第十章城市快速路规划.docx

第十章 城市快速路规划
10.1 快速路构造型式与车道设置研究
10.1.1 快速路的构造型式
城市快速路一般由主路和辅路构成，根据主路与辅路位置关系不同，快速路的构造型式可分为：高架式、路堤式、路堑式、地平式和隧道式。
高架式——在地面以上修建高架桥，桥上空间作为快速路的主路，高架桥下面或两侧修建辅路，上下通过匝道桥连接。高架式快速路往往修建在原有道路上方或在跨越河道、铁路时采用。高架式快速路的优点是占地少、通道通行能力大；缺点是造价高，对高架桥沿线建筑的噪音污染和汽车尾气污染较大，对城市景观有一定的破坏作用。具体如图3－1所示。

图10-1-1 高架式快速路
路堤式——在地面以上铺设路基和路面，路堤作为快速路主路，两侧或一侧修建辅路，主、辅路通过简易上下匝道联系。路堤式快速路适合修建在地质松软的平原地区。其优点是造价低，主、辅路之间联系方便；缺点是占地很大。如图10-1-2所示。
图10-1-
路堑式——在地面以下开挖路堑修建的城市道路，一般主路在地面以下，地面两侧或一侧修建辅路，主、辅路通过上下匝道联系。路堑式快速路适合修建在排水无问题的山丘城市。其优点是方便与其它城市道路立体交叉；缺点是排水困难，占地较大。如图3－3所示。

图10-1-
地平式——主路与辅路及两侧建筑地坪基本位于同一平面层次，车辆通过主路与辅路之间的绿化隔离带（或设施带）的进出口驶入或驶出主路。地平式快速路适用于地势平坦的平原城市，以及规划红线较宽、横向交叉道路间距较大的城市外围与等级公路相连接的地区，新建城区用地比较富裕或结合城市改造拆迁较少的路段。其优点是主路与辅路之间的交通转换比较方便，工程造价较低；缺点是占地较多。如图10-1-4所示。
图10-1-
隧道式——在地面道路以下开挖修建隧道作为快速路的主路，地面道路作为快速路辅路，一般通过立交或与地面辅路的交织实现与其它城市道路的联系。在大城市主城区内，车流量很大，而道路红线较窄，拆迁困难的时候可考虑建设隧道式快速路。隧道式快速路的优点是对沿线建筑的噪音、尾气和景观影响较少，与辅路结合后，通道通行能力很大；缺点是造价很高，与其它城市道路衔接困难。如图10-1-5所示。

