超级城市和城市群的需要
本文研究的路网结构，适用于超大型城市和城市群，以及《全国城镇体系规划（2006-2020年）》中提出的中心城市。相对于超级街区的概念，将这类城市定义为超级城市。这类城市，仅仅出现在我国进入城市化大发展后的近15年之内，其速度和规模，历史上和国际上都是没有的，因此缺少可参考的成功范例，以及相应的规划理论和设计方法。
交通问题的核心是规划问题。规划失序，集中体现为交通系统的混乱，而路网结构是交通规划的核心。传统的基于道路等级、道路面积、密度、级配等静态指标的规划，不能避免拥堵，不利于节约土地。车辆和客流，都是动态的，用静态指标去管理动态要素，具有很大的局限性。有必要研究新型的基于流量特性的规划理论和设计方法。
目前的交通技术不断创新与变革，自动驾驶、人工智能技术、PNT等技术，已经具备在不增加道路面积的情况下，成倍提高运力的能力。交通规划，需要为这些新技术趋势做好准备，基于流量等级的路网结构，是适应这一趋势，解决交通拥堵，完善可持续城市规划的基本工具。
城市规划是千年大计，尤其是路网结构规划，应该具有超远期的合理性和唯一性，在长时间内具有稳固的实用价值，具有良好的扩展性，有利于城市更新，能适应未来城市的外延和城市群的发展。这需要基于城市模型框架下的总体规划、基于结构化路网的控制性规划，和基于未来交通技术的详细规划相配合，不能束缚于传统的规划方法和交通技术。规划一定是规划未来的。
规划体系的需要
规划体系（图1），一般分为战略规划（也称政策规划、空间规划）、总体规划、控制性规划、详细规划。在实际操作中的问题有：1）战略规划的城市限界较模糊，对于城市能修多大，没有精确的城市数学模型依据；2）总体规划和详细规划之间，尤其是交通专项规划，缺少中尺度的控制性规划方案。这一结构性缺陷，是从传统的基于平面规划思维的建筑规划中沿革过来的，基于建筑平面的规划体系，其总体规划和详细规划之间，是存在间隔的。但基于路网结构的交通规划，之间必须有严谨的连接逻辑。因此，对超大型城市而言，中尺度的交通控制性规划，作为总体规划和详细规划之间的重要链接桥梁，贯穿总体规划到详细规划之间的全过程，应该给予极大的重视。也就是以交通规划为主导的规划体系。
图1 规划体系
本文阐述的是一种中尺度的结构化路网的规划原理和设计方法。该设计方法和规则，适用于城市最大限界到最小城市尺度之间的路网结构（图2），可部署新型轨道交通系统、道路系统、综合TOD等机动出行系统，有利于道路网络和轨道网络的标准化集成设计，可作为《城市综合交通规划体系规范》的先导性控制规则。
图2 以路网结构交通规划为主线的城市规划体系
城市尺度
交通规划，是对距离和区域要求严格的学科。城市尺度，决定了客流特性、路网结构。往往和行政区划的范围混淆。正是这种尺度上的混淆，导致了路网结构规划的错配。例如，市内交通出行时间长到一定程度，就应是城际交通的范畴，应当选配城际交通系统，而不应继续加强市内交通系统。
多模式的城市交通，不是最佳方向。只有当一种交通模式，无法解决全部问题，才会需要增加新的交通系统。例如，公共交通存在“最后一公里”问题，就会出现摩的、共享单车等补救系统。应将宝贵的城市资源，优先分配给效率最高的、可用性最强的交通系统，从而提高整体的交通效率。
城市模型和限界
超级城市的限界，是以自然资源为边界条件的，比如水、空气、粮食、能源等。应建立精确的数字化的城市模型，估算城市的最大尺度，再在这个尺度下进行总体规划，即可持续城市模型下的城市空间规划（图3、4）。
以前的城市总体规划，与农业往往是对立的，因为当时的城市尺度一般较小。现在的超级城市，往往有50到100公里以上的尺度，就有必要考虑现代城市农业作为规划要素。这是因为假如所有的基础生活物资都依赖外部物流输入，在应急情况下，其运输距离和规模产生的最短时延，已经大于应急供给所需的最长供应间隔时间。
图3 大气扩散对城市尺度的影响因素
图4 基于大气扩散模型的城市尺度
图5 基于大气消耗模型的城市尺度
城市尺度的演化
