路网服务水平影响下的机动车规模预测

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1、中国城市交通规划学会2 0 0 5 年论文集 路网服务水平影响下的机动车规模预测 东南大学交通学院朱海清陈学武 【摘要】本文在“时空消耗”的路网广义容量计算模型的基础上，引入了路网服务水平的 概念，并建立了路网服务水平影响下的路网容量计算模型。在此基础上，根据公共客运机动车 ( 公交车、出租车) 和其他机动车的不同出行特点，对路网容量下各类机动车保有量进行了预 测，为实现机动车发展规模的宏观控制提供了依据。 【关t 词】路网容量，路网服务水平，机动车保有量预测 路网容量是在实际道路网结构和交通条件且对应于一定的服务水平下，城市道路网络单位 服务时间所能容纳的最大车辆数量。路网服务水平是道路使用

2、者从道路状况、交通条件、道路 环境等方面得到的服务效果，综合反映了道路的服务质量和满意程度。路网容量与路网服务水 平是密切相关的。一条道路的容量大小是随着该道路所要求的服务水平高低而变化的，服务水 平要求提高，则道路容量减小。反之，降低服务水平要求，则道路容量增大，而且不同等级的 道路规划所要求达到的理想服务水平也不相同。 本文在“时空消耗”的路网广义容量计算模型的基础上，引入了“路网服务水平”的概念， 建立了在“路网服务水平”影响下的路网容量计算模型，并利用此模型对路网容量下各类机动 车规模进行了预测，为城市交通管理提供了依据。 1 基于。时空消耗一的路喇容量计算模型 “时空消耗”是把城市道

3、路网看成是由时间和空间决定的一种资源，任何交通个体的出行 都会占用所使用道路的一定的时间和空间，即消耗一定的时空资源。因此可以根据道路网络时 空资源总量及各种交通个体时空资源消耗量可以来推算路网容量。 1 1 路网容量计算公式【3 】【4 】 r 理论路网容量D 计算公式为：D = ( 1 ) 乙v 城市道路时空总资源为：C = L T( 2 ) ， 交通个体( 机动车) 时空消耗为：C ，= h = _ 二L(3)st j h p 路段可能通行能力：N 。：3 6 0 0 ：1 0 0 0 V( 4 ) to lo 其中L 为机动车道总长度( k m ) ；T 为城市道路单位服务时间( h

4、) ；h 。为机动车行驶过程 中的平均车头间距( k m ) ；t 为机动车一次出行平均行驶时间( h ) ；1 。为机动车一次平均出行距 离( k m ) ；N p 为路段可能通行能力( p e u h ) 。t o 为连续车流车头最小安全时距( s ) ；V 为车速( k m h ) ： l o 为连续车流之间的最小安全间距( m ) 。 2 0 0 中国城市交通规划学会2 0 0 5 年论文集 1 2 路网容量计算公式的修正 影响路网容量的因素主要有道路区位因素、等级因素、车道使用频率因素、干扰因素及交 叉口因素等。由于每个因素的影响力度并不相同，为此经合并归类后选用具有代表意义的“交

5、叉口折减系数”和“车道综合折减系数”来反映上述因素对路网容量的影响。表1 和表2 分别 为各类城市道路交叉口折减系数和车道综合折减系数的推荐值3 I ： 表1 各类城市道路交叉口折减系数 于是得到机动车高峰小时理论路网容量的修正公式为： ，14 ， 广暑= ( r ，；刀2 i n i ) 孚 ( 5 ) o i = l P 式中f f 、7 7 “、刀2 i 、n i ( f _ 1 ，2 ，3 ，4 ) 分别为快速路、主干路、次干路、支路的长度、 交叉口折减系数、车道综合折减系数、机动车道数。 2 路网服务水平影响下的路网容量计算模型 2 1 路网服务水平的概念及度量参数 路网服务水平通常