图10-1-
需要指出的是，在工程设计中，进行快速路构造型式的选择时，要考虑具体地形地质、其它构筑物以及交通、投资等诸多因素。实际总往往是针对不同路段的特点选用不同的构造型式。因此具体快速路的构造型式往往是组合型的，即同一条快速路中常采用多种构造型式。比如南京市的快速内环西线，采用的是高架式+地平式的组合型式，而快速内环东线则采用了高架式+地平式+隧道式的组合型式。
总体而言，在城市快速路的构造选择中，高架式、隧道式比较常见。这主要是因为快速路的修建很多情况下是针对大城市中心区边缘的长距离、大流量的交通，而在这些地方往往用地紧张，拆迁困难，而高架式和隧道式被选用的情况更多。另外一方面，快速路之所以具备几倍于主干道的通行能力，主要是消除了交叉口对路段通行能力的影响，因此很多城市在考虑修建快速路时，是逢路口上跨或下穿，路段保留原有道路断面，即采用地平式。因此在资金约束条件下，地平式快速路也是很多城市的选择。
10.1.2 车道设置研究
10.1.2.1 车道数
快速路主路的车道数主要根据规划年预测交通量、通行能力及设计服务水平而定。快速路的设计车速一般在每小时60～80公里之间，这是因为快速路一般规划在城市建成区，用地条件受限制，往往采取高架、隧道或其与地平式的组合构造型式。但对于组团型城市，当快速路用于连接各组团之间时，或与过境高速公路对接时，特别是特大城市在城郊结合部建高速环路时，设计车速可放宽至100km/h。比如法国巴黎的高速外环设计车速达100km/h，华盛顿的外环则为88km/h，伦敦的M25环城高速公路以及我国天津的快速外环，其设计车速均≥80km/h[25]。
在《城市道路设计规范（CJJ-90）》中，对于设计速度大于50km/h的通行能力没有规定。《交通工程手册》推荐高速公路设计时速为80km/h时，一条车道的基本通行能力为1900pcu/h；《公路工程技术标准（JTG B01-2003）》推荐高速公路基本通行能力和设计通行能力如表10-1-1所示。
表10-1-1 高速公路的基本通行能力与设计通行能力
设计时速（km/h）
120
100
80
基本通行能力（pcu/h/ln）
2200
2100
2000
设计通行能力（pcu/h/ln）
1600
1400
1200
城市快速路虽然是控制出入口间距及型式，实现了交通流的连续性，但是出入口间距要远小于高速公路，车辆的交织及进出对通行能力有一定的影响；此外一般城市快速路的车流密度要远高于高速公路，在高峰时段更是超出其最佳密度，因此对通行能力也有一定影响。根据上海、北京等地的观测数据，推荐快速路一条车道的基本通行能力如表3－2所示。
表10-1-2 快速路的基本通行能力与设计通行能力
设计时速（km/h）
100
80
60
基本通行能力（pcu/h/ln）
2000
1800
1700
快速路上的交通属于连续流，因此单向车道设计通行能力可按下式计算[54]：
（10-1-1）
式中：——单向车道的设计通行能力（pcu/h）；
——基本通行能力（pcu/h），根据设计车速不同而异；
——设计服务水平系数，快速路取三级，设计车速为60km/h、80km/h和100km/h时，分别取为0.80、0.75、0.70；
——单向车道数；
——车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数；
——大型车辆对通行能力的修正系数；
——驾驶员修正系数。
根据规划年预测交通量和式（10-1-1）即可确定满足设计服务水平下的主路单向车道数。从以往的快速路交通量预测来看，双向四车道足以满足车流正常运行，但是从上海等地的实际运行看，原来的双向四车道的城市快速路越来越显示出其可靠性方面的缺陷[55]。
由图10-1-6a可以看出，当采用单向两车道，如果某一车道上的一辆车抛锚或发生交通事故，快速路的单向通行能力立刻锐减为原来的1/2，起初是两个车道变成一个车道通行，但很快将演变为两个车队的头车互不相让而导致全线瘫痪的局面，可见单向双车道快速路运行可靠性是比较差的。而若采用单向三车道或以上，当一个车道出现了事故，其通行能力还保留了原来的2/3，在交通量不大的情况下，交通流可以演变为较大的饱和度的较低的交通流，尚能维持道路的通畅。

图 10-1-

图 10-1-
因此，城市快速路主路车道数一般应按规划年预测交通量与其通行能力来确定，高架路的双向车道数以六车道为宜，至少应为4车道，当设四车道时，应考虑增设紧急停车带。
另外城市快速路出入口设置还应注意保持主线基本车道的连续性，同时在出入口分、合流处维持车道数的平衡。我国城市道路相关设计规范并没有给出城市快速路设置出入口时如何保持连续与平衡的标准，公路相关设计规范互通式立交设计要点中明确给出了车道数平衡的概念和出入口分、合流出车道数平衡公式：
（10-1-2）
式中：——分流前或合流后的主线车道数；
——分流后或合流前的主线车道数；
——匝道车道数。
城市道路网较密、出入口间距比公路小，如果采用Nc＝Nf＋Ne－1来控制分流前或合流后的主线车道数，则在分、合流端口处由于交通紊流影响必将造成主线基本车道中最外侧一条车道通行能力大大降低；如果采用Nc＝Nf＋Ne来确定车道数，则出入口处分、合流条件较好，有利于车流有序运行。在设置双车道匝道时，尤其要注意不要缩减车道数，可利用变速车道来调整出入口前后快速路主线的道路设施宽度。
10.1.2.2 车道宽度
《交通工程手册》中规定：城市道路上供各种车辆行驶的路面部分，统称为机动车道，在道路上提供每一纵列车辆安全行驶的地带，称为一个车道。它的宽度决定于车辆的车身宽度，以及车辆在横向的安全距离[54]。
目前，我国大多数城市进行道路车道宽度确定时，采用的是《城市道路规划设计规范（CJJ3790）》推荐的标准（见表5-3）。然而，该规范制定时，是以80年代末期的城市道路车辆运行特征为依据的，十多年后的今天，城市道路上的车辆运行状况发生了很大的变化。一方面，车辆构成发生了变化，上世纪八十年代，许多城市道路允许大重型载货汽车通行，而现在基本以小型汽车和公交车为主，车体宽度整体变小（参见图5-7，引自文献[55]）；另一方面随着现代汽车技术的发展，ABS、EBD等整车稳定的先进技术的应用，车辆的侧向摆动日趋减少。因此前述的决定车道宽度的两个影响因素都发生了变化。
表5-3 机动车道宽度
车型及行驶状态
计算行车速度（km/h）
车道宽度（m）
大型汽车或大小型汽车混行
≥40
3.75
＜40
3.50
小型汽车专用线