城市模型和限界，是研究城市的最大尺度。本文引入基本城市这一新的规划概念，作为结构化路网规划的基本尺度。该尺度是基于道路的流量等级，和流量叠加原理，是交通最优的最小城市尺度。基本城市的尺度，是一个重要的设计参数。过小，功能有限，无法整合全部城市规划要素；过大，将导致流量叠加效应带来的拥堵，区域之间的联系将减弱到城际系统来看待。
在新颁布的《综合交通体系规划标准》（图6）中，“居住街坊”，面积约2到4公顷，边长250米。在此基础之上，有五分钟居住区、十分钟居住区、十五分钟居住区，最大的十五分钟居住区边长为2公里。居住区的外围是市政道路。
图6 《综合交通体系规划标准》的街区尺度（宣讲2019）
历史上的城市尺度：
古罗马军寨城的尺度，是以步距尺度划分，即2400步*1200步，约720米*480米。在这样小的尺度下，已经具备的军事，生活，生产，商业，贸易等城市功能。
古希腊雅典卫城，核心区约为2*2公里，是以步距尺度为依据，每个方格街区约65米*65米，具有多级的网格放射线划分，和不对称均衡的布局。
1682年，费城平台设计，网格街区，约2*3公里。
1785年，杰斐逊的西部法案规划为256公顷方格，之后又细分为64公顷，（9.6*9.6公里的镇域方格），最后又细分为16公顷的农庄方格，即芝加哥的弹性网格。
1886年，塞尔达的巴塞罗那规划（图7），街区尺度为133米*133米，也是以步距作为设计依据，配合人体行为学和建筑环境学。整体用放射线的干线分割。
图7 塞尔达街区尺度【3】
基本城市的尺度
参考上述不同时期城市的尺度（图9），本文引入基本城市的尺度概念，定义在4*4公里，即16平方公里（1600公顷），其直边边长4公里，步行往返时间小于3小时，属于可紧密联系的最远距离。对角线距离为5.66公里，步行往返距离是11.3公里，耗时小于4小时，也支持半天往返。
基本城市的尺度，以行人的最大出行能力作为划分依据，即把步行半天可以往返的距离，定义为一个城市的基本尺度。该尺度融合了非机动和机动交通的适用距离，既是步行的最大尺度，又是机动交通部署的最小尺度，有利于规划综合交通系统。
通过限定线路长度对跨区流量的叠加效应的进行抑制，通过主网格，对流量叠加进行均衡：
每个基本城市（图8），其边长为4公里，面积为16平方公里；
每个基本城市由4个基本小镇构成，其边长为2公里，面积为4平方公里；
每个基本小镇由4个基本街区构成，其边长为1公里，面积为1平方公里；
每个基本街区由4个基本小区构成，其边长是500米，面积为0.25平方公里；
基本小区以内，属于详细规划范畴，但其外部连接的设计细节，也需要配合路网结构。
图8 基本城市的尺度定义
之所以依据步行出行时间，而不是机动出行时间的原因如下：
1）考虑相同的群体文化属性。因为在步行交通距离内，城市内部可以有比较紧密的相互联系，具备一个独立人文系统的活跃度；
2）具有可持续性，基本交通不依赖重机动交通系统和外部能源输入即可有效运行。从另一个角度讲，本文甚至认为重机动交通，应归类到基本城市的辅助交通系统。这样定位的好处是更符合以人为本的初衷；
3）随着高铁等新型交通系统的出现，以重机动交通出行时间作为城市的划分依据，越来越没有参考价值。
基本城市是结构化路网规划方法中的核心概念。基本城市作为一个整体来规划，具有完备和独立的城市功能，结构化的路网能解决“最后一公里”问题；区域内职住平衡问题；有利于城市的模块化和标准化建设，城市群的扩展和更新。
图9 基本城市的尺度比较
从比较中可以看出，基本城市的尺度，更接近一些早期城市尺度，（费城平台规划，3公里*2公里，古长安城和古罗马都城，周长约20公里），这一尺度能部署比较齐备的城市功能。
基本城市的客流预测
基础容积率，是一个基本城市范围内的建筑面积和土地面积的比值。本文将基础容积率和人口容量作为客流预测的主要依据，取值为1，即一平方米土地，允许有1平方米建筑。
表1 基本城市的人口容量测算表
从测算表（表1）中可以看出，基于基础容积率的人口容量估算，和实际统计数据基本吻合。但即使在低基础容积率的情况下，基本城市总的估算人口密度，也达到了2万人每平方公里，属于高人口密度地区（2-3万人每平方公里），原因分析如下：
1）人均建筑面积还包括了办公、商业、公用等公共空间面积；
2）基本城市的人口容量估算值偏高，可能是现有规划中，道路占比过大，反而限制了总人口数量。
