街的结构 趁“优化街区路网结构” 谈谈城市路网的问题
中共中央、国务院近日发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》。一时激起诸多关于“拆除小区围墙”的讨论,却有些忽视了相关条目的本意“优化街区路网结构”。既然要解决交通路网布局问题,笔者在此想谈谈,当前中国城市路网规划设计存在的深层次问题与解决对策。我国城市道路网存在的主要问题及原因1.交通规划、建设、管理缺乏有效衔接中国的城市交通规划、建设和管理往往由不同的部门完成,规划通常由城市规划部门完成,建设由市政部门完成,管理由交警部门完成。只有将交通设施的规划、建设和管理有机结合起来,才能更好地缓解城市交通压力。而从实际情况看,中国目前还没有一个城市能比较好地协调其间的关系,往往把交通组织管理看作被动的,把交通规划看作主动的:交通规划设计部门向交通管理部门提供编制完成的总体规划或近期建设图纸,交通管理部门只能按照规划图纸进行管理。在理想状态下,交通规划设计工作必须与交通组织管理相协调,规划设计成果的内容和形式必须与交通组织管理的方法相适应,才能实现规划设计工作的成果。而现实中,规划阶段,城市路网往往由城市规划师完成,而非由交通工程师完成;许多规划人员对交通管理知之甚少,做出的路网往往很难实现交通管理与控制的要求。而到了道路建设中,往往由于拆迁不到位或降低成本节约经费,很难按照设计要求建设,而是按照极限条件建设——导致进一步偏离规划的预想,建成的道路无形中增加了许多拥堵或事故隐患。因此,每一个环节遗留下来的问题,最终都将由交通管理环节来承担;然而,先天不足的路网通过交通管理提升路网效率的空间很小,难以实现区域交通协同控制。2.道路等级结构失调,路网密度偏低,路网衔接不畅长期以来,在道路规划建设中,很多城市往往注重主干道和互通立交的建设,而对支路的建设关注较少,导致城市路网功能分级失衡,这几乎成为我国大城市普遍存在的问题。目前很多人还认为支路只是一条集散路,是主干道的一个侧支。对支路的忽视,使本来应当具有较高密度、较多用地比例、更便捷的支路体系变成了尽端路、断头路、错位路。根据《城市道路交通规划规范》,人口超过200万的大城市路网密度级配大致为1: 2: 3: 8。目前国内很多城市的道路级配呈倒三角形、菱形分布,如图1所示。图1 国内部分城市道路网等级结构与规范推荐值比较不仅路网等级失衡,而且我国城市路网密度严重偏低。国外大部分发达城市都是小规模街区和精细路网的形式。中心城市路网密度一般在10公里/平方公里以上,路网连通性较好。然而,由于宽道路和街道面积概念的存在,尽管道路面积比与国外城市相似,但我国许多城市的路网密度仍然严重偏低。图2显示了美国纽约和中国上海1平方公里范围内地块大小和街道密度的对比。 图2 纽约和上海中心城区街道密度对比 许多学者强调分支网络建设的重要性,所以他们大声疾呼。但理论分析仍多于技术分析:缺乏如何增加分支机构的技术指导;关于如何确定路网的连接方式,也有很多相互矛盾的观点。这使得计划者不知道如何添加分支。一种观点主要强调路段的车速与通行能力,期望通过加大主干道交叉口的间距、减少交叉口对路段通行能力的折减,来提高主干道的通行效率,认为交叉口间距从200米提高到800米时,路段通行能力可以提高80%,合理的干路网间距为800~1200米,其间不再建设十字交叉的支路。还有一种观点认为,小间距、高密度的路网可以更好地解决城市交通问题,但如何在不影响主干道通行效率的前提下,将支路与主干道连接起来,增加支路,这样的问题目前还没有很好的解决方案。