3.50
公共汽车停靠站

3.00
注：1.大型汽车包括普通汽车及铰接车。
2.小型汽车包括2t以下的载货汽车、小型旅行车、吉普车、小客车及摩托车等。

图5-7 我国城市道路上各种品牌车辆外形尺寸汇总
根据前苏联的A·A·波良可夫公式，计算安全距离的公式如下：

（5-3）

式中：x ——对向行车的横向安全距离；
d ——同向行车的横向安全距离；
c ——车辆与路缘石之间的横向安全距离；
v1、v2、v ——车速。
城市道路车道宽度各组成部分如图5-8所示。

图5-8 城市道路的车道宽度计算示意图
根据以上公式，城市道路的行车道宽度计算式分别如下所列[56]：
（1）靠路边的车道宽度：
一侧靠边，另一侧为反向行驶的车道，其车道宽度为：
（3－4）
一侧靠边，另一侧为同向行驶的车道，其宽度为：
（3－5）
（2）靠中心线行驶的车道，其宽度为：
（3－6）
（3）同向行驶的中间车道，其宽度为：
（3－7）
根据公式5-3～5-7，即可算出车道宽度。一般城市快速路主路上的车辆以小客车为主，以图5-7可知，一般车宽不超过2.0米，所以计算时a取2.0；如果快速路主路的边侧车道开辟为公交车道（具体见3.3节），则a可取为2.5。因为快速路主路一般有中央分隔设施，所以计算过程中，不涉及x值的计算。计算结果如表5-4所示。
表5-4 快速路主路不同位置车道宽度的计算结果
车道宽度计算公式
车速V（km/h）
60
80
100

1.1
1.2
1.3

0.8
0.9
1.0
小客车（车宽＝2.0m）
车道宽（中间）
3.1
3.2
3.3
车道宽（靠路边或中央隔离带）
3.4
3.5
3.7
大客车（车宽＝2.5m）
车道宽（中间）
3.6
3.7
3.8
车道宽（靠路边或中央隔离带）
3.9
4.0
4.2
在我国，城市快速路一般设计车速为60km/h，从计算结果看，这时中间车道可规范中的3.50米缩减至3.1米，在上海、南京等地的快速路工程设计中，将这一宽度设为3.25米，从实施效果来看，完全能满足行车的安全性与舒适性；另外，如果快速路主路上设置边侧式公交专用道，车道宽度可设置为4.0米。