基本城市与行政区划市的关系
基本城市，是交通最优的城市尺度单元。一个行政区划市，可以包含多个基本城市。一个基本城市约16平方公里，可以容纳约30-50万人口。基于这个城市模型，我们可以推算出，一个200万级人口的行政市，只需要4-6个这样的基本城市构成。一个1000万人口的中心城市，只需要20-30个基本城市构成。先将每个独立区域交通解决好，再连接多个相同结构的区域，才能根本地解决交通拥堵问题（段进宇，2005）。下图（图10）为一个100万人口级别城市的路网结构（背景城市为山东省德州市区，约70万人）。
图10 基本城市架构在行政区划市的部署
在结构化路网中，只有城市干线和城际干线两级，城市干线网格间距在1公里。每个1平方公里的基本街区，四周是城市干线网格构成的TOD综合运输线，确保了500米的舒适搭乘距离。基本街区内部全部为人行系统和低速自动系统，恢复了街道的功能。城际干道的网格间距在5公里左右，大的路口间距，保证了通行效率。
基本城的意义
基本城市这一中尺度规划概念，对规划的意义是：
1）明确交通最优的城市模型和尺度。该模型对路网结构，进行了优化和标准化，路网结构性强，道路等级划分清晰，可有效抑制流量叠加效应，从规划上解决拥堵问题；
2）采用单一TOD综合交通系统和实现全域内的通勤和运输，系统整合度高；
3）基于流量的道路等级设计，道路占地更少，释放有效的城市空间资源；
4）人口容量较大，在宜居条件下，可有效利用土地资源；
5）基本城市内可实现职住平衡，基本城市的尺度可保证城市功能齐备，减低了对外部交通的依赖；
6）标准化程度高，城市群的扩展性好，便于基础设施的模块化设计施工，建设和运营成本低。
客流预测和流量叠加效应
客流预测：
客流预测，是交通规划的基础，也一直是困扰规划人员的难题。传统的基于交通小区调查和OD分析的客流预测，只适合于调整型规划和品质型规划。规划本身和建设周期，都会影响未来的出行特性和OD统计。OD应该是被规划设计出来的！所以利用OD数据倒推规划，无异于舍本逐末。不能以一地、一路、一时的客流多少，作为城市规划未来的依据。因为人口和出行特征是动态因素，会随着时间，城市规划的调整，社会经济，环境，人口结构的变化而不断变化。
从可持续城市的角度，应该选用长周期以内，交通要素的本底特性，作为规划依据。
基于基础容积率的客流强度预测：
城市从宏观上，是建筑和道路的集合，人依附于建筑，而通行于道路，人流和物流一定是从一个建筑，经过道路到另一个建筑。城市的基础容积率，是出行客流的本底特征。基于基础容积率的客流强度预测方法，假定每一段道路上的客流，均来自其两侧的覆盖面积，则客流强度与所覆盖面积的基础容积率正相关（图11）。用该覆盖区人口容量，乘以出行率，即为该路段的标准客流强度。
图11 基于基础容积率的客流预测模型
假定两条线路的间距是1公里，则每公里线路的辐射面积为1公里，设基础容积率为1，即每平方公里的土地，有1平方公里的建筑面积，按人均50平米的建筑面积计算，则1公里道路，所覆盖面积的的人口容量为1000*1000/50=20000人。
流量叠加效应：
流量叠加效应，是假定每一段道路，同时存在该路段内部的出行量，以及相邻路段之间的相邻出行量（归于本区流量中），和相隔路段之间的跨区出行量。所以在中心路段，就会产生流量叠加效应（图12）。
图12 流量叠加的基本分析
流量叠加效应的特性：
1）某一路段的出行量，与该路段覆盖的区域以及基础容积率正相关；
2）该路段的总客流强度，等于内部客流量和跨区客流量之和，简称叠加流量；
3）拥堵的根源，是由于该路段的两侧长度增加，导致线路覆盖区域的面积和人口容量，呈指数性增加，其叠加流量，超过了该路段的流量等级；
4）对任一路段的流量预测，都可以采取五个区域的流量叠加模型进行测算。
流量叠加效应，是道路拥堵的根源。可通过规划技术抑制和限定流量的叠加效应。也可以通过运行模式加以改善。由于传统轨道系统，流量叠加是通过进站客体现的，所以可以通过大站快车减少流量叠加，提高运输效率。大站快车，有很多种动态形式，具有研究价值（图13）。
图13 大站快车的几种形式
