1城市可持续交通概述.doc-道客多多

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1、1 城市可持续交通概述1.1 城市可持续交通的概念、组成与特征1.1.1 城市可持续交通的概念1987 年可持续发展（ WCED， 1987)提出后，联合国人居中心（The UN Centre for Human Settlements)提出可持续交通必须满足： a.生态可持续，交通相关的污染永平低于人类安全耐受范围和环境承载力； b.系统必须经济可持续，不能以超过使用者支付能

2、力的经济代价来控制和维持系统运行； c.系统必须社会可持续，为社会每一成员提供获得基本的社会、文化、教育和经济服务的出行方式 (Birk and Zegras, 1993)。可持续交通不仅包含社会和经济的可持续性，还包括能源的理性利用和环境保护（Lin and Song, 2002)。Anders Roth 和 Tomas Kaberger (2002)为可持续给出判定标准： a.岩石圈内

3、提取的物质不能在生物圈内积累； b.社会生产的物质不能在生物圈内积累； c.生物圈生产和多样性的物理环境不能恶隹； d.资源利用必须有效且仅用于满足人类需要。陆化普等（ 2006， 2007)认为可持续交通的主要特征是：安全、畅通、高效、舒适、环保、节能、高效率和高可达性，可持续的交通系统是以较小的资源投入、较小的环境代价、最大

4、程度地满足社会经济发展和人民生活质量提高所产生的交通需求的城市交通系统。Intikhab 和 Lu (2007)认为可持续交通基础设施和出行政策应适应经济发展、环境责任和社会公平多种百标，有目的的优化配置和利用可以实现经济及相关的社会、环境目标，且不损害后代达到同样目标的能力。此后，在可持续交通的概念基础上进一步发展环境导

5、向式交通、生态交通和环境可持续交通三类延伸概念。(1)环境导向式交通可持续交通的含义覆盖面广，在指导实际交通规划管理时不具备针对性。因此王智慧等人（ 2000)年提出了面向环境的城市交通（ Environment-Orieinted Urban Transportation, EOUT)，又称为环境导向式交通。 Beltran 等（ 2006）在第 21 届欧洲运筹学大会上也论述了环

6、境导向式交通政策，他们将环境约束与交通路径、频率和模式选择相联系，建立了交通网络分配模型。王智慧、 Beltran 等并没有给出 EOUT 的确切定义，仅建立了环境约束的交通需求预测数学模型，并应用到实际的交通规划与政策制定过程中去。本书认为 EOUT 的核心是城市交通，要求从环境系统论的角度来研究交通问题，是动态可调控的，探

7、讨了环境导向式交通系统的特征，并在此基础上建立了复合模型。（ 2）生态交通生态交通是近年来掀起生态城市建设热潮后提出的概念。它是以生态学为瑪论基础，考虑生态极限的约束和满足交通需求的前提下，在城市交通规划与建设中，最大程度地降低因交通系统造成的环境污染和资源消耗，形成生态化演化的城市交通系统（李晓燕和陈红， 2

8、006)，实际应用上它按照生态学和城市科学原理，将住宅、交通、基础设施及其他活动与自然生态系统融为一体，提高人类对城市生夺系统的自我调控能力（王京元等， 2006)。理论上生态交通与可持续交通较为接近，但生态交通一方面强调交通系统的动态发展，一方面将城市交通与交通相关的其他要素结合，强调交通系统的生态可调控。从应用

9、上来看，生态交通也主要集中于城市交通的生态评价（姜玉梅， 2007a; 2007b)以及城市交通的生态调控（李晓燕和陈红， 2006)。（ 3）环境可持续交通环境可持续交通是经合组织（ OECD， 2000)提出的，旨在建立新型可持续交通的概念。其概念基础来自于可持续发展 (WCED， 1987)。 1998 年经合组织成员国的环境部长共同呼吁制定环境可持续的交通导

10、则，它致力于在不导致非正常死亡、负面环境影响和过度消耗有限资源的前提下，强化经济发展和个人福利，包含一系列的重要的可量化环境指标。 OECD 认为可持续交通 : 为人、地点、货物提供安全、经济可行的和社会可接受的可达性 ; 满足健康和环境质量目标，如世界卫生组织（ World Health Organization, WHO)制定的空气质量和噪声标准

