城市土地利用对交通网络行程时间可靠性的影响机制研究

The problem of traffic congestion is getting worse in modern cities, and land use is one of various factors that lead to the occurrence of congestion. Since traffic congestion results in the decrease of the travel time reliability of the traffic-flow network, it is presented as the substantial rise of three indices: the expected commuting time length for on-time arrival, commuting time length for delayed arrival, and commuting time length for early arrival, which could be influenced by the community location of travelers' residence and the land use along the travel route. The basic idea of this research project is to introduce indices of travel time reliability of the traffic-flow network into analyses of travelers' travel route choice model firstly, and then applying variables of travelers' residential location and the land use along travelers' commuting routes in the mathematical model by mathematical tools, such as non-linear programming and optimal control theory, for acquiring the functional relationship between indices and these variables; based on the train of thought, typical modern cities in East, Middle, and West China are selected to conduct empirical studies and to build mathematical models of the relationship of these cities' land use and the travel time reliability of the traffic-flow network, with the mathematical estimation of the former and the later. The study aims to contributing understandings of three urgent problems in the land use planning and management of rapid urbanized area: 1.) how the reliability of the traffic-flow network could affect travelers' travel route choice; 2.) how the land use of cities could affect the reliability of the traffic-flow network; 3.) how to optimize the land use of cities for increasing the reliability of the traffic-flow network.

当前许多城市的交通拥堵问题越来越严重，交通拥堵产生的原因有很多，土地利用是因素之一。交通拥堵导致交通网络行程时间可靠性降低，具体表现为三个指标的增大，即出行者通勤的期望时间、迟到时间和早到时间，而出行者所在片区中和通勤沿线上的土地利用会影响这三个指标。本项目的基本思路是，首先将交通网络行程时间可靠性引入出行者的出行决策中，然后将出行者所在片区中和通勤沿线上的土地利用变量引入到数理模型，借助非线性规划和最优控制论等数学工具，得到它们之间的函数关系；在此基础上，选取我国东、中、西部典型城市进行实证研究，构建城市土地利用与交通网络行程时间可靠性的计量模型，用数据估算前者对后者的定量影响。本研究以缓解交通拥堵为目标，旨在回答城市土地利用规划与管理中的三个迫切问题：1）交通网络可靠性如何影响出行者的出行决策；2）城市土地利用如何影响交通网络可靠性；3）如何优化与调控土地利用以提高交通网络可靠性。

当前许多城市的交通拥堵问题越来越严重，交通拥堵产生的原因有很多，土地利用是因素之一。 交通拥堵导致交通网络行程时间可靠性降低， 具体表现为三个指标的增大，即出行者通勤的期望时间、迟到时间和早到时间，而出行者所在片区中和通勤沿线上的土地利用会影响这三个指标。本项目的主要内容分为四部分：基于交通网络可靠性的行为人出行决策模型；微观尺度交通网络可靠性与土地利用的定量关系，即研究样本是行为人；片区尺度交通网络可靠性与土地利用的定量关系，即研究样本是片区；基于交通网络可靠性的城市土地利用调整优化策略。抽样通勤调查数据的获取是本项目的创新，我们在样本城市内与装备了考勤打卡机的单位的人事部门进行协商和沟通，调取该单位考勤记录，并请人事部门发放与回收问卷，问卷中的主要问题有：性别、年龄、收入、家庭结构等个人特征，家庭住址，每天的出发时间，出行方式。这种数据效率高，成本低，准确性强，信息量大，与考勤记录相结合，出行者的通勤时间、迟到时间、早到时间、通勤线路等信息都比较完整。技术路线是，首先将交通网络行程时间可靠性引入出行者的出行决策中，然后将出行者所在片区中和通勤沿线上的土地利用变量引入到数理模型，借助非线性规划和最优控制论等数学工具，得到它们之间的函数关系；在此基础上，选取典型城市进行实证研究，构建城市土地利用与交通网络行程时间可靠性的计量模型，用数据估算前者对后者的定量影响。本项目的一个主要发现是大型的高容积率住区严重加剧了交通拥堵，削弱了交通网络可靠性，所有通勤线路经过这种片区的行为人，其通勤时间拉长，早到和迟到频发，也有行为人会选择绕过这种片区，加长通勤距离，也拉长了通勤时间。基于本项目的工作，研究团队开发了土地使用和交通一体化规划支持软件LUTIPSS，并将之应用到郑州市的“控规全覆盖”中，和两个中等城市漯河市和南阳市的城市总体规划中，深受当地城市规划部门和领导的好评。