新型的交通系统，尤其是PNT(Person Network Transportation)，采用分散式和流量均衡的运输模式，比如PRT/PNT,将乘客从出发地直接运送到目的地，取消中途的停靠，缩短了每次运输的时间，相当于提高了在越站路段的运输效率，将客流在站台的拥挤，转换为在轨道上的快速运输，也能有效抑制流量叠加效应（图14）。
图14 不同轨道系统的流量叠加特性比较
综上所述，流量叠加效应，是研究人到哪里去的问题。跨区的流量叠加效应，是导致拥堵的根源，需要在线网规划、场站设置、运营模式、交通组织等多方面，对跨区流量叠加进行抑制和均衡。十字、米字、井字路网形态，只是一字路网模式的不同维度，拥堵原理是相同的。都可以用跨区流量叠加原理，解析为单一干线作流量叠加分析，跨线流量，可作为导入点的覆盖区域流量。
流量叠加与城市线网形态：
早期的原生城市，往往只有一条街（带状干线）。当城市开始扩张，原先的干线，每延长一公里，两侧的交通覆盖区就增加至少2平方公里，在一维流量叠加效应的驱使下，干线两侧会出现平行的干线，进而形成网格，进行二维流量均衡。网格继续扩大，内部存在二维的流量叠加效应，交通效率进一步下降，导致需要外部的城市环线进行流量均衡，如果城市环线周边，不控制开发，会发展成为环形城市，环线自身的流量叠加效应也会很严重，失去了对中心地区的疏解功能，因此需要在其外侧再修一条城市环线，逐步形成多环城市。因此，环状城市和城市环线是完全不同的两种形态（图15）。
图15 带状城市与环形城市的成因
环线的流量叠加效应特点：
1）城市环线可视为首尾相接的干线，任一段都可视为中心区，即每一段都可能出现峰值；
2）在相同里程的前提下，环线因为首尾相连，流量可以反向均衡，因此叠加量峰值是同样长度带状干线的一半；
3）在相同里程的前提下，环状规划内部区域面积较为固定，由于内部可互相交通，对环线流量有均衡作用。因此，环线在流量叠加原理下分析，更有优势。由于环线的叠加流量峰值是同等长度干线的一半，如果干线的极限长度30公里计算（规范），则环型成市的环线里程极限约为60公里。这一估算，也符合目前大部分城市环线的现状。
传统道路等级的局限性
解决拥堵的传统方法，是提升道路等级（图16），意味着加大道路的幅宽，增加路网密度。这会增加道路占用面积，存在土地占比极限问题。两侧线路每延长一公里，直接的叠加区域就增大2平方公里，导致该路段的流量叠加呈现指数增长，该路段可供拓宽的道路面积，将超过了该路段的土地极限（图17），导致城市核心区向空中高架发展，或向地下空间发展。
图16 传统的道路等级和幅宽
图17 道路等级解决流量叠加问题的局限性
中心地区，为满足周边的扩展需要，自身面积完全蜕变成道路或交通枢纽。中心城市，在向周边扩展时，核心地区的道路也不得不进行扩建，也是同样的原理。在交通规划评价体系上，通常以交通设施用地标准，以面积率，密度、级配，作为主要评价指标。这种静态因素的评估，并不能解释交通拥堵的根源，将导致盲目扩大道路占地和里程。
交通系统最终需要解决的问题都是动态的，如车流、客流、物流，交通系统的规划，应引入流量等级，交通效率等动态的概念，即以全路网系统内，单位时间将有效载荷从出发地运输到目的地的数量，作为最终评估指标。交通规划的静态思维，要向动态思维转变。
道路流量等级的划分
在结构化路网中，基于流量的道路等级，幅宽统一为20米，但对最小路口间距作出了限定。本文中的道路流量等级，根据路网结构，和运输模式等动态因素，按最大单向流量划分。相同的幅宽，会有不同的流量等级（表2）。
表2 道路流量等级的划分依据
相同的车道数，不同的路网结构、不同的交通系统、不同的运输模式，会有不同的流量等级。可以用尽量小的道路幅宽和车道数，通过设计优化路网结构，改进运营模式，来提高道路的流量等级。
结构化路网中，等级道路只有三种大类，即街区干道（非机动）、城市干道（TOD）、城际干道。其道路的幅宽都相同（20米），但最小路口间隔不同，车道速度不同，运输模式不同。
1. 街区干道（非机动）
街区干道（图18），用于一个街区内部的连接，路口最小间距500米左右，长1000米。幅宽20米，全部为场地慢性车道，非机动车道，行人步道。街区的尺度为1*1公里，在该区域内，实现全绿色交通出行。
