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04城乡交通与市政基础设施(卓健) 发布时间: 2018-12-06 点击: 3252

城市环境中机动车、公交与自行车的通勤方式转换
美国许多社区正在推广公共交通和自行车方式,以减少小汽车使用,提高地方交通系统的可持续性。通过发展自行车和公交工具以替代一部分小汽车交通的政策核心,在于这些交通方式之间具有可替代性。本文以一个自行车基础设施得到改善的城市大学校园为研究对象,探讨如下问题:自行车和其他交通方式之间是相互替代的还是相互补充的关系?
1、数据和研究方式
(1)研究领域
为了研究小汽车、自行车和公交使用之间的关系,本文考察了威斯康辛-密尔沃基大学(UWM)的学生到校园的出行方式,该大学位于城市交通和自行车方式都可行的城市环境中。UWM在2008年和2012年进行了出行调查,以了解校园出行方式。
(2)2008到2012年间的改变
2008年和2012年间当地的交通系统有了变化。大多数变化有利于公交车和自行车使用。一些其他因素也可能影响UWM学生通勤行为,但在这项研究中没有评估。
(3)方法
调查的最终样本量为2008年的的2007名受访者和2012年的2340名受访者。调查包括七种校内出行方式:独自驾车、拼车、公共汽车、自行车、步行、轨道和摩托车。作者将单独驾驶方式和拼车方式合并为个人汽车方式,并删除了轨道方式。在这项研究中,作者专注于汽车,公共汽车和自行车方式之间的转换。
2、研究结果
(1)主要方式占比
以汽车为主要出行方式的受访者比例从37.3%下降到32.9%。同时,自行车分担率从6.6%提高到了8.5%。以公交车为主的学生比例由34.1%下降到33.2%,但差异不显著。
结果表明,随着距离越来越远,个人汽车方式的占比也在增加,而自行车方式的占比相反。公交方式占比在距离校园3.2—7.9km的学生中最高。住在离校园1.6至15.9公里,骑自行车上下学的人数显著增加;然而1.6到3.1公里之间的学生的自行车数量增加,相应于公共汽车而不是汽车通勤的减少,这表明公共汽车和自行车取代了短途通勤。在超过16km的长距离通行中,从机动车到公交的转变显著。
(2)次要方式占比
将个人汽车作为主要方式的学生占比有所下降,在这些学生中,没有次要方式的人的比例从73%下降到68%。这个增长表明了以汽车作为主要方式学生用自行车代替了他们的部分汽车往返行程。距校园1.6和7.9km(1.0和4.9英里)间,增加自行车作为汽车用户的次要方式最突出,距学校1.6 — 3.1km从2%增长到15%,距学校3.2 — 7.9km从8%增长到16%。这些距离通常被认为是有利于自行车上下班的(Buehler,2012)。
使用个人汽车、公交和自行作为主要通勤方式的用户也有一些改变。大约2/3的使用自行车的学生和将近一半使用公交车作为主要交通方式的学生也使用不同的第二交通方式往返校园。
(3)方式转换对方式行驶里程的影响
对主要和次要通勤方式的分析再次揭示了学生出行方式占比的一些重大变化。作者计算了每种方式,主要和次要行驶的总里程,对距离和使用每种方式的频率进行了加权。
以汽车为主要交通方式的学生行驶里程所占比例显著下降,从54.4%下降到49.7%。这个减少主要与长途通勤超过16km的汽车里程的减少有关。以骑自行车作为主要方式的出行的里程百分比从1.9%增加到2.9%。主要公共汽车通勤者所覆盖的总里程从39.3%增加到41.6%。然而,公交车和自行车行驶里程的比例变化没有统计学意义。
3、总结和讨论
结果显示,2008年至2012年间,使用汽车作为主要方式的学生比例有所下降。汽车的显著减少与自行车方式占比的显著增加相关,表明自行车固定代替了某些汽车通勤出行。
本研究采用一种创新的方法,通过区分主要和次要出行方式来研究通勤方式的选择。此外,本文估计了方式划分的变化对个人汽车VMT对学生通勤出行的影响。如果总VMT减少5%,则可以将UWM校园周边的主要道路上的交通量平均每天减少300至700辆车,并缓解一些校园内外停车的需求。
研究可以通过多种途径进行改进。这项研究的结果尚未在UWM之外得到检验,需要进一步的探索。但本研究所采用的分析方法为未来研究不同交通方式在城市环境中的转移提供了一个框架。
来源:HU Lingqian, SCHNEIDER R J. Shifts between automobile, bus, and bicycle commuting in an urban setting[J]. J. Urban Plann. Dev., 2015, 141(2): 04014025.
