城市交通规划中的交通方式结构

第４卷第４期　大连海事大学学报（社会科学版）　ＶｏＩ＿４，Ｎｏ．４　２００５年１２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｏｃｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｄｅｃ．，２００５　城市交通规划中的交通方式结构　李亚军，杨忠振　（大连海事大学交通工程与物流学院，辽宁大连１１６０２６）　摘要：确定在不同城市规模（交通需求）情况下相应的最适交通方式结构，为城市交通发展规划提供科学依　据。研究导致城市规模（交通需求）产生变化的影响因素，如城市人口、经济水平等，与形成不同交通方式的经　济特点的影响因素，如居民年龄、出行距离、收入水平等在一定程度上存在相关。基于如上机理，确定参数，建　立多目标线性规划模型，确立在不同城市规模下的最优运输方式结构，并利用大连市的实际交通资料进行计　算。　关键词：城市交通规划；交通方式结构；线性规划模型；交通需求　中图分类号：Ｆ５７２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．７０３１（２００５）０４．００３８．０５　Ｔｒａｆｆｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｃｉｔｙ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ＬＩ　Ｙａ－ｊ　ｕｎ，ＹＡＮＧ　Ｚｈｏｎｇ—ｚｈｅｎ　（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖ．，Ｄａｌｉａｎ　１１６０２６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｓ　ｔｏ　ａｓｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｉｔｙ　ｓｉｚｅｓ，ａｎｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｃｉｔｙ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｎｎｉｎｇ．Ｗｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｈｉｃｈ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｃｉｔｙ　ｓｉｚｅ　ｃｈａｎｇｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｉｔｙ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｌｅｖｅｌ　ｅｔｃ，ａｎｄ　ｆｏｒｍ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｍｏｄｅｌｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｔｒａｖｅｌ　ｐｕｒｏｐｓｅ，ｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｇｅ　ａｎｄ　ｉｎｃｏｍｅ　ｌｅｖ—　ｄ．ｅｔｃ．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｔｏ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｂｏｖｅ．Ｂａｓｉｎｇ　ｏｎ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅｏｒｙ，ｗｅ　ａｓｃｅｒｔａｉｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔ　ｌｉｎｅａｒ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｍｏｄｅｌｓ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｔｒａｎｓｏｐｒｔａ—　ｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｉｔｙ　ｓｉｚｅｓ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｃｉｔｙ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｄａｔａ　