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| 04城乡交通与市政基础设施 (卓健) 发布时间: 2016-04-01 点击: 4255

公交导向的道路网规划设计研究
2015年4月,在美国达拉斯举行的新城市主义宪章年会上,与会专家普遍将近年中国的城市规划和道路设计视为失败的案例。主要问题在于:超大的城市街区尺度、提倡小汽车及高速公路、不重视行人、规划设计只为少数中上层人士服务等。可见,在快速城镇化和机动化背景下,我们的道路规划设计有失方向,并极有可能扮演着促使小汽车使用的"引擎"。
当前我国道路规划设计手法主要脱胎于前苏联和欧美早期的传统规划理论方法,面临的主要问题在于如何改变现有规划方法及规范中隐含的以小汽车为导向的设计理念,实现从传统路网规划向创新路权规划的转变。路网、路权仅一字之差,但其宗旨迥异。前者从字面上未直接反映交通方式对路网设计的影响却实质上偏向了小汽车,后者则将这一问题明确化并着力建设公共交通占据主导地位的道路网。
本研究的主要目的正在于改变传统城市道路规划思路,从道路设计的尺度、密度、等级、连通度等结构要素和布局特征对出行方式行为的影响入手,构建促使公交增量出行的城市道路网规划设计理论方法。主要研究内容包括:
1. 中西方城市路网结构(或称街道模式)与出行方式选择行为的关系演进
回顾和分析中国自封建王朝以来、西方自文艺复兴以来的城市路网结构演进历程;阐述中西方各重要时期,街道模式与出行方式选择行为的相关性;从定性角度、以比较视野探寻二者的相互作用,厘清二者的内在逻辑关系,以供当代规划实践借鉴和参考。
2. 出行行为视角的路网规划设计要素定量分析
以南京市主城区为例,基于居民出行方式选择行为数据和建成环境数据,运用行为地理学的研究范式和逐步多元Logit回归的定量研究方法,分析道路尺度、道路密度等路网规划设计要素对公交及小汽车出行方式选择的作用机制和影响程度。
关键结论有:①部分道路设计指标,如道路尺度、道路密度显著影响出行方式选择行为;②增加道路密度并不一定显著提高步行、公交出行量,而是在道路尺度同步放大的前提下更加有利于小汽车出行;③新城土地利用的大尺度混合(如某些城市综合体及其所提供的大规模停车场地)严重影响和增加了小汽车出行,因此提高土地利用混合度的表述应细化为土地利用小尺度混合。
3. 城市基本路网结构与布局特征选择研究
在相同道路用地面积率条件下,基于排队论等运筹学方法,探讨适合于城区不同区位的道路尺度、密度、布局与交通组织的优化组合;从减少交通冲突点和提高慢行友好视角,探讨道路交叉口禁止右转的可行性及意义。
4. 公交导向下的城市道路等级及路网结构重构--理论与案例
剖析受古代道路分级思想及柯布西埃现代规划理论深刻影响的城市道路分级方法,指出其偏重于物质性和工程性;依据前述研究成果,从促使公交增量出行角度,重构城市道路等级体系;以南京、汕头等城市为例,分别从宏观、微观视角设计公交导向下的城市路网结构案例。
5. 接入视角的公交导向住区用地及路网布局研究
首先指出相较于香港的"地铁上盖物业"模式,我国居住区通行的大都是"私车上盖物业"模式。然后,基于香港、新加坡、东京等城市的案例,提出公交导向的居住区用地与路网布局经典模式,并将其划分为竖向接入、环形接入、放射接入、轻轨接入、地下接入、围合接入等。
该研究采用定量与定性相结合、(时间)纵向和(城市)横向作对比、理论与实践相互映证的手法,旨在为读者展现公交导向下的城市道路网结构体系和交通空间营造,以丰富道路网规划理论,和为抑制小汽车使用提供政策建议。研究成果将于近期集结成书出版,希望本书对于城市规划及交通规划领域的研究等从业人员会有所裨益。
来源:①石飞,路网特征对出行方式选择的影响机理及面向公交导向的大城市路网优化配置研究[R].国家自然科学基金,编号:51308281.
②石飞,面向公交优先道路分级下的城市路网结构优化研究[R].江苏省自然科学基金,编号:BK2012728.
