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城市形態是如何影響小汽車發展的?
又是一個冬天,中國北方大部分地區,又一次陷入紅色霧霾警報,小汽車又一次被推上風口浪尖。許多門戶網站,不約而同地采用了類似“霧霾真兇是汽車”的標題,把重要的責任歸于一個無法或很難追責的主體上:小汽車。
既然小汽車對污染的貢獻令人矚目,那么,我們的城市是怎樣變成縱容“罪犯”的幫兇的?我們的城市經歷了怎樣的過程,最終進入了當下的狀況?
這里,筆者試圖通過各種城市形態,來探索不同的小汽車發展模式,以此揭開一些小汽車發展的問題。
城市形態的定義
我們可以將城市形態的定義理解為:一個城市的全面實體組成,或者說,實體環境以及各類活動的空間結構。具體到研究城市形態和小汽車發展的相互影響,我們可以把城市形態高度概括為:城市的結構特征,以及城市居民的意識形態和經濟形態。如下所示,這是深刻影響城市機動車發展歷程的幾個關鍵因素。

從城市結構特征的角度分析,我們會發現,交通系統與城市形態的關系很有意思,類似英語中的“trade-off”,是相互“討價還價”的:城市的原始空間形態,對交通系統發展形成一定約束,又為其指明了方向,至少勾勒出其應有的大體形態。與此同時,交通系統,包括道路網、軌道網以及各交通節點,是劃分城市結構和物理形態的重要元素。在這一系列相互影響中,每個城市逐漸找到符合自身特征的方向。
無論中國的城市,還是歐洲或北美的城市,若高度概括和區分其城市結構特點,可采用兩個指標:向心集中度(Centralization)和區域聚集度(Clustering)。它們又往往通過有附加價值活動的出行行為界定,可簡單理解為出行的可達性和集中性。通過這兩個指標的組合,我們同樣可把中國的城市形態和出行活動進行聯系和區分開來。
下圖一目了然地展現了四種組合形式。中國大部分城市處在A類和B類中,如果換成“單中心”和“多中心”,可能更好理解。不過,傳統上,單中心和多中心是從城市規劃的角度得出的結論,這里我們是將城市規劃和出行活動的聚集度結合來看。

這里我們主要分析A類和C類城市。
A類-單中心化強,中心集聚度高:中國A類城市的代表,非北京莫屬。對北京交通,有許多大牛學者和機構進行長期研究,筆者不敢說自己理解更透徹,這里只是從這類城市形態的特點,分析北京小汽車的發展。
北京現在正在經歷“京津冀城市群”的發展熱潮,或許可以類比倫敦在一段時期的高度向心化發展之后的退中心化過程。
在1840-1850年間,大約33萬移民涌入倫敦,占當時倫敦人口的17%,德國、法國和波蘭等國的移民也在19世紀晚期相繼進入,這相應帶動了倫敦人口的爆炸性增長。1850年,倫敦人口大約為250萬,1881年增至450萬,1901年已上升到660萬。
在人口增長、城市經濟迅速發展的同時,倫敦原有的城市空間不堪重負,交通堵塞頻發。在1939年倫敦人口達到高峰891萬、內核人口密度已超過10000人/平方千米后,城市開始遭遇一系列問題:一方面,由于工業和鐵路鋪設,原有城市居住區域遭到破壞,而外圍郊區發展被帶動起來;另一方面, 城市人口過于密集,引發了市中心土地、住房、供水、交通擁擠等問題。
正是在這一時期,一系列新城規劃開始實施。倫敦甚至為此提出《新城法案》,在離倫敦市中心50公里的半徑內,建設了8座衛星城,同時改造了20座舊城。但倫敦市政府發現,盡管建立衛星城可以適度退中心化,由歷史而來的高度向心的輻射交通網絡,卻不可能拆除。這些網絡已深刻影響城市交通形態,雖然以退中心化的政策引導,但倫敦最核心的中心城就業密度仍在增加,人口未見太明顯的變化。
