奴隶社会是中国古代城市的形成时期,城郭的最初形成是出于卫君守民的统治需求,便于奴隶主对奴隶的统治以及对私有财产的保护。城中有市的记载起始于西周,西周时期出现了专门的商人,城中开始设置固定的市场。《周礼·考工记》记载“匠人营国,方九里,旁三门,国中九经九纬,经涂九轨,左祖右社,面朝后市,市朝一夫”。中国古代历代的都城,为了体现封建王朝的崇高尊严和气魄,把街道按“行政”等级作了划分,形成以皇城为中心、正对各城门的棋盘状街道网。古代典型的城市街道布局主要地体现了政治需求,纵横交错的街道将城市分割成多个街区,从而形成独立的小区域,便于统治者对臣民的管理(图1)。
图1 周王城复原想象图
城市的形成除了受政治、经济影响之外,在选址上受区域交通条件和地理环境的影响也很明显,相当一部分城市是由驿站或码头发展起来的。城市道路大多采用棋盘状格局,如唐长安城(图2)和明清的北京(图3)。唐长安城采用中轴线对称的格局和规整的方格路网,东南西三面各有三处城门,通向城门的道路为主干道,其中最宽的是城门前的横街和作为中轴线的朱雀大街。居住分布采用坊里制,朱雀大街两侧各有54个坊里,坊内道路呈十字形。
图2 唐长安全景示意图
图3 明代北京城布局示意图
宋朝开始,实行了街边设市,把道路的通行功能与市场的流通功能有机地结合起来。城市大道两旁,第一次成为百业汇聚之区。北宋都城汴京的中心街道称作御街,宽两百步,路两侧为御廊,允许御廊开店设铺和沿街商品交易。街市融合繁荣了城市商品交易,促进了城市发展。
鸦片战争以后,中国进入了半殖民地半封建社会。随着帝国主义势力的入侵、商埠和租界的开辟,对外通商口岸城市出现了西式街区,这些街区采用严整的具有中心放射特点的小尺度网格形态(图4),与中国传统城市方格网的不同之处在于街区的尺度大小和网络形态。
图4 老上海市中心道路规划图
中国古代与近代的城市交通方式主要以步行、马车、人力车为主。1906年天津开通运营了中国第一条有轨电车,线路长5.16公里。10年后,上海、天津又相继开通了公共汽车。但到中华人民共和国成立初期,全国只有20多个城市拥有公共汽车。
中华人民共和国成立以后,为配合“一五”时期重点工程项目建设,在一些重点城市进行了大规模基础设施建设,道路条件明显改善。至1957年底,全国城市道路长度和面积分别比1949年增加64%和71%。
“文化大革命”期间,城市道路发展缓慢,1966~1977年,道路面积年平均增长率仅为2%,而同期城市机动车保有量的年平均增长率为6%~10%,不少大城市交通开始出现拥挤现象。这一时期,还由于实行鼓励自行车交通出行的财政补贴政策,使自行车作为城市居民的代步工具得到了迅速发展。
至1982年,中国232个城市共拥有自行车3500万辆,平均2.8人拥有1辆自行车,成为名副其实的“自行车王国”。同期,汽车拥有量仅为180万辆,其中公共汽电车3.6万辆。城市人均道路面积也只有2.8平方米。20世纪80年代,中国城市交通的主要出行方式是步行和自行车,两者合计占70%以上(图5)。
图5 20世纪80年代中期典型城市居民出行结构
改革开放初期的1978年,中国城市公交运营车辆不足3万台、年客运量132亿人次。至2017年末,全国拥有公共汽电车65.12万辆,比1978年增长超过20倍,其中BRT车辆8802辆。按车辆燃料类型分,柴油车占28.7%,天然气车占27.9%,汽油车占1.0%,混合动力车占13.2%,纯电动车占26.3%。2017年年末拥有巡游出租车139.58万辆,拥有城市客运轮渡船舶264艘。全年完成城市客运量1272.15亿人次,接近1978年客运量的10倍,其中,公共汽电车完成722.87亿人次,巡游出租车完成365.40亿人次。
20世纪70年代初,中国开始重视城市交通基础设施建设。2016年全国城市道路长度达38.2万公里,人均道路面积15.8平方米,是1982年人均道路面积的5.6倍。中国第一座城市立交桥于1974年在北京复兴门建成,位于长安街与西二环两条干路的交汇点,为苜蓿叶形互通式立交桥。第一条高架城市道路是1987年建成通车的广州人民路高架路,呈人字形布局,对当时盘活市区南北交通起到了重大作用。第一条城市高架环路为上海内环高架路,全长47.7公里,1994年建成通车,浦西段为高架路,浦东段为地面快速路。
中华人民共和国城市轨道交通建设至今已有近半个世纪的历史。1971年1月中国第一条地铁——北京地铁1号线建成通车,第一条跨坐式城市轨道交通线于2004年在重庆建成开通,第一条采用直线电力机车的城市轨道交通线于2005年在广州建成并投入运行,第一条磁浮列车线于2006年在上海投入运行。截至2017年末,全国共有34个城市建有城市轨道交通并投入运营,线路条数165条,运营线路长度达5033公里。其中地铁运营线路长度3884公里,其他制式城市轨道交通运营线路长度1149公里。2017年,城市轨道交通全年客运量184.8亿人次,平均客运强度0.81万人次/(公里·日),为解决城市的通勤交通发挥了基础性作用。