根据教科书,支路不得越级。如图3所示,要形成完善的支路系统,需要解决支路与主干道连接的技术问题,充分考虑非机动车和行人穿越主干道的需求,不分割主干道两侧的土地,使主干道成为物理屏障。图3 传统的城市路网衔接方式支路是配套路,不是辅路。有人把支路比作毛细血管,把主干道比作主动脉。在增设支路时,往往采用支路结构,将丁字路口与城市主干道连接起来,避开路口。这样,本应自成一体、四通八达的支路,变成了终端路、断头路、错位路,无法承担应有的功能。图4 人体血管示意图支路所承担的自下而上、自上而下的收集和分配交通的功能,原本非常适合用树枝状毛细血管来类比。然而,在整个路网系统中,支路不仅承担着分配交通的功能,还承担着仅在支路系统中运行的短途机动车出行和大部分慢行交通出行。这部分出行占了整个城市居民出行的绝大部分。如果这部分交通也被毛细血管汇集到主动脉内,就会造成主动脉血管阻塞,即主干道将承担次干道和支路应该承担的通行功能,基本交通功能将受到严重影响。由于支路不成体系,公交线路也很难在支路上开行,很多小区成为公交盲区,公交线路不得不集中在主干道,有时一条主干道上集中的公交线路达二三十几条之多,这样步行、自行车、公交车、机动车等主体,被最大限度集中于主干道,干路两侧成为商业旺地,商业活动不断升级,最终导致“交通性商业街”诞生。由于通勤交通和购物交通相互重叠,长途交通和短途交通相互干扰,性交通和到达交通相互作用,动态交通和静态交通相互制约,机动车交通和慢速交通相互混合,导致主干道无法保证基本的交通功能——导致快者不快,畅者不畅, 交通的不通和到达的失败,不仅导致运输效率低下,而且由于交通混乱导致更多的交通事故。3.道路功能不清、机非混行严重、交通效率低下《城市道路交通规划规范》规定,高速公路和主干道在城市交通中起着“沟通”的作用,需要更快、更多的车辆通过。在路网中,主要功能是满足长途交通,整个路网承担着骨干交通的作用。公共建筑出入口两侧不宜设置;次干道具有“沟通”和“通达”的功能。沿街有大量商铺和文化服务设施,主要依靠公共交通为居民服务;支路主要起到“通达”的作用,上面有多条公交线路,方便居民集散。不同等级道路关系示意图如图5所示。图5 不同等级道路的关系示意图《规范》划分了各级道路的功能,但缺乏保障各级道路功能的有效措施。同时,如图6所示,虽然《规范》明确规定了各级道路的优先服务对象,但由于支路的缺失和碎片化,中短途慢行交通出行都汇聚在主干道上。这样,主干道往往就变成了机动车、非机动车和行人三位一体——机动车、非机动车和行人的优先权是同时被赋予的,也就意味着每个人都没有被赋予优先权。即使主要路段连续分离,也不可避免地会出现机动车、非机动车和行人在路口相互干扰,造成路口节点不良,远离路网整体通行能力的情况。
图6不同道路上不同服务对象的优先级
4.路网节点不畅,交叉口与路段通行能力不匹配交叉口,也就是在同一平面上,在时间上将冲突的交通流分开。交叉口通行能力的下降源于交叉口空资源的共享。因此,要提高交叉口的通行能力,需要增加空之间的资源,分担时间量。平面交叉
其一,缩减节点功能以减少分时份数,从而增加分享时间,提高通行能力。对十字交叉口而言,四相位信号控制交叉口通行能力与路段通行能力的匹配度约为1/4,禁止左转后采用两相位信号控制时其匹配度约为1/2,通行能力将近提高一倍。可见,减少交叉口相交道路的数量和减少交叉口信号相位数,是提高交叉口通行能力与路段通行能力匹配度的有效措施。其次,拓宽入口道路的横断面,增加入口车道的数量,从而增加单位时间的通行能力,增加空之间的通行时间,以弥补通行时间的损失。《城市道路交叉口规划规范》明确规定,交叉口红线宽度应保证交叉口入口车道数达到路段车道数的两倍,如图7所示。图7四相和两相交叉口交通冲突点示意图
