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GEOGRAPHICAL RESEARCH >

2014 , Vol. 33 >Issue 12: 2325 - 2334

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj201412010

Orginal Article

Analysis of interregional contact accessibility based on traffic state in Nanchang

  • PAN Yanjiang ,
  • FANG Chaoyang ,
  • MIAO liling ,
  • GAO Dan
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  • 1. School of Geography and Environment, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China
  • 2. Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, Ministry of Education, Nanchang 330022, China

Received date: 2014-03-25

  Request revised date: 2014-10-11

  Online published: 2014-12-10

Copyright

《地理研究》编辑部
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Abstract

：Traffic is a prerequisite for the development of a city. Nowadays, the construction of highways, national roads and other high-grade roads has strengthened the connectivity between cities. Nevertheless, due to the increasing demands for traffic inside the city, the heavy traffic of inner city has weakened the connectivity greatly. Therefore, the traffic conditions inside the city have become one of the most important restraining factors of the interregional connection. The accessibility is an effective indicator which measures the convenient degree of the road networks. This paper aims to comprehensively analyze the three factors influencing accessibility, which are the diurnal variation of traffic state, the grade of interregional entrances in Nanchang, and some special routes such as highways, bridges and tunnels. Then it studies the spatial distribution of interregional contact accessibility of the urban area, based on the road saturation and the minimum time distance models. Based on the result of the interregional contact accessibility in Nanchang, this paper gives an in-depth analysis of the accessibility to different grades of interregional entrances in the core area of Nanchang city. In order to promote the interregional accessibility of the city, this paper also provides references for traffic organization optimization. The results show that the spatial pattern of interregional contact accessibility in Nanchang is following with the extension of the main road, but this kind of extension would fade in the rush hour. Interregional contact accessibility of the core area in Nanchang is the highest, and gradually decreasing from the center area to the surroundings. However, the value of accessibility in the whole area is affected by the traffic state of the 51 main roads in old Nanchang region, and the spatial structure of the accessibility varies with hours, especially in core area of Nanchang. Meanwhile, the state of bridges and tunnels also affect the accessibility greatly. The crowding of bridges and tunnels shows the block caused by the river and the railway line, because of the distinct difference of the accessibility between both sides of the river and the railway line in the rush hour. Generally speaking, the accessibility in the core area of Nanchang is well, and the accessibility of Honggutan District is much better than that of the old Nanchang region especially in the rush hour because of the higher road grade and the lighter traffic.

Key words： traffic state; interregional contact; accessibility; urban road network; Nanchang

Cite this article

PAN Yanjiang , FANG Chaoyang , MIAO liling , GAO Dan . Analysis of interregional contact accessibility based on traffic state in Nanchang[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2014 , 33(12) : 2325 -2334 . DOI: 10.11821/dlyj201412010