(供稿:李云娜)

度量伦敦就业市场的供需平衡的主观认知差异
城市的就业市场不可避免地存在潜在的供需差异。这是城市内职住不平衡的一种体现。事实上这种不平衡暗示着城市职住市场内以及他们相互之间存在的广泛的不均衡。传统的相关研究通常基于汇总数据并简单假设不同群体对于就业市场的供需失衡的感受是一致的。基于精细的人口普查数据,本研究测度、可视化并比较了大伦敦都市区内不同社会阶层对于就业市场供需不平衡的认知差异,并指出认识到这种差异性的必要性。
本研究首先用双约束空间互动模型拟合了不同职业阶层的人们基于不同交通网络的出行行为。而后结合Huff模型与单约束空间互动模型,并基于居民人口与工作岗位数据估计了不同地点的就业需求与供给。在此基础上,本研究测度了供给需求不平衡指数,其为0时表明就业市场供给与需求能够实现给定区域内的一种假定的平衡,若其为正数即说明就业市场供给相对充裕;而若为负数则表明其相对缺乏。这一指数是一种标准化指数,可以用于比较不同供需空间关系。本研究进一步提出一种三维可视化供需不平衡指数布局的路径将该指数通过自适应插值转化成为供需指数平面,并通过该平面与平衡平面的相互关系来揭示供给与需求的互动关系。通过这样的表达,不同人群对于就业市场内供需平衡的主观认识差异被转译成一种“三维城市”,而其被标准供需平衡平面所“淹没”的“洼地”则是相对供给缺乏区,而露出平面的则是供给相对充裕的“高地”。
本研究主要考虑公共交通与私人交通两种最主要交通网络所联系的就业市场的供需两侧之间的关系。高峰时间的平均通勤时间被用于计算通行两种交通网络的成本。本研究的结果表明不同职业等级的群体之间交通可负担性差别十分明显:高级职位的市民通常有更好的交通负担能力,这能够被所求得的距离衰减系数所反映。然而,高级职位的市民所能感知的就业市场的供需不平衡并不因此而减少,相反,高级职位的伦敦人由于他们就业中心与居住区位选择的特点使得他们所感知的供需平面有更广更深的淹没区。而供给充裕的高地则更多地位于西伦敦与北伦敦地区的近郊区。而较低职位的人们则更多地认为城市中心区是就业充裕的高地,而郊区则是缺乏对应就业机会的洼地。整体而言,对于大部分就业者来说,大伦敦地区内就业的高地与洼地变化巨大,而少数就业中心仍影响着整体的就业供需平衡布局。但这些就业中心的统治地位对于不同人群来说有明显差异,它们对于高级职位者有着更明显的意义。值得一提的是,伦敦的就业市场对于小雇主和创业者而言则更加“扁平”,而东伦敦与南伦敦则被它们认为是机会相对充裕的就业高地。本研究进一步从立面角度观察就业市场内不同人群所认知的供需平衡平面发现它能够表征伦敦区域发展的不均衡。较之西伦敦,东伦敦则是相对的就业洼地。这表明东西伦敦存在发展失衡。而不同人群所感知到的就业充裕程度在很大程度上也决定了他们的居住选择,这表明大伦敦区域内就业市场发展的东西差速也是人口隔离的动因之一。
本研究的相关结论表明理解不同人群所主观感受到的就业市场的空间不均衡对于理解社会分异、居住隔离、过度通勤等议题至关重要。通过使用本研究所探索的测度、可视化并比较就业市场不均衡的主观认识差异的方法可以更全面地理解相关规划干预,特别是交通与土地利用规划对于不同人群的主观社会效应以及它们之间的协调与统筹。
来源:SHEN Y, BATTY M. Ripples and undulations in the perceived supply–demand mismatch surfaces of London's job market [J]. Regional Studies, Regional Science, 2018, 5(1): 263-266.