但大量城市的交叉口红线、车道数往往与路段上完全一样。这造成交叉口各进口道车流的时间损失无法利用空间弥补,交叉口成为路网系统中最为脆弱的瓶颈,由于路口节点不畅而导致路网整体运行效率大打折扣,同时也造成道路网资源严重浪费。解决对策针对交通规划、建设与交通组织管理缺乏有效的衔接、道路等级结构失调、功能划分不清、节点不畅的缺陷,城市路网交通规划设计应从道路交通组织规划着手,探讨合理的路网功能划分、布局形态和等级结构。需要综合应用立交平整、单向交通组织技术和区域交通协调控制技术,形成由双向主干道和单向通行的支路组成的骨干网络,形成微循环网络。因此,可以正确处理交通功能与地块功能、动态交通与静态交通、机动车交通与非机动车交通、车流量交通与人流交通、路段交通与路口交通的协调。1.交通组织规划引导城市路网规划建设为了实现城市交通规划、设计、建设和管理的良好衔接,有必要进行一体化管理。一方面,从管理机制上理顺城市交通的规划、建设和管理;另一方面,要在实际工作中解决好以下两个具体问题:首先,确保交通规划意图的落实。交通规划阶段的很多想法需要在交通设施的建设、管理阶段实现,但事实上,交通设施的应用情况,不是按照当初规划师的想法发挥作用,甚至与最初的规划思路相悖。这其中,交通设施的建设与管理措施的不配套是很重要的原因之一。其表现为:城市道路功能级别不清,主次干道功能定位得不到落实,比较形象的说法就是“快速不快,主干不主,次干不次”。其次,交通管理方案在规划阶段的体现。在交通规划阶段,要结合交通管理阶段的工作,提出相应的交通管理方案,而不是“填鸭式”的交通管理。如果等到道路建成出现交通拥堵再“亡羊补牢”进行交通组织规划,由于道路空间结构先天不足,道路周边土地开发已定型,使得许多交通改善措施根本没有实施条件,交通改善的余地很小,且往往涉及大量拆迁,工程投资代价太大。因此,在道路规划建设阶段,必须充分考虑未来可能采取的交通组织管理措施,并为此提供硬件支持,以交通组织规划指导城市路网规划建设。国外城市多在交通规划与建设时已考虑了区域交通组织规划问题,因而其路网密度、布局与区域交通组织规划之间能很好地协调一致,相互之间的适应性较好。最典型案例是美国的休斯敦中心区,如图8所示,休斯敦中心区利用高密度的方格路网组织长距离,大范围的对偶单向交通。图8休斯顿市区区域交通组织规划
2.机非分离机非分离包括路段分离和路网分离。机动车和非机动车的速度是不同的。机动车与非机动车合理分离有利于提高运输效率。道路系统应为不同交通方式的分离提供硬件支持。为了从断面上分离机动车与非机动车,中国主干道普遍采用三块板或四块板的断面形式。虽然这解决了路段上机非混行的问题,路段的通行能力和行驶速度基本可以保证,但在交叉口处,机动车、非机动车和行人不得不汇聚到一起,特别是主干道与其它道路相交的平面交叉口,强调快速通过的机动车流与速度慢的非机动车捆绑到一起后,造成交叉口交通秩序混乱,如图9所示,自行车的加入使交叉口的交叉冲突点增加5.5倍,造成交叉口通行能力与路段严重不匹配,通行效率低下。根据我国城市主干道的设计速度和机动车的动力性能,正常情况下,机动车在主干道上的平均速度可以达到50km/h..但实际上,我国大中城市机动车平均速度只有25公里/小时左右。造成低速的原因很多,交通拥挤是一个原因,机非混行也是一个原因。东南大学的王炜教授就曾指出,在中国的机非混合交通条件下,自行车交通方式不再是绿色,要使自行车交通成为真正的绿色交通方式,必须为自行车交通提供一个独立的交通空间,即进行路网分离。图9纯机动车与非混合车辆交叉路口交通冲突点对比图