1 引言

城市公路交通由城市内部公路交通与城市对外公路交通共同组成[1],是城市发展的先决条件。城市内部公路交通是连接城市各组成部分的道路总称,根据道路在公路系统中的地位和交通功能,城市内部公路分为快速路、主干路、次干路和支路。城市对外公路交通是指城市之间以及城市与周围城镇乡村之间的公路交通,按行政等级可分为国道、省道以及县乡道。目前,一方面城市对外交通尤其是高速公路和国道等高等级公路的建设使城市间的连通性日益提升;另一方面由于城市交通需求的日益加大,使得城市内部交通拥挤严重,大大减弱了城市内部交通的服务水平,从而进一步导致在区际联系中,城市内部消耗时间所占比重不断加大。因此,城市内部公路交通网络的发展水平已成为制约区际联系的重要因素之一。
通常用通达性来评价交通网络的地域发展水平。通达性是指利用特定的交通系统,从某一区位到达指定区位的便捷程度[2]。当前学术界对交通网络通达性的研究已较为成熟,研究成果颇为丰富。国内学者对区域公路网络通达性的研究主要是以最短距离[3,4]、加权距离[5,6]和交通成本[7]等为指标,分析区域通达性的时空分异特征。然而,国内关于区际联系通达性的研究大多将城市抽象为一个节点,没有考虑到城市内部通达性的差异。从空间尺度、网络结构和指标选取等三个方面看,现有研究大多有以下特点：① 尽管研究尺度逐渐由国家及省域[8,9]层面向县域、乡镇层面[10,11]转变,但研究范围通常是以行政区划或经济区划来界定,忽视了交通网络的功能差异;② 公路交通网络的构建并未包括低等级道路,无法保证定量分析的精确性;③ 交通状态对行车速度具有一定的基础性作用,而现有研究大多是理论上的、无障碍的通达性[12],没有计算城市道路的交通状态变化对通达性产生的影响。
鉴于此,以南昌市区公路交通网络为例,以快速路、主干道、次干道、支路等城市内部各等级道路和高速公路、国道、省道、县乡道等城市对外各等级公路构建南昌市区区际联系公路交通网络,结合不同时段道路交通状态的分析,探究南昌市区区际联系通达性时空分布特征,为区域交通网络规划和发展提供科学依据。

2 研究区概况

南昌市地处江西中部偏北。作为长江中游城市群中心城市之一,南昌在国家空间格局中起着“承东启西、沟通南北”的关键作用。南昌市区际交通联系便利,105国道、316国道、320国道、南昌绕城高速、昌九高速、德昌高速、福银高速以及沪昆高速使南昌直通湖南、湖北、安徽、浙江、福建和广东等邻省各地。但是,南昌市内的交通状况却随着机动车保有量以及出行机会的不断攀升而逐渐恶化。虽然近年来政府部门已加强对交通基础设施的建设,但仍难以满足交通需求的日益增长。据统计,南昌市上路行驶的机动车总数已逾70万辆,而南昌市人均拥有道路面积仅为8.9m2[13],低于全国平均水平(13.75m2)[14]。此外,南昌市“水城共生”的城市形态使得交通问题更加突出。
绕城高速公路在交通系统中起枢纽作用,连接城市对外干线公路及城市内道路[15],也是城市内部公路交通和对外公路交通的分界线。将南昌绕城高速所围成的区域,作为研究南昌市市区区际通达性的研究范围(图1),东外环高速公路为东北两向的边界,西外环高速公路为西部边界,生米大桥—昌南大道为南部边界。研究范围内基本形成了“三环十一射”的城区道路骨架网。“三环”是指城市中环、城市外环和高速外环。城市中环由洪都大道、解放西路、洪城路、南昌大桥、麦庐大街、洪都英雄大桥组成,城市外环由昌东大道、昌南大道、生米大桥、西环路、北环路组成,高速外环即南昌市绕城高速公路,由东外环、西外环以及待建的南外环组成。“十一射”是指区内联系外围城镇组团及城市出入口的11条放射状主干路,分别为北京路—艾溪湖大桥—紫阳大道—瑶湖大桥、解放路、昌南大道、井冈山大道—南莲路、迎宾大道、桃花路、昌九南大道、长征路、昌湾大道、昌九北大道、机场路。研究区通过福银高速、沪昆高速、大广高速等高速公路,G105、G316、G320等国道,S101省道及县乡道等各级对外公路实现区际联系。同时,赣江、抚河、玉带河、青山湖、艾溪湖、瑶湖、象湖、前湖等众多河流湖泊以及京九铁路、昌九城际铁路等铁路线也是影响南昌城市交通的重要因素。
Fig. 1 The spatial distribution of road network in Nanchang

