城市道路交通是城市的基础设施，是保证交通供给满足交通需求的基本条件[1]。武汉市作为国家中心城市、长江经济带龙头城市，人口高度聚集，机动车数量不断增加，中心城区局部区域、主城与新城衔接局部廊道拥堵呈常态化。机动化交通出行需求量超过了城市道路路网容量，导致供需失衡[2]。在城市建设用地有限，路网无法大幅度增加的基础上，探索路网结构的变化对路网容量的影响可以为城市路网容量提升，缓解交通拥堵提供理论依据。1研究背景近年来，武汉市机动车保有量持续增长。近十年间，武汉市机动车增长率达到361.8%，年均增长率达到11.0%，年均净增量超过30万辆。2020年，武汉市机动车拥有量307辆/千人，已超越北京、上海、成都、杭州等城市。在现有交通管理政策环境下，武汉市机动车保有量将继续保持高速增长趋势。根据《2020年度全国主要城市通勤监测报告》，武汉市道路通勤空间半径高达28.0 km，平均通勤时耗38.0 min，45.0 min以上通勤比重达到27%，通勤距离远、耗时长，导致通勤出行依赖小汽车。武汉市机动车增长速度远大于城市道路规模增加速度，车、路供需矛盾突出。武汉市城市道路长度由2010年2 724.0 km，增加到2020年6 423.4 km，增长率135.8%，年均增长8.1%。机动车保有量同期由104.6万辆增加到378.5万辆，增长率361.8%，年均增长率11.2%。机动车量增长速度远超过城市道路增长速度。道路建设无法匹配车辆需求，单纯依靠改造和增加道路规模，扩大道路供给量的方法无法解决城市交通问题。根据《武汉市国土空间总体规划（2021—2035年）》结果，武汉可承载的建设用地最大合理规模可达全市总面积的30%。根据《城市综合交通体系规划标准》（GB/T 51328—2018），规划的城市道路与交通设施用地面积应占城市建设用地面积的15%~25%，在目前状况下，武汉市可供建设的道路面积在不断缩小。城市建设用地范围界定和土地资源的稀缺决定了道路资源供应有限。在有限的道路资源中，盘活存量，通过对道路等级合理地调配，使道路容量承载更多的机动车，可在一定程度上缓解路网拥堵。2武汉市路网容量测算2.1时空消耗路网模型计算思路交通资源具有时间—空间有限性。交通个体在交通出行中会从时间和空间两个维度占用道路设施，即发生时空资源消耗[3]。结合路网中道路有效车道的长度、机动车实际行驶时间、车头时距、路网信号折减等因素，得到城市路网的有效时空资源上限，进而计算路网所能容纳的机动车辆上限。2.2模型修正城市交通运行为动态属性，城市道路交通拥堵的核心本质为单位时间内车辆数超过了道路固定时段内可承载的容量，模型中考虑机动车在不同等级道路上动态行驶所占用的时空资源以及城市中由于职住分离造成的早晚高峰车流量不均等因素，加入不同速度下的车辆动态占用的资源参数、高峰小时方向不均系数等参数。修正后计算模型：Nr=CrCv=ATCv （1）N=N0di×μ×k×n×β （2）式中：Nr——高峰时间内能容纳的最大交通个体数容量上限；Cr——城市道路网的时空总资源；Cv——交通个体在单位时间内一次出行的平均时空消耗；A——城市道路有效面积；T——城市道路单位时间内的有效运营时间；N——全市机动车承载量；N0——道路固定时间段内单位里程可承载的容量；di——道路高峰小时方向不均匀系数，取1.100；μ——高峰小时出行率，取0.075；k——高峰小时机动车辆出行比，取0.800；n——机动车全天平均出行次数，取2.200；β——主城区车辆分布系数，取0.700。随着城市扩张，区域协同、城乡一体化发展，预计2025年主城区注册占比0.650。2.3模型相关参数标定为保证交通个体安全，正常使用的机动车道路面积需要在城市建设用地面积基础上进行修正。机动车道路有效面积：A=Sroad×R1×R2×R3 （3）式中：A——机动车道路有效面积；Sroad——车行道路净面积；R1——道路等级修正系数，快速路取1.00，主干路取0.85，次干路取0.70，支路取0.60；R2——车行道宽度修正系数，快速路取1.00，主干路取0.90，次干路取0.85，支路取0.70；R3——城市道路有效运营时间比例，快速路取1.00，主干路取0.85，次干路取0.80，支路取0.70。