10.2 快速路网规模与布局方法
10.2.1 快速路网规模研究
影响大城市快速路网规模的因素有很多，城市规模、形态、交通发展战略、经济发展水平等等。一般来说，城市规模越大，长距离的交通越多，而且城市对外集聚与辐射的能力越强，对于快速路网规模往往也就越大；而同样人口和面积的大城市，城市的布局形态不同，比如组团型城市和单中心块状城市，前者的快速路网规模就应该比后者大；交通发展战略的指向性差异也能很大程度的影响快速路网的规模，比如以发展公共交通为导向的城市和以私人小汽车为主的城市，后者对于快速路网规模的需求更大；快速路的建设、养护和管理需要巨大的资金投入，因此经济发展水平的高低也会成为确定城市快速路网规模的掣肘。目前对于快速路网规模的研究不多，归纳起来主要有三种：密度法、供需平衡法和类比法。这些方法侧重点不同，优缺点也各异。本节将对这些方法进行总结，并提出适当的改进。
10.2.1.1 密度法
密度法，顾名思义就是根据快速路网的密度来推算快速路网的规模。一般情况下，城市建设区面积或规划建设用地面积是既定的，如果知道快速路网的密度，则很容易求得快速路网的规模。
对于大城市快速路的合理密度，《城市道路交通规划设计规范（GB50220－95）》认为人口规模大于200万的大城市，快速路网密度应在0.4～0.5km/km2，而人口规模不大于200万的大城市，快速路网密度应在0.3～0.4km/km2。《江苏省城市综合交通规划导则》建议大城市的路网等级结构：快速路、主干路、次干路、支路长度比例约为1：2：3：6，特大城市建成区路网密度在5.4～7.1之间，即快速路网密度在0.45～0.60km/km2。表4－1是我国部分大城市规划快速路密度情况。从表中可以看出，很多城市的规划快速路网密度都突破了国标上限。
表41 部分国内城市规划快速路网密度
城市
规划快速路网密度（km/km2）
规划年份
天津市
0.51
2010年
武汉市
0.65
2020年
郑州市
0.51
2030年
沈阳市
0.57
2010年
无锡市
0.46
2020年
烟台市
0.72
2020年
常州市
0.59
2020年
上海市
0.47
2020年
杭州市
0.86
2020年
北京市
0.36
2010年
考虑到国内外大城市快速路布局一般为环形放射式，因此可假设基本模式如图41。取图中任一由环线与射线构成的网格（即快速路所围区域），将其视为等面积的正方形网格。

图4
假设正方形的边长为d，则该正方形面积为d2，其周长（快速路长度）为4d，但每段快速路，都是两个快速路网格共有的边界线，因此在计算具体某块正方形密度时，应将其周长减半，即：
（41）
至此，快速路网格的大小成为决定其密度的关键。参考文献[52]分析国内外资料后认为，快速内环长度宜为25km，包容范围约50km2；中环长度宜为50公里，包容范围约200 km2；外环长度宜为78km，包容范围约489km2。由快速路网分割形成的交通区域，内环快速路以内每个区域的面积宜为5km2左右，其等价正方形边长约2.24km；内环与中环快速路之间每个区域的面积宜为9 km2左右，其等价正方形边长约3km；中环与外环快速路之间每个区域的面积宜为20 km2左右，其等价正方形边长约4.5km。根据应子龙等测算结果，北京市快速路网网格的大小一般在4～10平方公里[53]，这也就印证了文献[52]关于网格面积的假设基本是可靠的。
出于快速路保护城市核心区，快出慢进的功能定位，一般大城市快速路射线不会伸入内环之内，因此内环快速路以内的网格面积也就无从谈起。而计算内环与中环间网格密度时，式（41）中分子应改为2.5，这是因为以该法计算，内环线仅被算进一次。所以内环与中环之间，快速路密度为0.833 km/km2；而中环与外环之间，快速路密度为0.444。根据各环带面积加权平均后，可得到大城市快速路网密度为0.55～0.65 km/km2。故规模L为：
（42）
式中，为规划区域面积（km2）， 为快速路网密度（km/km2）。
10.2.1.2 供需平衡法
从快速路交通容量与快速路交通需求平衡角度出发，国内学者提出了基于“供需平衡”的合理快速路网规模确定方法[25][26][52]，其基本思路如下：
（1）确定快速路网上日均运行机动车总量
（43）
式中：——快速路网上日均运行机动车总量，万辆；
——主城区现状机动车拥有量，万辆；
——机动车日均出行率，一般取0.7；
——城市主干道上日均车辆运行量占总出行量的比重，一般可取0.7；
——快速路总长占干道总长的百分数；
——快速路与其它干道对车辆吸引力的比值，据上海实践，可取1.2～1.25；
——主城区规划年内机动车平均增长率；
——规划年限；
——外来车辆进出主城区占出行车次占主城区自身车辆出行车次的百分比，一般地区取20％，发达地区可取30％～35％。
（2）根据空间容量原理计算城市规划快速路日均通行容量
（44）
式中：——快速路日均通行容量，万辆·公里；
——四车道快速路通行能力，万辆/小时；
——规划快速路等效长度，公里；
——高峰小时交通量占日均交通量比例，一般取0.08～0.09；
——方向不均匀系数，一般取1.2；
——快速路的负荷不均匀系数，可取0.85。
（3）根据供给与需求平衡原理，建立供需平衡模型
（45）
式中：——快速路上车辆平均出行距离，公里。
（4）由公式43～45得到
（46）
即
（47）
由公式47得到的仅是以双向四车道为标准道路的快速路等效长度。双向六车道、八车道的快速路按通行能力等效系数折算成标准道路长度：
（48）
式中：——意义同上；
——分别表示双向四车道、六车道和八车道的等效系数，分别取为1.0、2.5/1.8和3.1/1.8。
——分别表示双向四车道、六车道和八车道快速路的总长度。
10.2.1.3 类比法
类比法是根据国外大城市快速路所占城市道路的比例来推算国内城市不同规模城市快速路规模的方法。世界银行的S·斯岱尔斯和刘志收集了世界上65个城市（包括一些中国大城市）的人均道路长度和人口密度的资料，并建立了两者间的负指数函数模型；然后对16个国际城市 这16个城市包括华盛顿、丹佛、多伦多、伦敦、巴黎、西柏林、东京、大阪、新加坡、汉城、吉隆坡、曼谷、雅加达、华沙、克拉科夫、格但斯克。
及113个美国城市地区进行了统计分析，得到这些城市的快速路比例；最后根据人均道路长度与人口密度的关系以及快速路所占的比例，对中国典型大城市的快速路道路需求进行了测算[58]。16个国际城市及113个美国城市地区的城市道路构成情况见表4－2。
表42 城市道路构成（％）