图1 南昌市区公路交通网络

3 研究方法与数据来源

3.1 数据获取

主要以南昌市区公路网络空间分布数据、交通量数据和江西省基础地理数据为数据源。公路网络数据包括研究区内的高速公路、快速路、主干路、次干路、支路数据以及实现区际联系的高速公路、国道、省道、县乡道数据。公路网络空间数据库通过2010年8 m分辨率高清遥感影像数字化,并综合道路等级、设计通行速度等信息建立。交通量数据主要来源于对典型路段的实地调研。按照城市居民出行规律,对各典型路段交通量统计分为三个峰值区：高峰期(07 ∶ 30-09 ∶ 30、17 ∶ 30-20 ∶ 30),平峰期(09 ∶ 30-17 ∶ 30)和低峰期(00 ∶ 00-07 ∶ 30、20 ∶ 30-24 ∶ 00)。为了保证每个峰值区交通量数据的可靠性,通过取四组数据平均值的方式获取。研究区内河流湖泊及铁路线的空间分布来源于江西省基础地理数据。

3.2 节点选择

南昌市区区际联系的渠道包括高速公路、国道、省道、县乡道。其中,高速公路连通湖北、湖南、福建、浙江及广东;国道连通宜春、九江、抚州以及吉安;省道连通上饶;县乡道连通新建、南新、蒋巷、幽兰、丰城、泾口、湾里以及梅岭。因此,本文选择南昌东出入口、西出入口等5个高速出入口,4个国道出入口,1个省道出入口,8个县乡道出入口,总计18个重要出入口作为研究南昌市区区际联系通达性的节点。

3.3 通达性分析

以区域内任一区位到各研究节点的最短时间距离之和表征该区位的区际联系通达性。
3.3.1 网格划分 把总面积为663.93×104 m2的南昌市区划分为10 m×10 m的网格,共计6611018个。每个网格的面积为100 m2,相对于全区来说各网格内部的通达性几乎没有差别,因此可以把每个网格看作通达性均质的点。
3.3.2 最短时间距离模型 选择最短时间距离为评估通达性的指标,原因有二：一是受道路等级及交通状况等因素的影响,相同交通距离下所花费的时间距离不尽相同,且交通设施的建设更多考虑的是时间的优化而不是距离的优化;二是区域内任意区位与指定区位的最短时间距离可以直观表明其联系的便利程度,距离越小,联系越方便,通达性越好[16]。区域内任一网格i的通达性值的计算公式为：
A i = ∑ j = 1 n W ij + ∑ j = 1 n L ij / n ; (1)
式中：Ai表示网格i的通达性值;j为研究节点;Wij为网格i到达最近公路网络的距离;Lij为公路网络上离网格i最近的点到j节点的最短距离。由于高速公路、隧道、过江大桥等都是封闭的,对通达性的影响必须通过出入口起作用,因此在计算Wij的过程中对高速公路、隧道、过江大桥所处位置的交通网络进行裁切。
考虑到各类等级对外公路交通出入口对区际联系的影响有所不同,因此将出入口节点分为四类：高速公路出入口、国道出入口、省道出入口和县乡道出入口。由于以时间距离来衡量通达性,因此根据各类出入口连接公路的通行速度来设置出入口节点的权重,分别为：0.35、0.3、0.2、0.15。区域内任一网格i的综合通达性Ri为：
R i = ∑ x = 1 4 ω x × A ix ; (2)
式中：Ri表示网格i的综合通达性;Aix表示网格i到达x类节点(x取1~4分别表示高速公路、国道、省道、县乡道出入口)的通达性值;ωx表示x类出入口的权重。
3.3.3 理想状态下通行速度的设定 按照《中华人民共和国公路工程技术标准(JTGB01-2003)》规定的公路设计速度,结合实际情况,将理想状态下各等级道路的通行速度设定为：高速公路100 km/h、快速路80 km/h、主干路60 km/h、次干路40 km/h、支路20 km/h,没有公路但可通过区域的通行速度设定为10 km/h。

