蔡 軍，章立輝，張 奕

（1.大連理工大學(xué)建筑藝術(shù)學(xué)院，遼寧大連116024；2.大連理工大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，遼寧大連116024）

交通運(yùn)輸系統(tǒng)是決定國民經(jīng)濟(jì)是否健康發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，如何系統(tǒng)、科學(xué)、合理地規(guī)劃和建設(shè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)，一直是世界各國關(guān)注的問題。國內(nèi)外學(xué)者在研究解決城市交通問題時(shí)，一方面強(qiáng)調(diào)從供給的角度入手，另一方面強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)交通需求管理，但是，卻普遍忽略了“城市道路運(yùn)輸效率”這一決定城市交通供給規(guī)模和交通供需關(guān)系的重要因素[1]。缺乏對(duì)道路運(yùn)輸效率的科學(xué)認(rèn)識(shí)，道路體系的科學(xué)規(guī)劃也就無從談起，并且可能導(dǎo)致道路資源配置實(shí)際作用與其規(guī)劃初衷的差異，甚至背離。

1 道路運(yùn)輸效率

1.1 邏輯分析

道路運(yùn)輸效率指單位交通投入對(duì)交通需求的滿足程度。就個(gè)體客運(yùn)交通而言，在道路交通運(yùn)輸過程中，城市投入道路設(shè)施、用地，個(gè)體投入車輛、時(shí)間，收獲為一定時(shí)段內(nèi)完成的客運(yùn)交通。為便于分析，僅考慮城市投入車道面積、出行者投入時(shí)間，將收益簡(jiǎn)化為一定時(shí)段的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量。

大多數(shù)出行具有既定出發(fā)時(shí)間、出行距離和到達(dá)時(shí)間的特點(diǎn)。例如通勤出行，出行者基本在固定時(shí)間出發(fā)，經(jīng)過一定的行程，在固定時(shí)間之前到達(dá)上班地點(diǎn)；對(duì)于以購物為目的的出行而言，出行時(shí)間和到達(dá)時(shí)間分布也受營業(yè)時(shí)間等因素影響，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。因此，無論出行到達(dá)時(shí)間是否固定，出行者根據(jù)城市交通狀況及自身特點(diǎn)，完成規(guī)律性的出行，使城市交通整體表現(xiàn)出明顯的周期性。

道路運(yùn)輸效率涉及設(shè)施供應(yīng)者(城市)及使用者(個(gè)人和企業(yè)等)，設(shè)施供應(yīng)者通過稅收等方式最終將供應(yīng)及維護(hù)成本轉(zhuǎn)移至設(shè)施使用者。城市所提供的道路設(shè)施為車道。因此，道路運(yùn)輸效率包含城市層面的車道運(yùn)輸效率以及個(gè)人層面針對(duì)出行者的時(shí)耗運(yùn)輸效率和時(shí)段運(yùn)輸效率。車道運(yùn)輸效率、時(shí)耗運(yùn)輸效率、時(shí)段運(yùn)輸效率三者相互制約、相互影響，并構(gòu)成道路運(yùn)輸效率。設(shè)城市道路運(yùn)輸效率為E總，車道運(yùn)輸效率、時(shí)耗運(yùn)輸效率和時(shí)段運(yùn)輸效率分別為E車道，E時(shí)耗和E時(shí)段，E車道，E時(shí)耗，E時(shí)段對(duì)道路運(yùn)輸效率的作用依次表達(dá)為f(E車道)，f(E時(shí)耗)，f(E時(shí)段)。那么，E總=f[f(E車道),f(E時(shí)耗),f(E時(shí)段)]。根據(jù)城市交通的周期性與規(guī)律性，三類運(yùn)輸效率具有各自的適宜區(qū)間(見圖1)。

