基于系统整合的交通精细化规划与设计实践
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写在前面：
针对交通规划、设计、建设、运营与管理中存在系统整合不足的问题，提出系统整合、要素控制的精细化理念。采用系统工程学方法，提倡主动性交通规划。提出基于交通组织约束的路网规划方法，建立交通模块设计的标准化和科学化设计体系，提出道路横断面、单条道路设计及交叉口设计等交通模块的系统规划与设计方法。
蒋锐
上海市城乡建设和交通发展研究院 工程师
引言
城市交通是交通规划、设计、建设、运营与管理的实践表象，交通系统运行效率的高低取决于各系统要素之间的整合程度。在长期的交通实践中，存在各专业之间衔接不紧密的问题，导致交通系统的最终表象与规划初衷不符，突出表现为以下问题：1)各系统间衔接不紧密，道路交通网、轨道交通网、公共汽车网与设施网之间相对分散，导致不同系统之间的衔接效率不高；2)路网规划对交通组织考虑不足，路网结构缺乏对交通组织、道路设计及运营管理的系统考虑，导致后期道路设计出现交通组织紊乱，实践中存在大量的后期反复改造工作；3)系统衔接关键要素控制性不强，上下游专业之间沟通不足，最终导致建成的交通系统运行效率不高；4)道路设计中交通组织与设计科学性不足，实际道路设计中更关注于交叉口车道数、交通渠划岛等局部交通设计，缺乏对道路所在区域整体交通系统的综合考量。
鉴于上述问题，本文对交通精细化的规划与设计进行研究，着重从交通系统整合角度，提出系统且科学的精细化理念，重点研究以下两个问题：1)交通规划与设计系统整合，基于系统工程理念，关注各子系统之间如何进行衔接，提出关键要素的控制管理方法，包括路网结构、交通组织、公共汽车线网、过街设施、智能交通等，确保从规划到建设的一体化整合效果；2)关键交通要素设计的科学化，从实际交通使用者的角度，对道路设计中涉及的道路横断面、交通组织、交叉口设计、公共汽车场站等关键要素进行科学化设计。
综上所述，交通规划与设计的精细化不是简单地交通渠化与设计，而是通过子系统之间高效衔接，最终构建运行高效的交通系统。
被动性交通规划
交通规划作为城市规划中一个子系统规划，根本上应遵循城市发展的总体战略，构建一个支撑未来城市运行的交通系统，其实践流程为城市发展战略—用地布局规划—路网结构及设施规划。在交通实践中，交通规划作为城市规划中的相关配套规划(见下图)，以配套交通指标体系规划为主，是一种被动性交通规划，对后续的道路设计、交通组织与管理等指导性不强，主要存在以下问题：
被动性交通规划技术流程
1)规划道路网中交通组织考虑不足。交通规划关注于道路网密度、道路面积率、场站设施用地等配套指标，规划的道路网以支撑城市空间结构、满足城市发展战略为重点，对路网交通组织、道路设计等方面欠缺系统考虑。实际道路建成后，存在交叉口管制方式混乱、交叉口展宽不足、公共汽车停靠站用地受限、行人过街不便等问题，交通规划的实践指导作用较弱。
2)关键控制要素规划弹性不足。道路要素与交通要素间衔接度不足，如道路红线宽度、横断面形式等侧重于道路功能，对公共汽车停靠站、海绵城市需求、非机动交通空间、交叉口设计等关键要素的规划预留弹性不足，导致后期的公共汽车站设计、交叉口展宽、行人过街需求、机非和人非隔离等设计协调性差。综上所述，被动性交通规划在系统衔接环节尚存在不足，应考虑规划对后续道路设计、组织与管理的指导性功能，避免规划与设计严重脱节。
以某城市小范围片区的规划路网为例(见下图)，规划采用高密度的支路网，目标在于引导商业中心的建设发展。东西向的主干路横穿3条南北向支路，考虑相交道路等级，3条支路与主干路交叉口应为右进右出交通组织，即建成后的纵向支路不能南北贯穿，不能实现城市规划的南北一体化发展意图。相反，如果在交通规划阶段，考虑将图2中交叉口1所在的南北向支路提升为次干路，那么交叉口1将可通过信号控制方式实现南北向的连通。由此可见，仅以单一的城市规划考量道路网结构并不能实现城市发展意图。
某城市的道路网结构规划
主动性交通规划
主动性交通规划指在城市规划的源头阶段，从交通组织与设计角度，同步开展交通规划工作。通过对道路红线、交通组织、交叉口展宽、横断面形式等关键要素进行系统控制，反复校核交通系统的可实施性和合理性。本质上，主动性交通规划应与城市规划同步启动，同步优化，关键在于交通各子系统的协调以及关键要素规划控制。
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交通系统整合规划