3.4 交通状态对通行速度的影响

道路的通行速度受交通状态影响,与理想状态下的通行速度相比有一定的衰减。根据现有的研究成果,引入路网饱和度模型[17],并将饱和度值分为五类(表1)[18],对道路的交通状态进行分析。饱和度的计算公式为：
S = V C ; (3)
式中：S为道路的饱和度,表示道路的交通负荷程度;V为单位时间内该道路的交通量;C表示道路的通行能力。
Tab. 1 The relationship of road saturation, traffic state and speed reduction coefficient

表1 路网饱和度与交通状态、速度折减系数的对应关系

饱和度 交通状态 速度折减系数
[0, 0.2) 畅通 1
[0.2, 0.4) 一般畅通 0.9
[0.4, 0.6) 轻度拥挤 0.75
[0.6, 0.8) 拥挤 0.65
[0.8, 1.0) 严重拥挤 0.5

注：速度折减系数是对理想状态通行速度的折减,用来推算各交通状态下的实际通行速度。

实地调查发现,受交通状态影响通行速度变化明显的主要是南昌市老城区。老城区作为南昌市人口最密集的区域,交通问题尤为突出,因此选择老城区51条主干道作为典型路段对其交通状态进行分析。老城区包括西至富大有路—沿江大道一线,东至洪都大道,南至洪城路的合围区域。根据中国《城市道路设计规范》,主干道单车道的理论通行能力为1690辆标准车/h;结合老城区51条主干道交通量的统计数据,利用路网饱和度模型,对老城区主干道的通行状态进行分析,得到不同时段老城区主干道的通行速度(表2)。
Tab. 2 The traffic state of the main road in old Nanchang

表2 南昌市老城区主干道通行状态分类表

交通状态 低峰期 平峰期 高峰期
道路数量(条) 通行速度(km/h) 道路数量(条) 通行速度(km/h) 道路数量(条) 通行速度(km/h)
通畅 51 60 0 / 0 /
一般通畅 0 / 41 55 0 /
轻度拥挤 0 / 10 45 0 /
拥挤 0 / 0 / 41 40
严重拥挤 0 / 0 / 10 30
低峰期老城区主干道饱和度都在0~0.2之间,交通状态良好,其通行速度可达主干道的设定速度60 km/h。平峰期南昌大桥、洛阳路、八一大桥等10个路段饱和度介于0.4~0.6之间,为轻度拥挤路段,通行速度为设定速度的75%,约45 km/h;其余路段饱和度介于0.2~0.4之间,为一般通畅路段,通行速度为设定速度的90%,约55 km/h。高峰期南昌大桥、洛阳路、八一大桥等10个路段饱和度大于0.8,属于严重拥挤路段,通行速度为设定速度的50%,约30 km/h;其余路段饱和度介于0.6~0.8之间,为一般拥挤路段,通行速度为设定速度的65%,约40 km/h。

4 南昌市区区际联系通达性分析

4.1 南昌市区区际联系通达性空间格局

利用空间分析方法,分析南昌市区低峰期、平峰期及高峰期的区际联系通达性,结果显示通达性值在低峰期、平峰期和高峰期均集中在15~60 min之间。把南昌市区通达性分为五类,小于20 min为通达性优等区,20~25 min为通达性良好区,25~30 min为通达性一般区,30~40 min为通达性有待提升区,大于40 min为通达性急待提升区(图2)。
从图2可知：① 通达性优等区基本分布在中心区,这除了与地理区位优势有关以外,还与中心区路网密集有关。② 通达性急待提升区和有待提升区位于研究区边缘地区,瑶湖、抚河的周边地区以及京九铁路与昌九城际铁路周边地区,这与郊区道路网络稀疏且道路等级较低以及铁路、河流湖泊对陆路交通的阻隔有关。③ 对比南昌市区在低峰期、平峰期及高峰期的通达性格局变化可以发现：高峰期通达性优等区范围明显小于平峰期和低峰期,尤其是老城区通达性下降明显。这主要是由于老城区人口密集,高峰期道路通行状况较差,而红谷滩新区通达性整体的降低则是因为高峰期八一大桥、南昌大桥的交通压力增大,拥堵严重。