可以猜測,這或許正是迫使倫敦在百般無奈的情況下,提出舉世聞名的“倫敦交通擁擠收費”舉措的原因之一。
北京面臨同樣的問題。在“條條大道通羅馬”的指導方針下,早已形成了高度向心形態的北京方格路網,對于京津冀城市群,這種格局將會起到何種作用,是值得關注的。

北京有著規整的方格狀+多環疏散形態的道路網格局,從交通疏散和效率角度,這是不錯的路網形態:可轉換度高,道路級配合理,路網密度高,點點之間的可選擇路徑多。這種強中心的路網形態可高度抽擬成下圖;

?強中心與高密度方格路網狀態下的機動車發展特點:
所有的高效路網狀態,都基于可控的交通需求。當北京的小汽車保有量超過500萬,加上出行者對小汽車的非理性使用,這種路網形態反而成為致命問題:方格路網的交叉口數量過多,路段容量較低,故隨處可見的是已失效的交叉口轉換能力,早晚高峰的擁堵變成了全天的常態擁堵。
很多人質疑,北京交通大量擁堵在環路上。究其根本,這也與這種路網形態在高需求量下的崩潰有關。道路分級服務功能已完全消失,環路在城市交通網絡中的作用,多是為了中遠距離的機動車疏散,類似上海的高架。
在需求強度極高的擁堵狀態下,聯絡路網的所有節點都會出現排隊溢出和信號燈周期失效的狀況。也就是說,無論怎么調整交叉口的信號配時,現有的路網通行能力也很難在1個甚至多個周期內,將本該疏散的小汽車疏散出去。直接導致的就是各個節點的癱瘓。一旦節點癱瘓,所有環路就變成上不去、下不來的大轉盤。因此,我們會在北京看到人為控制的環路上下匝道開關。
上海則比較智慧,由于高架和地面道路錯層發展,完全堵死的狀態很難出現;至少高架的匝道開關可保證不同道路服務于不同的出行距離,確保上海的小汽車路網具備起碼的運行效率。
在城市交通里,要應對特大通行需求——尤其是機動車需求的狀態下,所有技術手段都是無力的。
北京的控車政策實屬無奈,也來得稍顯晚了點。北京城市蔓延至哪里,擁堵就跟隨至哪里。這種城市形態下的道路網,很難通過改造提高效率。
所以,北京的小汽車從內堵到外,從主干道堵到次支干道,交叉口的聯動擁堵效應顯現無遺,直接導致北京單次平均出行距離高達19.2公里,出行時間超過52分鐘,被冠以“全國首堵”的Title。
也有很多人會說,這體現了中國城市,尤其是北京這種大城市,與GDP對應的人均可支配收入迅速提高,使得車輛購置能力提高。是的,GDP增長一定會對應小汽車保有量提高,在發展中國家體現得更加明顯。
但一個重要的問題是:為何北京的小汽車保有量增長速度如此之快?
21世紀前十年,北京市機動車年均增長25.1萬輛。僅2009年就凈增54萬輛,這一年的增量,幾乎與香港機動車保有量相當;在北京2011年限購之前,2008-2010這三年,北京市人均GDP分別為9600美元、10300美元、11200美元,期間北京市汽車保有量分別為314萬輛、401萬輛、480萬輛,可謂增速驚人。
北京機動車還有高強度使用、高密度聚集的特征。北京私人小汽車年均行駛里程為1.5萬公里,這個數字是倫敦的1.5倍、東京的2.2倍。與世界一些大城市機動車分布“中心城區低、外圍高”的情況相反,北京市80%的機動車集中在六環以內,中心城區戶均私人小汽車保有量是巴黎同等可比區域的1.8倍、紐約同等可比區域的2.3倍。
對此,已有眾多學者從經濟角度、城市規劃角度來分析,但一個交通領域的問題似乎沒有得到重視,那就是“交通需求誘增”。這里所說的誘增,很大程度上源于北京四通八達的方格道路網。在初始可控需求之內,這種方格路網的高度轉換,和高密度路網的形態,確實會給機動車出行者帶來足夠的信心,鼓勵其買車開車。