(供稿:石飞)

交通运输、经济竞争力和竞争:城市角度的应用前景
长期以来,刺激经济增长是一个占主导地位的政策目标。为总结交通运输刺激发展措施的理论基础,本研究借助交通运输学和政治地理学这两个相关却联系极弱的理论来解释交通与经济的关系,通过对英国4个地区21个政府部门官员的实证访谈,研究城市和地区政府通过哪些交通运输手段实现经济目标。
首先,本研究综述了相关理论以证明交通运输投资促进城市增长方面的地位。长远来看,城市中的交通运输投资可以通过吸引就业岗位的产生来达到转变城市经济状态。经济学理论指出,交通运输是影响生产成本和劳动力市场的关键因素。实践经验和理论研究证明交通运输如何在各类经济目标上发挥重要作用,例如通过优化停车政策、提升配套设施条件以吸引知识型产业入驻。
随后,本研究总结了政治地理学中城市竞争和竞争力的概念。其中特别强调了城市群与创意产业对于城市竞争力的影响。一个广泛认同的概念是:“城市和区域竞争力是其对贸易投资和“基础设施供给”的吸引力。波特认为,一个地区的竞争力与其所在大区域的相对强弱有关,该领域所形成的集群是一个 “相互关联的企业、专业化供应商、服务提供商、相关行业企业和相关机构在地理上的聚集区”。
基于交通支持决策模型,本研究总结了交通运输的经济思想和证据。鉴于福利经济学理论,人们尽量减少总出行成本,以出行费用和出行时间的组合效益最佳为基础。交通拥堵、交通基础设施、投资和价格因素通过影响出行时间与费用造成不同地区福利均衡度的不同。将福利收益转化为经济效益,将交通时间转化为提高生产率和增强消费机会。交通系统的改变影响可达性,可达性又通过改变地区吸引力、就业机会和土地价格对土地利用产生影响。
进而,本研究论述了交通运输决策中城市竞争力的研究。研究的主要问题在于交通运输如何被用来支持城市或区域的竞争力。如果政府对交通运输方式的想法不同于交通决策相关工具所得出的结论,最终该如何来决定他们的决策?研究方式主要为访谈,对象包括英国21个交通、规划、以及经济部门地方当局官员,州郡的交通运输主管部门和区域合作伙伴。本研究选择了英国人口规模及经济水平不同的4个城市地区。衡量竞争力的指标为工作地各工业部门的区域总增加值(GVA),包括制造、建设、住宿和餐饮服务,信息通信、金融保险、专业科学技术、公共管理和国防及强制性社会保障等10个产业部门。
案例研究结果表明:①通过基础设施供应方面的交通干预,可提高城市吸引力;通过引进高附加值产业,促进就业增长;②通勤交通和交通模式对就业产生影响。城市群将促进乡镇发展,城市将从更大的经济体增长中受益;③交通堵塞将会限制城市竞争力尤其是就业增长;④零售业对停车有必要需求,但与缓解交通堵塞产生矛盾;⑤向中央政府寻求交通投资以及增强城市的连通性、可达性和通行能力都是地方政府实行城市区域一体化的重要原因。
最后,本研究提出:为提升城市竞争力,城市现状交通模式存在以下问题亟待解决:①政府对于交通运输所起作用的看法和提倡交通运输投资的做法有鲜明的分歧。目前政府尽管努力整合经济、土地利用和交通运输模式,但仍认为就业增长是依靠外部来源,进而将重点聚焦于再分配效应上;②交通运输在经济发展和城市竞争力中扮演的角色存在矛盾。城市一方面在通过提升基础设施质量来吸引外来投资,一方面又以道路堵塞和管理不良的交通网络等破坏性经济后果向中央政府索要长远投资;③虽然城市政府认为城市地区依靠强化功能以吸引高附加值产业是城市未来发展的关键,但是这在出行需求模式中几乎没有体现;④城市地区面临交通堵塞成为限制发展的主要问题,但目前仍缺乏关于需求管理措施的探讨。
来源:MULLEN C, MARSDEN G. Transport, economic competitiveness and competition: a city perspective[J]. Journal of Transport Geography, 2015(49): 1-8.
