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1、第8章 交通网络布局规划与设计主要内容主要内容:第第1节交通网络与线路布局规划节交通网络与线路布局规划第第2节交通网络的拓扑建模节交通网络的拓扑建模18.1 8.1 交通网络与线路布局规划交通网络与线路布局规划1.1.城市交通网络基本形式城市交通网络基本形式（1）方格网式）方格网式（2）带状）带状（3）放射状）放射状（4）环形放射状）环形放射状（5）自由式）自由式 8.1.1 8.1.1 交通网络结构与布局交通网络结构与布局2方格网式方格网式l方格网式交通网优点是各部分的可达性均等，方格网式交通网优点是各部分的可达性均等，秩序性和方向感较好，易于辨别，网络可靠性秩序性和方向感较好，易于辨别，网
2、络可靠性较高，有利于城市用地的划分和建筑的布置。较高，有利于城市用地的划分和建筑的布置。l缺点是网络空间形式简单、对角线方向交通的缺点是网络空间形式简单、对角线方向交通的直线系数较小。直线系数较小。3带状带状 l带状交通网是由一条或几条主要的交通线路沿带状交通网是由一条或几条主要的交通线路沿带状轴向延伸，并且与一些相垂直的次级交通带状轴向延伸，并且与一些相垂直的次级交通线路组成类似方格状的交通网。线路组成类似方格状的交通网。l此种交通网络形式可使城市的土地利用布局沿此种交通网络形式可使城市的土地利用布局沿着交通轴线方向延伸并接近自然，对地形、水着交通轴线方向延伸并接近自然，对地形、水系等条件适
3、应性较好。系等条件适应性较好。4放射状放射状 l常被用于连接主城与卫星城之间。常被用于连接主城与卫星城之间。5环形放射状环形放射状 l城市骨架交通网络由环形和放射交通线路组合城市骨架交通网络由环形和放射交通线路组合而成。而成。l以放射状交通线路承担内外出行，并连接主城以放射状交通线路承担内外出行，并连接主城与卫星城；与卫星城；l环形交通网承担区与区之间或过境出行，连接环形交通网承担区与区之间或过境出行，连接卫星城之间，减少卫星城之间的出行穿越主城卫星城之间，减少卫星城之间的出行穿越主城中心。中心。6自由式自由式 l多为因地形、水系或其他条件限制而使道路自由多为因地形、水系或其他条件限制而使道路
4、自由布置。布置。l优点是较好地满足地形、水系及其他限制条件。优点是较好地满足地形、水系及其他限制条件。l缺点是无秩序、区别性差，同时道路交叉口易形缺点是无秩序、区别性差，同时道路交叉口易形成畸形交叉。成畸形交叉。l适合于地形条件较复杂及其他限制条件较苛刻的适合于地形条件较复杂及其他限制条件较苛刻的城市。城市。72.2.城市交通网络形式与城市类型城市交通网络形式与城市类型（1）城市规模）城市规模（2）城市性质）城市性质（3）城市在区域交通网中的位置）城市在区域交通网中的位置（4）城市发展形态结构）城市发展形态结构 8(1)(1)城市规模城市规模l城市的规模通常用城市人口规模表示。城市的规模通常用
5、城市人口规模表示。l特大、大城市的道路网一般比较复杂，多为集特大、大城市的道路网一般比较复杂，多为集中典型路网形式综合的混合式路网。中典型路网形式综合的混合式路网。l中等城市的路网布局相对比较简单，多以一种中等城市的路网布局相对比较简单，多以一种典型形式为主，在平原地区和限制条件比较少典型形式为主，在平原地区和限制条件比较少的地区，多以方格网式为主。的地区，多以方格网式为主。l小城市一般以几条主干街道为主。小城市一般以几条主干街道为主。“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，九涂九轨，匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，九涂九轨，左祖右社，面朝后市，市朝一夫。左祖右社，面朝后市，市朝一夫