2. 城市干道（机动专用道）
城市干道（图18），用于基本城市内部的不同街区之间的连接，路口最小间距1000米，最长4000米。幅宽20米。快行车道，最高车速80公里/小时，可提供跨街区的直接连接；慢性车道，最高车速50公里/小时，用于停车区和快行车道之间的过度，以及相临近街区之间的连接。最外围的城市干道可部署城市环线，用于和城际干道衔接。
3. 城际干道（机动专用道）
城际干道（图18），用于基本城市之间的连接，路口最小间隔约5公里，最长可控制在30公里。幅宽20米。快速车道，最高车速120公里/小时。城际干道再往外，就是连接城市群之间的洲际高速公路网。
图18 架构划路网中的道路等级
车道并可根据需要混合设计，包括机动车、新型电车、无人微巴、PRT/PNT等TOD综合交通系统。
基于流量等级的运输效率优化：
结构化路网，采用统一和标准的车道数，幅宽限制在20米。主要是通过路网结构，提升系统的运输效率。有效减少道路占地面积。通过改变车辆车体、车辆行驶速度、车辆编组模式、信号调度模式，来改变流量等级。为统一不同交通系统之间的差异，本文引入了标准车的概念，标准车长度为5米，乘员5人，宽度为一个车道。速度依据道路等级，将不同的交通系统的运力，等价于标准车的数量。标准车流量，为该路段的一个最大机动运力指标（表3）。这样可以消除不同交通工具乘坐质量的差异。如地铁乘坐标准为，每平方6人，而小汽车为每人1.5平方米。
表3 道路的流量等级分类表
图19 提高流量等级对流量叠加效应的抑制
其他增加运力和流量的措施有：
1）尽量加大路口的间距。
2）严格限定每一个路段的车速；
3）通过高科技缩短行车间距；
4）通过高科技缩短发车间隔；
5）通过路网设计和信号系统，减少起停次数；
6）通过路网设计和信号系统，加大运停占空比；
7）分散的直接送达，将每个乘客，都直接送达，缩短每个乘客占用交通系统的时间；
8）通过车辆选型，和运输模式，增加单位时间通过的车辆有效运输面积；
9）减少车重，增加有效载荷比，提高能源效率。
交通系统的运力等级
流量等级，是对道路通过性能的评估指标，运力等级则是对交通工具运载性能的指标。在单位道路资源相同的前提下，单位时间内，将有效载荷从A运到B的数量，就是一个交通系统的运力等级，类似轨道系统种的每小时单向截面流量。在一条车道上，按可行的运输模式，不考虑出入口、路口等路网条件，只比较交通系统两点间的最大运输能力。
传统的规划，倾向于采用多种系统融合的综合交通系统，往往需要大型交通枢纽和换乘，不同系统之间的交错和干扰，耗费大量城市资源。从运输效率的角度看，应将有限的道路资源，分配给运输效率最高的一种或两种交通系统，而不是多种系统同时运行（图20）。
图20 不同交通系统之间的运力比较
运力等级，是某一种交通系统在简单路网的最大运力指标。在实际路网的复杂情况下，采用不同的运输模式，运力会有很大的差别。
传统的公共交通模式，属于干线大容量集中间歇型运输模式，将客流在每个站台集中，用大容量车辆沿途收集运输。但多次停车，平均运行速度慢，延长了个人占用交通系统资源的时间，降低了有效运输的效率。从流量叠加理论分析，每一个不下车的乘客，都对该站产生了流量叠加，一方面，高峰期导致车辆的拥堵，另一方面，在低峰期，导致车辆的容量浪费。道路系统中，体现为中心路段的道路等级不够，偏远地段的道路空闲。其庞大的规模，导致了与居住区尺度的匹配困难，容易出现“最后一公里”问题。从资源利用和能效上讲，干线集中式运输模式，更适合城际间的长途运输，并不适合市内的短途多点运输。
1. 个人网络交通系统（PNT）
个人网络交通系统（PNT），属于小容量、网络化、均衡连续式运输模式。提供了建筑物到建筑物的直接运输，不再需要换乘和交通枢纽的建设。以公共交通的模式，提供个性化的交通服务，既具有轿车的灵活、舒适性，又具有如地铁一样准时、安全、公用性。
PNT的主要特征有：
1）首先是交通系统小型化人性化，采用适合单人出行的车体容量，轻型灵巧的道路系统，一根小型的侧挂式架空轨道梁，可以实现双向的行驶，占地极小，建造成本低；