11、；保护生态系统，防止对生态系统完整性造成过度压力；不导致全球环境恶化，如气候变化、臭氧层破坏和持续性有机污染物迁移。为了与可持续发展的定义相一致，环境可持续交通被定义为：交通运输不危及公共健康或生态系统，并且满足可达性需求和（ a)可再生资源的消耗速度低于它们的再生速度；（ b)不可再生资源的消耗速度低于开发

12、可再生的替代资源的速度。该定义被 WHO、欧盟、 UNECE等国际组织一致认可（ OECD， 2000a)。 Friedl 和 Steininger (2002)认为 OECD 的关于 EST 中生态系统完整性的定义不能量化，他们将前述环境可持续交通含义中的改为生态系统完整性没有受到严重危害。由此，环境可持续交通的发展应该以环境和经济可承受的发展方式满足人们的出行和物流

13、需求，同时不影响下一代享有相同甚至更加优质的交通服务的权利。环境可承受是指交通发展不以破坏环境为代价，满足基本的环境标准和健康需求；经济可承受是不过分超前发展，超出城市发展规模，亦不成为城市发展的瓶颈，成为限制城市发展的关键因素，而是与城市发展的规模相一致，并为城市提供高质量的可达性，满足城市出行需求

14、。环境可持续交通强调加强当代和后代的健康和可达性质量，为交通发展提供了新的前景。因此环境可持续交通要求城市社会和经济子系统的活动进行深刻的变革，从一提出就强调应用调控和政策工具（ OECD， 2000a) 对目前不可持续交通发展趋势进行变革，并与倒推法结合建立了环境可持续交通计划的基本框架。以上四个相似定义侧重点有所不

15、同，其应用领域也略有差距，环境导向式交通更多地应用在交通规划中；环境可持续交通相对于其他三种定义，关注健康、环境资源影响、可达性三方面的内容，特别强调了健康标准，进一步明确了可持续交通中较为模糊的定义，在应用上环境可持续交通与生态交通接近，但有所不同，生态交通更加强调系统间的协同调控，更多用于交通系统的

16、评价与诊断，而环境可持续交通着眼于政策制定与实施，更加强调对交通环境管理的指导。以上四个定义的区别总结如表 1-1。表 1-1 常见交通概念的辨析内涵核心应用重点可持续交通交通使用与发展满足当代人的需求，但不损害后代的需求交通可达性，交通安全，交通的环境影响，资源利用，能源利用效率，社会公平，社会责任等环境导向式交通在

17、交通发展中引入环境约束，交通发展不超过环境容量限制交通规划的环境约束交通规划生态交通生态极限约束和交通需求约束下，交通发展满足生态演化的规律土地、住宅、基础设施等与交通的动态影响过程，能量与资源的利用交通的生态调控、生态评价环境可持续交通交通不危害公共健康与生态系统，满足可达性需求和资源可持续利用交通可达性，交

18、通环境影响，资源的可持续利用和健康制定详细的政策过程1.1.2 城市可持续交通系统组成 ,城市交通系统由以下几个基组成：道路，是最基本的构成元素，是城市交通的承载体系；节点，是道路网络和不同交通类型的连接点，如十字路口、公交换乘站暮通工具，如机动车、自行车、地铁等；交通活动，如客货运出行。城市可持续交通系统是交通与

19、社会、经济与环境组成的复合嵌套系统，不仅应该包含上述传统定义的交通系统内涵，还应该包括对交通产生驱动和交通对其产生的影响的其他方面，具体而言包括：人口与社会发展子系统，人是交通活动的主体，也是交通活动的需求者，没有人就没有交通活动；城市经济发展子系统，经济水平是交通的直接驱动力（刀谞等， 2008); 城市交通

20、子系统，即传统定义的交通活动及完成交通活动的其他要素；资源环境子系统，这是城市可持续交通核心内容之一，是确立城市可持续交通优化管理的约束系统；政策管理子系统，该系统是以上四个子系统的反馈和控制中枢，其作用是保证交通沿城市可持续方向发展。它们之间的关系如图 l-1。高 |笃茹|生态服务 .|卿夺政策管理系统交通法规税收政

