第4章_交通网络布局规划与设计

第4章交通网络布局规划与设计是交通规划的基础工作之一。交通规划中交通小区的划分、交通网络布局、交通网络的数学建模知识与技术，包括：交通网络构成的基本要素、各种交通网络的表现法以及公共交通方式相互换乘等复杂的交通网络表现法，网络布局评价指标。为后述各章的学习奠定基础。主要内容:第1节概述第2节交通小区划分第3节交通网络与线路布局规划第4节交通网络的拓扑建模第１节概述网络：在运筹学理论及其应用问题中，数学建模是非常重要的概念且极其有用时刻表编制问题、最短路搜索问题和网络流等问题的简单明了表现和高效处理预测各种交通设施的利用量、各区间和节点（枢纽）等的利用量交通网络作为交通需求预测的条件，网络对解决交通需求预测问题极其重要一个区域的网络规模？如何计算机模型化？第2节交通小区划分图例码头用地物流用地商业用地工业用地住宅用地研究用地绿化用地12345北京市建成区交通小区划分示意图第3节交通网络与线路布局规划一、交通网络结构与布局1．城市交通网络基本结构形式城市交通网络的基本结构形式大致可以分为：方格网式、带状、放射状、环形放射状和自由式等。交通网络结构形式，尤其是城市交通网络结构，决定了城市的骨架和城市的发展。(1)方格网式是一种常见的交通网络形式优点：各部分的可达性均等，秩序性和方向感较好，易于辨别，网络可靠性较高，有利于城市用地的划分和建筑的布置。缺点：网络空间形式简单、对角线方向交通的直线系数较小。图4.3-1方格网式交通网(2)带状由一条或几条主要交通线路沿带状轴向延伸，并与一些相垂直的次级交通线路组成类似方格状的交通网。可使城市的土地利用布局沿着交通轴线方向延伸并接近自然，对地形、水系等条件适应性较好。(3)放射状放射状交通网络常被用于连接主城与卫星城之间(4)环形放射状由环形和放射交通线路组合而成。放射状交通线路承担内外出行，并连接主城与卫星城；环形交通网承担区与区之间或过境出行，连接卫星城之间，减少卫星城之间的出行穿越主城中心。(5)自由式多为因地形、水系或其他条件限制而自由布置。优点：较好地满足地形、水系及其他限制条件。适合于地形条件较复杂及其他限制条件较苛刻的城市。在风景旅游城市或风景旅游区可以采用自由式路网，以便于与自然景观的较好协调。缺点：无秩序、方向性差，同时道路交叉口易形成畸形交叉。2．城市交通网络形式与城市类型(1)城市规模与路网形式特大城市：非农业人口100万以上大城市：非农业人口50万～100万中等城市：非农业人口20万～50万小城市：非农业人口20万以下特大、大城市：道路网一般比较复杂，多为几种典型路网形式的混合式路网。原因一：特大和大城市历史发展过程较长，用地规模大，地形、自然条件比较复杂，很难以单一的路网形式适应；原因二：我国古代的城市是以礼制建城，“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，九涂九轨，左祖右社，面朝后市，市朝一夫。”（《周礼•考工记》）。中等城市：路网布局相对比较简单，多以一种典型形式为主，在平原地区和限制条件比较少的地区，多以方格网式为主。小城市：一般以几条主干街道为主。(2)城市性质与路网形式城市按照其主要的土地利用、经济位置等可分为：工业城市、中心城市、交通枢纽城市及特殊功能城市（如旅游城市等）。交通枢纽城市又可以分为铁路枢纽城市、海港城市、河埠城市和水上交通枢纽城市等。(3)城市在区域交通网中的位置与路网形式按照城市在区域交通网络中的位置和对外交通的组织形式：交通枢纽、尽头式和穿越式城市。(4)城市发展形态结构与路网形式中央组团式、分散组团式、带状、棋盘式和自由式。特点：有一个强大的城市中心，与此对应的交通网络应该是放射形或环形放射状，以处理城市的内外交通和过境交通。①中央组团式结构图4.4-6J.M.Tomson的城市结构模式②分散组团式结构：由几个中心组成，与此对应的交通网络应该是环形放射状或带状形式。它适用于地形比较复杂的城市，如重庆、包头等城市。③带状结构：由几个分布于同一带上的组团组成，因此与此对应的交通网为带状形式。