快速公交系统(BRT)自2005年以来,在国内部分城市得到快速发展,对增强公共交通服务品质、方便中长距离公交出行等,发挥了重要作用。中国第一条BRT线路建成于2005年,位于北京南中轴路,全长15.7公里,设站17座,采用封闭专用路和路中式站台运行模式。2010年,第一条BRT通道在广州建成(图6),全长22.9公里,设站26座,通道内汇集了31条BRT线路,并允许30条其他公交线使用BRT通道的部分路段,通道内换乘免费。广州BRT通道创新了BRT系统的运行组织模式,开通初期单向高峰小时断面客运量达到了2.99万人次,2011年荣获世界自然基金会(WWF)颁发的国内首个“可持续城市交通特别奖”,2012年获得联合国应对气候变化“灯塔奖”。至2017年末,全国共有32个城市开通了BRT运营线路。
图6 广州BRT系统
20世纪70年代末期,随着改革开放,城市迅速发展,城市交通出行不便、效率不高的问题凸显,城市交通发展战略和交通规划研究开始得到重视。1979年美籍华人张秋先生在同济大学举办交通工程讲习班,对中国交通工程学科的发展起到重要的推动作用,也把交通规划相关的理论和方法引入了中国。1979年中国高校创办了交通工程专业,交通规划被列为重要的教学内容和培养方向。
20世纪80年代初期前后,上海、天津、北京等城市相继开始了交通调查,到80年代末,全国30余个城市进行了居民出行调查和公共交通出行调查,对城市交通流的认识从道路表象延伸到交通源头的分析。1981~1984年,国家科委、经委、计委立项开展了“城市交通运输的发展方向问题”研究,开启了中国城市交通技术政策研究的先河,技术政策研究涵盖了大城市客运交通、城市道路和城市交通管理等领域,研究成果纳入1985年国家科委颁布的中国技术政策蓝皮书。1984年在深圳特区道路交通规划中,第一次对“四阶段预测”方法进行了实践验证,把交通预测与城市土地利用规划结合起来,将交通规划技术与计算机技术结合起来,使道路网络规划有了定量的依据。1979~1981年,相继成立了中国建筑学会城市规划学术委员会大城市交通学组、上海交通工程学会、北京交通工程学会等学术团体,开始对交通规划进行全面系统的科学研究。1987~1990年,国家科委立项开展了“大城市综合交通体系规划模式研究”,对中国城市交通规划实践进行了理论凝练,研究提出了城市综合交通体系规划的目标结构、内容构成、规划流程、交通供需平衡的动态分析方法,奠定了中国城市交通规划理论形成的基础。
20世纪80年代后期至90年代初期,北京、上海、广州等城市开始引进国外交通规划理念和技术,建立各自的城市交通规划模型体系,运用定量技术对规划方案进行系统分析。1995年,中国第一部城市交通规划国家标准《城市道路交通规划设计规范(GB 50220—95)》颁布实施,从技术层面确定了城市道路交通规划的内容和相关技术要求,弥补了城市规划中道路交通规划设计规范的空白。1994~1996年,建设部与世界银行合作,开展了中国城市交通发展战略研究,形成了具有长远影响的纲领性文件“北京宣言:中国城市交通发展战略”,城市交通规划开始关注交通政策、综合交通体系建设和与城市协同发展的关系。1998年,由中国交通工程专家合作编写的《交通工程手册》正式出版,既是中国交通工程学研究走向成熟的一个重要标志,也是融合了城市交通规划最新研究理论和方法的重要成果。2005年,在总结改革开放以来城市交通规划研究与实践的基础上,住房和城乡建设部印发了《城市综合交通体系规划编制导则》,分别从规划定位、规划原则及要求、编制管理、编制内容及成果组成等方面做了相应规定。
1994年和2004年,中国先后出台了《汽车工业产业政策》和《汽车产业发展政策》,推动了汽车进入家庭,城市中个体汽车交通迅速发展,交通拥堵开始凸显。为加快提升城市交通管理和综合治理能力,2000年,公安部、建设部联合启动了“畅通工程”,促进了城市交通规划、城市交通治理与交通管理的科学化、现代化进程。2005年,国家科技攻关计划立项支持“现代中心城市交通运输与管理关键技术研究”,重点研发与城市交通管理、公共交通运营、交通信息服务相关的关键技术和设备。2006~2007年度的国家重点基础研究发展计划(“973计划”)第一次将城市交通研究纳入国家重大关键科学问题研究范畴,立项支持“大城市交通拥堵瓶颈的基础科学问题研究”。2006~2010年国家科技支撑计划立项开展重点项目“城市综合交通系统功能提升与设施关键技术”研究。这些科技项目对城市交通治理理论和技术发展起到了重大推动作用。2012年,“973计划”再次立项“大城市综合交通系统的基础理论与实证研究”,寻求在基础理论层面取得新的突破。