21、策交通管制三撕 Eti环境导向式交通激励00长提展动增平物行发活口水货出市会人活城社生出行需求交通子系统 I交通可交统境续系环持通I支持图 1-1 城市可持续文通系统组成及其相互关系1.1.3 城市可持续交通的系统特征与功能城市可持续交通系统除了满足前述的基本需求和一般系统的整体性、层级性等基本特征外，还具有其自身特有的特征与功能，如模糊的边界、嵌套性、有限承载下

22、的服务功能、不确定性、自组织和健康持续发展特征。理解城市可持续交通系统的这些特性，为管理目标的设定、管理对象识别、动力学模拟、健康评价和管理策略制定 ,具有重要的意义。(1) 边界模糊特性城市可持续交通系统边界的模糊特性表现在：通常情况下，因为交通活动与城市社会经济活动的重叠，其边界一般以城市区划或城市中心区为

23、边界，但由于道路可以无限延伸，城市居民出行活动、货物运输和服务可能超出城市的范围，沿城际高速公路、国道等发散型道路向外扩展；城市交通排放的污染物随着大气活动的迁移转化，有可能造成远距离输移。在交通活动主要集中于城市活动中心区，且城市中心区远离城市边界时，由于边界上的交通活动强度远低于城市中心区的活动强度，

24、可以忽略行政边界造成的误差，但在城市中心区靠近城市行政边界时，可能会有大部分交通活动 “溢出 ”到城市边界之外，此时城市可持续交通系统的边界必须重新划定，包括区域主要的交通活动才具有代表性。(2) 嵌套性尽管交通活动与城市社会、经济活动之间具有较为明显的区别，城市可持续交通系统与社会经济系统、环境系统的研究对象和

25、范围均有不同，但城市交通活动由社会经济活动驱动、受环境系统制约，因而城市可持续交通系统不能脱离社会经济和环境系统独立存在，在优化调控过程中也必须将交通系统与社会经济和环境系统调控相结合。（ 3）有限承载下的服务功能城市可持续交通系统中组成元素如道路、土地、大气环境为人类提供了多种多样的服务功能（郑猛和张晓东

26、， 2008)。在一定的社会和技术发展水平下，停车场、道路、大气环境等对交通活动的承载具有最大的限度（詹歆晔等， 2007)，在承载力范围内增大交通活动强度不会对系统的稳定和恢复造成不可逆的影响，若超出承载力范围，将产生交通拥挤甚至交通瘫痪，停车用地挤占其他类型用地，大气环境恶化造成人体身心健康不可逆的损伤。因此城市

27、可持续交通系统的优化管理任务之一就是确定各种限制因素的承载力，将交通发展控制在承载力范围内。（ 4）不确定性城市可持续交通系统是复杂的巨系统，目前为止，关于交通、交通与环境、交通与土地相互作用关系的机理尚未清晰。首先社会、经济系统中的多数现象具有不可重复性，社会与经济的理论难以用重复试验证明其有效性，社会

28、现象的数学化表述目前也存在难题；其次，交通系统本身是一个包括随机性、模糊性和灰色性等多种不确定性的系统，信息调査的不完备、人们的认识能力局限等都会造成对系统的理解偏差。（ 5）自组织城市交通系统作为城市复合生态系统的一部分，是一个开放的、远离平衡态的耗散系统（柴蕾， 2005)，具有自发性，以维持自身结构的稳定。

29、在一定限度范围内，城市可持续交通系统可以自发调整以适应新的形势，如交通拥堵时，部分车流会自动绕行。在优化调控中充分考虑交通系统的自组织性，将降低政策成本，提高调控效率。（ 6）健康持续发展特征城市可持续交通系统强调环境对交通的约束，并以环境阈值作为信号自发通过管理系统进行调控，城市可持续交通系统还是一个动态