1）車道運(yùn)輸效率。

車道運(yùn)輸效率指單位時(shí)間、單位面積的車道資源所能完成的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，包括交叉口運(yùn)輸效率和路段運(yùn)輸效率。對(duì)于交叉口運(yùn)輸效率，在一定的信號(hào)周期長度范圍內(nèi)，交叉口的通行能力伴隨信號(hào)周期的延長而增大；然而信號(hào)周期延長到一定程度后，交叉口延誤將大幅度增加，而且交叉口相應(yīng)的排隊(duì)長度也會(huì)增加，從而導(dǎo)致車道運(yùn)輸效率下降。對(duì)于路段運(yùn)輸效率，低于一定車速，路段運(yùn)輸效率伴隨車速的降低而降低；高于一定車速，道路建設(shè)成本增加，路段運(yùn)輸效率可能整體下降。交通控制還會(huì)對(duì)路段與交叉口之間行駛時(shí)間和等候時(shí)間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)性影響(見圖1)，從而影響車道運(yùn)輸效率。

2）時(shí)耗運(yùn)輸效率。

時(shí)耗指出行者在路程上的時(shí)間消耗。對(duì)于不同目的、距離的出行而言，人們可接受的出行時(shí)耗不同。針對(duì)單次或全日出行，出行時(shí)耗過長會(huì)導(dǎo)致其他可利用時(shí)間的縮短，從而影響人們的生活與工作品質(zhì)；出行時(shí)耗過短，則對(duì)出行速度要求較高并需要提供高等級(jí)道路設(shè)施，會(huì)增加設(shè)施建設(shè)成本，并通過稅收收費(fèi)等方式轉(zhuǎn)嫁至出行者，從而導(dǎo)致出行者的出行成本提高。將此類影響下的上述或類似效用總和，稱為時(shí)耗運(yùn)輸效率。對(duì)于多數(shù)有目的的出行而言，時(shí)耗過長、過短均不利于時(shí)耗運(yùn)輸效率的提高。

3）時(shí)段運(yùn)輸效率。

時(shí)段指出行的出發(fā)與到達(dá)時(shí)刻。針對(duì)不同出行目的，出發(fā)與到達(dá)時(shí)刻對(duì)于完成本次出行目的的意義差別較大。例如，會(huì)議定在8∶00召開，8∶00到，意味著在實(shí)現(xiàn)出行目的的同時(shí)準(zhǔn)時(shí)到達(dá)。若8∶05到達(dá)，意味著遲到及其所帶來的不利影響。若為了不遲到6∶00出發(fā)，則意味著過早出發(fā)，會(huì)對(duì)出行者的生活產(chǎn)生不利影響。對(duì)于以購物為目的的出行而言，晚到5分鐘的影響則較小。完成出行目的所獲得的效用和出發(fā)時(shí)刻的效用的總和，構(gòu)成時(shí)段運(yùn)輸效率。以錯(cuò)峰上下班為例，高峰時(shí)段的提前與延長，一方面體現(xiàn)出錯(cuò)峰出行的實(shí)施效果，有利于車道運(yùn)輸效率的提高；另一方面會(huì)影響居民的日常生活(例如對(duì)家庭而言，可能由于錯(cuò)峰而減少相聚的時(shí)間)，從而導(dǎo)致時(shí)段運(yùn)輸效率的下降。

1.2 內(nèi)涵分析與設(shè)計(jì)理念

圖1 道路運(yùn)輸效率的影響因素Fig.1 Influential factors on road transport efficiency

根據(jù)以上分析，道路運(yùn)輸效率的內(nèi)涵為：在適宜的時(shí)段及一定的時(shí)耗范圍內(nèi)，單位道路面積所完成的有效運(yùn)輸任務(wù)?！耙欢ǖ臅r(shí)耗范圍內(nèi)”是道路運(yùn)輸效率評(píng)價(jià)的前提和關(guān)鍵，一味追求出行時(shí)耗的減少需要大力提高速度，由此對(duì)道路設(shè)施的供應(yīng)要求很高。

對(duì)于一定的交通需求而言，更高的通行能力往往預(yù)示著更低的出行時(shí)耗以及更高的速度，但并不意味著路網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)僅在于通行能力與速度的提高。最終被出行者所考慮的因素是出行時(shí)耗，提高通行能力和速度的目的也在于減少居民的出行時(shí)耗。因此，只要有利于減少出行時(shí)耗，并保障出行時(shí)段的合理，無論是否直接有助于通行能力和速度的提高，均為有效的交通改善措施。