2）采用分散的直接运输的模式。通过直接将每个人，从出发地直接运送到目的地，中途不停，缩短每个人在交通系统中的出行时间，来提高系统的运输效率。 系统运力等级，比传统交通系统，可提高一个数量等级，具有充沛的运力；
3）路网结构具有结构化和逻辑化的特征，首先是借鉴了人体循环系统的结构和特征，其次是借鉴信息网络的架构和技术，如地址编码技术，时分空分技术，网络交换技术，流量均衡技术，延迟控制技术等。具备车车协同，车路协同，车站协同，客流预处理等功能；
4）以公共交通的模式，提供个性化的交通服务；
5）车辆自动化，无人化，人工智能化。
2. 侧挂式个人网络交通系统
图21 侧挂式个人网络交通系统
3. 侧挂式PNT的专家论证意见
1）该系统设计构思新颖，合理利用信息网络传输信息流的原理，形成城市客流的交通网络，国际上尚未见到此类运输工具的报导，国内应属技术首创；
2）该系统的总体组成，是在先进和成熟的现代技术基础上建立起来的，通过合理组合和有效应用而形成的新型交通工具，系统功能可以适应客运交通的需求，系统总体技术可靠；
3）该系统采用全高架方式运行，属行车专用道路形式，与城市其他交通无干扰影响，并可与其它交通工具方便地进行换乘，满足居民出行的安全、快速、准点和方便的要求，是充分发挥以人为本、个性化服务在公共交通项目上的体现；
4）由于该系统按信息网络原理布设，线路结构纤细，空间体量不大，占地面积很少，便于纳入城市既定的交通规划版图，更为机动灵活地促进城市总体规划的实施和发展。
综上所述，专家组一致认为，《PNMS个人网络单轨交通系统》是一种新型的客运交通工具，基础技术可靠，客运方式可行，建设造价较为经济，将为我国城市轨道交通领域增添一项新品种。
人工智能对运力的影响
自动驾驶，车路协同，人工智能的出现，是交通系统面临新的发展机遇。新技术可以在现有道路上，通过优化车辆运行模式，得到运力的较大提升。比如，缩短车辆运行间距，人工智能的信号系统，等等，都有待积极的探索。
新技术的出现，对城市规划和交通规划，提出了新的要求，因为规划是先导的，上位的，规划出的问题，靠下位的技术手段弥补，成本和效果都不会理想。本文提出的结构化路网规划方案，就是为适应新技术的发展和需要，具有充分的适用性和可扩展型，同时发挥绿色出行和街道的功能，兼容传统汽车的出行需求，兼顾部署TOD及轨道系统的易用性。
结构化路网的规划设计
传统的路网结构，有星型、蝶形、井字型等。
传统线网形态的不足：
1）线间距（3公里）、站间距（2公里），大于500米的舒适换成区，存在“最后一公里”问题；
2）星型和蝶形，在中心区域，线网密度过大，浪费线网资源，但远端，线网密度又不足；
3）每一条线路，都是一个典型的带状城市分布，中心区的流量叠加严重，最大里程受到制约；
4）标准化不足，公交，地铁，轻轨，制式过多，性能差别大，运营的成本过高。舒适度、可达性，公共安全性，都不能满足社会需要；
5）扩展性受到制约，每一处扩展，都会对整个线网带来不可预见的影响。
线网结构，是规划的核心技术，传统的以连接为功能的路网设计，要向基于流量等级的结构化路网转变。
基本城市的结构化路网
作为控制性规划的路网结构，基于基础容积率额客流预测，前提假设是每个小区的容积率是均衡的，因此出行特性也是均衡的。不考虑区块功能布局差异，不考虑现有客流特性，这种方法，可以很好地使交通专项规划起到总体规划和详细规划之间的隔离和连接作用，有利于未来城市结构和功能区块调整。
均衡的规划前提，可以使二维网格，较容易解析为一维线路规划问题，大大降低了规划难度，提高前期规划的准确度和可用性。
本文讨论的结构化路网，都是基于基本城市这一尺度的。即主网络边长4公里，间隔一公里的网格。由市级干道构成，主网格配置TOD综合交通系统，覆盖到每个边长500米基本小区，网格的密度，解决了“最后一公里”问题 ，使步行系统，与主网格的TOD系统可无缝换乘。
1. 基本城市路网的结构
基本城市的主网格可以看作是10条相同的线路（图23），可以采用微吧、现代无轨电车、APM、PRT/PNT等制式。每条线4公里，5个站区，中间只有三个路口，站间隔1公里。因为每条都是简单直线，没有岔道，网格内的信号调度系统极其简化，建设和运营成本极低。
图23 基本城市的路网网格