30、的概念，随着人们对通基本规律认识的提升，将增加新的内涵。以城市可持续交通为发展目标的管理过程，也是促进交通向健康、可持续发展的过程。城市可持续交通系统的功能除了一般交通系统提供的可达性功能（Liu and Zhu, 2004),即提供通畅、快捷、舒适、安全的交通服务以外，还应该达到以下三个功能：最大限度地减少对环境的污染和

31、破坏，使整个交通排放和其他系统的污染物排放总体不超过城市大气环境容量；节约资源，减少不可再生的化石能源使用，提高土地的利用效率，推动发展集约型经济；提高人类的生活质量，保障经济发展战略的实现，促进城市空间优化和社会进步。城市可持续交通系统的功能也是一般交通系统优化管理的目标，交通优化管理就是一个动态的目

32、标与功能的相互促进过程。1.1.4 城市可持续交通研究的关键问题根据交通系统的特点及其管理要求，在实践中存在三个关键问题：交通系统与社会经济环境之间的嵌套特性；交通系统对环境、资源影响的关键因素识别；管理中的不确定性。（ 1）交通系统与其他系统之间的嵌套与其他系统管理，如流域管理不同的是，交通系统通常作为复合城市

33、生态系统的一个非独立的子系统，嵌套在城市社会、经济和环境系统中。因此分析城市交通系统与社会、经济、环境系统之间的关联极为重要。首先，交通是人们生活的一部分，人们在城市中的活动几乎都涉及区位选择，如上下班、上学、购物、休闲等，因此出行是交通系统与社会系统（主要由人口、就业等构成）之间的关键中间变量。其次，

34、交通既是经济部门的一个组成部分，是一种经济活动，产生经济价值，又是其他经济部门活动的承载体之一（黄国和， 2006)，经济与交通之间具有显著的正相关关系（刀谞等， 2007);最后，交通与城市环境息息相关，是城市大气污染物和噪声的主要排放源，交通系统的变化必然引起城市环境系统的改变。基于上述关系，本书需要从以下两个方面进

35、行分析： a.交通的驱动因子及其分析，通过相关分析、因子分析和多元回归法确定交通系统的变化，如机动车保有量变化的社会经济驱动因子，并分析其在未来可能趋势，为模型预测奠定基础； b.交通对环境的外部性输出，通过机动车类型与保有量、行驶里程、排放因子等模拟和预测交通的污染物排放，对交通流与噪声相关关系进行定量分析。

36、（ 2）交通的资源环境影响的关键因素识别交通是具有巨大外部性的一种活动，作为城市公共部门，应充分发挥其正外部性，促进经济发展，促进土地、房地产增值，减少对资源和环境的负外部性。交通环境系统优化管理的主要任务即为减少环境、资源的负外部性。根据本书中的外部性分析，本书认为行驶中的机动车会对大气环境质量和噪声环境

37、造成影响，并且消耗化石能源，而停泊中的机动车造成土地占因此机动车的运行与否与污染物浓度、能源消耗、停车占用之间存在紧密关系。对于上述影响，本书从三个方面对其进行分析：污染物的负荷及其评价，本书使用污染物消除的经济评价、污染物的健康经济评价等，统一污染物的度量，找出各类污染物中的首要污染物；建立生态城市与交

38、通可持续综合评价模型，对城市发展及交通发展存在的问题进行甄别；提出在驶量和在驶量承载力概念，研究在驶量载力算法，通过在驶量承载力综合评价确定在驶量承载力关键限制性因子。（ 3）优化管理中的不确定性交通系统优化管理的不确定性主要来源于：数据的不确定性，由于交通的复杂性和动态性，数据测度、转换不可能完全反映真实

39、的交通状况，产生测度的不确定性；模型的不确定性，主要表现在模型本身、参数、预测和传递上的不确定性；决策者的不确定性，包括认知能力和对事物真实了解、决策偏好、模型解释、执行等不确定性。对于以上提到的各种不确定性，本书认为经典的随机、灰色和模糊数学方法可以解决数据的不确定性，敏感性分析、情景分析、可靠性分析

40、等分析方法可以解决模型不确定性，群体决策、研讨、风险分析等可以降低决策者的不确定性，各类不确定性的解决方法如表 1-2。本书将不确定性分析贯穿于全书的方法学和案例研究中。表 1-2 不确定性研究内容及其研究方法主要内容常见研究方法事件和行为的随机（ randomicity of events and activities)经典误差理论（classic error theory)、空间统计学方法