ｉｎ　Ｄａｌｉａｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｉｔｙ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｔｒａｆｆｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｌｉｎｅａｒ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｍｏｄｅｌｓ；ｔｒａｆｆｉｃ　ｄｅｍａｎｄ　城市交通规划中交通方式结构的研究是十分　重要的。城市交通运输结构指的是在城市居民出　行中采用的步行、自行车、公共汽车、出租汽车、私　人小汽车等交通方式中，由这些交通方式分别承　、城市交通方式最适结构模型　担的出行量在总量中的比重。本文在分析该比重　的目标分析　的基础上，进一步研究各种交通方式的合适规模，　从而为城市发展、交通规划提供科学依据。　城市交通运输的需求受城市经济发展水平和　收稿日期：２００５．０７．０９　作者简介：李亚军（１９７６一），女，辽宁沈阳人，博士研究生，主要从事交通规划与管理研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙａｊｕｎ５０７＠１６３　ｃｏｒｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　李亚军，等：城市交通规翅Ｉ中的交通方式结构　３９　城市人口规模影响，交通运输的供给受到城市特　成本的最低，而没有考虑到当经济成本在一定程　度上升时，可能会导致出行者效用的极大增长，如　在城市交通容量、环境承载力、经济水平可能下，　适当的私人汽车增加会增加居民效用，如果增加　性、各种交通方式适用范围和相对优势影响，因　此，在相应的需求和稳定的城市特性情况下，各种　城市交通工具会有一个最适规模结构。该最适规　模结构，从经济效应角度讲，是将各种交通方式作　为一个整体，可以在满足城市交通运输客运需求　的情况下，既满足经济发展、人们生活需求，即效　用的整体最大，同时也满足社会成本的最低。　对效用指标，可以从宏观角度分析，如国内有　学者选用机动性（经济角度）、可达性（社会角度）、　外部性（生态角度），在城市可持续发展领域研究　的效用高于社会成本的上升，就是可取的。　二、城市交通方式最适结构模型　约束条件分析　（一）城市交通运输需求分析　城市交通运输需求是城市交通方式结构确定　的重要约束条件之一。具体来讲，不同出行者的　交通需求是存在差异的，出行者根据出行目的不　同，来选择具有不同经济特性的交通工具。我们　将出行者的出行目的根据有关调查分类如下。　常规性：上班、上学等。　随机性：购物、娱乐、探亲访友、外出就餐等。　突发性：业务需要、就医等。　考虑在出行目的不同的前提下，人口年龄和　人们的收入水平的差别也是影响交通工具选择的　交通结构优化。本文在对城市交通使用效用分析　上采用了较为传统的从微观角度衡量交通方式效　用的指标，即可达性、舒适性、安全性。一方面，这　些指标具有代表性，能够代表不同交通工具的使　用效用差别；另一方面，由于效用分析是定性比较　分析，过多指标的选取，会增大量化后的误差。　对成本指标的选取，采用了与各种交通方式　密切相关的度量指标，这样既考虑了实际发生的　经济成本，如交通运输工具的投资费用、个人出行　费用，也考虑了环境成本，如噪音污染、空气污染。　需要特别指出的是，这里我们考虑的是经济　重要因素，我们可以得到关系表１。　表１　受居民出行目的、年龄、收入影响的交通需求　居民年龄结构的划分主要以适龄学生人口、　适龄劳动人口为主要界限，设（０～１８）人口为Ａ，　（１９～６０）人口为Ｂ，（６１～）人口为Ｃ。　对居民家庭收入结构的划分，主要采用了三　值内，从低到高依次会采用较高费用的出行，但其　目的不是为了节约时间成本，而是为了提高效用。　给定突发性出行中居民采用时间成本最低的交通　方式。　居民出行距离也是影响居民交通工具选择的　个特征范围值，临界的第一个阈值ｎ　以上代表　居民家庭收入达到此标准时的远距离出行会采用　公共交通方式，在此之下才用自行车交通方式；第　主要依据之一。同样根据交通工具的适应性采用　了一个主要范围特征值，范围特征值的确定要反　映在不受收入水平影响下，居民对交通工具的选　二个阈值ａ　以上代表居民收入达到此标准时，　会承担私人汽车交通出行，在此之下采用公共交　通出行。常规性和随机性出行中在三个特征范围　择，在第一阈值ｂ以下代表居民出行以步行为　主，在阈值以上，以选用机械动力工具出行为主。　维普资讯 http://www.cqvip.com