(供稿:沈尧)

自行车,步行者和混合模式的道路交通:需求模型的绩效评估
交通混合是美国许多大城市非机动车交通网络的关键。由于技术限制、要素机制复杂、地域局限等原因,既有的非机动化交通需求模型不完善,规划者却仍缺乏评估其需求的工具。被动红外设备与感应回路系统相结合的新技术,可统计单独的自行车、步行者以及混合模式计数。美国轨道交通管理委员会(RTC)在广泛使用这一系统的基础上,尝试构建了交通模型及评估平台(T-MAP)。本研究基于T-MAP平台2014年1月1日至2016年2月16日在美国大陆7个主要气候区域的32个地点收集的数据,提出了新的交通需求模型,重点回答以下4个问题。
1.建筑环境和社会经济特征在多大程度上影响了自行车和步行者的交通需求?要素的影响在不同模式间是否存在差异?
研究发现,ADP和ADB与不同的变量相关,相同的变量在两种模式下的影响程度具有显著差异。例如:①在建筑环境变量中,路网密度、工作地可达性和水占比在需求模型中影响最为显著;其中路网密度与交通需求呈负相关,且自行车的敏感度是步行者的三倍;工作可达性与交通需求呈正相关,对自行车需求的影响是步行者、混合交通的两倍;水占比同样与交通需求呈正相关;②在社会经济变量中,教育水平和工作年龄的影响最为显著。自行车比步行者更易受到教育水平的影响;工作的人相比于骑行更愿意步行上班。该结果同时强调了构建独立模型捕捉骑行者和步行者行为的重要性。
2.交通需求模型预测的准确性如何?
通过使用留一法交叉验证技术及相对误差百分比(RPE)、平均相对误差百分比(MRPE)对模型的精度进行研究,结果表明:自行车、步行者和混合交通的MRPE分别为65.4%、85.4%和45.9%,混合交通模型优于自行车模型优于步行者模型。这种准确度是可接受的,适用于比较不同的交通走廊,以进行路径选择。但对于需要精确测量的项目来说,该精确度还是不够的。
3.当我们使用多通道数据采集设备时,对总出行(混合模式)需求的预测能更加准确吗?
已知影响自行车和步行者需求的因素不同,因此使用自行车及步行者模型估计混合模式需求比使用混合模式模型估计混合模式需求的准确性更高。然而结果表明,使用多通道传感器并不能提高混合模式总需求量的预测精度,但在理论和实践上却有重要的意义。如上文所述,影响自行车和步行者需求的变量是不同的。如果规划者希望通过其他干预手段来影响需求,了解各模式的特定因素是至关重要的。
4.如何以及在何种程度上使用后验证技术来提高交通需求模型的准确性?
虽然已经有了关于交叉验证的成熟文献,但是对建模结果的后续分析仍关注得较少。为了尽可能地识别和消除错误,故采取以下步骤:①使用双变量回归模型对建模过程中测试的变量进行误差回归,在90%置信区间选取显著性变量的系数作为潜在校正因子;②第1步推导出的校正因子乘以每个观测值的对应变量,计算校正值,[C=i=1nαiXi];③从最重要的值开始添加校正值,直至修正后的需求过拟合,[d1c=d1+Cd1<did1-Cd1>did1d1=di]。通过实验证明,后验证技术可将预测误差降低32.1%。而造成误差的根本原因是错误不均匀分布在各个位置,并且与需求模型中的特定解释变量密切相关。
综上,在方法论方面,本研究利用建筑环境的5D和社会经济特征,构建了新的交通需求模型;其中ADP、ADB打弥补了单独自行车、步行者需求预测模型方面的空白。对模型的绩效分析表明,新的交通需求模型适用于总体规划,如交通走廊的选择及投资的优先次序;此外,后验证技术有助于了解预测模型的绩效以及影响精度的因素,从而使误差最小化、精度最大化。
来源:ERMAGUN A, LINDSEY G, LOH T H. Bicycle, pedestrian, and mixed-mode trail traffic: a performance assessment of demand models[J]. Landscape and Urban Planning(article in press, available online), 2018-09.
