1. 研究背景
對具體的某個城市而言，現(xiàn)行的國標中對城市支路網(wǎng)密度級配的推薦值僅具備參考價值，而不能作為建設決策的依據(jù)。因此，很有必要從各個城市中心區(qū)人口經(jīng)濟特性及交通需求特性角度出發(fā)，確定本城市合理的支路網(wǎng)密度。
一般認為,道路網(wǎng)密度越大，交通聯(lián)系越便捷，但密度過大，會造成城市用地不經(jīng)濟，增加城市道路建設投資，并且造成交叉口過多，反而影響車輛行駛速度和干道通行能力；道路網(wǎng)密度過小，會使車輛繞行，增加居民出行時間，還會造成道路交通擁擠。特別是在城市商業(yè)服務開發(fā)強度比較高的地區(qū)，土地價值寸土寸金，如何在使道路能夠承載較強的開發(fā)強度下，盡量節(jié)約道路用地，提升用地空間價值值得深入研究。

2. 支路密度影響因素分析
城市支路建設置身于城市這個復雜的巨型系統(tǒng)，就必然受到各種紛繁復雜的外界環(huán)境因素的制約，這也就決定了城市支路網(wǎng)規(guī)模影響因素的多元化。概括起來，影響城市路網(wǎng)規(guī)模的主要因素取決于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、自然地理環(huán)境以及政策措施等方面，這些影響因素主要有:城市人口、社會經(jīng)濟發(fā)展水平、土地價值、建設資金等。

2.1 社會經(jīng)濟條件
社會經(jīng)濟發(fā)展決定著道路建設發(fā)展規(guī)模，而道路的發(fā)展也同時影響和制約著社會經(jīng)濟和交通需求的發(fā)展，也就是說道路作為一個地區(qū)的交通基礎設施，其建設的目標是滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，改善交通運輸環(huán)境和質(zhì)量，因此道路網(wǎng)的發(fā)展與社會經(jīng)濟發(fā)展水平是密切相關的。

2.2 人口密度
城市交通的基本功能之一就是滿足人的出行的需要。隨著城市化進程的加快，城市人口比重迅速提高，大量的人口聚集城市，直接的影響就是人與人之間的交流日益增多，城市交通需求總量膨脹，需要有足夠的道路設施來滿足人們的出行需要。研究表明，人口數(shù)量與城市道路網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展有著密切的關系，就我國各個城市來看，兩者之間基本呈現(xiàn)出一種線性關系[1]。在絕對量上，城市道路設施的建設規(guī)模隨著城市人口規(guī)模的擴大而擴大。

2.3 土地增值效益
在市場經(jīng)濟條件下，用地與道路是相互關聯(lián)的，街區(qū)用地可以經(jīng)營而道路是公共設施，道路與街區(qū)不是越大越好，而是用最少的道路投入獲得最大的交通容量，作為無償設施的道路，其效率越高越經(jīng)濟。同時，在市場經(jīng)濟條件下增加土地效益的關鍵是臨街面的多寡和街區(qū)大小的比重。任何經(jīng)濟活動都需要臨街面，無論是貨物的運輸、人流的出入、招牌的展示都是如此。棋盤式的高密度勻質(zhì)路網(wǎng)由于提供最大的交通效率和最多的臨街面兒成為市場經(jīng)濟下CBD的最佳選擇[2]。
支路密度應當與城市所需要的有效“沿街面”長度相匹配，支路應當成為城市公共活動空間的主要載體。如果支路不能提供有效的“沿街面”，那么城市的各類公共活動就會集中在干路上，造成城市道路功能的紊亂[3]，金字塔式路網(wǎng)密度建議體現(xiàn)了這一原則，并在《城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范(GB5022~95)》（以下簡稱《規(guī)范》）道路功能的條文中明確提出[4]。

3. 支路密度計算模型
3.1 模型原理
模型原理為基于支路建造利潤最大的合理支路網(wǎng)密度計算。假設某區(qū)域干道的間距為1，支路呈方格網(wǎng)狀分布其中，面積為1km2，設合理的支路網(wǎng)密度為X，CB為支路的建設費用，設支路的使用年限為N，BT為交通效益，即建成密度為X的支路后在使用年限內(nèi)該區(qū)域內(nèi)居民總出行費用減少額度，BL為使用年限內(nèi)支路兩側(cè)臨街面的土地升值額度。

