大约束条件四个方面[4]，本文也将从这四个方面进行重点分析。

①土地利用开发。依据规划年土地储备情况和城市未来重点建设发展区块位置，对现状路网与城市开发的配匹关系进行评估，分析是否可以支撑未来城市发展，带动组团区块间的快速联系。

②未来城市内外交通需求。基于四阶段法模型[5]，对城市区域划分，预测规划年城市内外交通OD分布；根据未来5～10年城市交通变化的趋势，判断新的交通集聚点，利用快速路支撑长距离出行、分流过境的交通特性，提高区域交通可达性，提升城市交通出行质量。

③建设资金规模。近期城市基础设施建设资金一般是有限、规模可见的。相关研究表明，城市基础设施投资占GDP比例为2～8%[6]；快速路建设规模需要综合考虑资金要素，在一定的资金下，最大化满足城市发展需求，确定快速路网特定时期分期建设规模。

④重大约束条件。考虑对快速路建设有重大约束的影响因素，如城市建设重大工程对快速路建设需求影响、重大枢纽衔接需求对快速路建设提出的要求、土地指标对城市快速路建设的限制等。

2.2 多情景假设测试

以城市综合交通发展战略为指导，对规划快速路进行功能定位、近期效益、存在问题进行分析，对于近期存在无法解决的重大约束条件问题的快速路进行剔除，基于绕城内快速路基本骨架“成环成网”思路，提出城市快速路多情景假设测试下各阶段建设发展目标（该目标为指标测试目标），见表1。

在近期给定资金规模下，制定不同快速路建设组合方案，进行多情景假设测试，分析快速路对城市发展和能级提升上的影响，与提出的发展目标进行对比，选取平衡性较好的方案为近期建设最终组合方案。

3 快速路建设时序指标评价体系

3.1 评价指标选取原则

①系统性原则。城市快速路建设时序评价是一个多层次、多因素的复杂体系，评价指标应全面且具有代表性，保证评价体系的系统性[7]。

②相适性原则。评价指标的选取和权重在各指标间的分配，应当与城市的实际发展状况相适应。

③前瞻性原则。快速路建设的动态效益需一定的时间尺度才可以发挥出来，在指标的权重分配上宜适当考虑城市未来发展战略规划。

④科学性原则。建立的评价体系和选取的评价指标可以客观、科学的反映出城市快速路建设的真实情况。

3.2 建设时序影响因素

对国内外研究论文及项目经验梳理总结分析，目前城市道路建设时序相关研究中的评价指标主要从交通服务、工程技术、经济带动、环境影响、社会影响、土地开发利用六个方面进行选取计算。本文以指标选取的系统性、相适性、前瞻性、科学性为原则，对参考指标中存在重复意义的指标进行筛选整理，深化了对土地开发、工程建设条件方面的研究，针对我国实际情况，增加产业协调方面的考虑，构建了本次评价指标体系。

①土地带动

■ 土地带动范围面积

→ 基于交通模型，确定快速路10min的可达性范围，计算单位长度快速路所能辐射带动影响的范围面积。

■ 沿线规划用地建成率

→ 根据相关规划单位土地储备规划或意向，建设期内沿线土地建成总面积与沿线规划用地总面积比率（%）。

■ 沿线土地增值

→ 采用类比分析法，依据当地或类似城市快速路建设前后周边土地价值变化幅度，计算快速路建成后10分钟可带动范围内的土地价值增值，与快速路建设总投资额做比值处理。

②建设条件

■ 征地拆迁

→ 基于具体快速路建设方案，计算建设路线沿线征地拆迁金额占总工程款比例（%）；

■ 建设条件与技术难度

→ 定性指标，根据具体的施工方案和具体沿线现状进行定性评价。

■ 社会风险影响

→ 定性指标，根据项目立项前维稳风险评估报告，定性分析评价快速路建设项目对区域社会风险影响大小。

■ 城市景观影响

→ D/H值：从知觉范畴的形态法则出发，考虑快速路修建对周边区域居民的感官影响，以沿线快速路高架边缘至周边建筑的距离宽度D与建筑物的高度H比值D/H均值作为评判指标，见图1。