6、。”（周礼周礼 考工记考工记）。）。9(2)(2)城市性质城市性质l城市按照其主要的土地利用、经济位置等可分城市按照其主要的土地利用、经济位置等可分为：工业城市、中心城市、交通枢纽城市及特为：工业城市、中心城市、交通枢纽城市及特殊功能城市。殊功能城市。l交通枢纽城市又可以分为铁路枢纽城市、海港交通枢纽城市又可以分为铁路枢纽城市、海港城市、河埠城市和水上交通枢纽城市等。城市、河埠城市和水上交通枢纽城市等。l该种分类方式与城市道路网的关系不明确。该种分类方式与城市道路网的关系不明确。10(3)(3)城市在区域交通网中的位置城市在区域交通网中的位置l按照城市在区域交通网络中的位置和对外交通的组织形按
7、照城市在区域交通网络中的位置和对外交通的组织形式，可把城市分为：交通枢纽、尽头式和穿越式城市。式，可把城市分为：交通枢纽、尽头式和穿越式城市。l与城市交通网布局中外围环线的建设密切关联。与城市交通网布局中外围环线的建设密切关联。l对于交通枢纽式城市，外围环线的规划、建设比较重要，对于交通枢纽式城市，外围环线的规划、建设比较重要，以避免不必要的过境交通通过式中心，造成城市中心区以避免不必要的过境交通通过式中心，造成城市中心区的交通拥挤、阻塞。的交通拥挤、阻塞。l对于尽头式城市，环线的规划、建设则应该慎重。对于尽头式城市，环线的规划、建设则应该慎重。l穿越式城市通常为小城市，交通网络规划应考虑城市
8、的穿越式城市通常为小城市，交通网络规划应考虑城市的发展，引导过境交通偏离中心区。发展，引导过境交通偏离中心区。11（4 4）城市发展）城市发展形态形态结构结构中央组团式结构中央组团式结构 分散组团式结构分散组团式结构 带状结构带状结构 棋盘式结构棋盘式结构 自由式结构自由式结构 12中央组团式结构中央组团式结构l中央组团式城市的特点是有一个强大的城市中心，因中央组团式城市的特点是有一个强大的城市中心，因此与此对应的交通网络应该是放射形或环形放射状，此与此对应的交通网络应该是放射形或环形放射状，以处理城市的内外交通和过境交通。以处理城市的内外交通和过境交通。l适用于平原城市城市。适用于平原城市城
9、市。lJ.M.Tomson将如图所示方格加环形放射交通网络布局将如图所示方格加环形放射交通网络布局称为限制交通战略模式，并指出其适用于具有强大的称为限制交通战略模式，并指出其适用于具有强大的市中心，周边设置卫星城，采用分级规划建设，且具市中心，周边设置卫星城，采用分级规划建设，且具有较好的公共交通系统的城市。有较好的公共交通系统的城市。13分散组团式结构分散组团式结构l分散组团式城市的特点是城市由几个中心组成，分散组团式城市的特点是城市由几个中心组成，与此对应的交通网络应该是环形放射状或带状与此对应的交通网络应该是环形放射状或带状形式。前者对应于一般的分散组团式城市；后形式。前者对应于一般的分
10、散组团式城市；后者对应于带状分散组团式城市。者对应于带状分散组团式城市。l适用于地形比较复杂的城市。适用于地形比较复杂的城市。14带状结构、棋盘式结构、自由式结构带状结构、棋盘式结构、自由式结构 l带状带状城市的特点是城市由几个分布于同一带上城市的特点是城市由几个分布于同一带上的组团组成，与此对应的交通网为带状形式。的组团组成，与此对应的交通网为带状形式。适用于受地形限制的城市。适用于受地形限制的城市。l棋盘式棋盘式城市的特点是城市均匀分布，与此对应城市的特点是城市均匀分布，与此对应的交通网络为方格式交通网。适用于地形限制的交通网络为方格式交通网。适用于地形限制较少的平原地区。较少的平原地区。
11、l自由式自由式城市的特点是城市受特定的地形、水系城市的特点是城市受特定的地形、水系等约束而自由发展，与此对应的交通网络为自等约束而自由发展，与此对应的交通网络为自由式交通网。适用于海岸城市或水系比较发达由式交通网。适用于海岸城市或水系比较发达的地区。的地区。158.1.2 8.1.2 交通网络布局规划评价交通网络布局规划评价l交通网络是城市或区域的骨架，是保证用地功交通网络是城市或区域的骨架，是保证用地功能发挥和保持拉动经济、保障可持续发展的基能发挥和保持拉动经济、保障可持续发展的基础设施，左右着城市或区域的发展方向或规模。础设施，左右着城市或区域的发展方向或规模。因此，交通网络布局的因此，交