(供稿:张筱萌)

27 000个美国城市街道网络的多尺度分析:城镇、城市化地区和Zillow社区
本研究使用OSMnx软件自动下载并分析来自Open Street Map的27 000条美国街道网络,这些网络分布在每个美国城市和城镇、人口普查的城市化地区和Zillow(一家房地产数据库公司)数据库定义的社区。本研究描述并演示了一种新的方法,可以轻松获取、构建并分析作为非平面有向图形的街道网络样本。其次,它为每个美国城市化区域、市镇和社区的街道网络提供了描述性城市形态的实证研究结果。第三,它利用大容量样本对先前一些较小样本的研究进行了深入探索。
当前街道网络研究的局限在于,首先,受数据可用性、收集和处理手段所限,样本容量往往较小;第二,当进行数十个决策分析时——例如空间范围、拓扑简化和校正、节点和边缘的定义等——再现性会变得很困难;第三,研究经常过分简化原始平面图以获得数据可处理性,这样做往往会丢失地理、度量信息。本研究通过对多尺度的城市街道网络进行形态分析来解决这些局限性,这些网络具有大样本量,具有明确的街道网络定义。
研究方法方面,使用OSMnx来下载、建构、校正、分析和显示城市化地区、市镇及郊区的街道网络图。为了定义研究范围及其空间边界,使用了三组几何结构。其一使用2016 美国人口普查的TIGER/Line shapefile 数据来定义城市化地区层面的研究范围;其二使用51个独立的TIGER/Line shapefiles 数据(同为2016年)来定义城市层面的研究范围;其三使用来自Zillow数据库的42个独立shapefile数据来定义社区层面的研究范围。
对于全美497个城市化地区的数据统计分析发现,典型城市化区域面积约为185km2,包含5 830个十字路口,街道直线距离130万m;平均街段长度(即一个街区的宽度)为160m。平均街段最短城市化地区是加利福尼亚州特雷西市(125.3m),而以紧凑步行街区而著名的俄勒冈波特兰的城市化地区,以125.5m紧随其后。典型的城市化区域每公里有26个交叉口。典型的城市化地区的街道网络节点中,18%是十字路口,59%是三岔路口,21%是断头路。然而,街道网络的密度与连通度之间的关系并不明晰:在城市化地区,交叉口密度与十字路口的比例只有弱的正线性关系(r2=0.17)。但是迂回程度和格网化程度之间的关系更加清晰:平均迂回度与四向交叉口的比例呈负线性关系(r2=0.43)。
对于全美19 655个市镇街道的数据统计分析发现,街道总长度L与节点N数之间呈现强线性关系(r2=0.98),且这一关系在城市化区域层面和社区层面同样明显。在街道段长度分布规律上,研究发现其通常遵循对数正态型右偏分布,但是在那些呈现出均质性的街道网络中存在明显的例外。
对于全美6 857个社区的汇总统计数据分析发现,在规模较小的街道网络中,差异更加明显。典型的街区平均每个交叉口连接2.9条街道,反映了美国的三岔路口较为普遍。除此之外,研究发现中心城市具有较高的通达性和路网密度,而郊区与之相反。事实证明,这些郊区虽然相距几百或几千英里,但彼此的共同之处却比它们与紧邻的中心城市多得多,这表明土地使用和时代的主流设计范式对地域主义和地区环境至关重要。
需要注意的一点是,本研究所选择的对象规模对结论有着决定性的影响:社区层面街道网络数据的平均迂回程度比城市层面的低,而城市层面的又比城市化地区层面的低。相反,每个节点的平均街道数在社区层面高于城市层面,而城市层面又高于城市化地区层面。多个层级的协调为规划者提供了比任何单个层面更清晰的城市形态以及街道网络的拓扑和度量复杂性的视图。
以上这些发现反映了规划年代、设计范式、交通技术、地形和经济因素对美国街道网络密度、适应性和连通性的影响:包括《宅地法》、土地使用条例等的城市设计范例和规划工具所形成空间特征在如今这些城市的城市形态和街道网络中仍然清晰可见。
未来的研究可以在本研究的基础上纳入纵向上的时间分析,进一步探讨城市空间几何结构,如街区形状与形态、各种指标的统计分布,甚至可以将研究对象扩充到世界范围内,比较各个国家城市的街道形态特征。
来源:BOEING G. A multi-scale analysis of 27,000 urban street networks: every US city, town, urbanized area, and Zillow neighborhood [J]. Environment and Planning B: Urban Analytics and City Science. 2018,0(0): 1–19.
