基于需求分析的城市道路慢行交通設(shè)計(jì)

張穎寧

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都 610213）

0 引言

傳統(tǒng)的城市交通規(guī)劃重點(diǎn)關(guān)注快速路、主干道等快速通行道路的布局及建設(shè)，而往往忽視了慢行交通路網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。近年來(lái)，國(guó)家開始重視“綠色交通體系”并頒布了《關(guān)于加強(qiáng)城市步行和自行車交通系統(tǒng)建設(shè)的指導(dǎo)意見》，自此以后，國(guó)內(nèi)外研究人員及工程師開始重視以非機(jī)動(dòng)車和步行交通為主導(dǎo)的慢行交通系統(tǒng)，開展了一系列研究，并取得了先進(jìn)成果。同時(shí)，各城市也開始編制慢行交通規(guī)劃指導(dǎo)文件，但是并未對(duì)慢行交通設(shè)計(jì)形成統(tǒng)一的認(rèn)知[1]。因此，基于居民需求進(jìn)一步探討城市道路慢行交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有十分重要的工程意義。

1 城市道路慢行交通特性及主要影響因素

1.1 城市道路慢行交通特性

城市道路慢行交通是指出行速度不大于15km/h的出行方式，如步行及自行車、三輪車等非機(jī)動(dòng)車交通[2]。為了更好地規(guī)劃設(shè)計(jì)城市道路中的慢行交通，需先分析其交通特性。城市道路慢行交通主要特性為：第一，生態(tài)性。與碳排放量高的機(jī)動(dòng)車相比，城市道路慢行交通是一種綠色、節(jié)能、環(huán)保、健康的交通方式，能節(jié)約城市空間。第二，連續(xù)性。慢行交通方式對(duì)道路線形指標(biāo)要求低，出行自主性高，受其他交通方式的干擾小，能保持連續(xù)行駛。同時(shí)，慢行交通不等于慢速行駛，對(duì)于道路擁堵早晚高峰期，慢行交通出行效率具有明顯的優(yōu)勢(shì)。第三，延展性。城市道路慢行交通與居民的生活聯(lián)系更加緊密，還能起到銜接其他交通方式的作用，從而加強(qiáng)不同交通方式之間的相互融合。

1.2 城市道路慢行交通主要影響因素

城市道路慢行交通是一個(gè)多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，影響因素較多，可劃分為外部因素和內(nèi)部因素兩大類，其中外部因素有環(huán)境、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等，內(nèi)部因素有人行道寬度、土地利用、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等[3]。

1.2.1 人行道寬度

人行道寬度與城市等級(jí)、道路功能、設(shè)計(jì)通行能力及人行道上桿柱、綠化帶等附屬設(shè)施密切相關(guān)，以確保行人的安全順暢通過(guò)。根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī) 范（2016 年 版）》（CJJ 37—2012），人 行 道 寬 度 不 得小于表1 所示數(shù)值。

表1 慢行交通中人行道最小寬度

1.2.2 土地利用

不同的城市臨街設(shè)施，其附近的人流量及交通需求不同，如學(xué)校、醫(yī)院、交通樞紐等地人流量大，對(duì)慢行道路的通行能力要求高。此時(shí)，為了提高城市土地的利用率，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)不同的臨街設(shè)施分段設(shè)計(jì)慢行道路。

1.2.3 平均路徑長(zhǎng)度

城市慢行道路并不是孤立存在的，而是與其他道路相互交叉共同組成四通八達(dá)的城市交通系統(tǒng)，其中每個(gè)交叉口都可視為1 個(gè)節(jié)點(diǎn)。城市慢行道路相鄰交叉口之間的距離被稱為平均路徑長(zhǎng)度L，可用來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)域慢行道路的便捷程度，L越大，表示慢行道路系統(tǒng)越便捷，具體計(jì)算公式如下[4]：

式（1）中：N為慢行道路系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量；dij為銜接節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的路徑數(shù)量。