4.2 通达性与路网密度的相关性分析

邻近度可以描述地理空间中两个地物距离相近的程度[19,20],用道路邻近度分析研究区内各网格与道路的远近程度,以反映公路网络的疏密程度。计算公式为：
P i = min D iy ; (4)
式中：Pi表示i网格的道路邻近度,P值越小表示网格距离道路越近,道路越密集;Diy表示i网格到达y种公路网络(y取1~4分别表示城市快速路、主干道、次干道、支路)的最短距离。
分析南昌市区道路邻近度(图3),结果显示：① 区域整体道路邻近度较好,大部分区域距离最近公路小于200 m;但区域差异较大,道路邻近度最差区域距离最近公路大于1 km,主要分布在南昌市区边缘部分郊区地带,如乐化、扬子洲等。说明南昌市区公路整体尤其是中心地区较为密集,但是边缘区道路较为稀疏。② 对比图2发现,通达性较低的区域路网都比较稀疏,而通达性较高的区域路网密集,说明区域通达性与路网的密度有一定相关性。
Fig. 2 The spatial distribution of interregional accessibility in Nanchang

图2 南昌市区区际联系通达性格局

Fig. 3 The spatial distribution of proximity to roadin Nanchang

图3 南昌市区道路的邻近性格局

5 南昌市核心区区际联系通达 性分析

通过分析发现,各时段南昌市区区际联系通达性最好的区域均为“双核”区域,通达性值变化最大的区域也是“双核”区域。“双核”是在“一江两岸,双核拥江”的城市发展总体思路下,以红谷滩中心区、旧城中心区为核心的城市核心区域,东起洪都大道,西至凤凰中大道,北起阳明路—庐山南大道,南至南斯友好路—洪城路。

5.1 到高速出入口的通达性

① 南昌市核心区到高速出入口通达性较好,大部分区域通达性值小于20min,且红谷滩中心区通达性优于旧城中心区(图4)。这主要是由于南昌市区际联系交通网络中高速公路网络较为完善,至各个方向均有高速公路,尤其是西侧的枫生高速和西环线,使红谷滩中心区的通达性更为优越。② 在通行状态影响下,南昌市核心区的通达性都有所下降,其中旧城中心区尤为明显,老福山附近更是出现大片低值区。这是因为老福山作为连接火车站的主要通道,车流量较多,交通通行状态较差,尤其是高峰期与老福山连接的站前路和洛阳路的拥堵,直接影响通达性。③ 旧城中心区到高速互通口的通达性有明显的主干路指向性,但是高峰期这种指向性明显减弱。这主要是因为红谷滩中心区作为新区开发建设于21世纪初,公路等级较高,而旧城中心区开发较早,支路较多。高峰期主干道通行状态差导致旧城区的通达性明显减弱。
Fig. 4 The accessibility to highway entrances in core area of Nanchang

图4 南昌市核心区至高速出入口的通达性格局

5.2 到国道出入口的通达性

南昌市核心区到国道出入口的通达性较好,最优区为南斯友好路区域以及洪城路与抚河路相交区域,最差区为京九线周边区域(图5)。受交通状态影响,高峰期通达性相比平峰期和低峰期都有所下降,其中最为明显的为京九线以东区域以及抚河海关桥周边部分区域。这一方面是由于南昌市区际联系交通网络中的国道主要位于南面及西北方向,另一方面则是由于越过京九线主要通过洛阳路、北京路、阳明路隧道等主干道,而高峰期这些主干道拥堵严重。
Fig. 5 The accessibility to national highway entrances in core area of Nanchang

