交通规划方法论(二)_交通规划方法论五

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交通规划方法论（2012年春季学期）——编写人：清华大学建筑学院

段进宇

交通规划方法论

（二）技术概论

一、交通规划方法的来龙去脉

 交通方式的变迁不仅根本上改变了城市面貌，而且带来了日趋严重的交通问题，因此我们客观上需要有效的交通规划，也就需要方法论

人类交通拥挤由来已久愈演愈烈

大城市的交通拥挤现在已经成为日常现象，人类历史上最早的相关纪录是公元一世纪，当时的罗马为保证交通秩序在白天禁止除战车和官方车辆以外的一切车辆进入，然而严重而普遍的交通拥挤现象是在二十世纪汽车交通普及之后才出现的。

注意罗马早期是一个市民社会，一般而言，集权制度下拥挤既难以产生又容易控制。

交通方式变革与城市土地利用模式变革

交通方式的变迁导致了土地利用模式的变迁，例如从市中心伸展出去的轨道交通系统会带来其沿线的大规模土地开发，而私人机动车的普及会使城市形态摆脱个人非机动车交通外加公共交通系统这种交通模式的制约。

美国科学史研究者J.Trefil认为单中心城市的半径取决于其中最快速交通工具45分钟所能达到的距离。而法国高等社会科学院教授P.Virillio甚至指出：“20世纪欧洲的哲学史，基本上可以视为回应速度变迁冲击的历史，更简单地说，就是一部交通史。”

速度差异带来的挑战

在私人汽车时代以前就发展出来的城市地区，其城市改造更新的速度要远远慢于私人汽车增长的速度，因此这些城市在满足私人机动车交通需求方面就会面临巨大的困难。另一方面，私人汽车的出现使城市内部不同人群的速度差异拉大，导致社会矛盾和社会不公正，出现所谓速度弱势人群不仅迁就而且补贴速度强势人群的倾向。

 从直观经验的方法开始，逐步形成讲求因果关系的方法体系

二十世纪50年代前

在1950年代以前，整个文明世界都认为解决交通问题的方法是：首先观测道路交通量并决定某个增长系数来确定未来的交通需求，剩下要做的就是根据未来交通需求决定未来交通设施的供应量。

二十世纪50年代发生的转折

从1950年代起，人们认识到交通活动与土地利用之间的关系是根本性的，研究不同土地利用产生不同交通需求要比单纯研究现有交通流量更有意义。

也就是说，对因果关系的分析模型取代了对直观现象的归纳模型。

1950年代中期到1960年代早期，许多基于土地利用的交通调查工作在发达国家（主要是美国和英国）展开，底特律和芝加哥交通大调查是其中最著名的例子。在这些工作过程中，整套的交通规划方法研究开始初步显现。

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沿用至今的基本技术体系

可以说发达国家在这一点上已经停留了50年没有发生质变，但从最近的发展动态看，新的技术体系正在步入试用期，也许不久之后其应用就会成熟起来。

而我国目前在操作层面仍然未能达到发达国家50年以前的程度，考虑到城市交通对于现代城市文明的重要性，必须承认在现代城市功能方面，我们的城市文明目前约相当于发达国家1950~1960年这个量级上。

但这并不排除我们今后会突飞猛进地跨越式发展，原因在于我们既容易获得经验教训，又有改善局面的迫切愿望和能力。

 当代交通规划方法的一些背景情况

三大技术约束 1.经济约束：

交通不是一切——交通设施的规划仅仅是影响我们社会生活质量的全部规划工作之一部分，因此交通设施的供给受限于全社会可提供的经济资源。根据世界银行的有关研究，这个部分一般不宜长期保持在地区GDP的4%以上。2.资源环境约束：

交通设施的供给还取决于我们怎样看待环境条件的价值，因为大量交通设施对资源消耗巨大、对环境质量也易于产生负面影响。3.土地利用约束：

土地利用和交通设施之间存在着相互作用关系，土地利用要求相应的交通设施，而交通设施也会反过来改变土地利用。

坚持理性的、科学的和定量化的技术路线

回顾历史，必须承认的事实是，城市规划工作过去若干年并未能取得显著的成功，这种状况不仅明显存在于发展中国家，而且存在于发达国家。这里的原因很多，主要的问题集中在城市规划总是低估利益攸关方对所谓理想规划的实施所能造成的影响和干扰上，事实是——对于大多数人而言理想总是跟在欲望后面的。但所有的回顾和总结都从未指向悲观的和倒退性的结论：将来我们只用依靠简单和经验性的短期规划。相反，随着人类社会在文明和理性方面取得越来越多的共识，以及随着人们应用科学定量化手段解决规划问题的经验越来越丰富，更加综合化系统化地应用较复杂的模型技术解决规划问题，在最近出现了明显的进展。

历史回顾和总结全都要求我们付出更大努力去改进和发展既有的交通规划方法，使得它能够在当今城市规划更加强调公共政策性、多方利益协调性和公众参与性的大时代背景下仍然能够提供有价值和有说服力的信息支撑。