2 城市道路慢行交通需求分析及預(yù)測(cè)模型

2.1 慢行交通需求分析

2.1.1 城市場(chǎng)景對(duì)慢行交通的需求

城市場(chǎng)景是多元化的，會(huì)對(duì)該區(qū)域的慢行需求起到?jīng)Q定性作用。如以通勤為主的城市場(chǎng)景會(huì)對(duì)高效通行、公交地鐵便利接駁等方面要求較高，而早晚高峰時(shí)期對(duì)城市綠道使用頻率較低。

2.1.2 人群特征對(duì)慢行交通的需求

不同人群對(duì)慢行交通空間需求和功能需求并不完全相同。對(duì)于空間需求，單個(gè)行人在慢行道路上所需的空間約60～75cm，而坐輪椅、拄拐杖的老年人或殘疾人需求的寬度更大；對(duì)于功能需求，有的人在慢行道路上通勤，有的欣賞沿途風(fēng)景，有的進(jìn)行健身活動(dòng)。因此，基于以人為本原則，對(duì)不同慢行路段進(jìn)行差異化、精細(xì)化的規(guī)劃設(shè)計(jì)，有助于提升慢行交通的設(shè)計(jì)水平。

2.1.3 全民共享對(duì)慢行交通的需求

相關(guān)研究表明，城市居民的幸福感與心理層面所受到尊重密切相關(guān)。慢行道路交通系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、座談協(xié)商等公共活動(dòng),明確居民需求，充分尊重不同個(gè)體的感受，平衡好各方利益，才能保證設(shè)計(jì)方案的合理性。

2.2 慢行交通需求預(yù)測(cè)方法

城市道路慢行交通需求預(yù)測(cè)是基于現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃等資料，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型分析未來(lái)的交通需求，從而為慢行交通規(guī)劃與決策提供理論需求。慢行交通預(yù)測(cè)可采用“四階段法”，主要預(yù)測(cè)內(nèi)容包括交通生成預(yù)測(cè)、交通分布預(yù)測(cè)、交通方式劃分預(yù)測(cè)、交通分配預(yù)測(cè)。

2.2.1 慢行交通生成預(yù)測(cè)

城市慢行交通生成預(yù)測(cè)內(nèi)容包括各小區(qū)的出行產(chǎn)生量、出行吸引量預(yù)測(cè)，不同計(jì)算方法的特點(diǎn)及適用條件總結(jié)如下：

第一，增長(zhǎng)率法。該方法計(jì)算公式簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)的精確度要求不高，誤差較大，只適用于發(fā)展緩慢的中小城市。第二，多元線性回歸法。該方法充分考慮了不同因素對(duì)出行產(chǎn)生量和出行吸引量的影響，精確度較高，但是計(jì)算工作量大，可適用于各種中小城市慢行道路。第三，原單位法。該方法是基于詳細(xì)的現(xiàn)狀交通數(shù)據(jù)計(jì)算，精確度最高，且對(duì)出行產(chǎn)生量和出行吸引量的變化做出了解釋，可用于各種城市慢行交通體系。

2.2.2 慢行交通分布預(yù)測(cè)

交通分布預(yù)測(cè)是城市慢行交通預(yù)測(cè)的核心環(huán)節(jié)，通常是采用重力模型法。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，適用范圍廣，能充分考慮土地利用對(duì)城市慢行交通的影響，計(jì)算公式如下：

式（2）中：qij為 小 區(qū)i和 小 區(qū)j之 間 的 分 布 交 通 量；k、α、β均為模型參數(shù)，可由OD數(shù)據(jù)標(biāo)定；f(Rij)為小區(qū)i和小區(qū)j之間的阻抗系數(shù)；Oi、Dj分別為小區(qū)i和小區(qū)j的出行產(chǎn)生量。

2.2.3 慢行交通方式劃分預(yù)測(cè)