(供稿:谭琛)

土地利用和交通网络设计的一体化协同进化模型
随着经济和城镇化快速发展,交通需求和供给之间的矛盾逐渐增加。在城市增长过程中,交通问题变得日益严重且逐渐导致了城市综合性功能的丧失。其中,城市交通拥堵已经严重影响到城市正常的功能和可持续发展。为了减轻这种“城市病”,我们应该深入理解城市发展的内部机制,特别是土地利用和交通网络之间的关系。
本研究提出了土地利用和交通网络设计的一体化协同进化模型。这种交互的模型提供了一个支撑多种政策决定的重要方法,例如城市土地的供给、交通基础设施的提供,和增长管理。模型中,考虑到了两个经济主体,“政府”以及“企业和家庭”。一方面,政府基于有限的预算为改善当前的交通条件而对交通网络所做的投资决策。另一方面,企业和家庭根据每一个与道路网络可达性和房地产价格相关的交通区的吸引力来选择他们的位置。在发展过程中,土地利用由人口和就业分布表示。此外,在模型中通过道路交通网络的双层设计来提高道路通行能力。这种仿真实验显示,在发展过程中城市将会更加有效率,对于就业和人口分布有更高的平均可达性。
城市发展模型中的复杂点之一是土地利用和交通系统的相互作用。之前大部分的研究是将土地利用和交通分开,本研究则提出土地利用和交通网络设计一体化协同进化的模型。该模型研究了对居民择址的重要因子——住房的租金价格。确定出两个经济主体,以及他们之间的相互关系。
该模型包含四个部分:分别是交通需求模型、交通网络投资模型、住宅价格分布模型和土地利用模型。有两个主体:一个是住宅和公司;另一个是政府部门。总得来说,住宅和公司的分布决定了人口和就业的分布,组成了城市土地利用的结构。同时,城市土地利用的结构影响着交通需求,这将进一步影响政府部门对于道路投资。相对的,道路的投资直接影响到了交通网络的通行能力,这将进一步影响不同地区的交通出行费用,最终影响住宅的可达性的分布。模型的步骤和细节如下:
步骤1:人口和就业的最先分布是城市给定的,即预先的城市土地使用模式
步骤2:交通需求预测(四阶段方法)
交通需求模型把人口和就业分布的信息在给定的道路网络下转变为道路交通流,通过经典的交通规划方法:交通生成,交通分布和交通分配。
输入:人口和就业的分布
输出:交通网络上的交通流
步骤3:交通网络投资模型(连续的网络设计问题CNDP)
政府做投资的决定是为了在有限的资金条件下相对当前状况提高交通网络。
输入:交通网络上的交通流,通行能力(投资之前)等等
输出:增加通行能力(投资之后),在不同的交通区之间的交通花费
主体:政府部门
步骤4:可达性
输入:人口就业的分布,在不同交通区之间的交通费用等
输出:每个交通区的可达性
步骤5:住宅价格的分布模型
输入:在每一个交通区的交通费用,每年的平均的家庭收入等
输出:在每一个交通区的住宅租金价格
步骤6:土地利用模型
输入:每一个交通区的可达性,每一个交通区的住宅租金价格,人口和就业的分布(在择址之前)
输出:人口和就业的分布(在择址之后)
主体:家庭和企业
然后回到步骤2
借助模型分析,本研究得出如下结论:①最初对称分布的人口和就业将会在区域中心自发集中;②商务中心的交通拥挤最终会导致人口和就业分散;③最初不同的土地利用最终将有相同的人口和就业的分布。商务中心会在一体化发展过程中自发形成,这里会有更多的公司企业和相对较少的住宅;④大部分的家庭都住在中心商务区(CBD)边界,而非城市中心;⑤政府部门应该从整个交通网络角度对道路进行投资更为合理。
如何在两者协同进化的过程中测量交通运载能力,以及在一个给定的城市交通运载能力情况下,对土地利用和交通网络进行优化,是在未来研究的方向。本研究结合竞租理论将会对土地使用和交通一体化发展有更大的意义。
来源:LI Tongfei, WU Jianjun, SUN Huijun,et al. Integrated co-evolution model of land use and traffic network design[J]. Networks and Spatial Economics, 2015(2): 1-25.