４０　大连海事大学学报（社会科学版）　第４卷　最后，要分析不同年龄结构的群体在三种类　型的出行上的频率分配状况。对（０～１８）的人口　细化划分口径，将如上非连续性需求因素转　变为连续性的，采用计算机模拟技术可以得到更　为精确的出行结构分析。这里主要考虑了步行、　自行车、私人小汽车、出租车、公共汽车。除了以　上几种，城市交通还包括摩托车、电车、轻轨、地　来说，常规性出行占有较大比重，其次是随机性出　行，突发性出行占有较小比重；对（１９～６０）的人口　来说，常规性出行同样占有较大比重，其次是随机　性出行，突发性出行要高于（０～１８）的人口群，而　铁。这里暂时没有考虑这些因素，这是因为摩托　车在多数城市发展中都受到限制，一般在郊区使　用比较多。将电车与公共汽车作为同一种类，而　且在该年龄段的群体的整体出行需求也要高于前　者。对（６１～）以上的人口来说其整体出行需求都　要弱于前两者，就其内部结构来说，随机性出行占　有较大比重，常规性出行通常局限于步行为主，突　发性出行比重占有一定份额。因为每个城市的具　体特点不同，在这里给出一般随机频率参数，并且　设口　ｙ。为１，即对（０～１８）人口为口　口２、　口　，对（１９～６０）人口为卢　卢　、卢，，对（６１～）人口　为ｙ１、ｙ２、ｙ３。　常规性出行分析：Ａ（０～１８）该年龄段的居民　出行以常规型为主，主要是以城市学生每天的上　下学为主。可以得到出行距离＜ｂ为采用步行　Ａ　（Ａ　与Ａ　的决定要考虑城市特性），出行距离　＞ｂ为Ａ２根据收入情况，可以得到Ａ２ｅ＋Ａ２ｄ＋　Ａ２厂＝Ａ２　ｏ　Ｂ（１９～６０）该年龄段的居民常规型中，以上　班人口占有相当大的比重。可以得到出行距离＜　ｂ为采用步行Ｂ。（Ｂ。与Ｂ　的决定要考虑城市特　性），出行距离＞ｂ为Ｂ　根据收入情况，可得Ｂ　ｅ　＋Ｂ２ｄ＋Ｂ２厂＝Ｂ２　ｏ　Ｃ（６１～）该年龄段的居民出行只能是其中部　分人口有规律性的出行，以锻炼、休闲为主。可以　得到出行距离＜ｂ为采用步行Ｂ。（Ｂ。与Ｂ　的决　定要考虑城市特性），出行距离＞ｂ为Ｂ　根据收　入情况，可以得到Ｂ２ｅ＋Ｂ２ｄ＋Ｂ２厂＝Ｂ２。　其他以此类推，可以得到如下居民步行出行　Ｘ。、自行车出行Ｘ　、私人小汽车出行Ｘ，、出租车　出行Ｘ　、公共汽车出行Ｘ　。　３　３　３　Ｘ－＝Ａ。∑ａ　＋Ｂ。∑　＋Ｃ　∑　＝１　ｉ＝Ｉ　ｉ　１　２　２　２　Ｘｚ＝Ａ　∑ａ　＋Ｂｚｄ∑　＋Ｃ２ｄ∑　＝１　ｉ＝１　ｉ＝１　３　３　３　Ｘ，＝Ａ　ｆ∑ａ　＋Ｂｚｆ∑　＋Ｃ２ｆ∑　ｌ　１　ｉ＝ｌ　‘＝ｌ　２　２　２　Ｘ　＝Ａｚｅ∑ａ　＋Ｂｚｅ∑　＋Ｃ２　ｅ∑　ｉ＝１　｛＝ｌ　‘＝ｌ　Ｘ５＝（ｄ＋ｅ）·（Ａ２口３＋Ｂ２卢３＋Ｃ２　３）　轻轨和地铁交通运输方式通常在城市规模发展到　定程度时再考虑，且其布局和规模具有相对独　立性。　（二）城市交通运输供给分析　城市交通运输供给来源于两个方面，一方面　是移动性的不同交通运输工具的数量供给，另一　方面是固定的城市路面基础设施的数量供给。这　里主要指的是后者，强调基础设施供给对交通运　输工具数量需求的制约影响。在特定时间和空间　范围内，城市交通基础设施供给具有相对有限性，　因此构成了城市交通方式结构确定的重要约束条　件之一。　城市道路是城市交通的载体，居民步行出行、　自行车出行、私人小汽车出行、出租车出行、公共　汽车出行等城市交通形式必然以城市道路为依　托。城市道路从各个方面限制了城市交通结构的　有效组织，主要包括：城市道路的总容量，即城市　的总行驶面积及停车面积，该资源的大小直接影　响城市总体交通规模，通常与城市公共交通发展　呈反相关关系，与私人交通呈正相关关系；城市道　路的等级结构，即快速路、主干路、支路在城市道　路总面积中的比重，合理的路网等级结构是不同　交通运输工具得以发挥各自优势的关键；城市道　路断面形式主要是指板式结构，在整个路网中，一　块板、二块板结构的道路比例较大时，混合交通严　重，公交停靠、自行车安全等就会受到较大影响。　根据各种交通方式对路面的使用需求的不　同，我们采用了交通工具的动态占道属性指标和　静态占道属性指标形成供给约束，即只考虑了城　市道路总容量对城市交通构成的影响，城市道路　等级结构及城市道路断面形式对城市交通构成影　响有待进一步研究。　（三）城市交通运输中需求与供给的动态变化　对城市交通运输需求与供给的动态变化分　析，主要是指对影响需求和供给中各因素的动态　分析，即考虑时间轴上的发展变化。从形成的需　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　李亚军，等：城市交通规划中的交通方式结构　４１　求来看，城市人口总量及结构、家庭收入水平会随　着城市社会经济发展而发生变化；从形成的供给　来看，城市化进程的加快和道路建设质量和管理　化。　