基于路线的城市道路网衔接结构分析理论与规划应用研究

Topology of the urban road network will not only affect the operating performance of motor vehicles, public transport and slow traffic system, but also affect residents' travel choice behavior. Therefore, how to choose a proper road network topology in harmony with the dominant mode of transport becomes an important problem which needs to be solved urgently. First of all, this study will define stroke as the basic analysis unit of road network topology. Second, this study will establish a quantitative analysis model and an evaluation index system of the road network topology by using graph theory and network theory analysis methods. Third, Using a combination methods of statistical analysis and simulation modeling, this study will analyze the mechanism and degree of influence on all kinds of traffic system operational performance by road network topology. Finally, this study will build a coupling model between the structural characteristics of road network topology and performance of all kinds of transportation system. On this basis, this study will propose a new planning method of road network topology under the target of public transportation priority and space resource constraints, and will develop an decision support system of road network topology analysis. The purpose of this study is to provide the theory, method and practical tools of road network topology analysis to urban planners and traffic engineers.

城市道路网的衔接结构不仅会影响机动车、公交和慢行交通系统的运行性能， 而且会影响不同出行方式的相对可达性，进而影响到居民的出行选择行为。因此，如何在规 划阶段选择一个与主导交通模式相协调的道路网衔接结构，成为道路网规划亟待解决的重要 问题。本项目从明确道路网衔接结构的基本分析单元入手，以图论和网络理论为分析方法建 立道路网衔接结构特性的定量分析模型和评价指标体系。采用实例数据统计分析为主、仿真建模分析为辅的方法，深入剖析道路网衔接结构的各种特性对道路网机动车交通量分布、路网容量、公交线网密度和慢行交通可达性的影响机理与影响程度，构建道路网衔接结构特性与各种交通系统运行性能之间的耦合关系模型。在此基础上，提出用于目标交通模式导向和资源约束条件下的道路网衔接结构规划方法，并开发道路网衔接结构分析的决策支持软件，为城市规划师和交通工程师提供道路网衔接结构规划的理论基础、定量分析方法和实用工具。

项目研究以路线作为抽象道路网拓扑结构的基本分析单元，从各条道路之间的相互衔接关系入手，分析各条道路在整个路网结构中的地位功能和整个路网呈现的结构特征。研究过程中对国内外多个城市数据统计分析并辅以仿真建模分析等方法，分析路网结构特征与道路结构特性对道路交通特性的影响及其机理。主要研究成果包括：.(1)构建了路网结构分析模型，并设计了路网结构分析单元——路线的提取程序STROKE ANALYSIS1.0，在此基础上计算得到了路网结构的描述指标介数中心度。分析了介数中心度与路网中机动车流量分布指标（车公里）的相关关系，结果表明，若一条道路在路网中结构重要性越强，则其上所经过的车公里数也就越多，即路网结构会对机动车流量分布产生显著影响。.(2)通过数据挖掘与融合手段获取成都市公交线网图，计算得到公交线路的布设指标，即路线上经过的公交线路总里程（车公里）。然后分析了介数中心度与车公里的相关关系。分析结果表明在路网结构中更重要的道路上，会有更多的公交线路里程数，也就是说路网结构会对公交线路的布设产生较大影响。.(3)通过定义道路骨架性，基于路网结构特性评价指标提出了定量道路分级方法。当道路网划分为两个等级时，即快速路和主干路定义为城市骨架道路，次干路和支路为城市普通道路，由定量道路分级方法与传统规划方法得到的两种路网等级结构的平均相似程度为88%。将道路网划分为三个等级时，平均相似度为73%。经多个城市的实例研究发现，由定量道路分级方法得到的路网等级结构与该城市的现状与规划路网的等级结构均有较好的相似度。这说明道路骨架性的确是我国传统道路等级划分方法的主要依据。.(4)通过融合交通需求信息，对传统介数中心度指标改进得到改进指标。实例研究结果表示，较之传统结构指标，改进指标与路段流量的相关性有明显提升，相关性系数r值由0.15-0.20升至0.65-0.72（旧金山），0.25-0.42升至0.73-0.74（南京）。另外，改进指标与流量的相关性更加稳定，受不同城市路网结构和数据源等因素变化的影响较小。.(5)对于同一个城市，大尺度的整体路网与小尺度的局部路网在结构形态上可能存在巨大的差异，这种结构上的差异往往会造成交通特性上的迥异。在实例研究中，大尺度整体网络下结构特性与流量相关系数为0.67，而对于小尺度局部网络分析，相关系数为0.46-0.93，变化范围较大。