41、（spatial statistical methods)、随机模拟（ sto-chastic simulation)、灰色理论（grey theory)信息缺失（lack of information) 空间插值法（spatial interpolation method) 、重复采样（repetitive sampling)，灰色理论（grey theory)数据的不确定性 (uncertainties of data)信息转换与解译（ information transformation and exp

42、lanation)模糊逻辑转换（fuzzy logic transformation)模型选择的不确定性（ uncer- tainty of model choice)可靠性评价（ reliability assessment)，对比分析 (comparative analysis)模型参数的不确定性（ uncertainty of parameters)蒙特卡罗（Monte Carlo method ) 、拉丁超立方 (Latin hypercube method)、稳定性分析（reliabilit

43、y analysis)、敏感性分析（ sensitivity analysis),灰色理论（grey analysis)模型预测的不确定性（ uncertainty of forecasting)情景分析方法（scenario analysis) 、最优化方法 (operational methods)模型不确定性 Un-certainties of models)模型不确定性的传递（ propagation of uncertainties)蒙特卡罗（Monte Carlo method) 、敏

44、感性分析 (sensitivity analysis)认知不确定性（uncertainty of recognization)讨论（ disscusion)、专家咨询（specialized consult-ing)决策偏好不确定（uncertainty of decision preference)群体多属性决策方法（Group multi-attribute deci-sion making)模型解释的不确定性（ para- phrase uncertainty of model) 决策者不确定（

45、 un- certainties of decision makers)政策制定、执行的不确定性（ un-certainties of policy making and executing)风险分析方法（risk analysis method)1.2 城市可持续交通的基础问题城市 -一种重要的社会组织形态，在人类社会发展过程中具有举足轻重的作用。随着社会生产力的发展，城市规模不断扩大，城市对人类社会生产和生活

46、的影响日益显著。从 2000 年到 2025 年，全球城市化水平将由 47%升至 61%，城市人口将由 24 亿猛增至 50 亿（吴良镛等， 2004)。城市化的加速和城市人口的爆炸式增长，将主要集中在发展中国家，其中我国城市化水平将会由 1999 年的 31%提髙到 2025 年的 55%左右，城市化规模和速度居世界首位。城市化的快速发展，使发达国家近百年的城市环境

47、问题在我国近 20 年内集中 (刘鸿亮， 2005)。我国正面临着世界上最为严重的现代城市病问题：水资源短缺、能源匮乏、水质恶化、大气污染、垃圾肆虐、生态破坏、交通拥挤、噪声扰民、人居环境恶化、食品安全受到威胁、居民健康水平下降等（段小梅， 2001;黄国和， 2006; Hezri, 2006)。这些问题已对我国的社会经济发展产生了一系列触

48、目惊心的惩罚性影响。由于城市化速度加快，交通运输以及相应的基础设施、服务手段远远落后于城市的实际需求，再加上交通配置的不合理等问题，导致了我国各大城市饱受交通问题的困扰，因此亟须以城市化进程为背景，针对我国特色的城市交通问题，结合环境系统识别理论与生态调控机理，大力开展城市交通问题的基础性研究 ,以便为改善

49、和解决城市交通问题，提出相应的政策性科学决策建议，实现城市社会经济环境的可持续发展。我国城市交通拥挤问题普遍存在，致使城市全局性的效率低下，造成巨大经济损失，其中特大城市问题尤为突出。北京老城区道路用地率为 9.5%，三环以内道路网密度为 3km/km2,道路用地率为 8.7%，而东京和伦敦中心区则为高达 23. 9%和 24.8% (张敬淦， 2004)。近年北京的交通拥堵现象更为严重，早晚流量高峰期间城区内道路 90%以上处于饱和或超饱和状态（王鸿春等， 2006)。我国城市人均交通道路面积少，仅为发达国家的 1/3,而轿车拥有量却以每年 20%的速度增长（许光清， 2006;赵玉肖等，2006)，这进一步加剧

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