16个国际城市
113个美国城市地区
16个城市
12个小汽车高拥有率城市
道路类型
平均值
标准离差
平均值
标准离差
平均值
标准离差
快速路
1.71
1.65
2.40
1.65
2.93
1.15
干道：
16.31
7.44
15.53
5.88
15.67
4.00
主干道
n/a
n/a
n/a
n/a
6.35
2.13
次干道
n/a
n/a
n/a
n/a
9.32
3.08
连接道路
n/a
n/a
n/a
n/a
9.53
2.51
集散路
n/a
n/a
n/a
n/a
71.87
5.39

从上表看出，快速路所占的比例很少，而且相差不大，两位学者认为，这其中的原因是这些道路用于沟通城市地区间的快速交通联系，并和城市地区性道路交通网络联成一体，高等级道路的建设不应该超过地区性道路网所能容纳的限度。
根据人均道路长度与人口密度的关系以及高等级道路所占的比例，对中国典型大城市的道路需求进行测算。这些假设中的城市具有中国大城市的一般特征：人口在100万以上；具有较高的人口密度；较低的人均道路长度；以及因政府控制所致的人口缓慢增长等。具体分如下三种典型城市：
典型城市1：100万的城市人口规模，人口密度100人/公顷，人均道路长度0.39米，人口的年增长率5％，未来人口密度不变。
典型城市2：250万的城市人口规模，人口密度150人/公顷，人均道路长度0.33米，人口的年增长率2％，2020年人口密度下降至100人/公顷。
典型城市3：500万的城市人口规模，人口密度200人/公顷，人均道路长度0.26米，人口的年增长率1％，2020年人口密度下降至150人/公顷。
根据未来年人口密度的假设，对每种典型城市的道路长度做两组估计：
第一组估计：状态估计，假设城市未来道路网特征不变，或更确切地说，城市道路网密度不便（每平方公里城市建成区所拥有的道路长度）。
第二组估计：达到世界平均水平估计，假设城市扩大及人口密度降低的同时，每个城市努力提高人均道路指标以达到世界平均水平。
最后的城市道路长度需求估计结果见表43。
表43 不同规模的典型城市道路需求量估计