进入21世纪以来,城市面临的交通拥堵、交通污染等问题集中爆发,城市交通转型发展需求急迫,优先发展公共交通成为城市和城市交通可持续发展的重大选择。2005年,国务院办公厅转发了建设部、发展改革委、科技部、公安部、财政部、国土资源部《关于优先发展城市公共交通的意见》,各地区和有关部门开始确立公共交通在城市交通中的优先地位。2008年,国务院大部制改革将指导城市客运的职责划入交通运输部,将全国的城际客运、城乡客运与城市客运统一管理。2011年交通运输部启动“公交都市建设示范工程”,并于2012年、2013年、2016年先后在全国87个城市开展了公交都市创建工作,促进了创建城市公共交通保障能力、基础设施、运输装备、服务质量迈上新台阶,城市公共交通优先发展体制改革、财税保障、应用理论与工程技术取得新突破。2012年,为加快实施城市公共交通优先发展战略,国务院发布了《国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见》,将公共交通发展放在城市交通发展的首要位置,城市交通与公共交通优先发展进入新格局。2016年,交通运输部发布中国第一部公共交通领域国家层面规划《城市公共交通“十三五”发展纲要》,提出以公交都市建设为抓手并全面推进建设。2017年12月,交通运输部宣布将上海市和江苏省南京市正式命名为“国家公交都市建设示范城市”并授牌,城市公共交通优先工作取得重要阶段性成果。
为了支撑城市公共交通的发展,2012年7月,全国城市客运标准化技术委员会成立。主要负责公共汽车、电车和轨道交通运营,出租车、轮渡及水上旅游客运,城市客运枢纽场站和其他客运附属服务设施等领域的国家标准制定和修订工作,为规范城市公共交通行业的运营服务奠定了标准化基础。2012年10月,中国道路运输协会城市客运行业分会成立,建立了政府和企业之间的桥梁纽带,推动了城市公交企业的行业交流。2015年,中国公路学会城市交通分会成立,开始对城市交通治理、城市公共交通行业技术进步进行系统研究。
随着城市交通需求快速增长和城市交通拥堵不断加剧,中国城市交通面对的不再是静态不变的网络和设施,而是以人和物流动为核心的城市综合交通体系建设,交通与城市空间结构、土地使用、交通行为、智能服务、生态环境、运行控制等多元要素的互动及耦合关系成为技术创新的焦点。为推动城市交通技术创新和实践创新,2003年11月,《城市交通》杂志创刊。针对城市交通的综合性、复杂性等特点,着眼于前沿性、交叉性学术研究成果发表,致力于城市交通新理论研究、新方法和新技术创新、多学科交叉融合应用。2000年以来,城市交通信息化、智能化技术快速发展,推动了城市交通运行状态实时监测技术的普及,丰富了城市交通规划、建设与管理的基础数据,创新了城市交通综合治理的基础理论和技术方法。北京、上海、广州、深圳等城市开发建设了城市综合交通信息平台,通过车载设备、广播、短信、网站、信息发布屏等多种形式向公众提供实时交通信息。部分城市建成了停车诱导系统,实时发布系统管辖范围内的停车泊位信息,方便了公众出行,提高了停车泊位的利用效率。城市交通监控指挥系统得到普及应用,交通组织管理效率有显著提升。物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术广泛渗透应用到城市交通领域。2017年1月,交通运输部发布的《推进智慧交通发展行动计划(2017—2020年)》,提出要加快云计算、大数据等现代信息技术的集成创新与应用。各地在智能交通领域取得了长足进展,武汉基于大数据中心建立了基于互联网的智能交通管理服务;贵州基于云架构建立了交通大数据共享平台;杭州基于云技术和人工智能建立了“城市大脑”;上海基于互联网技术实现了“车管到家”“警医邮”“警保联动”等服务模式;重庆基于射频识别(RFID)技术在信息采集方面走在全国前列。新一代信息技术的快速发展为城市交通提供了强大的技术支撑,使交通运输的运行和发展更加安全、高效、便捷、经济、环保、舒适,交通新模式和新业态也不断产生。车路协同是城市交通发展的制高点,在现有的车联网、移动互联、自动驾驶、人工智能技术突飞猛进的背景下,推进车路协同,发展自动驾驶是中国城市交通发展的重要方面。
中国在城市建设、交通工程、信息技术、智能技术等学科建设方面实现了深度交叉融合,促进了城市交通战略研究、交通数据分析、交通工程设计、交通综合治理等方面的新技术普及应用。