2. 基本城市主网格的特点
1）从流量叠加理论可以看出，短的线路长度，可以有效防止流量叠加。基本城市的尺度，保证每条线路，都不会严重的流量叠加，且最大长度也是绿色出行适宜距离，使TOD系统和绿色出行的综合交通，具有很好的相互补充和动态调整能力；
2）网格内的最短站距为1公里，最长站距为8公里，间隔1公里，搭乘半径500米，最长TOD出行时间为12分钟。解决了“最后一公里”的问题和出行时间问题；
3）解决了骨干线（城际干线）的间距问题，受到每个基本城市网格的限制，城际干线的站间距，控制在5公里左右，线间距也在5公里左右。在提高了运输效率，满足覆盖率的同时，减少了城际干线的建设里程。
3. 基本城市主网格的叠加流量估算
基本城市的主网格，可以解析为10条基本相同的线路，分别计算他们的流量特性（表4）。
表4 基本城市中一条城市干线的流量叠加估算表
由于网格的均衡特性，可以研究单一线路的流量叠加情况即可。按最不利的情况，假设一条线，所有的客流向一个站点集中，则在站点4形成最大叠加流量1.2万人，在站点5形成最大到达客流1.2万人。
从前面的道路流量等级可以得知，一条城市干道的单向最大流量为16000*1.5标准车，按最低的每车4人计算，一条城市干道的单向最大运力等级为：9.6万人(理想状态的最大流量)，远大于1.2万人的最大叠加流量。所以城市干道的道路等级和结构化路网的设计，在流量上是可以满足需求的，且有充足的余量。
基本小区、基本街区、基本小镇的路网系统结构
基本小区内部路网，归为详细规划内容，本文不再涉及。仅给出出入口的设计方案。
基本小区和基本小镇，更多的用于行政功能区分和详细规划，不多论述，重点以基本街区，作为最小的规划单元。基本街区干道，幅宽20米，位于街区内部中心，呈十字，全部为慢行或步道，用于街区内部的小区之间的交通。不同街区之间，通过人行过街天桥连接。
1. 基本街区路网结构
一个基本街区的路网，中间为十字型的街区干道（图24），每个方向长约1000米。全部为慢性道和步道组成，负责联通各基本小区。基本街区外侧为城市干线，边长1公里，边长的中间位置，设有行人TOD综合接驳区，机动车出入口，机动车停车服务区，能很好地实现人车分离。基本街区内部的街区干道，并不直接与城市干道相通，相邻的两个街区干道，通过人行过街天桥相连。
一个1平方公里的基本街区，机动车道，即城市干线的占地面积仅为2%，其余均为绿道、绿化、可建筑面积，高达98%，这是一个相当客观的指标，提高了土地使用价值和人居环境质量。
每个基本街区，都有4个基本小区。每个基本小区，都有2个机动出入站区，与城市干道相连。由于基本小区的尺度为500米*500，所以每个区内到最近的站区，都能控制在步行舒适区（图25）。
图25 基本街区的路网结构
2. 街区干道和城市干道的衔接
图26 街区干道与城市干道的衔接
行人TOD综合接驳区，机动车出入口，机动车停车服务区。
3. 街区内部动线
街区干道，负责街区内部，和相邻街区之间的绿色出行连接；街区干道在四个方向上，分别与城市干道相交，该处设综合换乘服务区，提供TOD出行服务和机动车出入口（图27）。
图27 基本街区内的步行动线
基本城市的路网结构和导向逻辑
每个基本城市的网格，有16个相同的基本街区。由纵横10条相同的城市干线网格构成，间隔1公里，为全机动交通道路，没有行人和非机动车。因此能比较低成本地部署全自动无人驾驶交通系统（图28）。
基本城市的路网导向逻辑为：
1）基本小区（内部机动车道路）⇔街区干线⇔综合换乘站（步行300米）；
2）TOD城市干道⇔城市环线⇔TOD城际干道，（结构路网，全机动，TOD）；
3）基本城市网格，全网禁左，采用红波绿波信号，城际干线全立交。
图28 基本城市的路网结构
从路口的运行特性看出，改进一个路口的设计，效果不会明显。因此，要把城区内的所有路口，按照一个路口来设计，同一个方向上，一次绿灯，车辆可以通过所有路口，到达目的地，这就需要城市尺度、车速、红绿灯信号系统间相互匹配（图29）。
1）导视、信号、调度和指挥系统，也应作为交通专项规划的一部分，而不是分阶段设计；