图5 南昌市核心区至国道出入口的通达性格局

5.3 到省道出入口的通达性

南昌市核心区到省道出入口的通达性区域差异较大,以南北向条带状从东向西递减;北京路一线通达性表现出明显的优势,北京路以北地区的通达性优于以南地区;高峰期核心区整体通达性较平峰期和低峰期都有所下降,红谷滩中心区通达性的降低比旧城中心区更为明显(图6)。造成这种现象的原因一是由于南昌市区际联系交通网络中省道仅在东侧有一条昌万公路,北京路一线具有良好的区位优势;二是红谷滩中心区主要由南昌大桥、八一大桥通过赣江,而高峰期过江大桥较为拥堵,使赣江对交通的阻隔作用更为显著。
Fig. 6 The accessibility to provincial highway entrances in core area of Nanchang

图6 南昌市核心区至省道出入口的通达性格局

5.4 到县乡道出入口的通达性

南昌市核心区到县乡道出入口的通达性,最好的是庐山南大道及阳明路一线,最差的是旧城区南部部分区域,整体呈现出由北向南递减格局;受交通状态影响,高峰期通达性相比平峰期和低峰期都有所下降,旧城中心区通达性的变化大于红谷滩中心区,尤其是北京路以南区域通达性降低更为明显;高峰期通达性区域差异性增大(图7)。这一方面是由于南昌市的区际联系交通网络中县乡道主要位于北部,南部仅有一条通往丰城方向的县乡道;另一方面则是受旧城中心区高峰期交通通行状态较差,尤其是洪城路、洛阳路拥堵影响。
Fig. 7 The accessibility to country road entrances in core area of Nanchang

图7 南昌市核心区至县乡道出入口的通达性格局

5.5 核心区区际联系综合通达性

从综合通达性来看,南昌市核心区整体通达性较好,通达性值均小于23 min,说明南昌市核心区对外联系便捷度较好;区域通达性的布局尤其是旧城中心区有明显的主干道路指向性。受交通通行状态的影响,全区通达性均有所下降。从各类出入口通达性来看,南昌市核心区至高速公路、国道出入口的通达性格局说明全区尤其是红谷滩中心区与各个方向经济中心的连通性较好;至县乡道出入口的通达性表明通过县乡道南昌市区到周边各县乡的便捷程度,其中北部的通达性优于南部,说明与新建、南新等北部县乡的联系主要依赖县乡道,与向塘、莲塘等南部县乡的联系主要通过高等级国道(图8)。
Fig. 8 The spatial distribution of general accessibility in core area of Nanchang

图8 南昌市核心区的综合通达性格局

6 结论与讨论

基于上述分析得出以下结论：整体上看,南昌市区整体通达性较好,其通达性由中心向外围不规则辐射;核心区的通达性最优,而边缘区的通达性较差;区际通达性具有明显的主干路指向性,通达性沿主干路向两侧递减;市区通达性与道路密度有一定的相关性,通达性好的区域道路较为密集,通达性差的区域道路稀疏;受道路通行状态的影响,高峰期的通达性低于平峰期和低峰期的通达性。局部上看,市区通达性存在较为明显的地域差异,通达性最差地区的通达性值约为通达性最好地区的3.5倍;河流湖泊以及铁路线对通达性有一定的影响,且在高峰期这种影响更为明显。在核心区内部,旧城中心区的综合通达性优于红谷滩中心区,并具有更为显著的主干路指向性,但随着交通流量的增大,这种指向性逐渐减弱。
针对此种格局,就提高南昌市区区际联系的综合通达性提出建议：① 加大区际交通网络建设,尤其是加强连接西面地区的公路交通建设。② 继续加大区域内公路网络建设,尤其是针对乐化现有道路稀疏且等级较低的状况,新建高等级道路。③ 对部分拥挤路段进行改造升级,解决旧城中心区的通行瓶颈,提升通行能力。④ 新建部分过江大桥及隧道,缓解现有过江大桥和隧道高峰期拥堵问题。

The authors have declared that no competing interests exist.

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