无论在发达国家还是发展中国家,交通运输问题正在变得越来越普遍和严重。道路上交通流量和交通需求的持续增长导致了交通的拥堵、事故、延误和环境等一系列问题。虽然拥堵直观表现出来的是车与路的矛盾,但并不能单单从车辆和道路的关系上去探讨这些交通问题产生的根源。一般认为,经济的增长使得交通需求超过了交通设施可以承担的能力,并且在某些出行方式或地区上交通投入的长期不足,导致了交通供给系统极其敏感和脆弱。显然这些交通问题没有可能在近期得到有效的解决,只有经过长时间科学合理的交通规划,动态地调整城市土地利用结构和交通设施建设的关系,才能逐渐缓解目前广泛存在的交通问题。城市土地利用反映的是交通需求的分布,交通设施规模体现的是交通供给的大小,这两者之间的不平衡发展是交通问题得以产生的根源。
交通是一种派生性需求,这意味着交通本身不是目的。除了观光以外,人们出行通常是为了能在目的地实现某种社会活动,如工作、学习、购物和娱乐等。货物的运输也是为了通过流通实现其商品价值,流通本身并不是目的,而是实现价值的手段。通常为了剖析交通需求的本源,就需要知道能产生出行社会活动的时空分布。从交通需求的本源入手,也就是通过了解人们社会活动的规律来设计相应的交通系统,能较好地适应各种交通需求的出行要求;反之,一个糟糕不畅的交通系统,会抑制交通需求的实现,进而影响社会和经济的发展。
社会活动的复杂性和多样性也使得交通需求具有多元化的特征,意味着交通需求随着时间、地点、目的、方式等不断地在发生变化。首先,交通需求伴随着社会活动在空间上的分布具有多样性,由交通需求在空间上不均衡产生的交通问题比比皆是,如一个城市中某个局部区域经常性的拥堵。处理这类由于需求空间分布不均衡产生的交通问题,往往采用这样一种思路:将空间划分成若干块小的区域(zone),并给每个区域编码,然后和交通网络结合在一起,确定每一个交通需求的产生区域和目的区域,从而可以将交通需求在计算机中具体体现出来。其次,交通需求对时间相当敏感,具有较为强烈的动态性。显然,在一个城市中交通最为拥堵的时段是早高峰时段,以上班和上学为目的的出行需求蜂拥至工作日早上很短的时间间隔内,往往超过了交通设施的最大通行能力。目前往往采用错时上下班的方法从需求的角度来尽可能削除高峰,使其往平峰均摊,但实施起来效果并不是非常理想。在交通规划中,高峰时段交通需求的分析、建模和预测一直是令人关注的热点。
交通供给最显著的特征就是作为一种服务,其固化在一定的地点并持续不断地提供服务,如道路设施。交通供给一般不具有移动性,也无法在不同的时间段提供有弹性的服务。所以,为了能够适应需求而提供恰到好处的服务(不使服务低于需求的平均水平,否则会造成交通供不应求,也没有必要使服务等于甚至高于高峰需求,这会在供给上的投入过大,造成不必要的浪费),就有必要较为精确地估计交通需求的大小,然后按照需求及发展,有预见性地规划交通供给的规模。交通供给主要体现在交通基础设施的提供。在规划交通基础设施的建设时,并不是一锤定音,可以根据交通需求的变化在规划后期进行调整,如可以将道路从无铺装升级为沥青路面,从双向两车道扩宽为双向四车道。通过这种动态的调整,才能使交通供给更好地适应交通需求的改变。
从经济的角度来看,交通供给服务的提供并不是无偿的。无论是出行者还是货物承运人,都要为所占用的道路资源支付费用,最直观的体现就是收费公路,需要按照行驶里程缴费。即使对于免费道路,车辆的使用者依然要通过车辆或燃油上的税费形式来支付费用。为什么交通基础设施不能像城市中的公园、图书馆、博物馆等公共设施一样提供免费的服务呢?根据经济学理论,在完美的市场中,只有当商品的边际成本和边际效用相等,才能获得使所有人满足的资源分配方案。显然,实际的市场并不完美,支付能力和需求并不能绝对的相等,这就导致了在交通供给上资源分配并不均衡。