从中国目前的路网条件和城市用地现状来看,尚无法为自行车提供适于大范围的高效、廉价、连续的机动车/自行车分流体系,即现有的路网模式还不能为机非分流起到有效的技术支撑。甚至可以说,为自行车提供一个完全与机动车分流的独立的交通空间,在近期是不现实且不可能的。在推广街区制、原则上不建设封闭小区的背景下,慢行交通与机动车交通的路网分离,面临千载难逢的机遇。在我看来,拆掉现有小区的围墙,实现内部道路的公示,看起来很美好,但实施起来无疑是困难的,也不太现实。但如果要求小区内的道路只对社会的慢行交通开放,控制机动车进出小区,那么实施方案的可行性将大大增加,能够达到让慢行交通快速安全向四面八方延伸,让短途机动化出行非常不方便的效果,从而引导绿色出行。3.主干道交通功能保障主干道在路网中的主要功能是满足长途交通,承担骨干交通的作用。影响主干道交通功能的因素主要有四个:路口间距、横断面形式、信号灯控制、机器不干扰。其中,交叉口间距和横断面形式属于规划建设阶段,而信号灯控制和不干扰属于交通控制和管理阶段。交通控制与管理的效果,很大程度上取决于交叉口间距和横断面形式的设置合理与否,因此某种意义上,主干道的通过性交通功能不是规划、建设出来的,更重要的是管理出来的。确定主干道交叉口间距存在两个误区:一是期望通过增加主干道交叉口间距,减少交叉口道路通行能力的降低,来提高主干道的通行效率。认为交叉口间距由200米增加到800米时,道路通行能力可提高80%,合理的干线路网间距为800~1200米,期间不修建交叉支路;二是为了保证交通流从下层道路逐级向上层道路聚集,从上层道路向下层道路疏散,要求在路网布局上允许同层道路与相邻层道路相交,避免交叉路口,即支路不能与主干道直接相交。以上两个误区导致如下几个严重后果:1.主干道交叉口间距增大,导致路网布局形成宽阔稀疏,使得我国城市道路的公路设计趋势十分严峻,导致交通流量主要集中在几条主干道上。主干道路段的通行能力虽然会随着交叉口间距的增大和车道数的增加得到提高,但交叉口的通行能力并不会相应提高,使主干道路段通行能力与交叉口更不匹配,造成交叉口负荷过大,成为制约主干道通行能力的瓶颈。这一点多次受到国内外专家学者的质疑。著名交通规划专家徐训初先生曾指出,根据我国部分城市的经验,在城市用地上,我们宁愿多一些道路,让车辆有更好的可达性,也不要把道路设置得太宽,把交通集中在几条主干道上,导致路口负荷过大。虽然被诟病许久,宽而稀的路网形式还是在中国各大中城市被普遍克隆,北京有宽达120米的长安街,上海有宽达100米的世纪大道。更可怕的是,这种争议工程造成各大中城市盲目照搬效仿,宽马路、大广场的建设之风盛行。二是增加主干道路口间距会加剧车队分散,导致主干道绿波协调控制失败。交通工程领域著名专家杨培坤先生曾指出,信号协调控制系统的交通效益与相邻信号交叉口间距的关系可以概括为:当间距为400米时,控制系统可以有效;600米时效率低;在800米处,它失败了。三、增大主干道交叉口间距导致行人过街通道过少,绕行距离过长,造成行人不按人行横道过街,乱穿马路现象严重;加宽主干道车道数,导致行人过街时间增长,为保证每个行人相位的最短绿灯时间,不得不采用较长的信号周期,这又导致行人过街等待时间加长。鉴于马路太宽,行人过街困难,1957年北京市政府讨论长安街宽度时,建筑师梁思成曾批评:“短跑运动员也要跑11秒,一般人走一分多钟。