它适用于受地形限制的城市，如兰州、桂林、深圳等城市。④棋盘式结构：城市均匀分布，与此对应的交通网络为方格式交通网。它适用于地形限制较少的平原地区，如北京、西安、开封等城市。⑤自由式结构：受特定的地形、水系等约束而自由发展，与此对应的交通网络为自由式交通网。它适用于海岸城市或水系比较发达的地区，如天津、大连、青岛等城市。二、交通网络布局规划指标1．评价指标(1)道路网密度(km/km2)国土系数法ML：道路网密度；L：道路长度(km)；M：用地面积(km2)。《城市道路交通规划设计规范》(GB50220-95)APIL：国土系数；I：人均国民收入(万元)；A：区域面积(km2)；P：区域人口(万人)。在国家公路网规划“7918”中的应用：NLKNAKN：路网连通度。树状取1.0，方格状取2.0，放射状+对角状取3.0。实际取1.3—1.5；ξ：路网变形系数，取1.05—1.15；N：区域内节点数量（个）；A：区域面积(km2)。国家中长期国家高速公路网布局方案目标：连接所有人口超过20万人的中等以上城市。不同方案的城市数量方案城市人口规模(万人)城市个数（个）高方案10555中方案20319低方案30204方案路网规模(万km)路网密度(km/100km2)覆盖人口(亿人)高方案11—12.51.15—1.302.3中方案8--90.83—0.942.0低方案6--70.63—0.731.7规模估计及覆盖人口(1)节点重要度法节点重要度法是路网布局规划的一种常用方法。该方法从规划区域内节点分析入手，通过对节点重要度、线路重要度的计算，完成由点及线、由线及网的布局过程。拓扑结构和交通状况等相对重要节点。1mijijjjeLae布局规划的理论与方法：(2)交通区位法交通区位线的区划网络图存在由重要性而决定的等级级别。结合网络布局规划的特点有针对性地区划各种区位线，如高速公路区位线、快速路区位线、城市主干路区位线、主要拥堵路线及拥堵节点区位线、立交匝道出入口区位线、广场区位线等项目城市规模与人口（万人）快速路主干路次干路支路机动车设计速度(km/h)大城市20080604030≤20060-8040-604030中等城市--404030道路网密度(公里／平方公里)大城市2000.4-0.50.8-1.21.2-1.43-4≤2000.3-0.40.8-1.21.2-1.43-4中等城市--1.0-1.21.2-1.43-4道路中机动车车道条数(条)大城市2006-86-84-63-4≤2004-64-64-62中等城市--42-42道路宽度(m)大城市20040-4545-5540-5015-30≤20035-4040-5030-4515-20中等城市--35-4530-4015-20表7.1.6-1大、中城市道路网规划指标项目城市人口（万人）干路支路机动车设计速度(km/h)540201-5402014020道路网密度(公里／平方公里)53-43-51-54-54-615-66-8道路中机动车车道条数(条)52-421-52-4212-32道路宽度(m)525-3512-151-525-3512-15125-3012-15表7.1.6-2小城市道路网规划指标纽约芝加哥旧金山伦敦米兰巴黎巴塞罗那东京名古屋大阪平均值道路面积率(%)25.423.414.916.68.720.015.814.114.417.217.1人均道路用地(m2/人)28.345.925.327.19.6——8.810.322.814.221.4道路网密度(km/km2)13.118.636.78.007.1413.318.418.418.118.116.2道路用地率(%)人均道路用地(m2/人)道路网密度(km/km2)上海9.433.29.07北京6.114.85.98天津9.597.19.29沈阳9.194.79.16武汉5.723.66.06广州6.664.56.66哈尔滨8.745.310.4重庆8.924.011.46南京7.074.86.98西安7.645.57.59成都8.404.27.74大连6.347.04.