需要特別指出的是，城市交通服務(wù)包括各類特定出行者和各類出行的全過程。對(duì)某類出行者的服務(wù)到位，并不意味著對(duì)其他出行者的服務(wù)到位；對(duì)某類交通方式的服務(wù)到位，并不意味著對(duì)其他交通方式的服務(wù)到位；對(duì)某一出行階段的服務(wù)到位，并不意味著對(duì)整個(gè)出行過程的服務(wù)到位。上述分析與城市交通服務(wù)的效率，抑或是局部效率與整體效率的關(guān)系相關(guān)。

2 車道資源配置

道路運(yùn)輸效率涉及各類要素，這里僅對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的非專用車道資源展開討論。將用于干路、支路的車道資源分別稱為干路車道資源、支路車道資源。將平行于道路中心線、服務(wù)于直行或者其他主要流向的車道稱為主體車道，將為分流、合流、交織以及公共汽車臨時(shí)?？康确?wù)的車道稱為輔助車道。

路網(wǎng)規(guī)劃、道路設(shè)計(jì)的目的在于提高效率及公平性。下文主要討論在有限的車道資源條件下，如何平衡干路(含干路以上高等級(jí)道路)和支路、主體車道和輔助車道之間的資源配比，從而最大限度地提高路網(wǎng)運(yùn)輸效率。

2.1 干、支路車道資源配置的種類

1）優(yōu)先發(fā)展干路，干路資源以多為宜。

干路通行能力大，車速高，運(yùn)輸效率高，因此將更多的車道資源配置到干路，更有利于路網(wǎng)運(yùn)輸效率的提高。干路與支路基本為平面相交，將更多的道路資源配置到干路并不會(huì)導(dǎo)致單位面積道路建設(shè)成本的過度上升。綜上，應(yīng)優(yōu)先發(fā)展干路，以更多的干路資源為宜。

2）干、支路均不可少，路網(wǎng)應(yīng)合理配置。

干路主要服務(wù)于機(jī)動(dòng)化交通和通過性交通，支路主要服務(wù)非機(jī)動(dòng)化交通，以及到達(dá)性、出發(fā)性交通。干、支路的服務(wù)對(duì)象及交通環(huán)節(jié)，在出行過程中必不可少，應(yīng)平等對(duì)待。綜上，干、支路均不可少，且應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行合理資源配置。

2.2 干-支交叉口銜接及輔助車道配置的種類

1）限制干-支交叉口銜接，不必設(shè)置輔助車道。

交叉口直行車道與道路通行能力密切相關(guān)。干-干交叉口的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)車道對(duì)交叉口及路段通行能力的提升有重要影響。對(duì)于干-支交叉口，在干路或支路設(shè)置轉(zhuǎn)向車道雖然會(huì)提高交叉口的通行能力，但是在無交叉口影響時(shí)，干路方向上的通行能力往往大于有干-支交叉口影響時(shí)的通行能力，因此，優(yōu)化干-支交叉口設(shè)計(jì)對(duì)道路整體通行能力的提高并不能起到作用。此外，干-支交叉口設(shè)置左轉(zhuǎn)車道還會(huì)降低干路車速，不利于干路運(yùn)輸效率的提高。因此應(yīng)限制干-支交叉口的數(shù)量，且不必設(shè)置輔助車道，甚至還應(yīng)禁止干-支交叉口的車流左轉(zhuǎn)。

2）完善干-支交叉口銜接，需設(shè)置輔助車道。

干-支交叉口的左轉(zhuǎn)車道設(shè)置有助于減少轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出交叉口的車輛對(duì)干路直行車輛的干擾。提高干路通行能力的目的在于減少時(shí)耗，由于設(shè)置輔助車道能夠減少干路車輛的延誤，因此其作用等同于干路通行能力的提高。此外，提高進(jìn)出干路的便利性有助于減少出行者的交通繞行，降低全程時(shí)耗。因此，需要合理設(shè)計(jì)干-支交叉口及輔助車道，特別是左轉(zhuǎn)車道。