广义上来说,交通规划就是在给定具有一定通行能力的交通系统条件下,运用不同的出行方式来满足不同目的的人或物在不同时段进行移动的需求。一个完善的交通系统通常包括以下部分:交通基础设施,如道路网;交通管理系统,如交通规则、信号系统等,通过管理系统能够依据一定的规则在不同交通方式之间分配优先通行权;载运工具及其驾驶人。通过公式可以更加清晰地表达需求和供给的关系。
设交通网络中各条道路上交通流量的集合为 V ,相应的速度集合为 S ,网络总的通行能力为 C ,整个网络的交通管理系统为 M ,则交通网络中的速度可以表示为这些因素的函数:
速度是反映一个交通系统服务水平(Level of Service,LOS)的重要指标。交通网络总的通行能力 C 依赖于软硬两个条件,即用交通管理系统 M 表示软件条件,用一段时间内在该网络上的投资水平 I 表示网络的硬件条件,则
要满足交通需求 D ,就要确保交通系统处于一定的服务水平之上,并且已知社会活动 A 在空间上的分布。这里用速度 S 代表服务水平,则
若社会活动 A 固定,结合式(1.1)和式(1.3)就可以在交通需求和供给之间发现一系列的平衡点。当服务水平发生变化,即不同路段上的速度或行程时间在不同的时间段内规律性变动时,社会活动也会随之发生变化,比如一个聚会,很可能因为交通过于拥堵而推迟甚至取消。这样一来,在不同的社会活动情况下,平衡点也会随之漂移。交通规划的任务就是在一定的管理策略和资金投入下寻找并预测这些动态的交通供需平衡点,以实现社会福利最大化。
下面用一个简单的例子来说明交通供需在不同出行方式之间的转移,如图1.1所示。建议先扩展阅读新闻 ,再思考下面的例子。
图1.1 公交和小汽车供需变化
如图1.1所示,经济的增长提高了小汽车的保有量。更多的家庭拥有小汽车意味着更多的出行者愿意从公交方式转为小汽车出行,反过来也意味着坐公交车的乘客会越来越少,公交企业的营运收入就会减少,降低了企业运营的积极性,基于成本的考虑就会倾向于不再增加新的线路和车辆,这会导致公交方式的服务水平停滞不前,减弱了公交的吸引力,提高了小汽车的吸引力,进一步加速了交通供需在小汽车和公交之间的转化。经过若干轮这样的转化循环之后,小汽车面临着越来越拥堵的交通,公交车的等车时间也越来越长,公交企业的运营成本越来越高。最后人们会发现,交通系统中所有的参与者,包括小汽车驾驶人、公交乘客、公交企业面临的状况越来越糟糕,系统陷入了恶性循环。从长远看来,这种恶性循环的交通系统还会进一步扩展,当拥有小汽车的家庭重新选择工作地点或居住地点,就不会考虑备选地点上公交的可达性,这会使城市更多的区域在出行方式上更加偏好小汽车,让拥堵更加扩散。
为了打破上述循环,可以在循环的几个关键之处实施人为干扰,如图1.2所示。可以通过设置公交专用道和公交信号等公交优先措施,使公交的运行更有效率。通过政府补贴来弥补公交企业的亏损部分,这样做在短期内能提高企业积极性,但从长远来看,会增加财政压力,并且如果补贴政策制定不当,会使公交企业出现国有企业的通病,如越来越臃肿和效率降低。通过经济杠杆的作用,提高小汽车的购买和使用成本,不仅能限制小汽车的出行,还能将从小汽车上收取的税费中提取一部分转移到交通系统其他需要资金的地方上。
图1.2 引导措施在小汽车和公交之间的作用
实际上,增加的公交补贴和公交优先这两个措施,是公交引领城市发展(Transit-Ori-ented Development,TOD)规划思路和模式的具体体现。