根据武汉市“十四五”建设计划，计算主城区规划各等级车道长度与车道数及车道宽度的乘积得到规划等级道路及车行道净面积如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.033.T001表1规划等级道路及车行道净面积指标快速路主干路次干路支路合计长度/km319.85404.47643.34984.972 352.63车道数/条664218车道净面积/万m27208989016893 208交通个体高峰小时的时空消耗：Cv=Sv×t×R4 （4）式中：Sv——交通个体动态占用面积，与道路允许的交通服务水平相关，根据对应的车流密度取值，快速路取104 m2，主干路取50 m2，次干路取40 m2，支路取33 m2；t——交通个体高峰小时平均出行时间，取38 min；R4——车型修正系数，不同等级道路上行驶车型组成不同，以标准快速路行驶的小汽车为基本参照，快速路取1.00，主干路取1.10，次干路取1.10，支路取0.85。2020年与2025年路网指标对比如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.033.T002表22020年与2025年路网指标对比指标2020年2025年快速路主干路次干路支路快速路主干路次干路支路道路里程/km296.00342.00545.00714.00320.00404.00643.00985.00道路容量/万辆10.1214.3613.048.279.6413.239.1714.94总里程/km1 897.002 353.00承载力/万辆450.49577.00在满足三级稳定流服务水平以上条件下，得到2020全市路网容量为439万辆，2025年按照“十四五”规划路网形成容量为577万辆。3路网敏感性分析规划至2025年，武汉市路网规模较2020年将扩大24%，路网容量提升28%，路网规模与路网容量的变化呈正相关。在2025年规划路网里程规模为2 353 km的基础上，分别对各等级道路的里程比例依次增加，分析路网容量对路网结构的敏感性。路网容量对各等级道路规模变化的敏感性分析如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.033.F001图1对各等级道路规模变化的敏感性分析在主干路、次干路、支路路网里程不变的条件下，快速路规模每增加1.0%，路网容量提升1.4%，承载机动车量增加8.6万辆；快速路、次干路、支路路网里程不变的条件下，主干路规模每增加1.0%，路网容量提升1.7%，承载机动车增加10.33万辆；在快速路、主干路、支路路网里程不变的条件下，次干路规模每增加1.0%，路网容量提升1.0%，承载机动车增加5.96万辆；在快速路、主干路、次干路路网里程不变的条件下，支路规模每增加1.0%，路网容量提升0.5%，承载机动车增加2.89万辆。在道路资源有限的情况下，通道调整路网等级结构，可以缓解交通拥堵。根据不同等级道路对路网容量敏感性分析结果可知，当路网规模的需求级配比至少为1∶1.2∶1.7∶3.4时，才能满足交通最优出行量疏解。将2025年交通流量分配于2025年规划级配路网上，武汉市主城区路网高峰小时饱和度将达到0.85~1.00，道路断面存在过饱和运行情况，过江交通、内环以及二环部分道路交通压力仍然较大，主城区路网将面临长期拥堵。2025年按照规划级配路网服务水平如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.033.F002图22025年按照规划级配路网服务水平将2025年规划路网级配按照1∶1.2∶1.7∶3.4向上调整，武汉市主城区路网高峰小时饱和度将有所下降，达到0.78~0.88，拥堵程度得到一定缓解。2025年按照优化级配路网服务水平如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.033.F003图32025年按照优化级配路网服务水平4结语路网容量对快速路道路规模变化的敏感性最大，其次是主干路、次干路、支路。城市快速路道路规模增大，路网承载力将同步上升。在城市发展路网规模扩大的同时，各等级道路需要保持有机协调，形成合理的路网等级结构。通过路网容量对不同道路等级的敏感性程度变化可知，当路网规模的需求级配比为1∶1.2∶1.7∶3.4，可以满足交通出行量疏解。