城市慢行交通方式劃分預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)未來(lái)若干年居民出行選擇步行、自行車、電動(dòng)車等比例的，它能體現(xiàn)每個(gè)出行者對(duì)交通方式的選擇行為。對(duì)于步行交通，可基于當(dāng)前居民的交通調(diào)查數(shù)據(jù)，利用分擔(dān)率曲線法（轉(zhuǎn)移曲線法）繪制出影響交通方式選擇的因素與其分擔(dān)率間的曲線關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于自行車、電動(dòng)車等非機(jī)動(dòng)車交通，宜利用線性回歸模型預(yù)測(cè)，計(jì)算公式為：

式（3）中：pijm為從小區(qū)i和小區(qū)j 選擇某一交通方式m的百分比；θ0、θk分別為回歸系數(shù)和偏回歸系數(shù)；Xijk為交通方式m的變量。

2.2.4 慢行交通分配預(yù)測(cè)

城市慢行交通分配的目標(biāo)是將上文求得的OD交通量按照相應(yīng)規(guī)則，分配到交通網(wǎng)絡(luò)中的不同路段。根據(jù)Wardrop 第一原理和第二原理，可將城市慢行交通分配方法劃分為平衡方法和非平衡方法兩大類。

3 基于交通需求的城市道路慢行網(wǎng)絡(luò)、設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)

城市道路慢行交通網(wǎng)絡(luò)、設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“投資最少、效益最高、交通順暢”的基本原則，使居民能在慢行交通體系內(nèi)順利交流活動(dòng)。

3.1 城市道路慢行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

城市慢行交通路網(wǎng)絡(luò)布局可利用“節(jié)點(diǎn)重要度法”，即先分析區(qū)域內(nèi)的交通需求特性，確定慢行交通節(jié)點(diǎn)和平均路徑長(zhǎng)度L，隨后將各個(gè)慢行交通節(jié)點(diǎn)相對(duì)重要度將其劃分為不同層級(jí)，并根據(jù)不同層次的交通節(jié)點(diǎn)特征逐層布置慢行交通路網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)重要度法最關(guān)鍵的一步是確定各個(gè)交通節(jié)點(diǎn)的相對(duì)重要度Zi，可按下式計(jì)算：

式（4）中：Zi為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)重要度；α1、α2、α3為節(jié)點(diǎn)指標(biāo)權(quán)重；Ri、Ra分別為交通節(jié)點(diǎn)的人口和人口平均值；Gi、Ga分別為交通節(jié)點(diǎn)的工業(yè)產(chǎn)值和工業(yè)產(chǎn)值平均值；Si、Sa分別為交通節(jié)點(diǎn)的社會(huì)物資產(chǎn)耗總量和社會(huì)物資產(chǎn)耗總量平均值。

3.2 城市道路慢行設(shè)施設(shè)計(jì)

3.2.1 人行過(guò)街通道，城市慢行交通體系中人行過(guò)街通道包括地下步行通道和步行天橋，均可較好地解決人車分流問(wèn)題。人行過(guò)街通道的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮城市地下空間的開發(fā)，并注意完善地下步行通道里的方向指引標(biāo)識(shí)、燈光照明系統(tǒng)及步行天橋上的安全防護(hù)裝置。

3.2.2 非機(jī)動(dòng)車停放點(diǎn)，城市道路慢行交通中的非機(jī)動(dòng)車停車點(diǎn)根據(jù)功能不同可分為一級(jí)停車換乘點(diǎn)和二級(jí)停車換乘點(diǎn)，換乘場(chǎng)地（停車棚或停車架）大小根據(jù)慢行區(qū)內(nèi)的換乘客流量計(jì)算。一級(jí)停車換乘停車棚前應(yīng)設(shè)置公共交通首末站，并派專人管理；二級(jí)停車換乘停車架應(yīng)設(shè)置在公共交通沿途?？奎c(diǎn)。