(供稿:曹根榕)

基于Agent的增长型大都市交通行为的建模研究
大都市地区的城市化进程导致人口增长,进而带来更多的交通参与者,从而挑战了城市交通系统。出行行为的转变,各类新型出行方式的流行(如共享汽车)等成为了未来城市交通所面临的挑战。而交通运输系统的扩建、现代化改造和交通的智能化转变都将有助于克服这些挑战。本研究基于Agent建模的交通仿真软件,以斯图加特的大都市区作为案例研究。根据模型设置,对不同的交通场景进行了评估。研究重点问题在于新建住宅、工业区或修复区在连接交通系统时对城市机动性系统带来的改变。
研究认为,由于城市交通系统具有跨学科的属性,单从一个角度进行分析不够全面。从理论的角度来看,至少有四个方面需要考虑,以达到对城市机动出行系统的整体研究,即人口,交通系统,城市结构和出行行为:
其一,人口的基本属性是年龄分布,增长或降低的进程、工作人口的百分比等。人口迁入迁出量是连续波动的,因而有关市区住房发展以及人口结构变量的综合分析必不可少。
其二,交通系统以不同方式影响出行,例如推动多边和多式联运、增加运输效率、增加运输线路数量、减少交通疏散时间等。
其三,城市结构发展往往影响着交通结构的发展。密度,紧凑性和混合度被鉴定为城市结构发展的驱动力,而出行距离及出行行为往往与城市结构密切相关。
其四,出行行为受多方面影响,包括出行成本、可达性、舒适性、生态意识等。因此对出行行为的综合分析要从人口、交通和城市结构多方面着手。
城市交通系统的转变很大程度上取决于人们对出行方式的选择。此外工作地点或其他活动地点的区域位置决定了交通流线。本研究基于Agent进行建模,并以软件来实现。Agent是指驻留在某一环境下,能持续自主地发挥作用,具备驻留性、反应性、社会性、主动性等特征的计算实体。Agent可以不同的状态和行为规则运行,而运行这样的模式相当于将城市交通使用主体实例化为Agent群体,让Agent交互并观察可能出现的结果。交通建模软件(例如VISUM)可根据每个交通参与者作为Agent定义使用交通工具的具体时间及具体活动。基于Agent的交通研究建模有效的重现人类对于出行行为的不同决策,多样性的决策对这项研究具体重要意义。
MATSim作为这项研究所使用的软件,其核心功能包括情景预设、个性化需求建模、需求的优化和统计分析这四步过程。Agent模型选择不同出行目的,并以时间为因变量进行他们的日常活动计划。
Agent模型存在两个实体变量:出行人数和车辆;其他因素包括城市结构、公共交通分布等。斯图加特作为本文模型的空间范围,出行者根据不同的活动链和现有交通模式选择出行方式。其决策由路线、时间等因素决定,并依据效用函数形成交通流仿真模型, Agent还能够在得出效用函数最高的出行选择后智能化的将其利用在接下来的出行活动当中。Agent模型同时定义了个体差异性,进而能够导致差异性的出行决策。
本研究的结论是,斯图加特因其大量的就业机会及优质的社会服务体系将吸引越来越多的人口迁移,对于交通需求的增加要求城市在结构上进行改变,如营造短距离城市或土地功能混合使用等。
在后续的深化研究当中,Agent模型和MATSim将对城市交通系统多种具体问题进行详细分析,包括城市公共交通工具的拥挤程度、人行横道、交通信号等。当模型建立后,主要研究的问题集中在新建住宅或工业区修复区对城市交通系统的影响。如罗森斯坦的 “斯图加特21”项目也将被用于Agent模型检测。在这个项目中铁路交通重组工程,其中最重要的部分是将斯图加特火车总站,由一个终点站改建为地下贯穿式车站,以连接欧洲高速铁路网路。此外,研究也将对城市交通系统当前和未来所面临的问题进行预测,并提出相应的解决方案或建议。基于Agent模型研究为规划部门预测城市交通系统的未来需求提供了有用工具。
来源:HAGER K, RAUH J, RID W. Agent-based modeling of traffic behavior in growing metropolitanareas[J]. Transportation Research Procedia, 2015(10): 306-315.