12、通网络布局的合理性合理性也应作为研究的也应作为研究的问题。问题。l交通网络布局规划评价主要是对其空间布局合交通网络布局规划评价主要是对其空间布局合理性和有效性进行综合评价，其内容主要有：理性和有效性进行综合评价，其内容主要有：评价指标的选择与确定评价指标的选择与确定和和评价方法评价方法。161.评价指标以城市道路网络布局为例，在确定评价时，主要以城市道路网络布局为例，在确定评价时，主要遵循以下遵循以下原则原则：l静态指标与动态指标相结合。静态指标指道路网密度、静态指标与动态指标相结合。静态指标指道路网密度、道路面积率、各等级路网的比例等。动态指标对道路道路面积率、各等级路网的比例等。动态指标对
13、道路网服务的交通流因素的评价指标。网服务的交通流因素的评价指标。l科学性定量评价与专家经验判断相结合。科学性定量评价与专家经验判断相结合。l符合我国的经济发展水平，避免过高确定目标。符合我国的经济发展水平，避免过高确定目标。171.评价指标(1)道路网密度道路网密度(km/km2)l道路网密度是指单位城市用地面积内道路的长道路网密度是指单位城市用地面积内道路的长度，表示区域中道路网的疏密程度。度，表示区域中道路网的疏密程度。l道路网密度道路网密度(km/km2)=城市建成区内道路总长城市建成区内道路总长(km)/城市建成区用地面积城市建成区用地面积(km2)l道路网密度既体现城市道路网建设数量
14、和水平，道路网密度既体现城市道路网建设数量和水平，又可反映城市道路网布局质量优劣。又可反映城市道路网布局质量优劣。181.评价指标l我国我国1991年年3月颁布的国家标准月颁布的国家标准城市用地分类与规划城市用地分类与规划建设用地标准建设用地标准，该标准将我国的城市用地分为，该标准将我国的城市用地分为10大大类、类、46中类、中类、73小类。小类。l10大类中，第大类中，第5类为对外交通用地类为对外交通用地(T)、第、第6类为道路广类为道路广场用地场用地(S)。前者为担负城市对外交通的综合交通设施。前者为担负城市对外交通的综合交通设施的用地，而后者又分为道路用地的用地，而后者又分为道路用地(S
15、1)、广场用地、广场用地(S2)和社会停车场库用地和社会停车场库用地(S3)。l道路用地道路用地(S1)又分为主干道用地又分为主干道用地(S11)、次干道用地、次干道用地(S12)和支路用地和支路用地(S13)，并被界定为包括主干道、次，并被界定为包括主干道、次干道、支路、交叉口用地，不包括居住区内居住小区干道、支路、交叉口用地，不包括居住区内居住小区级及其以下级道路，也不包括各种用地内部的道路。级及其以下级道路，也不包括各种用地内部的道路。19表表 8-1 发达国家城市道路用地发达国家城市道路用地 城市名称 指标 纽约 芝加哥 旧金山 伦敦 米兰 巴黎 巴塞 罗那 东京 名古屋 大阪 平均值
16、 道路用地率(%)25.4 23.4 14.9 16.6 8.7 20.0 15.8 14.1 14.4 17.2 17.1人均道路用地(m 2/人)28.3 45.9 25.3 27.19.6 8.8 10.3 22.8 14.2 21.4 道路网密度(km/km 2)13.118.636.78.00 7.14 13.3 18.418.418.118.116.220821(1)道路网密度道路网密度(km/km2)l我国城市道路网密度普遍偏低。我国城市道路网密度普遍偏低。l原因在于：一是我国经济基础薄弱、资金不足和政策原因在于：一是我国经济基础薄弱、资金不足和政策导向等，致使城市基础设施条件非
17、常薄弱，建设水平导向等，致使城市基础设施条件非常薄弱，建设水平低。二是从城市结构布局看，我国的城市多为用地紧低。二是从城市结构布局看，我国的城市多为用地紧凑、人口高度密集型城市，道路用地也受到很大程度凑、人口高度密集型城市，道路用地也受到很大程度的限制。的限制。l在进行城市中心区改造时，应该考虑加强交通基础设在进行城市中心区改造时，应该考虑加强交通基础设施的建设，增加道路网的密度，有条件的城市考虑增施的建设，增加道路网的密度，有条件的城市考虑增加轨道网的密度；对于规划区或新开发区，应该参考加轨道网的密度；对于规划区或新开发区，应该参考发达国家的道路网密度值确定。发达国家的道路网密度值确定。22