6、是由速度、交通密度、行驶自由度、交通中断情况、舒适和便利程度等 参数描述和衡量的。在进行服务水平等级划分时，一般采用与路网服务水平关系最密切的关键 性参数来衡量。如美国快速道路服务水平分级的关键性参数是交通密度( 小客车英里车道) ： 日本按道路性质与其重要程度将道路划分为三个规划等级。 由于城市道路网由各等级道路组成，交叉口较多。因此，度量路网服务水平的关键性参数 需要有较好的通用性。在城市道路网中，V C ( 交通量通行能力) 作为城市道路路段或交叉口 的交通量与设计通行能力的比值，可以应用于城市各等级道路与交叉口。所以 W C 是目前最常 采用的度量路网服务水平的关键性参数。参照国内外经

7、验，路网服务水平等级的划分参照表3 ： 表3路网服务水平等级划分n 1 各等级服务水平下的交通状况为：A 畅行车流，基本上无延误；B 稳定车流，有少 量的延误；C 稳定车流，有一定的延误但司机可以接受；卜接近不稳定车流，有较大延 误，但司机还能接受；卜不稳定车流，交通拥挤，延误很大，司机无法忍受；卜强制车 流，交通严重阻塞，车辆时停时开。 2 0 l 中国城市交通规划学会2 0 0 5 年论文集 2 _ 2 考虑路网服务水平的路网容量计算模型 由公式( 3 ) 、( 4 ) 、( 5 ) 可以得到，路网容量可以用下式表述： n ：旦= C x 丝：c 翌：c 攀粤 ( 6 ) e 2 p L

8、y + f L + 上 3 63 6y 可以看出，路网容量和行车速度密切相关。因此，找到路网服务水平和行车速度之间的关 系，就可以建立路网服务水平和路网容量之间的关系模型。研究表明，车流在城市道路上的运 行速度与交通负荷( V C ) 的关系有如图1 所示的模式，即速度一交通负荷一关系模型分三种 情况：自由车流、正常车流及饱和车流。在交通负荷很小时，车辆以城市道路允许的最大车速 行驶，此时车速与交通负荷无关，交通负荷越过某个值后，车速基本上与交通负荷( V ，C ) 成 线性相关关系，车速随着交通负荷的增大而线性下降，当交通负荷接近饱和时，车速已降至很 低，车速与交通负荷( v C ) 呈以横

9、轴为渐进线的非线性关系u 1 。 U o 蜊 排 U m i n 图l车流速度交通负荷关系模型 常用的速度一交通负荷关系模型为： V = V 0 ( 1 0 9 4 V C )W C 0 9( 7 ) V = V O f 7 4 v c ) v c 0 9( 8 ) 式中：为设计车速( k I 】 1 ，1 1 ) ，不同等级的道路设计车速不同，同时规划所要求达到的服务 水平也不同，道路路段可能通行能力也有差异，如下表所示。 表4 各级道路设计车速与设计通行能力 道路类型快速路主干路次干路支路 设计车速( k m h )8 06 0 4 03 0 单车道设计通行能力C p c u h ) 1

10、2 0 01 3 0 01 3 9 09 0 0 注：表中各级道路的设计车速与一条车道通行能力取值主要参考我国城市道路设计规范( C J J 3 7 - - - - - 9 0 ) 中的相关 规定。 综上所述得到考虑不同等级道路服务水平的机动车高峰小时路网容量计算模型如下： ：号p ：尝p ： 急N p i 2 0 2 4 _ _ 一 i o o o f 锄r t 。- 。_ i = I x p ( 9 ) 其中乞、五、K jC i = 1 ，2 ，3 ，4 ) 分别为不同等级道路长度所占比例、对应服务水平下的v c 、 中国城市交通规划学会2 0 0 5 年论文集 设计车速( k I I 油

11、) ；P 为整个路网的平均饱和度。 3 路网容量下机动车保有预测方法 由于高峰小时不同性质、不同类型的车辆有着不同的运行特征。因此从优化交通方式结构 的角度出发，在优先发展公共交通的前提下，在路网容量下机动车保有量预测中，将公交车和 出租车单列出来，而其余车辆归为一类，确定其高峰小时出车率，由此得到各类机动车的保有 量。设公交车保有量为N B ，出租车保有量为N T ，则其他机动车保有量N C 的预测模型为： N c = I 、N NB k B p 8 一N T k T p T 、) | p c ( 1 0 ) 式中k B 、k 分别为公交车、出租车的车型换算系数；尾、屏、屈分别为公交车、出租

