城市快速路通行能力及新分析体系构建研究

王建

（青岛高投建设工程有限公司，山东 青岛 266000）

0 引言

城市快速路是城市道路网的重要组成部分，也是城市交通体系的重要支撑，快速路系统运行效率直接影响城市路网的整体运行效率。正确评价和提高城市快速路通行能力，对促进我国城市快速路交通发展有重要意义。基于此，对城市快速路通行能力及新分析体系的构建进行研究。

1 快速路的交通特性

快速路作为城市重要的交通基础设施，具有以下六个特征。

第一，速度快。快速路是一种特殊的城市道路，一般由两条或两条以上车道组成，部分快速路还设有中央分隔带或绿化带，是城市中的快速交通干线，承担城市中重要的交通任务，其行驶速度非常快，高峰时可能超过80km/h。

第二，服务水平高。快速路具有较高的通行能力，可以快速疏解城市主干路交通压力，降低城市道路的交通拥挤程度。同时，快速路可以大幅提高路网的通行能力、改善路网结构、减少车辆延误、提高道路服务水平[1]。

第三，交通流稳定性好。我国的快速路设施较为完善，其设计车速通常高于一般的城市道路。另外，快速路具有交通运行环境较好、通行能力强、运行速度快等特点，这也使得快速路交通流的稳定性较好。但是，由于快速路的车流量较大，如果交叉口没有足够的入口车道，车辆容易在匝道处发生排队现象。

第四，安全事故风险高。由于快速路具有车速快、流量大等特点，因此安全事故风险高，追尾事故、横向碰撞事故、侧撞事故等较为突出，且一旦发生安全事故，容易造成大面积、长时间拥堵。

第五，快速路建设标准远远高于一般城市道路，因此对城市交通基础设施的要求也比较高。

第六，对周边环境影响大。快速路主要连接城市重要的功能区和居住区等人口密集区域，且一些城市主干道一般会在城市副中心设置匝道或立交节点，设计车速往往超过60km/h 以上，会对周边环境造成一定影响。

2 快速路通行能力影响因素

影响快速路通行能力的因素是多方面的，车道数、车道宽度、行驶速度、车道结构等因素都会对快速路通行能力产生影响。例如，城市快速路的结构形式以单幅为主，且单幅长度较短（一般小于100m），其通行能力约为4×2.5=10（km/h）；城市快速路的道路等级为城市主干路，其通行能力约为3×4=12（km/h）等。然而，由于城市快速路通行能力受到上述多种因素的影响，因此要想得到准确的通行能力计算结果，需要对这些因素进行深入分析，然后确定其影响程度。

2.1 影响因素分析

车道数、车道宽度、行驶速度、车道结构、快速路的匝道设置、路口设计等都是影响快速路通行能力的重要因素。

其中，车道数对快速路通行能力的影响较大，车道数越多，通行能力越高；车道宽度对快速路通行能力也有一定的影响，过宽的车道会影响交通效率；在车道结构方面，单幅道路上单向行驶时通行能力最大。因此，根据不同的交通需求和道路条件选取合理的车道宽度和单幅长度可以提高快速路的通行能力[2]。

2.2 通行能力计算方法分析

通行能力分析需要基于相关计算结果，而通行能力计算的过程涉及车道数、车道宽度、行驶速度等众多因素，所以要想得到准确的通行能力计算结果，首先需要对这些影响因素进行深入分析。目前通行能力计算方法主要有三种：一是根据经验公式或实测数据计算；二是根据实测数据与经验公式相结合的方式进行计算；三是使用基于数据统计的方法进行计算。

3 城市快速路通行能力再认识

城市快速路是一种新型交通基础设施，在我国有着十分广泛的应用前景。然而，目前国内外学者对快速路的研究主要集中在宏观层面，在微观层面则缺乏系统的研究。例如，国内外学者对快速路通行能力的研究主要集中在城市快速路通行能力、交通运行特征等方面，缺乏对快速路功能定位、空间尺度和线形设计等方面的研究。此外，对城市快速路设计规范中规定的快速路通行能力确定方法，如直接法、间接法、综合法等方面的研究也存在不同程度的不足。