2.3 國內(nèi)外車道資源配置比較

1）國內(nèi)車道資源配置的主體邏輯。

在中國，第一種干、支路車道資源配置和干-支交叉口銜接及輔助車道配置被廣泛應(yīng)用。其邏輯分析如下：①干路及以上等級(jí)道路在交通體系中起主要作用，其通行能力等同于或極大程度上代表了路網(wǎng)通行能力；②一般來講，通行能力越大，速度越高，時(shí)耗越小，因此通行能力等同于道路運(yùn)輸效率；③基于以上分析，干路通行能力等同于路網(wǎng)運(yùn)輸效率；④基于分析③，不能提高干路通行能力的道路設(shè)施和改進(jìn)措施，也就不能對(duì)道路運(yùn)輸效率的提高起到作用；⑤支路與干路的銜接無法提高、反而影響干路的通行能力與車速，因此應(yīng)減少支路對(duì)干路的干擾，采用丁字交叉口或右進(jìn)右出模式；⑥減少干-支交叉口會(huì)進(jìn)一步造成支路車道資源的減少，干路在路網(wǎng)中所分擔(dān)的交通量會(huì)增大。

上述分析過程可不斷循環(huán)，其結(jié)果是支路與支路網(wǎng)絡(luò)體系的缺失，導(dǎo)致路網(wǎng)體系的失調(diào)。而在現(xiàn)實(shí)中，支路缺失已成為中國城市道路網(wǎng)規(guī)劃中普遍存在的問題[3-6]。

盡管干路交叉口及其輔助車道配置的重要性已經(jīng)被意識(shí)到，但目前很多城市在設(shè)計(jì)道路紅線時(shí)依舊不考慮交叉口展寬，整條道路的設(shè)計(jì)只采用簡(jiǎn)單的兩條平行線[7]。雖然《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》(GB 50647—2011)提供了新建、改建交叉口確定道路紅線寬度時(shí)的交叉口進(jìn)口道展寬系數(shù)，從規(guī)范層面強(qiáng)調(diào)交叉口車道的展寬要求，但其并非強(qiáng)制性要求，視各地情況而定。該條文或許并不能得到有效的實(shí)施，正如《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50220—95)建議路網(wǎng)密度采用金字塔形(支路比例最高)路網(wǎng)等級(jí)配置，在現(xiàn)實(shí)中卻變成倒金字塔或梭形。

2）國內(nèi)外交叉口銜接比較。

國內(nèi)干路多采用三幅路斷面，雙向交通組織，干路上的車流掉頭、轉(zhuǎn)向不便，支路穿越干路多采用丁字交叉口模式，交通組織不便。而國外干路多采用兩幅路斷面、奇數(shù)車道斷面或單向交通組織，注重干路的可穿越性改善，便于支路的銜接與干路的路段轉(zhuǎn)向交通組織[8]。圖2～4為邁阿密市(低密度間距，分別為1.6 km、0.8 km)、大阪市(高密度間距)干-支交叉口的平面布置。邁阿密市、大阪市在干-支交叉口很少禁止左轉(zhuǎn)彎(日本左側(cè)行駛，對(duì)應(yīng)為禁右)，多采用左(右)轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的模式。圖4c中虛線內(nèi)錯(cuò)位交叉口渠化后的交通組織更接近十字型交叉口。圖5為城市內(nèi)高強(qiáng)度開發(fā)區(qū)域的路段與交叉口設(shè)計(jì)，對(duì)干-支交叉口進(jìn)行了合理的渠化。

3）國內(nèi)外規(guī)劃理念比較。

19世紀(jì)30年代后，由于機(jī)動(dòng)化水平提高，適宜步行的傳統(tǒng)致密格網(wǎng)道路已無法滿足汽車的通行。美英提出了“路網(wǎng)分級(jí)”和“鄰里單位”理念[9]，推崇“逐級(jí)銜接”原則和“枝狀”路網(wǎng)結(jié)構(gòu)[10]。在該原則指導(dǎo)下，干-支交叉口增加了輔助車道設(shè)計(jì)(見圖2、圖3)，與北京回龍觀地區(qū)小區(qū)出入口設(shè)計(jì)(見圖6)形成鮮明對(duì)比。