3.2.3 公共自行車系統(tǒng)，城市慢行交通體系中的公共自行車系統(tǒng)通常布設(shè)在交通樞紐、商住區(qū)、旅游景點(diǎn)等人流量較大的地方，建立完善的公共自行車系統(tǒng)有利于優(yōu)化居民出行方式，引導(dǎo)居民交通方式由機(jī)動(dòng)車向綠色交通方式轉(zhuǎn)移，促進(jìn)節(jié)能減排。北京、上海、深圳等大型城市已經(jīng)建立了公共自行車系統(tǒng)并取得了較大的效益，值得在全國(guó)推廣應(yīng)用。公共自行車系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是根據(jù)需求總規(guī)模合理布局公共自行車點(diǎn)位，常用布局方式有兩種：一是規(guī)模等級(jí)化，布點(diǎn)密度統(tǒng)一化；二是規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化，布點(diǎn)密度等級(jí)化。

4 城市道路慢行交通規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)例分析

4.1 依托工程概況

研究區(qū)域?yàn)槟吵鞘懈咝聟^(qū)某區(qū)域，該區(qū)域總面積約12.6km2，常住人口9.8 萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率為67%，在高新區(qū)的定位為經(jīng)濟(jì)、文化、娛樂中心。但該區(qū)域內(nèi)慢行道路交通體系及相關(guān)配套尚不完善，現(xiàn)有的慢行交通設(shè)施難以滿足居民的日常出行。鑒于此，需對(duì)區(qū)域內(nèi)居民的交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，以合理布局慢行交通系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)交通需求，小區(qū)劃分面積不宜過(guò)大或過(guò)小，每個(gè)小區(qū)宜控制在0.25～1km2，研究區(qū)域共劃分了44 個(gè)慢行交通小區(qū)（40 個(gè)慢行交通小區(qū)+4 個(gè)外圍小區(qū)），見圖1。

圖1 慢行交通小區(qū)劃分

4.2 慢行交通需求量預(yù)測(cè)

根據(jù)上文計(jì)算模型可知，研究區(qū)域內(nèi)的慢行交通需求量約8.6 萬(wàn)人次/天，占全部居民出行量的51.5%，隨著人口老齡化的到來(lái)及新生兒出生率的下降，慢行出行需求有所降低，但未來(lái)慢行仍是區(qū)域內(nèi)居民的重要交通方式。需要注意，編號(hào)為3、22、28、32 的小區(qū)慢行需求量較大，可在這些小區(qū)附近對(duì)慢行設(shè)施進(jìn)行加密，以提高居民通行便捷度。

4.3 慢行交通設(shè)施布置

根據(jù)交通需求預(yù)測(cè)結(jié)果，將研究區(qū)域內(nèi)的步行路網(wǎng)和非機(jī)動(dòng)車路網(wǎng)均進(jìn)行分級(jí)處理，其等級(jí)劃分、功能定位、設(shè)計(jì)里程等詳見表2。根據(jù)步行道路和騎行道路的等級(jí)、功能、設(shè)計(jì)里程設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)置地下步行通道6 處、步行天橋4 處、一級(jí)停車換乘點(diǎn)7 個(gè)、二級(jí)停車換乘點(diǎn)88 個(gè)、公共自行車系統(tǒng)6 處。

表2 慢行交通設(shè)施設(shè)計(jì)結(jié)果

5 結(jié)論

本文主要研究了城市慢行交通的基本特性、影響因素、需求預(yù)測(cè)方法、慢行設(shè)施設(shè)計(jì)等，并結(jié)合某城市高新區(qū)開展了案例分析，主要得到以下幾個(gè)方面的結(jié)論：第一，城市道路慢行交通是一個(gè)多層次復(fù)雜系統(tǒng)，影響因素較多，具有生態(tài)性、連續(xù)性、延展性；第二，城市道路慢行交通需求與城市場(chǎng)景、人群特征、全民共享等因素相關(guān)，可采用“四階段法”對(duì)交通生成、交通分布、交通方式劃分、交通分配等進(jìn)行預(yù)測(cè)；第三，城市道路慢行交通體系應(yīng)根據(jù)交通需求，利用節(jié)點(diǎn)重要度法做好網(wǎng)絡(luò)布局、人行過(guò)街通道、非機(jī)動(dòng)車停放點(diǎn)、公共自行車系統(tǒng)等設(shè)計(jì)。