12、 车和其他机动车高峰小时出车率。 3 1 公交车保有量预测 现行的城市道路交通规划设计规范( G B 5 0 2 2 0 9 5 ) 规定，大城市公交车辆拥有量不低 于8 0 0 1 0 0 0 人一辆标准车( 相当于每万人1 0 1 2 5 辆) ，中小城市应1 2 0 0 1 5 0 0 人一辆标准车 ( 相当于每万人6 7 8 3 辆) 。本文采用运能分析法来得到公交车保有量，如式( 1 1 ) 所示： 虬= 嚣= 揣 式中Q B 为全日公交客运量( 单位) ；L 为公交车平均运距；W B 为每辆车单位小时额定生 产率；Q 为全日居民出行总量；5 为公交方式分担率；n 为公交车平均定员；

13、为平均满载率； V 为运营速度；h 为每辆车每禾平均营运小时数。 3 2 出租车保有量预测 出租车交通是城市客运交通的重要组成部分，其主要服务于市民中较高收入者及公务、娱 乐、看病、购物等弹性出行。此外，流动人口较多采用出租车出行。因此，出租车保有量采用 式( 1 2 ) 作为预测模型： 坼= 志= 4 鳓民( 形啦汁Q 流动 屏m P ( 1 2 ) 式中Q 为出租车需求总量；m 为单车平均载客数；P 为单车日平均载客次数；Q 居民、Q 流动分别为城市居民及流动人口出行总量；v i 、o i ( i = I ，2 ，3 ，4 ) 分别为上班、上学、弹性、 回程四种目的的出行占出行总量的比例及

14、出租车出行占四种目的的比例：哂为流动人口出行中 出租车所占比例。 3 。3 路网容量下其他机动车保有量预测 以路网服务水平影响下的路网容量为基础，根据已经确定的公交车和出租车的保有量，进 一步确定路网容量下其他机动车保有量，采用式( 1 0 ) 计算，即： N c = ( 、N N B k B p B N l - k T B | c 对应个体机动车使用的三种模式：限制型、竞争型和鼓励型， 时出车率屈通常取1 0 、2 0 和3 0 【5 1 。 ( 1 3 ) 城市个体机动车平均高峰小 中国城市交通规划学会2 0 0 5 奄黧兰叁 _ _ _ - _ _ 一。 4 实例分析 扬州市是我国著名的

15、风景旅游城市，在规划远期( 2 0 2 0 年) ，城市居民规划人口将达到1 0 0 万，规划面积为1 1 8 k m 2 ，城市布局将形成“一主三副”的格局。本文结合扬州市综合交通规 划的实践，运用路网容量下机动车的预测方法，对规划远期( 2 0 2 0 年) 扬州市机动车保有量进 行了预测。 4 1 规划路网容量分析 规划快速路、主干路、次干路、支路里程、占道路总里程的比例、平均车道数、设计时速、 服务水平、V C 等参数值如表4 所示。机动车一次平均出行距离为1 1 5 k m ，当整个路网饱和度 为O 7 0 ，根据公式( 9 ) 计算得到该状态下扬州市规划路网最大容量为8 3 l 万p c u 。 表5 扬州市规划路网特征 道路里程 占总里程比例平均车道数 设计时速服务 v c 等级 ( k m ) ( k i n h )水平 快速路 7 9 8 21 6 2 1 68 0B0 5 主干路 2 2 0 3 94 4 7 5 46 0 C 0 6 次干路 1 3 0 4 52 6 4 9 4 4 0OO 7 5 支路 6 1 3 81 2 5 5 23 0DO 7 5 4 2 规划路网容量下机动车保有量预测 4 2 1 公交车保有量馕测 根据交通需求预测，规划年全日居民出行总量为2 7 0 万人次，公交方式