采用直接法进行快速路通行能力计算时，无法考虑匝道的影响；采用间接法进行快速路通行能力计算时，不能充分考虑匝道对快速路通行能力的影响；采用综合法进行快速路通行能力计算时，会忽略部分城市道路、轨道交通等其他交通方式对快速路通行能力的影响。因此，综合考虑城市空间、交通管理等因素来确定城市快速路的通行能力是十分必要且可行的。不同于道路系统设计规范中对快速路通行能力的规定，城市快速路系统设计规范中关于城市快速路系统通行能力的计算方法有以下几个特点。

首先是数据驱动。计算方法通常依赖于实际数据，如道路长度、车辆流量、车速、车道数等。这些数据可通过交通调查、交通仿真模型或交通监测设备获取。

其次是基于道路规划参数，计算方法考虑道路设计的宽度、标线、障碍物等因素，以确定道路上可容纳的车道数和车辆的最大通行能力。

再次是基于车辆流动特性，计算方法考虑车辆流量的变化和分布，以及车辆之间的交互行为和运输效率，从而估算道路通行能力。

最后是计算方法需考虑交通信号灯、车道限制、交通管制等交通管理措施对车辆通畅度的影响，以提供更准确的通行能力估算。

总的来说，城市快速路系统通行能力的计算方法是基于实际交通数据和道路设计参数的模型化分析，旨在提供准确的通行能力估算和交通规划决策支持。

3.1 功能定位

快速路是城市交通的重要组成部分，主要服务于车辆通行，其通行能力应以满足车辆通行需求为前提。从促进城市交通出行方面来看，在快速路上可以通过限制部分机动车行驶速度来缓解交通拥堵、引导或调整道路交通需求；从提升城市空间品质方面来看，可以通过在快速路上设置非机动车道等措施改善道路空间环境；从促进城市交通出行与土地利用协调发展方面来看，可以通过在快速路上合理设置匝道等措施引导车辆避开部分出行高峰时段。

3.2 空间尺度

快速路有明显的线形特征，这是由快速路自身的特点决定的。

城市快速路通行空间尺度可以从以下几个方面进行考虑：

首先是纵向空间尺度，城市快速路的纵向空间尺度通常指快速路的长度。快速路的长度可以根据城市的规模、交通需求和道路网络规划来确定，一般分为短距离快速路、中距离快速路和长距离快速路。短距离快速路通常用于城市内部交通疏导，中距离快速路多用于城市周边交通连接，长距离快速路则负责城市与城市之间的连接。

其次是横向空间尺度，城市快速路的横向空间尺度包括快速路的宽度和车道数。宽度通常根据车流量和道路设计标准来确定，车道数则取决于车辆通行量和交通需求。一般来说，快速路的宽度会比普通城市道路宽一些，车道数也较多，以满足高速车流的通行需求。

再次是路侧空间尺度，城市快速路的路侧空间尺度指快速路两侧的辅助设施、绿化带、服务设施等所占用的空间。这些路侧空间的规模和布局可以根据城市的发展要求和道路设计标准来确定，以实现交通功能和环境效益的平衡。

最后是路网空间尺度，城市快速路的路网空间尺度指快速路与其他道路网络的连接与衔接。快速路与城市道路、高速公路等其他道路之间的互通连接和交叉口设置需要合理规划，以确保交通畅通和交通流的高效运行。

总体来说，城市快速路通行空间尺度是根据城市规模、交通需求和道路网络规划等因素综合考虑确定的，旨在提供高速、安全、便捷的交通通行环境。

4 城市快速路通行能力新分析体系构建

通行能力是指一定时间内某一特定道路通行车辆的能力，通常用平均每单位时间通过某一特定道路的车辆数来衡量。确定城市快速路通行能力时，可以从宏观层面分析快速路空间尺度的影响因素，也可从微观层面分析快速路线形设计对快速路通行能力的影响。

从空间尺度的角度来看，城市快速路建设用地往往是有限的，在有限的空间内规划建设快速路能有效提高空间利用效率。另外，进行城市快速路设计时，应充分考虑交通流量需求与城市空间形态之间的关系，优化设计快速路线形，以提高快速路通行能力。

4.1 考虑交通流特点

城市快速路通行能力新分析体系的构建需要充分考虑以下交通流特点：

一是高峰期交通流密集。城市快速路在高峰时段会出现大量的车辆流动，这些车辆通常处于高速运行状态，新分析体系的构建需要考虑交通流的时间分布规律和高峰期的车流量特点。

二是车辆速度梯度。城市快速路上不同车道的车速情况不同，新分析体系的构建需要考虑不同车道的通行能力，以及车道速度差异对整体通行能力的影响。

三是分流和合流效果。城市快速路上常常存在分流和合流的情况，如出口处的车流分流到不同的出口道或地面道路上，入口处的车流合流到主干道上。新分析体系的构建需要考虑分流和合流效果对通行能力的影响。