C類-多中心化,多中心集聚度高:多中心和多中心集聚,在中國最有代表性的城市,我想非重慶莫屬。當然,重慶也是我個人比較了解的例子——我在那里生活,工作和學習了若干年。
和北京不同的是,重慶受到自然條件嚴重制約。許久以前,中國還沒有出現多中心和退中心浪潮,由于對資源高度整合和經濟發展聯動的需要,大家都希望能有一個“攤大餅”的城市,但不巧的是,重慶在兩江兩山阻隔之下,自然形成多個片區,技術和經濟尚不發達時,人們從其他片區進重慶的CBD解放碑,實在很不方便。在一系列因素之下,重慶形成了多中心的城市形態,與北京的強單中心格局比,重慶的出行格局更有多方向性,除了單個中心對其組團內的吸引之外,也有組團之間的交流。

?重慶的城市形態和路網形態:重慶以其居山傍水的地理條件聞名于世,而其依自然條件形成的多個片區,在城市功能和規模上雖各有差異,卻一直堅守各中心的職責。觀音橋作為北部片區的中心;南坪作為南部片區的中心;沙坪壩作為西部片區的中心;楊家坪的服務功能可歸納為中部片區;解放碑作為重慶傳統的中心區,現在其中心的服務職能和輻射半徑越發模糊,至少不如觀音橋和南坪明顯。
多中心、多組團相對割裂的城市形態,帶來的是以點帶面式的路網形態發展,即組團內部需要向心式的交通網絡,而組團與組團之間需要聯系能力強的通道。重慶的麻煩就在這兒,組團內部的向心交通和跨組團的交換通道功能往往并未剝離。舉例說,從北部進入觀音橋中心和從北部跨組團進入解放碑中心的通道往往高度重合,理論上重合并非不可,但這個比例需要控制;
?多中心聚集以及組團交換狀態下的機動車發展特點:單從交通工程學角度看,以重慶的路網特點論,其路網結構并不好:通道有限,點到點之間的備選路徑十分少,可替代機動化出行的非機動化模式幾乎沒有;道路密度不高,受地形條件影響,通過聯動技術手段增加道路供給的可能也較低。
當然,并非所有多中心城市都有這樣的地形特點。但值得注意的是,相比中國很多城市,重慶的交通運行條件卻不差。很多人會說,這全因重慶小汽車保有量低。但實際上,重慶的道路資源有限,人均可利用道路面積極低;之所以重慶的交通運行條件卻不算差,很大一部分要歸功于重慶的節點通過和轉換能力較強。
在美國道路通行能力手冊中,計算道路通行能力的關鍵指標,是交叉口密度。因為,在可控需求下的道路網主要延誤,都發生在節點上。與平原城市不同的是,重慶的平面交叉口數量不算多,而立交的定向匝道功能較強。
重慶路網節點轉換能力較強的另一個不可忽視的原因,恰是其城市形態,重慶主城區總體是南北走向的條形狀,主城區內的交通流量基本以南北向為主導。相比北京交通流向極其復雜的情況,重慶在早高峰通勤交通時,主要節點處理的基本是南北轉換。
過去幾年間,重慶的小汽車保有量增速一直保持在20%,這在國內是一個較高的數字,也給重慶交通的未來帶來了重大挑戰。
首先,重慶和北京一樣,誘增交通迅猛,新建或打通的主要干道很快被塞滿了車。隨著機動化能力增強,過去遙不可及或出行距離較長的跨組團,現在已不再是問題,這就造成重慶內環以內越來越多的跨江需求。
對多中心組團城市而言,值得擔心的是中心間的融合,或稱多中心狀態的消散。重慶整個內環以內,越來越像是一個大中心,一旦這樣巨大的一個中心完全形成,對交通造成的災難將不可估量。有著自然阻隔作用的重慶,短時無需擔心這個問題,但其他缺乏自然阻隔作用的多中心組團城市,一定要控制好組團之間的交通出行行為。
對多中心組團城市的另一個挑戰,是功能性通道缺乏明確的功能分層。從技術角度,我們應適度剝離前往中心和跨組團的需求,明確不同通道的作用,但現實中這很難徹底實現,這就造成重慶的主干道在完成次支干道的功能作用,無論到達交通還是轉換交通,都高度擁擠在有限的通道上。設想如果重慶各區之間有一套類似高架可控制匝道的交通系統,或將會對現有的交通分層分級有一定積極影響。