18、(2)干道网间距干道网间距(km)l干道网间距即干道网间距即两条干道之间的间隔两条干道之间的间隔，对道路网，对道路网密度起到决定作用。密度起到决定作用。l我国没有规定城市干道的间隔，国际上各国采我国没有规定城市干道的间隔，国际上各国采用的标准也不一致。用的标准也不一致。l荷兰规定干道间隔为荷兰规定干道间隔为8001000m；美国为；美国为1/22英里；丹麦哥本哈根为英里；丹麦哥本哈根为700m；德国慕尼黑；德国慕尼黑为为7001000 m；英国道路多采用区域自动化；英国道路多采用区域自动化控制，道路间距以控制，道路间距以250700 m为宜；日本没为宜；日本没有规定干道间隔的具体数值。有规定干
19、道间隔的具体数值。23(2)干道网间距干道网间距(km)确定道路网布局应该考虑以下内容：确定道路网布局应该考虑以下内容：l 交通流的连续性。为了保持车辆行驶效率、提高道交通流的连续性。为了保持车辆行驶效率、提高道路的通行能力，以次干道间距不小于路的通行能力，以次干道间距不小于300m，主干道间，主干道间距不小于距不小于600m为宜。为宜。l 城市用地。对于特大城市和大城市，城市用地。对于特大城市和大城市，中心区中心区一般为一般为商务区，出行率高，客流较为集中，干道间距过稀不商务区，出行率高，客流较为集中，干道间距过稀不利于居民出行；利于居民出行；居民小区居民小区一般规模较大，而小区内部一般规模
20、较大，而小区内部不能行驶过境交通和公共交通。因此，以次干道间距不能行驶过境交通和公共交通。因此，以次干道间距为为300400m，主干道间距为，主干道间距为600800m为宜。对于为宜。对于城市工业区及城市边缘地区城市工业区及城市边缘地区，由于交通量较小，干道，由于交通量较小，干道间距可以适当增大，以次干道间距为间距可以适当增大，以次干道间距为500600m，主，主干道间距为干道间距为10001200m为宜。为宜。24(3)路网结构路网结构l路网结构是指城市快速路、主干道、次干道、支路网结构是指城市快速路、主干道、次干道、支路在长度上的比例，衡量道路网的结构合理性。路在长度上的比例，衡量道路网的
21、结构合理性。l根据城市道路功能的分类和保证交通流的畅通，根据城市道路功能的分类和保证交通流的畅通，路网结构应该为路网结构应该为“塔塔”字型，即城市快速路的比例字型，即城市快速路的比例最小、按照城市快速路、主干道、次干道、支路最小、按照城市快速路、主干道、次干道、支路的顺序比例逐渐增高。其比例值分别被推荐为的顺序比例逐渐增高。其比例值分别被推荐为5%、27%30%、32%和和33%36%。25(4)道路面积率（道路面积率（%）l道路面积率即道路用地道路面积率即道路用地(S1)面积占城市建设用面积占城市建设用地面积的比例。地面积的比例。l我国国家标准我国国家标准城市用地分类与规划建设用地城市用地分
22、类与规划建设用地标准标准中，要求道路广场用地中，要求道路广场用地(S)占城市建设用占城市建设用地的比例为地的比例为8%15%。l我国国标的规定值偏小。我国国标的规定值偏小。l建议调整到建议调整到10%30%较为合适。较为合适。26(5)人均道路面积人均道路面积(m2/人人)l人均道路面积是指城市居民人均占有的道路面积。人均道路面积是指城市居民人均占有的道路面积。l城市用地分类与规划建设用地标准城市用地分类与规划建设用地标准中，给出中，给出了道路广场用地为了道路广场用地为715 m 2/人。人。l大城市的人均道路面积指标也应该相应提高。大城市的人均道路面积指标也应该相应提高。27(6)道路网的可
23、达性道路网的可达性l道路网的可达性道路网的可达性(Accessibility)是指所有交通是指所有交通小区中心到达道路网最短距离的平均值。小区中心到达道路网最短距离的平均值。l该指标值越小，说明其可达性越好，路网密度该指标值越小，说明其可达性越好，路网密度越大。越大。式中，式中，Nz交通小区数；交通小区数；Lii交通小区到道路网的最短距离交通小区到道路网的最短距离。28(7)道道路网连接度路网连接度l道路网连接度是指道路网中路段之间的连接道路网连接度是指道路网中路段之间的连接程度。程度。式中，式中，M道路网中路段数；道路网中路段数；N道路网的节点数。道路网的节点数。29方格加环形放射式路网的连