③交通需求

■ 断面交通量

→ 基于交通模型，定量预测未来的道路横断面交通流量大小。

■ 区域交通疏解

→ 定性评价规划快速路建成后，对周边区域交通整体缓解程度；结合周边区域路网快速路建成前后整体服务水平变化进行定性与定量评价。

■ 与其他交通系统功能协调性

→根据现状及规划年内建成的轨道线网方向，与快速路在客流走廊上的共线情况进行分析，突出快速联系功能，拥有共线轨道交通则快速路建设需求相对较低（轨道与快速路共建除外）。

图1 D/H值示意图

■ 与重要枢纽衔接性

→ 定性指标，依据城市现状及规划资料，判断规划快速路与周边枢纽间衔接需求程度。

④产业协调

■ 重大功能板块支撑

→ 依据城市相关规划，对重点功能区块位置分布进行梳理，并结合快速路10min覆盖范围面积，定量计算单位长度快速路支撑带动重大功能板块面积。

■ 重大功能性产业分布

→ 定性指标，依据当地城市规划未来重要功能性产业基地位置分布，定性分析快速路对沿线重大功能性产业（重点关注制造业）影响。

3.3 快速路建设时序评价

3.3.1 快速路建设时序评价思路

①分析影响快速路建设时序的因素，选取评价指标因素。

②量化评价指标，通过规范化将其转化为定性指标；将定性指标转化为区间尺度指标，进行标准化处理。

③利用层次分析法为评价指标权重赋值，并计算快速路建设优先度指标。

④依据优先度计算结果，结合年度资金总量对快速路建设时序进行排序。

3.3.2 层次分析法选取原因

①优先度计算是一个复杂的多目标决策模型，参数较多，模型若过于理论化、精细化，参数校正难度大，目标函数过于冗长，计算量大且不易收敛，易脱离实际，项目落地性差；

②建设项目影响因素较多，一些影响因素的评价分级目前暂无明确标准，需业内熟悉宁波市实际情况的专家进行定量与定性相结合的讨论予以确定；

③层次分析法对于模型的复杂度与精确度要求不高，可以更全面的考虑影响因素，参数校正过程主要存在于对影响因素的权重确定过程中，易操作且能够切合宁波市实际。

3.4 计算步骤

Step1：对可量化指标进行计算，参照公式3-1、表2～3转换为定性指标，其中建设条件为成本型指标，土地带动、交通需求、产业协调为效益型指标。对于大指标下的子因素指标也依据式3-1进行计算。

其中：P：大指标分数；

表2 土地带动指标定量定性转化

表3 建设条件定量定性转化

表4 交通需求定量定性转化

表5 产业协调定量定性转化

Step2：将上一步定量指标转化后的定性指标和原有的定性指标依据表6双极尺度指标，转化为1～9的分数值；

表6 双极尺度迷糊对应关系

Step3：将效益型指标和成本型指标依据式3-2进行标准化处理。

其中：

P*:标准化后指标值;

Pij::第i条快速路的第j个指标值;

0≤P* ≤1;

Step4：利用式3-3计算每一条快速路的优先度，结合年度资金，对快速路建设时序进行排序。

其中：

Ii: 优先度；

Pi*: 各指标标准化后得分值；

ai: 各指标权值；

4 案例应用

本文以宁波市“十四五”期间快速路建设为实例，计算宁波“十四五”时期城市快速路建设规模和项目优先度。

4.1 宁波快速路现状概述

宁波市快速路已建成72.1km，绕城范围内建成率37%，居民平均出行距离5.3km，机动化平均出行距离10.3km，机动化出行时耗38.9分钟/人，中长距离空间出行缺乏效率，快速路交通分担率偏低，对城市交通疏解作用不强。

中心城区快速路、主干路、次干路和支路路网级配为0.14:1.0:0.6:1.86，路网级配比例有待改善[8]，见图2。

4.2 建设规模确定

①城市土地储备情况。根据5年土地储备计划，城市东南部土地储备和重点区块体量呈现“双高”，重点区块增量占比也处在较高水平。西部拓展完善片区待机场四期和宁波铁路西站建设明确后，该片区的可开发潜力也非常高，见图3。

图2 宁波现状快速路分布

图3 片区土地储备情况

②对外交通需求预测。2025年，绕城范围内对外出行总量达到2.85万pcu/h，比2019年的2.16万pcu/h增长32%，对外出行需求显著增强，具体方位情况来看，“绕城—镇海、北仑”沿海轴进一步强化，比2019年增长41%，同时，镇海与北仑的组团间交通联系需求强烈；绕城与东钱湖切向联系加强，比2019年增长24%。

