一 前言

承载力一词原为物理力学物理量，如地基承载力、结构的极限承载力等，意指物体在不产生任何破坏时所能承受的最大负荷，可以通过力学试验得到具体数据，具有力学的量纲。在材料弹性范围内或在一定试验资料基础上，也可通过力学理论或经验公式计算。由于意思简单明确，一些学者研究区域社会经济系统时，也借用了这一概念，用以描述区域资源、设施系统对外部环境变化的最大承受能力。今天，承载力已经被发展成为描述发展限制程度最常用的概念。郭秀芝、陆化普（2003）通过主成分分析法对城市交通系统整体发展水平做出了综合评价；樊建林、孙章（1999）提出了包括发展水平、发展能力和协调能力等3个方面的可持续发展度的概念，用以衡量城市交通可持续发展的程度与水平，而可持续发展的理念正是承载力的内涵；郭继孚、刘梦涵、于雷、关积珍、郭淑霞、张雪莲等人（2007）通过分析北京市道路网交通拥堵所呈现出的多样化特征，设计和开发了一套符合北京市特点的宏观交通拥堵评价指标体系，全面、系统、科学地量化北京市总体交通拥堵程度及时空演变规律。沈体雁、魏海涛、劳昕、李京京（2012）采用探索性空间数据分析方法，以轨道交通1号线、2号线、5号线、13号线以及八通线为对象，研究不同类型的轨道交通线站对周边一定辐射范围内就业空间结构的影响趋势及程度，分析两个时间截面间的轨道交通线站周边产业集聚变动情况，在此基础上剖析轨道交通线站周边分产业的就业空间结构变动趋势与特点。

但上述研究鲜有涉及基础设施承载力的概念。本文将承载力的概念运用到城市基础设施中，并以特大城市北京为例进行研究。

二 城市交通承载力基本认识与定量模型

（一）城市道路网络承载力基本认识

目前研究城市交通承载力已经取得一定的成就，主要体现在：城市交通拥挤和交通容量、基于可持续发展的城市交通规划与管理研究、城市交通环境承载力研究、城市交通人口承载力研究。本文主要研究道路网络与公交客运系统交通承载力。

图1 交通与土地利用之间的互动关系

从图1“交通与土地利用之间的互动关系”可以看出，土地利用的改变可以直接导致居民出行和交通需求变化。随着经济的发展、城市化进程加快，这种变化一般都表现为交通需求的急剧增加。为了满足居民增加的交通需求，政府不得不改善交通设施，提高道路可达性，从而使该区域土地价格上升，促使更多开发商进驻，提高土地开发密度，再次改变区域交通需求。如此反复，必然会不断提升土地和房地产价格，加大修建道路、拆迁的难度，推动地下运输（如地铁）发展。与此同时，路面机动车流量不断增加，某些路段车流量甚至超过设计通行能力，交通拥堵日益加剧。

从上述分析可知，如果不加以控制，土地开发与交通的互动关系必然会使地面交通逐渐走向承载力极限。由于规划等原因，各条道路交通承载量不尽相同，在出行量较大的区域首先会出现局部交通拥堵，即达到或超过区域路网承载力（见图2）。随着交通流量继续增加，交通拥堵不断蔓延，城市层面的大范围交通拥堵不可避免，开始触及城市路网承载力的极限。此后，城市道路网络中的车辆平均运行车速开始持续降低，就单纯交通网络而言，承载力极限本身就是社会心理承受极限或者路网可靠度极低，极易发生大范围、瘫痪型拥堵，并且不具有自我修复的情形。考虑便于计算和量化，一般用基本道路通行能力表征承载力极值。

图2 区域路网承载力与城市路网承载力

根据交通流特性，以速度—密度模型为直线型，可绘出图3。

图3 速度—流量（V-Q）关系图

其中，V_m为最大流量Q_m对应的速度，V_f为畅行速度。当车流量逐渐增加时，平均车速下降，车流量增加到一定阶段后，达到最大流量Q_m，此后由于车流密度加大，车速下降，流量也开始下降，道路呈现拥堵状况。由此，对于单条路段，可以认为其道路通行能力为Q_m，即小时最大通行流率。通常用车辆通过的多少（车辆数GN）来衡量第i段路的承载力大小，可以用第i段路一天通过车辆数的最大值来表征承载力：

GN_i=Q_m×24（1）

（二）路网承载力定量模型

目前对城市道路网络承载力的研究一般作为城市交通环境、能源承载力研究的一部分，且由于数据的限制，仅限于宏观研