四是交通事故和堵塞事件。城市快速路上经常发生交通事故和堵塞事件，这会对通行能力产生影响。新分析体系的构建需要考虑交通事故和堵塞事件的发生概率和对通行能力的影响程度。

五是地理环境和道路设计特点。城市快速路的地理环境和道路设计特点对通行能力有重要影响。新分析体系的构建需要考虑交通流通行特点与地理环境和道路设计特点之间的关联性，以及如何合理评估这些因素对通行能力的影响。

通过充分考虑以上交通流特点，能够构建更准确、可靠和实用的城市快速路通行能力新分析体系，为城市交通规划和管理提供科学依据。

4.2 设置评估指标

城市快速路通行能力的新分析体系构建需要设置一系列评估指标，以全面衡量快速路的通行能力和效率。

第一，车流量。评估车辆在单位时间内通过快速路的数量，是评估通行能力的基本指标之一。第二，车速。评估车辆在快速路上的平均速度，可以根据不同车道进行评估。第三，线性密度，评估单位长度上的车辆数目，可用分析快速路上车流的密集程度和拥堵情况。第四，饱和度。评估车流对道路容量的利用程度，通常以车辆数或车道数为单位。第五，出行时间预测。通过大数据分析行程时间、路况等信息，以准确预测车辆通过快速路的时间，从而合理规划路线，规避交通拥堵。第六，行驶舒适性，评估车辆在快速路上的平稳性和安全性，以及减少交通事故和堵塞事件的发生。第七，服务水平，评估快速路提供的服务质量，包括通行速度、出行可靠性、交通流畅度等方面。第八，交通流分布均衡性。评估不同区域、车道或出口之间交通流的分布均衡度，以避免局部拥堵和不平衡现象。第九，环境影响。评估快速路对周围环境的影响，包括噪声、空气质量和土地利用等方面。

以上评估指标可以结合实际需求进行调整和补充，进而构建一个全面、客观、有效的城市快速路通行能力分析体系，这有助于了解和改进城市快速路的运行状况，提高交通效能和道路安全性。

4.3 数据采集与处理

构建城市快速路通行能力新分析体系，数据采集与处理关重要。以下是一些常见的数据采集与处理方案：

第一，车辆计数和流量测量。使用交通流量监测设备（如传感器、摄像头等）对快速路上的车辆进行计数和流量测量。这些设备可以记录车辆通过的时间、位置和速度等关键信息。

第二，GPS 数据。利用车辆上搭载的GPS 设备或移动设备的GPS 功能，获取车辆的位置数据。这些数据可以用于分析车辆行驶轨迹、车速和行程时间等信息。

第三，路况监测数据。利用交通监控设备、道路传感器等，采集与路况相关的数据，如拥堵情况、事故信息、车辆停留时间等。

第四，调查问卷。通过问卷调查或实地调查等方式，收集驾驶员和乘客对快速路通行的体验，获取其观点和反馈意见。可以使用数据处理软件或编程语言（如Python、R 等）对采集到的数据需要进行清洗、整理和分析，实现数据可视化等。

第五，建立模型和模拟。利用采集到的数据和处理结果，建立模型和模拟快速路的通行能力，用以预测未来的交通流量、分析不同因素对通行能力的影响等。

由于实际情况可能会因不同城市和需求而有所不同。在构建新的分析体系之前，应考虑数据采集方法的合理性、数据质量的保证以及数据隐私和安全的问题。

5 结语

目前，随着城市人口的增加和汽车保有量的增长，城市快速路通行能力面临着严重挑战。如何优化城市快速路的通行能力以及提出建立新的分析体系也逐渐成为相关研究者着重探索的一类问题。快速路通行能力的研究对城市交通规划和设计非常重要，能够帮助交通管理部门确定合理的道路容量，保障道路通行的顺畅与安全。相信，未来城市快速路通行能力及新分析体系的发展方向将倾向于智能化、网络化、多模态和环境友好型，从而更好地满足日益增长的交通需求和提高城市交通系统的整体效率。