城市交通在交通规划阶段是一个多种交通方式联合运输的综合系统，应重点解决各系统之间关键要素的整合控制(见下图)，主要包括以下方面：
交通系统规划与设计的关键要素控制
1)规划要素控制。首先，多网合一的系统协调规划，即充分整合道路交通网、轨道交通网和公共汽车网，涉及道路网结构、道路功能、公共汽车线路走向、车站设置、交通组织等要素协调。其次，道路要素控制，涉及道路网结构、交通组织、道路横断面、交叉口展宽等方面，道路网结构应保障主次干路的贯穿性，道路网密度合理且预留弹性；交通组织规划应注重交叉口的管制方式规划，注重交通分布平衡组织；道路等级和功能规划应注重城市用地与道路宽度、横断面形式控制；公共汽车线网规划应注重与城市用地结合，车站间协调设置，对向换乘组织协调。再次，轨道交通要素控制，应注重线路走向与道路功能、城市用地相协调，车站设置应结合交叉口管制、公共汽车停靠站设置。最后，公共交通要素控制，线路走向应与路网结构、道路横断面形式相协调，公共汽车站设置与轨道交通车站、交叉口组织相协调，保障客流换乘的便捷性。
2)设计要素控制。设计是规划落地的重要阶段，受限于交通规划所确定的道路网结构、道路红线、道路横断面形式等控制要素，分为路段和交叉口设计。在路段设计中，应结合实际交通需求，注重区域交通平衡组织、符合规定的地块开口需求、公共汽车站及换乘需求、行人过街设施设计等。在交叉口设计中，应校核各交通流的进出通道及转换路径，从车道数、行车轨迹、运行安全及人性化等方面进行系统设计。
3)管理要素控制。设计阶段应考虑交通组织运营需求，注重相应设施设备的设计及管线预留，为交通组织与管理预留足够的弹性。在路段管理中，道路设计应注重路段开口的管制方式，考虑过街需求的设施设计，综合考虑路内外停车设施及出入口组织等。
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交通组织要素约束
交通组织效率是主动交通规划的核心，其根本目的在于规划一个交通分布均衡的道路网系统，避免过分追求道路网的结构形式。现举例说明交通组织对道路网规划的影响。
1)方案一：不考虑交通组织的道路网规划。如下图a所示，主干路结构为“两横两纵”，内部穿插“两横两纵”的支路网，假设方格网间距为300m。从交通指标分析(见下表)，方案一道路用地面积约占31%，道路网密度8.89/km·km，道路网规模较大。从交通组织分析，方案一主要由4个信号控制交叉口和8个右进右出交叉口组成。然而，当交叉口1发生交通拥堵时，对外交通转换将集中于其他三个交叉口，拥堵影响范围较大。
道路网规划方案对比
两种道路网规划方案的交通指标对比
2)方案二：考虑交通组织的道路网规划。如上图b所示，主干路也为“两横两纵”，但内部次干路为“一横一纵”。从交通指标分析(见上表)，方案二道路用地面积约占29%，道路网密度6.67/km·km，道路网规模比方案一小。从交通组织分析，方案二主要由9个信号控制交叉口组成。当交叉口1发生交通拥堵时，可通过相邻两个交叉口实现对外交通转换，拥堵影响范围较小。
对比两个方案可知，在道路网密度和道路面积率有限的前提下，充分考虑交通组织约束的道路网结构能够实现更高的交通组织效率。因此，在道路网规划中，应充分考虑交通组织约束条件，实现道路资源的集约、高效利用，避免过分教条地追求道路网的形式结构。
科学化交通设计
经过系统化的交通规划后，下一步是关键交通模块的科学化设计，从而保障规划得以顺利实施。经过大量交通实践发现，道路红线宽度、交通组织形式、交叉口设计、道路横断面形式等要素是关键控制要素。在实际设计中，道路横断面和交叉口的规划与设计存在系统化不足。结合交通实践，基于系统工程理念，对道路横断面、单条道路设计和交叉口进行系统阐述。
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道路横断面系统化
通常，道路横断面设计主要考虑单幅路、双幅路、三幅路和四幅路等结构形式，缺乏系统考虑公共汽车站、行道树、车道展宽等附属交通要素，导致实际道路设计中出现大量的交通畸形设计，如种植行道树的人行道通行空间不足，两侧分隔带与港湾式公共汽车站协调不足等。鉴于此，提出道路横断面系统化设计理念，以精细化的设计手法对关键要素进行控制(见下图)。
快速路横断面系统化设计技术流程
1)五步骤系统规划。遵循从交通需求到要素控制的技术思路，结合海绵城市设计、公共汽车站、交叉口展宽等交通要素约束条件，将道路横断面设计分为交通需求分析—机动车道设计—分隔带设计—非机动车道设计—人行道设计五个步骤。