展望未來:如何選擇符合自身城市結構特征的小汽車發展模式
?積極主動型交通需求管理:北京這類特大型城市,試圖通過大力發展公共交通短時間內降低擁堵,這在當下很不現實。
如眾多學者研究所示,此消彼長的Logit 出行方式概率選擇模型,在中國的實用度并不高。LOGIT出行選擇模式是基于理性的出行效用選擇模式,即計算所有可選擇的出行模式的效用,如小汽車、公交車、軌道,效用計算包括燃油費用、停車費用、公交車舒適度等。所以大力發展公共交通的基本愿景,就是加大公交車的效用,增加公交車對大家的吸引度,但由于目前中國大部分城市的擁車者對小汽車出行的選擇很頑固,或說對效用的敏感度不高,這就導致單純通過提高公交車的效用,短時間內達不到大家期待的效果。
這類城市現在要做的,必須是控制需求,降低機動車出行需求。500萬輛車,對任何一個城市的道路網容量,都是極大的挑戰,不控制小汽車需求,又哪里有空間推進公交的效用?
北京近期頻頻發布要實行交通擁擠收費(Congestion Charging)的消息。我看到不少相關評論,大家都覺得,確實要走收費這一步,更應該關心的問題,是其采取何種方式。
我一直認為:任何交通政策必須要有足夠的公平性,公平才能持久,才有調整空間;同時,還要考慮技術的可行性。
是走倫敦路線,還是新加坡路線?我倒有一個大膽的設想,學界也已有很多人就此進行了深入研究,那就是,建立類似碳交易準則的一個小汽車出行交易法則,建立層級關系。
舉個例子,A城市一年只運行10萬公里的小汽車公里數,我們控制住這個總量,并均分(或采用某種加權平均的方式)給所有出行者,每個人都公平享有同樣的小汽車出行距離和權利,如果對小汽車依賴度極高的出行者,用完了屬于自己的里程數,那么可以選擇交易他人的里程數,其中產生的稅收,全額補貼給城市的公共交通和非機動交通發展。當然,這一方式也可與擁堵分區結合,比如進入到高擁堵區,車主消耗的使用里程將加倍;通過對總量的控制,可保證城市的高效運轉,又具備充分的公平,同時會給公共交通發展創造財政來源;從技術上,無論對比倫敦還是新加坡,這種方式對軟硬件的投入均不算高。以上是對北京這種急需控車和減少需求城市的交通需求管理的展望。
?相對溫和型交通需求管理:大部分城市在選擇交通需求控制政策時,必須充分參考自身特點。當然,北京走到了必須全面控車的局面,已不必太過多考量城市形態;但其他城市還應盡量采取在關鍵區域、效果最明顯且影響人群最少的政策。
對組團城市,在控制跨組團出行的同時,提高組團內部的非機動出行比例,可能是相對普遍的考慮,但如何才能適合自身城市形態和出行特征,是一個需仔細琢磨的問題。還以重慶來說,控制效果最明顯的,肯定是控制兩條江上所有橋梁的通行需求。
對此,曾有人設想過重慶內環以內橋梁的單雙號限行。我們先不考慮擁堵轉移,即從內向外轉移,僅考慮重慶的路網特點,就會發現,這非明智選擇。
正如之前分析的,重慶的交通特點是南北通行,道路網功能并不明確,并且所有主要干道基本最后都接上了橋梁,組團內核跨組團出行的通道高度重合。試想,如果僅對過橋的交通需求單雙號管理,效果不會特別明顯,因為組團內部出行和其可能帶來的停車換乘需求,照樣在跨江橋梁的連接段上消耗了所有通行能力。
參考倫敦和巴黎的新城交通體系,不難發現,發展組團間高速和高品質的公交,輔以組團內可定制公交,并給予公交高峰時段的絕對路權,這些方式的確適用。在重慶還具備溫和型調整空間的時候,是應該被考慮的。這可以解決公交多模式化,解決公交最后一公里問題,同時在早高峰時段提速公交,使其效用函數遠高于同行的小汽車,尤其在南北干道上采用快速的多模式公交系統,將對重慶未來的可持續交通模式起到有益的推進作用;