③内部交通需求预测。2025年，绕城范围内部出行总量达到24.9万pcu/h，比2019年增长34%；从组团间出行特征来看，三江口、东部新城、南部新城组团之间出行量较大，特别是三江口—南部新城的出行量居于高位，见表7、图4。

表7 2025年绕城区内部出行分布和增幅

图4 2025年内部跨区机动车出行分布

④重大约束条件影响分析。一是目前部分重大项目用地的规划指标未覆盖，如环城南路东延等快速路受土地要素制约影响较大，特别是涉及到永久基本农田的项目，面对当下生态保护高压态势，土地要素已成为项目建设决策“一票否决”因素。二是重大工程建设条件约束，如通途路存在路轨合建段，快速路建设与否及何时建设取决于轨道建设。

⑤功能性分析。对规划快速路进行功能性分析，此次快速路建设时序研究以绕城内快速路基本骨架“成环成网”为首要目标，而基于对绕城内主要快速路的功能定位、面临问题分析，九龙大道由于庄桥机场的限制，具有极大的实施不确定性，本次情景测试中将其剔除。

⑥建设目标。在保障城市交通高效、有序、可持续发展的前提下，兼顾“满足需求和引导发展”要求，以城市综合交通战略和近远期目标为指导，提出宁波快速路建设目标。

⑦快速路建设总体规模确定。结合“十三五”期间财政投资情况，按照稳投资和强投资两套方案进行情景假设：

■ 稳投资方案以快速路建设五年累计总投资200亿元为基准，基本保持在“十三五”的投资水平，略有增长：

稳投资方案一：东钱湖快速路+通途路（东外环-机场路）；

稳投资方案二：东钱湖快速路+鄞州大道+秋实路+广德湖路；

稳投资方案三：东钱湖快速路+世纪大道（百丈路-北环）+鄞州大道+秋实路，见表9。

表8 宁波市中心城区快速路建设目标

表9 稳投资方案预测数据

■ 强投资方案以五年累计总投资400亿元为基准，集中财力强化快速路建设：

强投资方案一：东钱湖快速路+通途路+鄞州大道+秋实路+广德湖路；

强投资方案二：东钱湖快速路+世纪大道+鄞州大道+广德湖路+秋实路+东环北延+北环东延，见表10。

从总投资、土地带动、快速路分担率等因素对备选方案进行测试，以方案建成后的效益平衡性为评价标准，稳投资方案下选择方案二，强投资方案下选择方案二，见图5。

4.3 评价指标值确定

根据已有资料及模型预测数据，进行定性与定量结合评价标准，对指标体系内的各项指标进行评分，具体评价数值如下表11～12。

表10 强投资方案预测数据

图5 情景假设多方案测试雷达图

表11 指标实际值表

4.4 快速路建设优先度计算

利用式3-3，对快速路建设时序优先度进行计算，表13～14为专家打分确定的各指标权值。表15为建设规模下各条快速路优先度计算结果。

稳资方案下，快速路建设时序为：①东钱湖快速路、②鄞州大道、③秋实路、④广德湖快速路。

表12 指标得分表

表13 专家打分后的各指标权值

表14 评价体系子因素权值表

表15 强投资方案快速路建设优先度计算结果

高投资方案下，快速路建设时序为：①东钱湖快速路、②鄞州大道、③秋实路、④广德湖快速路、⑤世纪大道、⑥北环东延、⑦东环北延。

5 总结

本文通过对城市快速路建设规模影响因素梳理研究，基于四阶段理论，从带动土地利用开发、缓解城市内外交通需求、建设资金规模大小、考虑重大约束条件四个方面进行综合分析，提出各阶段城市快速路建设目标，并进行多情景假设测试，以不同方案下的效益平衡性为评价标准，确定城市快速路近期的建设规模。在既定建设规模下，构建以土地开发、工程实施条件、交通服务、产业协调四个一级指标、十三个二级指标的建设时序评价体系。应用层次分析法，计算每条快速路项目的建设优先度，为快速路近期建设时序排序提供了可靠有效的科学依据。最后以宁波市为例，提出了宁波市“十四五”期间城市快速路建设时序，为宁波市城市基础设施建设提供科学依据。