圖1 支路建造利潤分析示意圖

3.2 目標規(guī)劃模型
基于綜合建造利潤B最大可以得到如下目標函數(shù)：
Max B=BT +BL-CB （1）
約束條件：
A. 各等級道路總里程的“金字塔”結(jié)構(gòu)，干路里程應低于支路。即:
L主+L次< L支 （2）
B. 城市用地面積范圍
《規(guī)范》中給出了城市道路用地面積應占城市建設用地面積的8%～15%的道路廣場用地，8%～15%的綠化用地，15%～25%的工業(yè)用地，20%～32%的居住用地，上述四項合計占城市建設用地的60%～75%。從我國城市建設用地的統(tǒng)計情況來看，實際上用于道路廣場的城市建設用地比例偏低。同時，從國家標準的要求來看，即便四大類用地中的其他三類取低值，可用于城市道路建設的用地比例一般也會低于30%，只有極少數(shù)容積率特別高的國外城市中心區(qū)的道路用地比例達到40%[5]。
假設快速路不通過城市中心區(qū)，主次干道的密度和紅線寬度取《規(guī)范》中推薦值，即大城市主干道密度0.8~1.2 km/ km2、紅線寬度45~55m,次干道密度1.2~1.4 km/ km2、紅線寬度40~50m。這里取道路用地比例為30%，支路的平均紅線寬度為13m，可以得到滿足《規(guī)范》推薦路網(wǎng)條件的支路密度上限值:
X≤16.6km/km2 （3）
綜合以上目標函數(shù)，約束條件以及目標函數(shù)的優(yōu)先級順序，得到支路合理密度的目標規(guī)劃模型:
Max B= Max (BT +BL-CB) （4）
s.t. L主+L次< L支
X≤16.6 km/km2
（1） 支路的交通效益
BT= × P×p0×365×n×t （5）
L——居民由起訖點到干道網(wǎng)的平均距離（km），L0=0.5km
V——支路網(wǎng)內(nèi)居民平均出行速度(km／h)
p0——當?shù)鼐用竦钠骄鶗r間價值(元／h)
P——區(qū)域人口數(shù)（萬人）
t——支路使用年限
n——居民平均出行次數(shù)
（2） 支路的土地效益
BL= S×α×F×X （6）
α——每公里支路對應的臨街面面積（m2）
F——每平方米臨街面的升值金額（元）
S——區(qū)域總面積（km2）
（3） 支路的建設費用
CB=S×P1×X （7）
P1——支路的平均建造單價(萬元／km)
可以得出：
B=BT +BL-CB = ×P×p0×365×n×t + S×α×F×X - S×P1×X
=K-P×p0×365×n×t×0.5545（X/2+1）-0.2862/V +(α×F- P1) S×X
K=0.5× P×p0×365×n×t/V，為常數(shù)。
由函數(shù)關系推得，當X0取下列數(shù)值時，B可以取到最大值。
（8）
故合理的支路網(wǎng)計算密度應為：
（9）
其中N（km）為該區(qū)域?qū)嶋H干道間距。
此公式的計算結(jié)果即區(qū)域內(nèi)支路網(wǎng)合理密度應大于主干路與次干路之和，同時應小于道路面積率的支路密度約束值。
由公式（9）可知，區(qū)域支路網(wǎng)的合理密度的影響因素有區(qū)域人口密度D、該城市居民時間價值p0、每平方米臨街面的升值金額F等。隨著城市社會經(jīng)濟的發(fā)展，這些影響因素將不斷的發(fā)生顯著的變化。因此，應根據(jù)規(guī)劃年的不同影響因素的預測值來確定未來支路網(wǎng)密度。

3.3 模型參數(shù)的確定
(1) L——居民由起訖點到干道網(wǎng)的平均出行距離（km）
根據(jù)方格路網(wǎng)的特性，道路間距M與支路網(wǎng)密度X存在如下關系：
M=1/(X/2+1) （10）

圖2 方格網(wǎng)布局圖（初始密度為2km/km2） 圖 3 方格網(wǎng)布局圖（密度為無限大）
假設居民傾向于選擇起訖點距離干道網(wǎng)較近的方向，即最短距離方向出行，且都是按照先到達支路再轉(zhuǎn)而到達干道的方式。在1km2的區(qū)域內(nèi)，在原本具有2km支路的情況下（如圖2所示），居民由起訖點到達到干道的平均距離為L0=0.5km。如果街區(qū)內(nèi)道路無限密(如圖3所示)，那么居民由起訖點到達干道的平均距離為0.167km。根據(jù)數(shù)理推斷及計算機擬合，得出L與支路網(wǎng)密度X存在如下函數(shù)關系：
L = 0.5545（X/2+1）-0.2862； R2 = 0.9739 （11）
(2) V——支路網(wǎng)內(nèi)居民平均出行速度(km／h)
由于支路是連接居民出行起訖點與干道網(wǎng)的連桿，居民的部分出行方式特征便反映到支路上來，支路網(wǎng)內(nèi)的居民平均出行速度與居民出行結(jié)構(gòu)有關，機動化水平高的城市支路網(wǎng)出行速度就要較其他城市高。通過對我國部分大城市的居民出行方式結(jié)構(gòu)分析，得出各出行方式的比例均值如下表所示。

