城市路网形状与城市交通和雾霾治理
- Update:2016-05-23
- 易雯晴、茹少峰
- 来源: 2016年第3期
内容摘要
城市路网形状对城市交通和城市气候环境具有显著影响，本文针对这一问题开展研究，将我国城市路网形状归纳为四大类型，针对每一种类型的特点剖析了其对城市交通和城市气候的影响，并从路网形状角度提出缓解城市交通和治理雾霾的对策。
一、引言
随着全球工业化进程的加快，城市化率越来越高，同时城市规模扩大，路网结构复杂，不科学的城市形状规划与路网形状结构导致交通堵塞，居民出行成本加大，同时使得汽车尾气排放增多，“断头”路使得城市气流不畅，导致城市气候环境问题日益严峻，特别是近年的雾霾天气增多。因此，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》，意见提出“拆除小区围墙”的设想，这一提议引起激烈讨论。本文正是基于这样的背景开展关于城市路网形状对城市交通和城市气候环境影响的研究，以期在今后的城市规划中重视路网结构，通过科学的、合理的城市路网结构布局来减缓交通压力，有效地治理雾霾，并让居民对于“拆除小区围墙”的设想能够有正确的认识。
二、我国城市路网形状归纳分类
我国城市根据当地自然条件、城市运输需要以及城市总体布局的要求，经过改建和建设形成多种不同的道路网结构形式。现在已形成的城市道路系统有多种形式，并且城市道路网的形态受自然地形、历史形态、城市规模等各方面因素的影响，实际形态往往各不相同。本文统计了国内外50 多座大型城市的路网结构，进行归纳分类，总结出四种典型的路网形式：方格式、自由式、环形放射式和混合式。( 表1)
同时，本文选取了部分典型城市的路网形式：
第一，方格式城市路网。最常见的一种道路网结构形式，多见于采用轴线对称的古城道路系统，比如北京旧城、西安旧城等，如图1-2。
第二，环形放射式路网。由若干条放射线和若干环线组成，一般由放射式道路网演变过来。从现有的城市路网形式来看，国外很多大城市如莫斯科、巴黎、伦敦、柏林、东京的道路网都由放射干道网发展到环形放射路网；而国内的环形放射式路网较少，最典型的是成都和沈阳。如图3-4。
第三，自由式路网形式。自由式路网的形成一般和城市的自然地形条件相关，如重庆、青岛等城市都位于山区或临海地区，道路的走向受到地形条件的限制，难以形成较规则的路网，因此城市路网建设时大多充分利用自然地形随地势而建，形成不规则的自由式路网，如图5-6。第四，混合式路网形式。目前我国大多数城市如北京、合肥、南京等，都采用方格式与环形放射式结合的路网形式。这些城市保留了旧城市的方格式，随着城市的扩展，为减小城市中心的交通压力而向外设置了环路和放射性路，如图7-8。
三、城市路网特点及对交通的影响
1. 方格式路网
每隔一定距离设置纵向的和横向的接近平行的道路，但由于地形和历史等原因，方格式道路网不一定是严格垂直和平行的，这是我国城市道路网最普遍的一种布局形式，如图9。
这种结构的优点是：（1）布局整齐，有利于沿街建筑布置和方向识别；（2）交叉口形式简单，从A 点到B 点的可选择路线方案多，并且距离相等（沿途无往返的前提下），便于交通分散，不易形成交通堵塞；（3）路网体系“顺畅性”较好，整体的通风效率也较高。缺点是：（1）交叉口过多，影响行驶速度；（2）对角线方向不能直线行驶，从A 到B之间的任意行驶方案均不是最小距离，增加汽车油耗和尾气排放，且容易造成交通不便。
2. 环形放射式路网
放射式路网有利于市中心对外联系，不利于各分区之间联系，因此在发展过程中逐渐加上一个或几个环城路，便形成了环形放射式路网，可以简单分为单核心和多核心路网两种类型，如图10。
这种结构的优点是：（1）有利于城市中心与其他分区、郊区的交通联系；（2）连接AB 两点之间有多种路线可以选择，包括直线道路和曲线道路，每种路线的距离不一样；（3）解决了原有的放射状线路带来的人流和交通堵塞，方便居民的出行。缺点是：（1）街道形状不够规则，存在一些复杂的交叉口，交通组织存在一定困难，城市建筑以及道路的密度大；（2）这种路网体系不利于城市通风，造成整体通风效率不高，比较适合在较寒冷地区的中小城市中采用，对于湿热地区的城市不太适用；（3）单核心和多核心环形放射路网的道路交通量不一样，单核心环形放射式路网容易在高峰期形成交通堵塞，如图11。
3. 自由式路网
自由式路网城市根据地形特点，或依地势高低建筑而成，道路网无一定的几何形状，主要形成在山丘地带或沿海沿河的城市。这种结构的优点是：（1）能充分结合自然地形；（2）节省道路工程费用。缺点是：（1）道路线路不规则，造成建筑用地分散，交通组织困难；（2）通风效率不如方格式，但由于布置灵活，可以适应多个方向的通风需要；（3）绕行距离大，交通不顺畅，如图12。
4. 混合式
目前混合式路网较多采用的是方格式与环形放射式的混合，它是我国众多方格式道路网向现代城市交通体系发展的主要途径之一。这种结构的特点是：（1）由其他路网形式发展而来，可以发挥各自路网形式的优点；（2）通风性好、非直线系数小，利于城市扩展和交通分流；（3）是解决城市交通问题的有效途径，如图13。
5. 路网形式与缓解交通压力的对策