城市人口（百万）
人口密度（人/km2）
城市用地面积（km2）
道路总长度（km）
快速路长度（km）
状态估计
达到世界水平估计
状态估计
达到世界水平估计
100万人口

1995
1.0
10, 000
100
390
390
8
8
2000
1.3
10, 000
128
500
580
11
12
2005
1.6
10, 000
163
640
830
14
18
2010
2.1
10, 000
208
810
1, 190
17
26
2015
2.7
10, 000
265
1, 040
1, 680
22
36
2020
3.4
10, 000
339
1, 320
2, 350
28
50
250万人口

1995
2.5
15, 000
167
810
810
17
17
2000
2.8
14, 000
197
960
1, 060
21
23
2005
3.1
13, 000
235
1, 150
1, 380
25
30
2010
3.4
12, 000
280
1, 370
1, 790
29
38
2015
3.7
11, 000
337
1, 650
2, 330
35
50
2020
4.1
10, 000
410
2, 010
3, 030
43
65
500万人口

1995
5.0
20, 000
250
1300
1, 300
28
28
2000
5.3
19, 000
277
1440
1, 570
31
34
2005
5.5
18, 000
307
1600
1, 880
34
40
2010
5.8
17, 000
341
1780
2, 250
38
48
2015
6.1
16, 000
381
1990
2, 690
43
58
2020
6.4
15, 000
427
2230
3, 220
48
69
注：“达到世界水平估计”方案假设中国城市的人均道路长度在2045年赶上世界水平。
从上表可以看出，大城市快速路的需求量是较低的，一般大城市的预测长度仅够建设2～3条快速路。这是因为该预测是遵循了世界上其它城市的发展模式，两位作者进一步解释，一方面因为城市快速路的昂贵造价，尤其是在地价较高的城市中心区；另一方面这些快速路的侵入破坏了当地居民的日常生活，因此最近几年在西方国家中修建快速路的城市越来越少。
10.2.2 快速路网布局方法
大城市快速路作为城市道路网系统的一个组成部分，在以往的布局规划中，很少进行专项研究，而是与城市主次干道的布局规划进行统筹考虑。一般是依据现状的机动车交通走廊和预测规划年机动车出行OD前提下，定性地确定快速路网布局，然后通过交通分配得到一系列反映路网运行质量的指标，判断这些指标是否满足规划预期来决定初始布局方案是否需要调整。整个快速路的布局过程，主要还是定性的。理论研究方面主要有，郝小妮[23]利用城市交通区位理论，提出了城市快速路线位的确定方法与步骤；苗拴明、胡国军等[21][22]提出了基于交通单元划分方法及速度分区原理的城市快速路布局方法。本节将对后一种方法进行系统的总结，同时加以一定的改进。
10.2.2.1 快速路布局影响因素
（1）城市形态
城市的形态与其道路网的形态是紧密相关的，而作为城市交通运输主动脉的快速路更是与城市的布局形态相互影响。从国内外城市发展来看，一方面快速路推动了城市土地开发格局的变化，引导城市形态的变化，美国许多大城市形态的变化已经印证了这一点；另一方面城市的布局形态产生适合发挥快速路功能的交通需求，特别是在大城市进行功能疏解，城市形态朝组团式结构演变时，这种需求就更加迫切。
（2）地理条件
快速路在给城市提供快速疏解交通，保护核心区域的同时，一定程度上对城市社会经济产生负面影响，主要是割碎了道路两侧的社会经济交往，同时给两侧的环境造成破坏，而且快速路的横断面较宽，工程拆迁投入一般都很大。因此在进行快速路布局时，应结合城市地理条件，尽量利用地形，如河流、山川、湖泊等等，减少上述不利影响。
（3）城市功能分区
现代城市规划的功能分区思想尽管一直受到规划学界怀疑和批判，但是这仍是目前城市规划的主流，只是由纯粹的功能分区开始转向复合型功能组合。从交通运输角度看，过分强调功能分区无疑会增加交通需求。但城市的功能分区很多时候是自发形成的，比如中心区以商业用地为主，而之外是居住和商业混和用地。在进行快速路的布局时，一定要考虑规划用地的性质和规模，两者基本决定了出行量，而功能分区或者说用地的布局则决定了出行的方向，即土地利用的形态是产生长距离交通的源头，也是快速路布局的根本。
（4）区域交通网络
快速路作为高速公路与城市道路之间的缓和与过渡，一般与城市主干道及对外交通道路相连接，特别是作为疏解内部交通压力的放射性快速路，一般都与区域交通网络连接。而承担联络及过境双重交通功能的高速公路，一般也选择城市快速环路作为其分离不同属性交通的道路。因此区域交通网络，特别是高等级公路的布局对快速路的布局也有很大影响。
（5）交通流主流向的分布
城市快速路布局应与城市交通流主流向相一致，这是由快速路的功能与作用决定的。快速路提供大容量的快速的通道，必须承担起城市交通主流向上大部分的长距离交通，从而减轻主流向上其它等级道路的交通压力，实现长短交通、快慢交通的合理分离，提高路网整体效率。