圖2 邁阿密市干-支交叉口平面布置(1.6 km間距干路網(wǎng))Fig.2 Intersection layout between arterial and local roadways in Miami(arterial roadway network with a 1.6 kilometers spacing)

國外人文主義者認(rèn)為，高密度格網(wǎng)式路網(wǎng)減少了道路等級(jí)劃分，為步行、自行車等出行方式提供了充足的空間，居民具有更多出行方式和路線選擇，更能與城市公共交通發(fā)展相適應(yīng)[11-12]?！靶鲁鞘兄髁x”提倡新建和改建適于步行的、緊湊的、土地混合使用的社區(qū)，更傾向于格網(wǎng)式路網(wǎng)布局(見圖3)，并對(duì)干-支交叉口設(shè)計(jì)給予了足夠重視。

中國居住用地的路網(wǎng)模式(見圖6a)可以歸納為“鄰里單位”理念所倡導(dǎo)的“枝狀路網(wǎng)、道路分級(jí)”，有利于減少居住區(qū)穿越現(xiàn)象，提升居住環(huán)境。然而，國外高、低密度路網(wǎng)均注重干-支交叉口銜接和輔助車道設(shè)計(jì)，在這一點(diǎn)上，中國與國外并未接軌。美國的道路設(shè)計(jì)注重發(fā)揮道路功能、減少交通事故，《道路出入口管理手冊(cè)(Access Management,AM)》中相當(dāng)多的內(nèi)容涉及輔助車道。同樣，日本也對(duì)輔助車道給予了高度重視，類似圖4中的設(shè)計(jì)方法在日本較為多見。而中國道路設(shè)計(jì)所存在的問題是細(xì)節(jié)的缺失，主要由對(duì)道路運(yùn)輸效率的誤解所導(dǎo)致。

圖3 邁阿密市干-支交叉口(勒瓊街)(0.8km間距干路網(wǎng))Fig.3 Arterial and local roadway intersections in Miami(Le Jeune Road,arterial roadway network with a 0.8 kilometers spacing)

圖4 大阪市干、支路網(wǎng)Fig.4 Arterial and local roadway network in Osaka

3 邊際效用與車道資源配置方法構(gòu)建

3.1 經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的邊際效用

在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，效用指商品滿足消費(fèi)者欲望的能力，或者說，消費(fèi)者在消費(fèi)商品時(shí)所感受到的滿足程度。邊際效用指在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)者增加一個(gè)單位商品或享受某項(xiàng)服務(wù)所帶來的效用增量。對(duì)于企業(yè)或個(gè)人而言，由于資金有限，在考慮生產(chǎn)與生活需求時(shí)，需對(duì)不同物品的邊際效用進(jìn)行比較，合理分配資金，從而實(shí)現(xiàn)整體效用的最大化。

3.2 車道資源配置的邊際效用分析

干路與支路車道資源配置涉及交通可達(dá)性需求、建筑沿街面需求以及近距離出行需求。相比干路而言，支路與街區(qū)內(nèi)的機(jī)動(dòng)車道、人行道、自行車道具有更好的兼容性，這些需求更適合通過支路體系得到滿足。提高干路通行能力和保障干路速度的車道資源配置傾向(車道資源的干路化配置傾向)，不利于街區(qū)內(nèi)部道路資源的利用。干、支路車道資源配置還應(yīng)體現(xiàn)除交通以外的城市生活和生產(chǎn)需求。

同時(shí)，同一群體對(duì)車道資源配置的需求也不同?；诰用駛€(gè)人利益層面，應(yīng)避免通過性車流穿越居住區(qū)，以保障住區(qū)的環(huán)境和安全性。對(duì)于出行者而言，也期望其他居住區(qū)提供更多的道路以提高出行的便利。可見，同一群體在住區(qū)內(nèi)外具有相反的價(jià)值取向。