24、接度较方格式路网高，连接性能好；方格加环形放射式路网的连接度较方格式路网高，连接性能好；环形放射式路网比单纯放射式路网的连接度高；环形放射式路网比单纯放射式路网的连接度高；说明城市道路说明城市道路网成环成网的状况越好，其连接度越好。网成环成网的状况越好，其连接度越好。302.评价方法利用多因素进行综合分析评价的方法主要有：利用多因素进行综合分析评价的方法主要有：u 层次分析法层次分析法u 聚类分析法聚类分析法u 主成分分析法主成分分析法u 模糊综合评价模糊综合评价31层次分析法层次分析法(AHP)城市道路网布局规划层次结构模型城市道路网布局规划层次结构模型 328.2 8.2 交通网络的拓扑建
25、模交通网络的拓扑建模l网络可以描述道路和交叉口等物理性构造之间的网络可以描述道路和交叉口等物理性构造之间的概念性结构。概念性结构。l网络是由点集和与此连接的线组成，并将点的集网络是由点集和与此连接的线组成，并将点的集合称为节点合称为节点(Node)集，用集，用N表示；将连接节点表示；将连接节点的线段的集合称为路段的线段的集合称为路段(Link)集集，用，用A表示。表示。l网络可以用由点和线段组成的有向图网络可以用由点和线段组成的有向图G(N,A)进行进行数学描述。数学描述。338.2 8.2 交通网络的拓扑建模交通网络的拓扑建模l在交通网络中，节点集在交通网络中，节点集N由发生节点集由发生节点
26、集R、吸引节点集、吸引节点集S 和交叉口之类的交汇节点等组成。一般，用正整数和交叉口之类的交汇节点等组成。一般，用正整数n表示和识别。表示和识别。l对于将交通小区内诸指标进行集计处理的交通需求预对于将交通小区内诸指标进行集计处理的交通需求预测方法，发生、吸引节点表示交通小区人口密集或政测方法，发生、吸引节点表示交通小区人口密集或政府行政机关的集中的地点。将这些发生、吸引节点对府行政机关的集中的地点。将这些发生、吸引节点对与与 rs 对应，并称之为对应，并称之为 OD 对。对。l路段集合路段集合A对应着实际道路路段、或由几条道路区间合对应着实际道路路段、或由几条道路区间合并成一条假想的道路路段。
27、一般，路段集并成一条假想的道路路段。一般，路段集A的要素的要素a用用正整数表示。正整数表示。348.2.1 8.2.1 网络及其拓扑表现网络及其拓扑表现 路网的拓扑表现示意图路网的拓扑表现示意图 353637实际交通网络实际交通网络 38网络拓扑模型网络拓扑模型 39路段号路段号起点起点终点终点长度长度(km)(km)车道数车道数道路名道路名1350.204胜胜利南街利南街2560.154胜胜利南街利南街36130.224胜胜利南街利南街413140.114胜胜利南街利南街53210.404胜胜利南街利南街621240.184胜胜利南街利南街7980.254和平和平东东路路8870.254和平
28、和平东东路路9760.084和平和平东东路路106170.504和平西路和平西路 道路网络的拓扑关系及属性数据道路网络的拓扑关系及属性数据 40路径与路段路径与路段路段路径连接矩阵路段路径连接矩阵 是交通需求预测中表示是交通需求预测中表示网络流拓扑关系的重要网络流拓扑关系的重要概念。概念。当路径当路径k通过路段通过路段a时，时，；相反，；相反，418.2.2 8.2.2 匝道和交叉口匝道和交叉口 42交通需求预测交通需求预测 信号控制方案信号控制方案 43高速公路高速公路立体交叉有三路交叉、四路交叉和多路交叉三种类型。立体交叉有三路交叉、四路交叉和多路交叉三种类型。各种类型中又可分为全互通和部分互通等形式各种类型中又可分为全互通和部分互通等形式 四路全互通式立体交叉四路全互通式立体交叉 四路全互通式立体交叉拓扑模型四路全互通式立体交叉拓扑模型 44