城市交通与土地利用之间存在着非常复杂的关系。一方面，城市土地利用决定了城市交通生成和运行结构^[1]。城市某一特定区域交通量的生成与运行由土地利用类型因子、可达性因子和经济聚集因子决定。另一方面，城市交通所具有的实际运行水平会对土地利用的3个影响因子产生巨大的反作用^[2]。传统的城市交通规划和土地利用规划通常是分开的，即先土地利用规划后交通规划，这样导致了二者之间的反馈和互动难以完成^{[3, 4, 5, 6]}。因此，本文试图探讨一种基于土地混合利用的城市交通规划方法。

土地混合利用是指在城市的某一个特定区域内居民用地、公共设施用地、工业用地、仓储用地、交通用地、道路广场用地、市政公用设施用地、特殊用地、水域和其他用地等的合理布局^[7]。大多数城市由于受传统因素的影响，少数区域土地混合程度很高，而大多数分区的土地混合程度低甚至很低，结果是跨区交通需求非常大，城市交通问题严重，特别是上下班拥堵严重。

土地混合度是指各种功能用地在城市特定区域所具有的均匀程度。本文对于土地混合度的计算用Rajamani^[8]的土地混合度计算公式加入未建设用地指标修改而得。土地混合度指标取值范围为0～1，取值为0表示小区范围1 km之内只有1种土地；取值越接近1表示小区土地混合利用程度越高。加入未建设用地的概念，对样本小区周边土地混合比例不变的情况，未建设用地面积越大，土地混合度越小^[9]。

土地混合度计算公式为:

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道路交通运行水平度量指标比较多，但一般采用路网饱和度(Land Network Saturation，LNS)指标来度量。路网饱和度越大，运行水平就越低，饱和度越小，运行水平就相对越高^[10]。

(1)特定区域的道路交通运行水平和土地混合度都是有限的。

(2)现有的道路交通运行水平对未来运行水平变化产生一定影响作用。

(3)土地混合度制约道路交通运行水平。

(4)土地混合度越高，就地吸纳的交通量就越大，道路交通运行水平也就越高。

E为城市特定区域土地混合度。因为城市每个区域土地利用都有一定的混合度，设土地混合度最小值为x₀(x₀≤E≤X),其中X为该区域土地混合度的最大值。

LNS(E)为路网饱和度随土地混合度变化的函数。当道路交通运行水平达到最合理时，路网饱和度下降到相对最低水平y₀(y₀≤LNS)，即路网的合理运行水平。

A(E)为不同土地混合度，即土地混合度的提高对路网饱和度的减少率。

B 为单位混合度的增加导致的路网饱和度固有的减少率。通过统计经验可以确定B值。

A(E)与B之间的函数关系为：

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由于A(E)为土地混合度提高对路网饱和度的减少率，因此，当路网饱和度增加ΔE时，有：

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将式(6)代入式(8)得：

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求解方程得：

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f(x)的函数图像见图 1。

从图 1可以得到以下几个结论：(1)第Ⅰ阶段即区间(x₀，13)属于跨区交通流的快速下降期，混合度和交通运行水平不够合理。在这一阶段路网饱和度快速下降，交通运输水平得到快速提高，即城市的某个特定区域随着土地混合度的提高，交通需求迅速减少，在一定程度上缓解了供需矛盾。(2)第Ⅱ阶段即区间(13，23)属于交通流结构转型期。该阶段转变成以本区内部交通流为主，跨区交通流为辅，交通系统运行压力明显降低。相对第Ⅰ阶段而言，第Ⅱ阶段是相对长期的过程。土地混合度进一步提高，路网饱和度也进一步下降，交通需求稳定减少。(3)第Ⅲ阶段即区间(23，E)属于稳定期。该阶段交通流结构转型基本完成，土地混合度和交通运行水平都处于稳定状态，交通系统运行效率较高。

图 1 路网饱和度变化趋势图 Fig. 1Road network saturation change trend

图选项

从式(5)中可以看出，LNS(E)=0为理论上的最小值，此时E→+∞，对于实际上的土地规划，需要的是路网饱和度受到土地混合利用影响后的相对最低水平y₀。

假设路网饱和度和土地混合度独立发展时服从Logistic扩散规律。此时有：

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令式(7)和式(8)=0，求得平衡点。 由于平衡点P值应大于0，所以β₁＜1，β₂＜1或β₁＞1，β₂＞1。

对平衡点进行稳定性分析。令直线,直线f₁，f将相平面(LNS≥0，E≥0)划分为S₁，S₂，S₃，S₄ 共4个区域(见图 2)。

图 2 相轨线运动图 Fig. 2Movement of phase trajectory

图选项

当β₁＞1，β₂＞1时，有S₁为；S₂为；S₃为；S₄为。

当β₁＜1，β₂＜1时，有S₁为；S₂为；S₃为；S₄为。

因此当β₁＞1，β₂＞1时，LNS和E处于相位S₁平面时，随着t的增加会进入S₂平面或S₄平面；当LNS和E处于相位S₃平面时，随着t的增加会进入S₄平面或S₂平面；当LNS和E处于S₂平面时，随着t的增加会进入S₁平面；当LNS和E处于相位S₄平面时，随着t的增加会进入S₁平面。