表1 部分大城市居民出行方式結(jié)構(gòu)^[6]

由于公交站點有相當一部分分布在干道網(wǎng)上，居民需要通過步行來到達站點，所以這一比例的出行是由步行來實現(xiàn)的。取V步行=6km/h，V自行車=15km/h，V摩托=20km/h, V小汽車=25km/h,支路網(wǎng)平均出行速度便由這幾個出行方式速度與各自的出行比例加權(quán)平均得來，計算得到V=10 km/h.
(3) α——每公里支路對應的臨街面面積（m2）
假設只有寬度大于等于7米的臨街建筑土地才具有較明顯的升值空間，為了確定這一指標，需要明確支路的長度、支路的沿街開發(fā)率、臨街建筑縱深，這需要根據(jù)不同地區(qū)的實際情況進行參數(shù)標定。
(4) P1——支路的平均建造單價(萬元／km)
建造每平米道路需要250元，取支路的平均紅線寬度為12m,則支路的平均建造單價P1=300萬元/km.
在各參數(shù)的確定過程中，由于假設居民沿最短距離方向出行，故L比實際值偏小，合理密度計算值X同樣偏?。幻抗镏穼呐R街面面積α、每平方米臨街面的升值金額F（元）及居民的平均時間價值p0 (元／h)等參數(shù)都需要根據(jù)各個城市不同地區(qū)的實際情況而定。

4. 案例計算
將根據(jù)公式（9）計算長沙市五一商圈的合理支路密度。在各參數(shù)中：五一商圈的人口密度D取1.5萬人／km2，居民平均時間價值p0為8元／h；支路的平均建設成本P1為200萬元／km，使用壽命t為8年，居民每天的平均出行次數(shù)n為2.53次；支路網(wǎng)內(nèi)居民平均出行速度V取10km／h；在長沙市2009年五一商圈微循環(huán)和湘雅附二醫(yī)院周邊地區(qū)微循環(huán)的整治工程中，寬度大于等于7m的支路長度約占支路總長度的0.3[7]，這里取支路的沿街開發(fā)率為0.6，臨街建筑縱深為5m,這樣每公里支路對應的兩側(cè)臨街面面積α為1800m2；每平方米臨街面的升值金額取500元。五一商圈的平均干道間距N取500m。
可計算出現(xiàn)狀人口密度取1.5km/km2時，五一商圈的計算合理支路網(wǎng)密度為6.4km／km2；未來規(guī)劃年人口密度取2.5km/km2時，五一商圈的計算合理支路網(wǎng)密度為10.5km／km2。

圖4 五一商圈支路建造利潤分析圖(人口密度D取1.5km/km2)

考慮到未來規(guī)劃年五一商圈人口的增長，即根據(jù)人口密度D的增加，支路網(wǎng)合理密度隨之增加。按照模型計算出如下與人口密度相對應的支路合理密度表格，并換算成支路合理間距(表2)。

表2 計算支路合理密度隨人口密度增長變化表

5. 結(jié)論
本文以市場經(jīng)濟指導下土地微觀利用模式為背景，以現(xiàn)階段國家規(guī)范和城市實際現(xiàn)狀為指導，通過將支路建設的交通效益與土地效益統(tǒng)一量化，得出了支路網(wǎng)合理密度的目標規(guī)劃模型。對于指導城市支路網(wǎng)規(guī)劃地方性標準建立具有理論與實際意義。

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[6] 石飛.城市道路等級級配及布局方法研究[D].東南大學博士論文，2006.3
[7] 五一商圈微循環(huán)整治方案研究,長沙市2009年城市道路交通整治工程研究報告.同濟大學交通運輸工程學院晏克非、張小寧課題組.2008

[作者簡介]：
江玉 女 碩士 助理工程師 深圳蕾奧城市規(guī)劃設計咨詢有限公司