2）基本城市的路网，采用红绿波的信号体系，即X方向绿灯时，Y方向红灯。由于每个网格间距是一公里，TOD系统的行驶时间为1分钟，红灯间隔为30秒，途中只有3个灯，因此，单线最长出行时间为5分30秒。红灯的占空比为0.375。5条X的城内干线，均可到达。这是一个比较理想的交通效率。Y方向的只需要延迟30秒发车，就可以无冲突的实现全线到达。 从X\Y两个方向的运输效率看，只需多30秒，即6分钟，就可完成全部10条干线的一个周期的全程运输。道路里程和信号间隔的匹配，可以达到最佳运输效率的方法；
3）全路网禁左，通过网格循环均可实现城区内的点到点的连接。局部在中点机动车出入口，可设计内部掉头设施；
4）TOD系统，可以与信号灯匹配，实现跨街区的绿波直到，进一步减少流量叠加，提高效率。
图29 基本城市的XY方向城市干线运行图
基本城市的外部连接
多个基本城市之间，由城际干道连接，也可构成一个网格，该网格的间距是5公里，可采用TOD综合交通系统。城际快速路，可从外围与基本城市的环线连接（图30），因此最小出入口间距，大于4公里。
在连接两个基本城市时，TOD干线采用边线中点连接。边线连接的优势：
1）边线站相对于顶角站，距离中心区和其他区域更近；
2）边线站相对于顶角站，有3条城内干线相连；
3）边线站相对于中心站，中心站更适于区内核心功能区块，如社区商业、服务、政府，文教卫等公共资源。该功能主要服务于内部，对外部的联系需求较少；
4）边线站区，由于覆盖面积少，所以会有更高的容积率，部署商业区，商务区，科技园、工业区等经济活跃功能区，这部分区域，对外部联系的依存度较高。最重要的，采用边线连接，会改善城际流量在城内的叠加情况。
图30 城际干道网格模型
（轨道系统可不设立交）
结构化路网对城市规划的意义
一个基本城市的人口容量，按基础容积率为1的情况下，即可达30万左右。内部的城市干线由10条相同的4公里*4公里的网格构成，间距1公里，每条城市干线中间只有3个路口，流量叠加效应极低。城内干线总里程40公里，全网无立交，配行人过街天桥。基本城市内部的非机动道路和可建设土地面积，高达98%。机动道路占地比率仅为2%，远远低于现行标准25%。并且能实现全域的人车分离和500米舒适换乘距离。
一个千万级人口的城市，只需要36个这样的基本城市构成。6*6的城际干道网格，单条城际干线长度，可控制在30公里以内，总里程约420公里，配建大型立交约49座， 城内干线总里程1440公里。以上机动道路的幅宽都是20米。该结构化路网，可解决一个超级城市内的所有机动出行需求，全域内的TOD搭乘半径在500米以内，同时也可很好的支持小汽车等传统交通。
基本城市的城际干线，和城市干线，都有限定的长度，且是一个二级交换矩阵，对流量叠加效应有抑制和均衡作用。该规划的核心是首先确保每个基本街区内部的绿色交通，全部在500米舒适出行区。基本城市由16个基本街区构成，城市干线网格的尺度，控制在流量叠加效应许可范围内，每条城际干线的长度，控制在最大带状城市的干线长度范围内。
结构化路网的设计思想，通过控制基础容积率，限定每个基本街区的客流最大值，严格控制每一个路网等级的尺度，将流量叠加效应，控制在该路段的设计流量等级之内。使整个路网系统的规划，具备数学模型依据，作到依规而划，有序可控。
综上所述，本文希望提出一种总体规划到详细规划之间的中等尺度城市交通结构化路网的规划设计方法。主要包括基础容积率的流量规划、基本城市的尺度、道路的流量等级、交通系统的运力等级、街区路网结构、城市干道路网结构、城际干道路网结构等。该结构化路网设计方法适用于目前的超级城市和城市群，可以实现全域的TOD+绿色出行。在道路占比较低，基础容积率较低的情况下，实现高品质、高人口容量，有利于城市建设的模块化和标准化，以及城市未来的发展和城市更新。
基于结构化路网的基本城市，还需要在路网的客流仿真、个人网络交通等新型交通系统在该结构路网上的应用，场站及交通设施的细化设计，信号及信息系统、综合管网、海绵城市等多方面作进一步的研究。
作者：吴文湛 北京安道尔轻轨新技术有限公司、段进宇 清华大学建筑学院、何宗华 中国城市建设研究院
通讯员：李艾离
本文内容仅代表作者观点，不构成购买或投资建议。