当β₁＜1，β₂＜1时，如果LNS和E处于相位S₁平面，随着t的增加可能会进入S₂平面或S₄平面，或趋向于P点；如果LNS和E处于相位S₂平面，随着t的增加可能会进入S₄平面或趋向于P点；如果LNS和E处于相位S₃平面，可能会进入S₂，S₁，S₄平面，或者趋向于P点；如果LNS和E处于相位S₄平面，随着t的增加可能会进入S₂，S₁，S₄平面，或趋向于P点。

相轨线的轨迹如图 2所示。可以看出，当β₁＞1，β₂＞1时，LNS和E在t→∞时不能稳定于P点，是混乱无序的；而当β₁＜1，β₂＜1，t→∞时，LNS和E一定会稳定于点。此时路网饱和度稳定于，小于其独立发展时会达到的值N₁。因此得到路网饱和度受到土地混合利用影响的相对最低水平，并且得出结论：土地利用的过度混合将导致城市交通的混乱无序发展，不利于城市公路交通规划。

2 基于土地混合利用的城市交通规划机理分析

英国米尔顿盖恩斯的新城建设是土地混合利用非常成功的一个典型例子^[10]。其新城建设借用美国洛杉矶网格分区模式，每个分区内土地混合度比较合理，且对该区居民的交通需求就地吸纳率非常高，所以整个新城的跨区交通相对少，整个交通系统运行也相对高效。虽然米尔顿凯恩斯的新城是在一片新土地上面开发的，受到城市现有布局和传统城市规划的影响较小，但本文试图在城市现有布局的基础上将城市大致分区，在尊重传统和经济发展的前提下改善每个分区的土地混合度，使其达到合理化甚至最优化，尽可能减少不必要的跨区域交通需求，整体交通系统运行效率较高^{[11, 12, 13]}。

土地混合利用的基本思路: 分区-改善土地混合度-整体交通需求模式转型。

第1步为分区。由于受传统因素和城市现有布局的影响，每个区的土地混合度所处阶段也不一样。依据土地混合度公式计算出的每个分区土地混合度和路网饱和度指标度量的路网运行水平，将城市的某一较大区域分成如图 3所示的5个区。假设1区至3区都处在第Ⅰ阶段，4区处在第Ⅱ阶段，5区是中心区，其余4个是其辐射区，5区处在第Ⅲ阶段。

图 3 分区和混合度阶段图 Fig. 3Steps of partition and mixing

图选项

首先，在尊重城市现有基本布局和传统因素的前提下，尽可能改善1区至3区的土地混合度，使其达到第Ⅱ阶段甚至第Ⅲ阶段的合理化水平。随着土地混合度的合理化，这3个区的交通需求就地吸纳率会明显上升，跨区交通需求大大减少，从某种程度上分担了5区和4区的交通压力，使整个交通系统更加平衡。其次，促使5区和4区的土地混合度更加合理化，同时引导其他3个区的发展，使整个交通系统达到运行更加高效和合理。

第3步为整体交通需求模式的转变。促使1区至4区的交通需求转变成以本区境内交通需求为主，跨区境外交通需求为辅的模式。整体交通系统运行压力明显降低，运行水平基本趋向于合理化。

通过分区，经过土地混合度合理化和整体交通需求模式转型，可以使城市土地混合度和交通运行水平相互协调发展，二者的互动规划与反馈更易完成。这对我国很多城市的交通和土地利用互动规划有较大参考意义。

基于土地混合利用的城市交通规划流程见图 4。

图 4 基于土地混合利用的城市交通规划流程 Fig. 4Urban traffic planning process based on mixed land use

图选项

选取济南市不同区段的20个小区作为样本小区进行基于土地混合利用的交通规划分析。

小区分布如图 5所示。样本小区不同用途的用地种类总数n=3。L₁为居住用地，L₂为商业用地，L₃为其他用地，L_u为未建设用地。根据式(1)得到20个小区的土地混合度E，结合上文研究中的小区阶段划分，得到小区土地混合度、路网饱和度及分区计算结果，见表 1。

图 5 小区分布情况 Fig. 5Distribution of district cells

图选项

结果显示，阳光100、伟东新都所在区域处于土地混合利用第I阶段，匡山区、燕子山、佛山苑所在区域处于土地混合利用第III阶段，其余小区均处于土地混和利用第II阶段。在20个小区中，路网饱和度大于0.8的有数码港、阳光100、上海花园、伟东新都这4个区域，其中阳光100和伟东新都处在第I阶段，在土地混合度提高后会有很大的下降空间，在交通规划中应作为重点；数码港和上海花园土地混合度处于第II阶段，随着土地混合使用的进一步合理化，路网饱和度也会有所下降。 4 结论

(1)建立了土地混合度与路网饱和度之间的函数关系。土地混合度的提高有助于缓解路网的交通压力，但过度的土地混合会导致交通的无序发展。

(2)通过建立的函数关系式来分析基于土地混合利用的城市交通规划机理。结果表明，在进行城市交通规划时按照土地混合度将交通小区基于土地混合度划分为3个阶段。在城市交通规划时，以第I阶段区域为重点，其次提高处于第II阶段的区域，可 以大大提高区域内的交通就地吸纳率，促进区域的交通需求模式转型。

(3)以济南市区的20个小区作为实例分析表明，阳光100和伟东新都两个区域的土地混合利用处于第I阶段，并且路网饱和度较高，在城市交通规划中应作为重点；数码港和上海花园土地混合属于第II阶段，在城市交通规划中进行土地混合利用的进一步合理化，路网交通压力也可得到一定的缓解。