以快速路横断面设计为例(见上图)，从快速路的功能定位确定路幅形式，从设计车速及车道数确定机动车道宽度，从设计车速及海绵城市设计需求确定分隔带宽度，从非机动车道需求及分隔要求确定非机动车道宽度，从行道树种植及非机动车停车需求确定人行道宽度。
2)各模块科学设计。结合《城市道路工程设计规范》(CJJ37—2012)《城市道路交叉口设计规程》(CJJ152—2010)《城市道路交叉口规划规范》(GB50647—2011)等规范，对机动车道、分隔带、非机动车道和人行道等横断面组成要素进行系统设计。在各模块要素设计中，关键应把握模块的系统整体性和延展弹性，如人行道宽度应结合行道树、非机动车道停车的需求宽度，中间分隔带宽度应考虑交叉口左转车道展宽及行人过街安全岛宽度，两侧分隔带宽度应考虑公共汽车站及交叉口右转车道展宽等宽度。
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单条道路设计规范化
单条道路设计是实施规划路网的落地设计，存在规划与设计脱节，轻交通、重道路等问题，试图以简单的交通渠化替代交通精细化设计。鉴于实践中存在的不足，提出道路设计的规范化技术理念，遵循整体—局部的思路，实施交通组织—公共汽车站—路段进出口—交叉口设计—过街设施的技术流程，系统完善道路设计附带交通设计的不足。
以某条道路设计为例(见下图)。1)确定沿线各交叉口组织方式，包括信号控制、右进右出、停车和减速让行等；2)校核行人过街间距，确定是否应增加路段立体过街设施；3)布置公共汽车和轨道交通车站，校核对向换乘是否便捷，确定是否应增加过街设施；4)对交叉口和路段进出口进行精细化的交通设计。
交通规划设计各阶段
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交叉口设计科学化
交叉口是道路网交通组织的转换节点，是影响区域交通组织效率的重要因素。在实际交通设计中，由于简单的交通渠化缺乏对各过街交通流的系统考虑，存在车辆行驶轨迹不畅、两侧分隔带(安全岛)遮挡等不足。结合交通实践经验，提出通道匹配校核—行驶轨迹校核—管理设施设置—信号相位规划等系统设计流程，其关键是进出通道能力和路径轨迹校核，并综合考虑信号灯杆、电子警察、交叉口监控、公共交通管网等约束要素，形成一个整体的综合运行系统，避免各系统模块之间简单拼凑、反复施工。
紧凑型交叉口设计方法的技术流程为车辆轨迹校核—两侧分隔带(安全岛)位置—内嵌人行道—待行区及流线设计。关键技术为：1)各交通方式的进出通道能力及轨迹顺畅校核，避免进出通道不匹配、行驶路径不畅(见下图a)；2)车辆行驶轨迹范围内，应保障无分隔带的遮挡，保障车辆顺畅通过交叉口(见下图b)；3)在车辆轨迹保障区外，尽量将人行横道往交叉口内压缩，实现最短的行人过街通道；4)结合实际交通管理需求，系统设置信号控制设备、电子警察、视频控制、公共交通信息发布等(见下图c和下图d)。综上所述，紧凑型交叉口设计的目的在于车辆行驶路径顺畅、行人过街距离最短，为城市街角环境品质打造预留更多空间。
交叉口设计各阶段
写在最后
从交通规划到道路设计是一个多部门的系统整合过程，实践中因系统整合不足，导致规划最终的实施效果不佳。结合大量交通实践经验，提出基于系统工程理念，对交通系统构建的全产业链进行精细化分析，严格控制道路网结构、交通组织、道路横断面、交叉口展宽等关键要素，形成一套切实可行的交通规划与设计方法体系，高效地利用城市有限的道路资源。在此，提出以下几点精细化设计建议：
1)转变观念提前实施主动性规划。应逐步摆脱先总体规划、后交通规划的操作流程。提倡实施同步启动、同步优化策略，即在城市总体规划阶段同步开展交通规划工作，以交通实施及组织运营的需求，反复校核路网及设施的可行性，以各关键交通要素的系统优化为手段，构建一个切实可行的交通系统，实现运行效率的最大化。
2)以交通组织复核道路网结构规划。在遵循城市空间结构的框架下，以交通组织效率高效化为约束条件，校核道路网结构的组织可行性，从而规划形成一个符合实际交通运行特征的可实施路网结构，避免过分教条追求道路网的形式结构。
3)以系统思维整合交通设计要素。无论是道路横断面形式，还是单条道路设计，应当系统地考虑各交通要素的需求，切实考虑实际交通运行中存在各种合理交通需求，有序、科学地整合各要素，设计形成一个符合实际需求的道路网络，实现交通运行效率最大化。
综上所述，交通精细化并非简单的交通渠化设计，而是基于系统工程的理念，对交通系统各要素进行综合、全面地规划，目标是构建一个切实可行的、高效的交通运行系统。
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审核| 陈小妮