圖6的路網(wǎng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)通過性車流的限制，但同時(shí)也限制了步行、非機(jī)動(dòng)車以及公共交通。荷蘭阿姆斯特丹市東南部居住區(qū)采用了“機(jī)動(dòng)車路網(wǎng)+自行車路網(wǎng)”的雙網(wǎng)體系(見圖7)，體現(xiàn)了“鄰里單位”思想，同時(shí)保障了非機(jī)動(dòng)車的通行順暢。英國新城密爾頓凱恩斯在20世紀(jì)70年代也采用了類似的路網(wǎng)規(guī)劃。

基于邊際效用分析，探討干路、支路車道資源增減對(duì)城市交通及城市功能的影響，可以找到車道資源配置的平衡點(diǎn)。

1）干、支路車道邊際效用分析。

①在不影響居住區(qū)內(nèi)居民活動(dòng)、安全等情況下，統(tǒng)計(jì)可利用的及潛在的車道資源(含非機(jī)動(dòng)車道)；

圖5 韓國仁川市桂山路住區(qū)路網(wǎng)Fig.5 Gyesansae-ro roadway network within residential communities in Incheon,Korea

圖6 北京回龍觀路網(wǎng)Fig.6 Roadway network within Huilongguan in Beijing

②對(duì)城市車道資源進(jìn)行分類(機(jī)動(dòng)車道資源、非機(jī)動(dòng)車道資源)，根據(jù)不同道路等級(jí)、車種、流量、速度對(duì)街區(qū)(指生活、商業(yè)、工作為主的區(qū)域)的影響，將其劃分為街區(qū)限制性車道資源、街區(qū)親和性車道資源和街區(qū)兼容性車道資源。主干路及以上等級(jí)道路的車道資源一般屬于街區(qū)限制性車道資源；流量少、速度低、可限速的支路屬于街區(qū)親和性車道資源；若限速會(huì)影響到支路交通功能和城市效益，則不宜限速，并稱其為街區(qū)兼容性車道資源。部分次干路也具有街區(qū)兼容性車道資源特性。街區(qū)兼容性車道資源在速度、流量、機(jī)動(dòng)車比例上介于街區(qū)限制性及街區(qū)親和性之間。

③街區(qū)親和性和兼容性車道資源可以作為支路車道資源。增加支路車道資源會(huì)帶來正效用，如可達(dá)性及便利性的提高；也會(huì)帶來副效用，如干路車道資源的減少，以及干、支路銜接增加對(duì)干路造成的影響；

④分析增加支路車道資源的正效用和減少干路車道資源的負(fù)效用，即可找到支路、干路資源配置分析的一般方法。

2）主、輔路車道邊際效用分析。

①通過干-支交叉口及輔助車道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)出行時(shí)耗的減少；

②將可用于干-支交叉口、出入口(如各種不同用地與城市道路的銜接)配置的車道資源節(jié)約下來，通過在全市范圍內(nèi)進(jìn)行整合，提供更多的主體車道資源，提高道路通行能力，降低道路的平均飽和度，從而實(shí)現(xiàn)出行時(shí)耗的減少；

③比較兩種方法的邊際效用，通過一系列的調(diào)查、測(cè)試，即可得到主、輔路車道資源配置的一般性方法。

4 結(jié)語

將“干路通行能力”等同于“道路通行能力”、“路網(wǎng)運(yùn)輸效率”、“交通需求滿意度”、“路網(wǎng)實(shí)際效用”的理論，具有邏輯性錯(cuò)誤，由此產(chǎn)生路網(wǎng)規(guī)劃及道路設(shè)計(jì)理念的偏頗。正確理解道路運(yùn)輸效率，科學(xué)把握干、支路車道資源及主體車道，輔助車道資源對(duì)道路運(yùn)輸效率的作用，妥善處理居民需求與道路運(yùn)輸效率的關(guān)系，是合理配置道路資源、有效滿足交通及非交通需求的關(guān)鍵。目前，在理論與一般性方法層面的分析僅是該類問題研究的開端，今后還需要在調(diào)查、模擬驗(yàn)證、規(guī)律總結(jié)等方面開展大量的工作。

圖7 阿姆斯特丹東南部居住區(qū)路網(wǎng)Fig.7 Roadway network within residential communities in the southeast ofAmsterdam

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