小老太婆过这条街就更难了。”著名交通工程专家李克平教授早些时候指出,一旦过马路的等待时间超过行人的承受力,行人过街闯红灯的概率就会急剧增加,而行人闯红灯的长时间等待是我国多次禁止行人闯红灯的根本原因。四、避免道路越级相交,本意是为避免支路对主干道的影响,但却导致支路不能跨越主干道而形成一个完整的支路系统。支路多以尽端路、断头路和错位路的形式出现,变成名符其实的“枝路”,将本应只在支路体系内运行的近距机动车出行和大部分的慢速交通出行汇集到主干道,在主干道交叉口处造成机非混行,导致主干道交叉口的交通环境进一步恶化,大大降低了主干道的通行效率。这与保障主干道的交通功能背道而驰。主干道的交通功能保障不能简单地通过增加路口间距和路段宽度来实现,而应建立在完善的支路系统的支持下,从主干道分流非机动车交通、分布式交通和短途交通。如图10所示,在完善的支路系统基础上,进行合理的区域交通组织规划,利用支路将非机动车与主干道隔离,形成完善的微循环系统。支路与主干道相交时,采用单向行驶,主干道禁止左转。主干道左转车辆采用邻里绕行的方式组织,形成V/C比统一、非机动车分离、两相控制、直行车辆优先、主干道沿线交叉口间距统一合理的干线信号协调图10支路穿越主干道交通组织示意图
4.支路体系实施单向行驶原则单向交通减少了路段上可能与对向车流发生的冲突,减少了路口大量的冲突点,因此单向交通提高了道路通行能力,有利于提高车速,降低交通事故率,具有解决停车问题,提高路口通行效率,容易实现绿波协调控制的优点。国外城市多在交通规划与建设时已考虑了单向交通组织问题。国外大城市中心区路网密度大都高于15km /km 2,因而其路网密度、布局与单向交通之间能够很好地协调一致,相互之间适应性较好。国外单向交通组织最典型的案例是美国的曼哈顿中心区,如图11所示,曼哈顿中心区利用高密度的方格路网组织长距离、大范围的对偶单向交通,该中心区的路网密度高达20km /km 2,其道路大都是单行线,仅少数干路上组织双向交通。图11曼哈顿市区单向交通组织示意图
与国外城市相比,中国城市单向交通有自身特点。我国城市路网建设一直奉行宽而稀的原则,导致城市路网密度偏低,且大多城市在路网规划建设时未考虑单向交通组织,现有的单向交通大多是由双行转化为单行。由此,城市中心区路网密度与路幅往往难以适应单向交通组织的要求。同时,中国城市单向交通的基本出发点是缓解拥堵,尤其是主干道系统的交通压力。这样,急功近利的思想往往会导致单向通行的仓促实施,产生一定的负面影响。国外经验表明:高密度的路网是组织大范围、系统性单向交通的基本要求,单向交通还要求道路系统联通性较好。因此,在实施单向交通之前,应有针对性地对中心区道路系统进行梳理和改善,从交通组织的角度,对中心区道路规划建设提出反馈意见,对近期中心区交通设施改善提出相关建议,如道路断面调整、支路改造、路边停车设置等,以便更好地适应单向交通需要。结论在推广街区制,原则上不再建设封闭住宅小区的时代背景下,解决城市道路存在的深层次问题,面临千载难逢的机遇。由此,笔者认为,需要遵循交通组织规划引导城市路网规划建设的原则,通过小区内部道路公共化,加密城市路网密度,综合考虑慢行交通需求、公交线网布设需求、静态停车需求,通过完善区域路网结构,提升支路网密度和连通性,在支路网形成一个机动车单行的微循环系统,将非机动车从主干道分离出去,同时通过设置合理、均匀的主干道交叉口间距和采取禁止左转、绿波交通等交通管理措施,保障主干道的交通功能,通过区域交通协同控制提高城市道路的交通效率。以此,中国城市道路交通拥堵必将极大缓解。