(供稿:孙源铎)

交通流虚拟现实仿真实验模块V1.0
交通流虚拟现实技术可以实现传统交通仿真系统的场景再现,并观测受测者面对道路交通状况的真实反应;与GIS、CAD、SU等软件集成开发时,其应用前景可得到极大提高。交通流虚拟现实仿真实验模块V1.0项目由同济大学国家级建筑规划景观虚拟仿真实验教学中心组织开发,与深圳市中视典数字科技有限公司联合开发,属于虚拟城市系列中的交通仿真模拟,主要是将住区设计成果进行交通方面的虚拟仿真实验。通过多种视角查看住区内交通状况,同时输出多种交通参数,从而可以定性与定量评价交通状况。
1、问题需求
现今的规划理论课程大都采用课堂讲授、学生调研和设计实践相结合的方式。然而在居住区规划设计的课程中,学生们虽然将所学的知识运用于居住小区步行场地、停车场库、道路路段、交叉口的设计之中,但是设计的效果如何,是无法真切感受的,仅仅凭借教师的点评也是不够的。同时,现有的规划设计形式多停留于二维层面的推敲,缺乏三维场景的论证与修改。虚拟现实技术的加入恰好弥补了这一缺憾,可以帮助规划师基于不同时空背景推敲住区交通流组织的合理性。
2、实验框架
由于本次实验教学软件主要针对住区交通流,因此将住宅楼作为出行发生点,住区出入口作为出行吸引点,重点模拟住区干道的交通流状况,并通过出行方式比例和搭乘系数等参数信息调整不同出行方式比例。
根据住区交通流机非混行的特点,本次实验软件对不同出行方式都进行了行为简化,按照预定的速度出行并且限定相互之间的安全距离,计算并分布出行轨迹。在此基础上,不同出行方式按照计算的运动轨迹出行,而系统同时会进行相应的统计,依据单位面积上的交通量,即交通密度进行交通状况划分。
总体来说,本次住区交通流虚拟现实在线实验教学软件主要包括出行结构调整、交通仿真模拟和交通状况评价三项功能。整体实验软件也依据:参数设定 → 运动轨迹分布 → 开始 → 动画显示 → 运动状态统计 → 输出仿真结果的流程进行。
3、软件特点
住区交通流虚拟现实在线实验教学软件具备出行控制定量化、交通状况直观化和软件运行便捷化三项特点。
出行控制定量化是指实验软件通过设定参数信息实现住区交通出行的定量控制,具体来说主要是两方面调整:一方面是出行结构参数信息调整,以此控制不同出行方式比例;另一方面是调整道路宽度,从而观察相同出行结构条件下,不同道路宽度对住区交通状况的影响。
交通状况直观化是通过变换不同视角来直观体验交通状况,这也是体现虚拟现实意义所在。除此之外,本次教学实验软件还通过设定不同颜色表达道路拥堵状况,从而整体把握交通状况。
本次教学软件是依托学院网络平台,快速加载、运行流畅和使用便捷是保障软件正常使用的基本条件。因此软件在设计之初,尽量简化实验模型与过程,如以模拟住区干路交通状况为主、简化模型要素等,以此加快交通流模拟速度,便于在教学过程中广泛应用。
4、在线应用
在试用期间一共74名同学参与了本次虚拟仿真实验教学软件的在线试用。试用平均时长为21分钟,达到预期教学目的。整体来看,本次仿真实验教学软件的试用让学生了解到住区交通方面的原理与运算方法,并观察到贴近现实的运行效果,实现了对理论和设计教学效果的模拟,达到预期教学目的。
5、未来展望
本次教学软件在使用过程中发现仍有一定的不足之处,如模拟场景单一、可调参数较少等问题。因而在未来发展中,住区交通流虚拟现实在线实验教学软件将重点围绕模型场景多元化、出行行为真实化、仿真结果多样化和实验任务丰富化四个方面进行针对性的改进和发展。目前正在开发V2.0模块,预计明年问世,随着功能的提升与改善,住区交通流虚拟现实软件也将从院校走向设计院,应用到实际项目的规划设计中。
来源:汤宇卿, 孙澄宇, 赵铭超, 等. 交通流虚拟现实仿真实验模块V1.0[R]. 同济大学建筑与城市规划学院,深圳市中视典数字科技有限公司,2018.
(供稿:汤宇卿)