交通规划方法在都市区域最直接的应用，就是可以决定那些耗资巨大、影响深远的交通系统——比如城际空中航线、客运轨道交通、高速公路或者公共交通与私人交通的组合模式——是否必要以及是否合适。在技术上完全应该这样工作，但在社会行为学意义上，中国目前还不能对这样的技术应用提供足够好的舞台。因此希望强调大家不要在思想上受到现实性的过分束缚从而自我封锁了未来发展之路。青年人需要为未来而准备的思想。

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二、交通规划方法的基本概念和主要技术步骤

 目前已经发展出的交通规划方法体系结构

不同的交通规划方法细节不同，目前并不存在大一统的理论范式。但基于土地利用活动的交通规划分析方法一般可以分成三个子部分或三大基本步骤：

(1)交通调查——目的是获取当前的出行(trip/travel)生成模式及其相关的土地利用活动(land-use activity)和社会经济因素(socio-economic factor)，同时还包括相应交通设施的细节。

(2)建立数学模型——目的是解释由交通调查得到的出行模式与交通设施、土地利用活动和社会经济因素的相互关系。

(3)应用数学模型预测未来交通需求并评估多种交通规划方案。

 大伦敦区域交通规划研究的例子

图2.1给出了应用于大伦敦区域的交通规划分析方法所表现出的三个阶段的情况。

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图2.1 伦敦交通规划研究的技术步骤

 第一个基本步骤——交通调查

在第一个基本步骤中，首先需要确定一个研究范围，以获取其相关的当前出行模式及其相关的土地利用、社会经济和交通设施的详尽状况。

这个研究范围由一个明确的外围境界线(external cordon)所确定，其内部和外部都被划分为多个交通分区(traffic zone)。这样，与研究范围相关的每一次出行的起终点(Origin-Destination)就可以被方便地描述。

出行模式的时间范围一般不超出一个全日。

确定研究范围与交通分区的目的在于建立关于时空体系的模型。

客运和货运 境内、过境和出入境

> 构成我们需要了解的全部出行模式

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当前出行模式的细节包括：各次行程的起终点与出行时段，出行方式，出行目的。

交通设施及其使用状况调查

公共交通——线路网络，行程时间，服务频率，步行和等待时间；

一般道路交通——道路网络状况，流量，行程速度，商用车运载物和实载率。

土地利用情况调查

因为土地利用活动是出行形成的基础，每个交通分区都需要统计土地利用活动情况。对于产业和商务用途的交通分区而言，需要统计建筑面积和工作岗位数。对于居住用途的交通分区而言，重要的指标包括容积率以及那些与出行形成密切相关的社会经济指标——例如人均收入、人均小汽车保有率和人均受教育程度。

 第二个基本步骤——数学建模

在第二个基本步骤中，需要开发一系列模型来解释出行形成模式与土地利用活动的关系。这是交通规划分析方法中难度最高的步骤，因为出错就会影响出行形成决定因素的选择，从而导致对未来交通需求不可挽回的错误预测。

尽管一次出行的决策过程非常复杂，涉及到目标选择、交通设施、费用和目的，但通常的做法是将整个模型分成以下4个相互联接的过程，这就是通常所谓的四步骤模型(four-step model)：

(1)出行生成(trip generation)——用于确定各个交通分区的出行形成与其土地利用因素之间的关系。

(2)出行分布(trip distribution)——用于确定出行在交通分区之间的分布模式。一般假定两个分区之间的出行量与这两个分区的出行生成量成正比，而与这两个分区之间的某种时空距离成反比。

(3)交通分配(trip aignment)——用于确定出行在公共交通网络或道路网络上的分配模式。出行起终(OD)点之间存在着不同的路径，一次出行将基于广义行程费用而选择其中某条路径，通常假定选择费用最小的路径，而广义费用常用行程时间的函数表示。

(4)交通方式划分(modal split)——用于确定出行使用哪一种交通方式实现。这个过程一般需要在交通分配之前完成，因此可以在出行生成之后，也可以在出行分布之后。交通方式划分一般同机动车保有量、不同交通方式间的相对使用成本、以及私人汽车使用限制等因素相关。

在上述相互联接的程序建立起来之后，现有的土地利用特征被输入到出行生成模型中，随后生成的出行被分布到各个交通分区上，并在适当的时候被划分为不同的交通方式，最后这些分交通方式的出行被分配到相应的交通网络上。

整个模型系统的有效性可以通过与实际交通网络上的流量观测值相对照来得到验证。如果验证结果不符合要求，则需要调整模型参数乃至重建模型，再重复上述验证过程直至验证通过为止。

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 第三个基本步骤——交通规划方案评价

如果模型的计算结果与实际观测结果相当吻合，我们就可以对模型系统的有效性树立信心，随后就可以使用它来预测未来土地利用条件下的交通需求状况和未来交通设施规划条件下的交通供需平衡状况。

第三个基本步骤的工作就是选择和不断调整未来的交通设施规划方案，使得预测出的交通供需平衡状况在两个方面能够同时达到可接受的标准——交通系统服务水平和交通设施投资成本，同时还必须维持其环境影响在可接受的目标范围内。

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