(供稿:孙美玲)

促进电动汽车(EV)销售:改善停车场设施布局、制定政策法规、解决“里程焦虑”
使用新能源的电动汽车(EV)是应对气候恶化的积极手段,不少政府也在鼓励购买。但由于 “里程焦虑”(是指害怕电力汽车没有支持足够里程的动力,顺利到达目的地)因此抑制了消费者的购买想法。研究表明,消费者决定是否购买电动汽车直接取决于充电站的可获得性。
本研究探讨怎样通过改变车位和充电站的布局和设计提高充电效率。总体目标是提高充电器的利用率,降低“里程焦虑”。充电站设计将寻找同时给多辆汽车充电的有效方法。在详细分析免费和便利的电动汽车停车场的弊端的基础上,研究怎样管理电动汽车的停放和充电地点,决定是否将要对非充电停放的车辆实行收费。这些研究成果可以用于现在的电动汽车充电站的设计,规范插入充电和拔除他人充电插头的法规。
案例研究的地点在美国佛蒙特州。这里每个社区中心相距很远车程且有高比例的电动汽车用户。案例研究的主要方式是文献收集和现场观察法、社会访谈法。研究的主要问题是:①停车位和充电器与电动汽车位置关系的设计;②免费和便捷的充电所带来的问题;③现状电动汽车的充电礼仪惯例;④处理他人电动汽车的责任;⑤电池更换和智能电网;⑥立法管理电动汽车充电。
本研究得到结论如下:
第一,改善停车位和充电器的位置关系可以增加充电器可获得性。现有的充电站经常被放置在停车场的角边缘,这将降低充电器的可服务车辆数量。将充电器设置在四个停车位的中心则可以同时服务更多的车辆。
第二,免费和便捷的充电所带来的问题容易造成车辆在非充电状况下长期占据车位。所以适当的停车收费是有助于释放更多的充电空间的。斯托,佛蒙特州的一个小的旅游社区,2013年安装了两个带有小时计费的充电器。4h充电时间内收取每小时50美分,4h后每小时1美元,防止非充电车辆占用车位。
第三,电动汽车的“充电完成,即刻离开”礼仪不被遵守的问题。首先可以通过“礼仪卡”告知本车需要的充电时间,同时提醒后来充电车主可拔插头的时间,以免充电器资源占用浪费。其次,重新设计充电器可能减少礼仪卡的使用并且拔除非充电车辆占用的插头。充电器可以通过限制电流,来限制同一时段的充电车辆。比如“章鱼式”的充电器,有8个插头,但一次只能有2个插头同时充电。其他的插头按照接入的顺序排队编号,每个插头等待上一个号码车辆充电完成后,显示灯亮,自动进入充电状态。这种充电器免去了车主之间争夺充电插头,同时将充电器的利用率最大化。此外,采用移动应用程序可以用于支持车主检查电动汽车的充电状态。
第四,处理他人电动汽车的责任问题。应该设置条例允许他人拔掉完成充电的车辆插头。同时预约充电时间也可以避免这个问题。
第五,电池更换和智能电网。直接更换电池是减少充电时间是降低“里程焦虑”的有效方法之一。然而电池交换更像是一个专业市场,并不会短期成为充电式电动汽车的主流。电池的寿命及更换成本将成为潜在的电动汽车所有者首要关心的问题。智能电网基础设施将电动汽车作为了能源的储存水槽。电动汽车充放电作为可控负荷形式参与电网调节。
第六,通过立法管理汽车充电。首先,现行的“礼仪卡”应该被视为有效提示方法。车辆应该显示信号来提示其他车主可以插入或拔下充电插头的时间。其次,立法应该允许完成充电的充电器被他人拔除。再者,立法必须限制在以上情况下才能允许插头被拔除。最后,在普通停车场,设置电动汽车免费的专属停车位,没有在充电的电动汽车使用专属车位也不应该被罚款。
该研究的缺陷是案例的样本量较小,受访人群不一定代表大多数市场。充电车位的设置,充电器数量以及政策和立法还需要进一步研究。
来源:HENRY A. BONGES I, LUSK A C. Addressing electric vehicle (EV) sales and range anxiety through parking layout, policy and regulation[J]. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 2016, 83: 63-73。
(供稿:谭琛)