?通過調整城市形態來引導交通形態:規劃人和交通人,對此一直不斷嘗試和不停努力。但在我看來,在中國的城市機制內,對職住平衡的研究和TOD的研究,都顯得太烏托邦。
因為,這其中有一個基本的理想假設,即人會選擇在理想的規劃范圍內住、在理想的產業功能布局中工作。但考慮當前少則百八十萬、高則上千萬的居住成本,加上中國人居者有其屋的傳統觀念,這種規劃理念,是否真能引導交通的平衡狀態,需要打個大大的問號。
我曾關注過一個很有意思的理論,早在2000年左右,當時還在吉林大學任教的王殿海就曾提出,居民出行分布的概率密度曲線與氫原子基態電子在核外出現的概率密度曲線極為相似,運用量子力學中的電子云分布模型,可以很好地解釋居民出行分布特性。

舉這個有點抽象、過于學術的例子,是告訴所有研究人員,思維可以發散,如果我們能通過這樣一種物理模型,找到城市規劃尤其是CBD規劃對居民出行的吸引能量,找到居民居住和各種城市功能之間的能量關系,或許我們就有希望,從改變城市形態上,來改變城市的交通特征。
就調整交通形態而言,規劃手法當然并非無力。交通需求根本上是用地布局的差異性所致。所以,如果真要在根源上推進可持續化交通發展,就得換個角度思考,即在規劃階段就影響人們的出行選擇,不要把城市規劃成為小汽車服務的形態。
這其中包括,在規劃方案內加入對公共交通的考量因素和對小汽車的限制因素。比如在所有規劃層面,包括總規、控規、分區規劃,都加入不同的公交線網的初始布設,或可變公交線路的設想。對公交內容的執行,也必須參照對土地規劃內容的執行,要進行調整,必須經過專項研究,且調整方案只能加強公共交通而不是減弱。同時嚴格控制停車面積的規劃,加強對綠道和自行車系統的規劃內容,從源頭上增加綠色交通模式的效用,減少小汽車出行的效用。
?通過城市形態調整,最大化路網效率和通行能力:這其實不是一個可持續的交通發展政策,但短期內或可增加現有網絡的能力。前面我們已經分析了,重慶是一個南北向交通極其發達的城市。而有學者利用多天的上海GPS數據,分析出上海是一個東西向出行相對發達的城市,這或許暗示了我們一些調整空間。
但這些空間或許不適用于通勤交通的調整,前面提到,我們難以一廂情愿地想象人們對居住和工作地的選擇。這里可以調整的,是日益增加的彈性交通,即購物、娛樂等需求,這部分需求最易調整,也最具備被調整的可能性。而這部分交通,在城市主體出行中正在占據越來越重要的空間,很多城市彈性交通量已超過35%。那么,我們是否可以考慮將部分城市功能,比如小型商業廣場、小的吸引點,調整至城市道路網能力尚有富余的方向?例如,重慶盡量引導彈性交通量做東西向的流動,而上海盡量做南北向的流動?
總結
城市形態與小汽車發展之間,緊密相關又相互影響。每個城市,尤其是具備調整空間的城市,如果能從比較完善的同類城市身上吸取經驗,無疑會極大推進未來的可持續發展;同時,無論交通系統如何發展,只有符合城市的特點,才會帶來最持久的效用。
(李欣,美國威斯康星大學密爾沃基分校交通工程博士,現任美國威斯康星州立大學密爾沃基分校城市交通中心博士后研究員,主要研究方向:公共交通效率考評,交通模型與公交系統優化,數據挖掘,尤其是人工智能語言在交通大數據中的應用。碩士畢業于英國南安普頓大學交通規劃與工程專業,曾供職于英國PBA工程咨詢集團、重慶市城市交通規劃研究院。)





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