车；设每种交通方式的效用为Ｕ　，ｉ：１，２，…，５；　设每种交通方式的成本为Ｋ　，ｉ＝１，２，…，５，则　５　５　水平的提高，使得城市的道路供给发生相应的变　ｍａｘＵ＝　ｌ＝１　我们可以采取适当的预测技术和根据具体区　Ｙ　ｍｉｎＫ：　Ｋ　ｙ　（ｙ　≥０）　１．目标分析　目标函数的含义即该种交通运输工具的规模　域的城市发展规划，得到供给和需求双方面数据　在时间轴上的发展值，在模型中的使用可以得到　适应经济发展变化的城市交通方式最适结构。　结构在满足社会发展需求的前提下，既实现整体　效用最大的前提，又能实现社会总成本的最低。　２．效用分析　主要城市交通方式的效用评价如表２所示。　三、城市交通方式最适结构模型　的建立　（一）目标函数的建立　每种效用给人带来的满足程度存在很大差　别，因此效用分析具有因人而异的特点；从量化角　度考虑效用问题，重要的是在定性描述中找到与　量化指标之间的等值点。由于各种交通方式普遍　具有速度、费用与满足效用成正比的特点，因此需　要用不同交通方式的速度、费用指标来模拟不同　交通方式给人带来的效用满足，如表３所示。　模型的建立采用了多目标线性规划模型。设　每种交通方式的数量值为：ｙ。一步行，ｙ：一自行　车，ｙ　一私人小汽车，ｙ　一出租车，　一公共汽　表２主要城市交通方式的效用评价　得到　得到Ｋ１＝０．０００３，Ｋ２＝０．０１３６，Ｋ３＝　２．０４５４，Ｋ４＝１．３６６５，Ｋ５＝０．５７４２。　积约束，每种交通方式静态占道Ｐ…总占道为Ｐ；　交通方式需求约束，每种交通方式单位运客能力　为Ｓ　。得到以下三个约束条件方程为　５　（二）约束条件的建立　交通方式动态占道面积约束，每种交通方式　动态占道Ｏ　总占道为Ｏ；交通方式静态占道面　∑Ｏ　Ｙｉ≤Ｏ　：１　维普资讯 http://www.cqvip.com

４２　大连海事大学学报（社会科学版）　５　第４卷　∑Ｐ　ｙｉ≤Ｐ　ｉ＝１　∑ＳｉＹ　≤Ｘ　，其中，　＞０，（ｉ　Ｅ　ｚ）　ｉ＝１　表５主要城市交通方式的占道面积和运客能力　上述模型采用标准的多目标线性数学规划模　型，因此采用标准的求解算法即可求解，如表５所　示。　四、城市交通最适结构模型的应　用　根据大连市统计年鉴，大连市道路面积　２１４５．０６万ｒｎ２，大连市现有不同规模停车场７４５　个。根据大连城市土地利用规划和城市交通规划　得到大连现状年车辆规模供应的估算值，代入上　述线性规划模型，得到计算结果：　Ｂａｓｉｓ　ｖａｒｉａｂｌｅ０　ｙ（１）　ｙ（２）　ｙ（３）　ｙ（４）　ｙ（５）　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ（Ｚ）＝１２２０９０６．０７８７２　根据大连市统计年鉴，对比计算结果，为实现　城市整体效用最大和社会成本降低，公共汽车运　输交通有极大的调整发展空间；作为公共交通一　种的出租车运输，计算值和实际值差别不大，这与　大连市出租车运输市场供给已趋近饱和、近年发　展速度趋缓相吻合；私人汽车拥有量低于实际值，　因此在大连市城市交通方式最适规模结构中，私　人汽车运输发展要有一定的限制。　五、结束语　本文从城市交通运输的需求和供给角度分析　５　了制约城市交通规模的约束条件，以满足整体社　－堇哆　　瑚　∞　Ⅺ　。　。　会效用最大化、成本最低为目标建立了确定城市　交通方式最适规模结构模型。该模型的建立，为　科学分析城市交通效率、确定城市交通运力发展　比例、制定城市交通发展规划提供了依据。由于　本文研究的重点在于搭建模型的框架，因此对相　应影响因素分析的深度尚显不够。同时，模型的　建立是在一定假定因素上建立起来的，如居民对　出行工具的选择以经济效应成本最优为原则，没　有考虑居民偏好；以居民出行为主要研究对象，对　商业交通出行和公务交通出行缺乏研究；研究城　市对象限定于封闭型城市，没有考虑具有区际交　通意义的城市，如交通枢纽城市等。以上使得该　模型具有进一步深入研究的必要。　参考文献：　［１］城市规划定额指标暂行规定［Ｓ］．　［２］马荣国，刘洪营．城市客运交通结构的综合评价［Ｊ］．交　通运输工程学报，２００２（３）：１０３—１０７．　［３］沈未，陆化普．基于可持续发展的城市交通结构优　化模型与应用［Ｊ］．中南公路工程，２００５（１）：１５０—１５１．　［４］徐循初．关于确定城市交通方式结构的研究［Ｊ］．城市　规划汇刊，２００３（１）：１３—１５．　［５］王嫒嫒，陆化普．基于可持续发展的土地利用与交通　结构组合模型［Ｊ］．清华大学学报（自然科学版），２００４　（９）：１２４０—１２４３．　［６］潘海啸，杜　雷．城市交通方式和多模式间的转换　［Ｍ］．上海：同济大学出版社，２００３．