10.2.2.2 快速路布局原则
（1）与城市空间布局结构相适应
城市快速路是城市道路网的主骨架，而城市道路网与城市空间布局是紧密联系的。因此快速路的布局要与城市空间布局相适应，要与城市的总体规划相协调，与城市土地利用规划、空间发展规划相匹配。
（2）与周围道路网的功能相协调
从功能上讲，快速路具有交通性功能，而其它道路具有集散性功能；快速路承担长距离的交通，而其它道路承担短距离的交通。快速路布局时候，要考虑到其与周围道路网能否实现集散协调，实现快速路通道内各类道路资源的有效整合。
（3）最大程度地吸引交通流
快速路具有大容量、高速度的特点，大城市建设快速路最根本的原因就是将长距离的大流量的交通转移到快速路上来，降低城区常规道路交通压力。所以快速路的布局应与城市交通流主流向的分布相一直，最大程度吸引交通流。
（4）最低限度地减少环境影响
快速路往往带来较大的汽车噪音和尾气，而常见的快速路高架型式还会对城市的空间景观带来破坏，进而隐性地割裂两侧的空间联系。所以快速路布局应尽可能减少对周围各种山水文脉，历史古迹，城市景观等的破坏。
（5）起到保护城市核心区的作用
一般而言，城市核心区对机动车流和人流的吸引是最大的，交通压力也是非常大。快速路的布局应该起到保护核心区的作用，将穿越性交通从中心区分离出去，同时实现中心区交通的快出慢进，降低中心区交通压力。
（6）考虑到工程的可行性与经济性
快速路设计标准高，涉及很多影响工程施工的因素，工程投资也非常大。所以在快速路的布局时，就应提前考虑到工程实施的可行性和经济性，为以后的工程实施创造条件。
10.2.2.3 快速路布局规划方法
城市快速道路系统规划是城市交通规划的重要内容，也是城市发展规划的重要组成部分。城市快速道路往往是未来城市快速交通发展趋向的主体和城市主要路网结构的骨架，它将成为诱导和制约城市结构功能和土地利用发展的重要因素。因此它应与城市总体规划的发展一致，根据城市规模的扩大、城市结构的调整和城市交通需求的增长同步建设。城市快速道路系统布局的关键是交通分区，即如何划分由快速道路网构成的“交通单元”，使之能适应城市及城市交通的发展与变化。
我国大城市干道网布局主要以环放射式为主，其内核旧城区多为方格网式。因此本论文构建的快速路布局规划方法是基于环放射式路网结构的大城市快速路网布局规划。
（1）规划总体思路
城市快速道路一个重要的功能是剥离过境交通，特别是要缓解城市中心区的交通压力，实现中心区交通的快出慢进。因此进行快速路布局时，首先要考虑的是确定中心区的范围，即内环的包络面积，或可理解为内环的长度。内环过小，深入中心区，一方面造成对中心城区的破坏，在交通方面因为地面集疏散道路条件限制，反而会导致中心区交通压力陡升，另一方面就工程效益而言，也是非常低效的；内环过大，远离中心区，则内环作为缓解中心区交通压力的作用会大大降低。因此明确内环的大小是非常重要的。
由于快速路的技术标准决定了快速路对城市的用地布局具有极强的阻隔性，因此对于城市的用地布局而言，快速道路系统的规划建设必然使其形成相对独立的用地子区，用地子区内的道路网系统也因此而相对独立成网。这是快速道路系统规划结果的核心，也应该是规划思想的基础。这种因快速道路系统规划形成的用地子区我们可以暂称为交通单元。因此划分交通单元，确定“交通单元”的控制性边界可以作为城市快速路规划的总体思路。这种双重功能子区的形成不仅有利于各子区内交通需求的层次划分，使长距离的区域性交通出行、中距离的跨区交通出行和近距离的区内交通出行进入各自功能等级的路网系统，形成结构清晰，功能明确的分层次交通体系。而且各用地子区边缘的快速道路形成了封闭的环形线，既提高了快速道路系统的集散应变能力，又简化了方案的复杂性，特别是交叉口的立交桥，可以用顺向定向匝道代替工程量庞大的互通立交。即使对于城市的布局结构，也可因相对可达性的提高和子区边界的阻隔性，逐步分散高度集中的城市结构，疏解交通生成和吸引的集中分布[22]。
城市快速路系统规划另一个思想基础就是城市布局结构与速度分区。前面已经阐述了城市快速路的布局形态必须与城市整体形态相互适应，因此可以认为快速道路系统的布局结构主要取决于城市布局结构，城市布局结构也直接决定了城市交通需求强度的分布。交通需求强度的分布反映到交通运作系统中的结果就是广义的速度分区问题。这不仅是现实的城市交通存在着区域速度不均衡问题，即使对于远景的交通规划，这种速度的分区也是合乎理性的。
城市快速道路系统规划的总体思路就是以城市布局结构和速度分区为基础，以交通单元划分为核心，形成区域划分的边界条件，以此作为快速道路系统规划的主要依据[21]。
（2）规划过程
1）快速内环半径R值的确定
内环的交通作用在于缓解中心区交通压力，剥离穿越性交通，实现中心区交通的快出慢进，因此对于图42中的穿越性交通，要吸引其转向快速路，而其关键是旅行者对直接穿越和绕行费用（一般考虑为旅行时间）的比选。对于选择快速路绕行的旅行者，其旅行时间可表示为T快，则
（49）
式中：T快——选择快速内环而耗费的旅行时间；
θ——旅行出发点与内环虚拟中心线形成的夹角；
R——快速内环半径；
V快——车辆在快速路上的行驶速度。