大中城市中大部分主路都会在上下班造成交通拥堵。受早期城市的局限，早期的公路路线的规划基本形式已经不好改变，或许在原有的城市交通路线基础上进行合理规划、优先发展各种公共交通并鼓励市民乘坐公共交通设施是解决城市交通拥堵问题的一个便捷的方法，而且可以充分利用地下空间，对城市地下交通路网进行合理规划，优先发展地铁，缓解交通压力，使城市地上交通路线与地下交通路线结合互补。
城市路网布局各有特点，不同的路网形式也存在不同的交通问题，不同路网的发展之间相互交叉和影响。方格式的路网布局历史悠久，随着城市规模的进一步扩大，不能满足城市及交通的发展要求，一般加射线来增大路网间的通达性；自由式路网因地理或人工建筑的阻隔而形成，但是如果城市规模进一步扩大，该路网不能满足城市各行政区间的交通便捷需求，此时该路网将结合其他两种路网形成“团组式”“星状”或“指状”等形式的混合式路网；许多大城市都采用环形放射式的路网形式，但是单纯的环形放射式路网布局，常常增加城市中心的土地使用率，交通压力随之增大，会在一定程度上造成交通的拥堵，所以一般采取“多中心”路网布局的混合路网。各种路网之间的相互渗透使得路网的特征相得益彰，合适的选择和组合可以提高路网的便捷性和使用率。
只要是人口密集的城市基本上就会存在交通拥堵，在一定的社会背景下，城市交通拥堵不会从根本上解决，只能从优化路网结构、多种路网形式相结合等方面入手，缓解城市的交通拥堵。在当今社会，在我国经济迅速发展的前提下，可持续发展的理念和中国城市交通规划的发展关系密切，要做到可持续发展就要保证生态持续、社会持续、经济持续。生态持续是基础，经济持续是条件，社会持续是目的，所以必然会引起城市交通系统战略目标的调整。有了明确的规划，就会有对人生观、价值观的不断追求，让生活有动力。
四、路网结构对雾霾形成的影响
1. 雾霾的成因
路网形状分布直接影响城市道路的交通运输情况，比如网格式路网形状利于道路交通的疏解，不容易造成交通堵塞。有些城市的路网形状不适合城市的交通，形成交通堵塞，增加汽车尾气排放。汽车尾气不断排向空气中，给雾霾的形成作了贡献，贡献率高达50%。影响尾气排放空间、时间分布的因素有很多，比如路网结构、路面设计、交通拥堵等。
2. 路网结构与雾霾治理
城市中交通运输对雾霾的影响主要表现在汽车尾气上，汽车在公路上行驶，路网形式、路网密度等都会影响车辆尾气的分布和浓度。以北京市为例，由于北京市作为首都，是全国的重要交通枢纽，不仅承载市内交通，还有过境交通，交通运量大、人员密集。而且北京新城路网结构呈典型的环形放射状，交通道路建设滞后，而且道路的增长速度低于车辆的增长速度，不可避免地使交通拥堵成为家常便饭，机动车尾气排放最严重的就是在车辆停停开开或车辆运行很慢时，小轿车每小时20公里的碳化氢和二氧化碳排放量比每小时50 公里高出近50%。加上道路路面一般与地面水平，有些地方高出地面，立交桥使尾气立体地弥漫在环境中，而且道路两旁多为高大建筑物，使空气流速减缓，汽车尾气难以扩散，从而造成严重污染。机动车是尾气排放的直接来源，机动车保有量、实际运行机动车量、尾气排放标准影响着PM2.5 问题。2013年机动车尾气排放在PM2.5 构成中的比例已经超过50%，且仍在增加，已成为形成PM2.5 颗粒的重要“元凶”之一。另外，没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的来源。
针对城市路网结构特点，适当增加公路密度而非增加宽度可改善交通拥堵状况。可以借鉴路面低于道路两侧的方法来减少污染物扩散到道路周围，便于集中治理。因此，加强道路基础设施建设，提高交通效率，从而减少污染，是实现社会经济持续发展，缓解雾霾现象的重要举措。
结语
目前的城市路网规划与交通建设以及污染气体排放存在紧密的联系，具有路网结构失调、功能划分不清、节点不畅的缺陷。应针对不同路网形式对交通和雾霾形成的影响，探讨合理的路网功能划分、布局形态以及雾霾治理方案。
第一，基于缓解交通压力的路网设计。在路网规划阶段，就应融入交通管理的思想，提出相应的交通管理方案，而非“临时抱佛脚”地进行交通管理。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，许多交通改善措施（如单行、禁左或拓宽）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就必须充分考虑未来可能采取的交通组织管理措施，并为此提供硬件支撑，以交通组织规划引导城市路网的规划与建设。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。
第二，基于低碳理念的城市路网设计。雾霾的主要污染来自于工业燃烧排放以及汽车尾气排放等，从国外的先进经验来看，优化交通路网是有效治理雾霾的重要方法。城市高层建筑太多使得地面粗糙度增加，城市的气流不顺畅。另外在进行城市规划的时候，主干道要考虑上行风向，如果它和上行风向是平行的，除了发挥交通功能，还可以把城市区域高浓度的污染物向周边扩散。因此，城市路网建设要做长远的目标规划，不仅要考虑到交通顺畅层面的问题，还要考虑到对气候的影响，最大程度地做到减少雾霾的形成，为市民提供便捷的交通环境和健康的生活环境。
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