28长春7.755.06.60太原6.266.66.96济南13.6510.411.09兰州3.194.23.09昆明3.572.93.38郑州5.835.04.90长沙4.964.36.61杭州6.335.08.19南昌5.092.99.37石家庄7.536.07.27国家中长期国家高速公路网布局方案高速公路网指标：贯穿全国所有的省会级城市、目前城镇人口在20万以上的城市，并与其他运输方式相衔接，连接起包括50个铁路枢纽、140多个公路枢纽和50多个水路枢纽在内的全国所有重要的交通枢纽，形成综合运输大通道和较为完善的集疏运系统。日本：从全国所有的市、町、村政府所在地，15分钟之内上高速公路。(2)干路网间距(km)干路网间距即两条干路之间的间隔，对道路网密度起到决定作用。我国没有规定城市干路的间隔，国际上各国采用的标准也不一致。荷兰规定干路间隔为800～1000m；美国为1/2～2英里；丹麦哥本哈根为700m；德国慕尼黑为700～1000m；英国道路多采用区域自动化控制，道路间距以250～700m为宜；日本没有规定干路间隔的具体数值。(3)路网结构路网结构：城市快速路、主干路、次干路、支路在长度上的比例，衡量道路网的结构合理性。根据城市道路功能的分类和保证交通流的畅通，道路的交通结构应该为“塔”字型，即城市快速路的比例最小、按照城市快速路、主干路、次干路、支路的顺序比例逐渐增高。其比例值分别被推荐为≤5%、27%～30%、32%和33%～36%。(4)道路面积率（%）道路面积率即道路用地(S1)面积占城市建设用地面积的比例。我国国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》中，要求道路广场用地(S)占城市建设用地的比例为8%～15%，参照表4.3-1所示国外城市的数值可知，我国国标的规定值偏小。为了适应大城市交通发展的需要，建议将我国的城市道路面积率调整到10%～30%较为合适。MSp(5)人均道路面积(m2/人)人均道路面积是指城市居民人均占有的道路面积。我国国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》中，给出了道路广场用地为7～15m2/人，这一指标是与上述8%～15%的道路广场用地率相对应的，因此大城市的人均道路用地面积指标也应该相应提高。610PS(6)道路网的可达性道路网的可达性(Accessibility)是指所有交通小区中心到达道路网最短距离的平均值。zNiizaLNL11Nz—交通小区数；Li—i交通小区到道路网的最短距离。(7)道路网连接度道路网连接度是指道路网中路段之间的连接程度M—道路网中路段数；N—道路网的节点数。NMJ2网络布局形式节点数网络总边数连接度值32402.545683.0981.817323.8(8)非直线系数某线路的非直线系数：实际道路长度/两端点间的直线距离Lij—线路实际长度(km)；lij—线路两端点间的直线长度(km)。ijijijlLR3.1ijR2.评价体系层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)是美国运筹学家T.L.Saaty于1973年在针对将现代管理中存在的复杂且模糊的相关关系转化为定量分析问题时，提出的一种层次权重评价决策分析方法。(1)明确问题，建立层次结构模型；(2)构造判断矩阵；(3)计算单一准则下各要素的相对权重；(4)计算各层要素的组合权重。(1)目标层。只有一个要素，一般是分析问题的预定目标或理想结果。(2)中间层。包括为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干层次组成，包括所需要考虑的准则、子准则，因此也称为准则层。(3)方案层。方案层是整个层次结构中的最低层，表示为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等等。图4.3-1城市道路网布局规划层次结构模型城市道路网布局最优道路网密度干