图42 内环半径确定示意图
对于选择主干道直行的旅行者，其旅行时间可表示为T主，则
（410）
式中：T主——选择主干道而耗费的旅行时间；
α——因交叉口而停车等待的概率，取0.5～0.7；
μ——交叉口平均间距，取500～800米；
t——在交叉口等待的平均时间，30～50秒；
V主——车辆在主干道上的行驶速度。
要吸引穿越性交通至内环，则要求：
（411）
根据公式49～411，可确定不同设计时速条件下快速道路内环线半径。必须指出的是，以上得出的只是理论上的半径，在具体布局规划时要结合当地的实际情况，考虑景观、文物、地理条件等诸多因素，一般国内大城市的内环半径宜在20～30km左右。
2）交通单元规模的确定
交通单元是指因快速道路网布局而形成的用地子区的大小，即快速道路网网格内区域。所以，交通单元的规模是快速道路网格构成区域的面积，它由快速道路网的密度决定的。
首先将交通单元简化为一个矩形，简化模式如图43：

图43 交通单元简化模式图
由图不难看出：
（412）
（413）
（414）
（415）
因此：

式中：S――城市规划用地面积；
Si――初始交通单元面积；
a、b――交通单元边长；
n――划分交通单元数；
L――快速道路总长；
D――快速道路网密度。
以上由路网密度初始确定的交通单元规模没有考虑交通需求强度的影响。实际上城市的建设发展，不论是现在还是将来，由于区域开发强度的不同，对交通的需求也不是相对均等的，往往是由中心区向外围区的需求强度逐步递