（交通运输规划与管理专业论文）公路网规划综合评价方法及关键技术研究.pdf

山东理工大学硕士学位论文摘要 摘要 公路网规划属于多层次、多因素、多目标的复杂系统，复杂系统仅考虑某 一两方面是完全不够的，也是不合适的，因而应该运用科学的方法，从技术、 经济、社会、环境多方面综合考虑，对公路网规划方案和备选方案进行全蕊系 统的定性和定量分析，以度量不同方案的相对价值，为公路网方案比选提供科 学的判别依据。公路网规划的综合评价是公路网规划过程中的最后一个关键环 节，也是公路网规划的核心内容。评价本身是分析问题的手段，评价为决策服 务，评价重点不在评价的结果，而在于向决策者提供足够多的信息，以便决策 者掌握和辨别各种方案的优缺点，最终做出“最优”的决策。 本论文从对公路网规划评价类型、范围、目的及评价指标选取的原则进行 了总结和补充。然后，对公路网规划技术评价、经济评价的常用指标进行总结， 指出一些传统评价指标的局限性，并重新定义。 对一般可持续发展理论进行了概括和提炼，并以此理论为指导，探讨公路 交通可持续发展的概念与内涵，对公路交通可持续发展的基本内容进行探讨 后，提出了可持续发展的公路网规划评价指标。 综合评价方法的不同主要在于权重的不同，它可分为主观赋权法和客观赋 权法，这两类方法具有各自的局限性。针对公路网规划的特点，从实际出发， 将层次分析法( 主观赋权法) 和熵值法( 客观赋权法) 确定的权重进行加权， 建立灰色关联决策模型。并通过实例说明本论文提出的方法是合理的、可行的。 针对公路网规划方案评价结果的非一致性问题( 不同评价方法的方案排序 结果不一样) ，提出组合评价法的基本思路。以最优化理论为工具，运用非参 数统计中k e n d a l l 一致性系数法和s p e a r m a n 等级相关系数法分别进行事前、 事后检验。通过方法的集成去寻求一个有效的方法组合，以消除单一方法产生 的随机误差和系统偏差，为公路网规划方案评价提供一条新思路。 关键词：公路网规划，评价，权重，可持续发展，加权灰色关联法，组合评价法 山东理t 大学硕t 学位论文 a b s t r a c t i i a b s t r a c t r o a dn e t w o r k p l a n n i n g i sam u l t ie c h e l o n ，m u l t i f a c t o r , m u l t io b j e c t i v e s y s t e m i n c o n s i d e r a t e n e s si su n r e a s o n a b l e c o n s i d e r i n gt e c h n o l o g y ，e c o n o m y ,c o m m u n i t y ， e n v i r o n m e n t ，a n dt h e na n a l y s et h er o a dn e t w o r kp r o j e e ta n da l t e r n a t i v es y s t e m a t i c a l l yt o j u d g ed i f f e r e n tp r o j e c t s e f f e c t c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o np r o v i d e sas c i e n t i f i c b a s i sf o r c h o i c eo fr o a dn e t w o r kp r o j e c t s ，a n di ti sav i t a l p r o c e s si n r o a dn e t w o r kp l a n n i n g e v a l u a t i o ni sj u s tam e t h o do fa n a l y s i s s ot h ee m p h a s i so fe v a l u a t i o ni sn o tt h er e s u l t s ，b u t o f f e r i n ge n o u g h i n f o r m a t i o nt om a k ed e c i s i o n m a k e ru n d e r s t a n dt h e a d v a n t a g e a n d d i s a d v a n t a g eo fp r o j c o t s i nt h i sp a p e r , t h et y p e s ，s c o p e s ，m o t i v e sa n ds e l e c t e dp r i n c i p l e so ft h ea t t r i b u t e si nr o a d n e t w o r kp l a n n i n ga r es u m m a r i z e da n dr e i n f o r c e d t h e n ，s u m m a r i z e ss o m ec o m m o nt e c h n i c a l a n df c o n o m i ca t t r i b u t e sw h i c hh a v ei n e v i t a b l el i m i t a t i o n s ，f i n a l l yr e d e f i n e st h e s ea t t r i b u t e s t h eg e n e r i ct h e o r yo ft h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti ss u m m a r i z e df i r s t l y t h e nb a s e do n t h ed i s c u s s i o no ft h em e a n i n ga n db a s i cc o n t e n t so ft h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fr o a d w a y t r a n s p o r t a t i o n ，s o m ea t t r i b u t e so fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tr o a d w a yp l a n n i n ga r el i s t e d t h ed i f f e r e n c eo fc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d si s w e i g h tw h i c hi s c l a s s i f i e dt h e s u b j e c t i v ew e i g h t i n gm e t h o da n dt h eo b j e c t i v ew e i g h t i n gm e t h o d ，e a c ho ft h e mh a v et h e i r o w nl i m i t a t i o n s a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r so fr o a dn e t w o r kp l a n n i n g ，ag r e yr e l a t i o n a la n a l y s i s m o d e lf o rc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fr o a dn e t w o r kb a s e do na n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sa n d i n f o r m a t i o ne n t r o p yw a se s t a b l i s h e d ap r a c t i c a lp r o j e c tw a sp r e s e n t e dt os h o wt h e r a t i o n a l i t ya n de f f e c t i v e n e s so f t h ep r o p o s e dm e t h o d b a s e do nt h en o n c o n f o r m i n gp r o b l e mo fe v a l u a t i o n sf o rr o a dn e t w o r kp l a n n i n g ， c o m b i n e de v a l u a t i o ni sp o i n t e do u t t h er e s u l t so fc o m m o ne v a l u a t i o nm e t h o d sc o m b i n e d a c c o r d i n gt oo p t i m i z a t i o nt h e o r ya n dt e s t e dw i t hk e n d a l lm e t h o da n ds p e a r m a nm e t h o d b e f o r ea n da f t e rc o m b i n a t i o n t h i sp a p e rp r o v i d e san e wt h i n k i n gf o re v a l u a t i o no fr o a d n e t w o r kp l a n n i n gb yc o m b i n a t i o nw h i c hc o u l de l i m i n a t es y s t e me r r o ra n dr a n d o me r r o rm a d e b ys i n g l em e t h o d k e yw o r d s ：r o a dn e t w o r kp l a n n i n g ，e v a l u a t i o n ，w e i g h t ，s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，w e i g h t e d g r e yr e l a t i o n a la n a l y s i s ，c o m b i n e de v a l u a t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名 穆思、 时间：勿彳年占月弓日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发 表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：谚。j 惑 导师签名：彳f ：f 移 j一 时间：勿舞毛_ 弓日 日惆= 碌肜日 1 1 研究背景及研究意义 第一章绪论 公路运输具有机动灵活、快捷、方便、覆盖面广、通达深度深、可达性好等优点， 是唯一能实现“门对门”服务的运输方式，是现代综合交通运输体系的重要组成部分， 是国民经济的重要基础产业和新的经济“增长点”，是社会经济快速、健康、持续发 展的生命线。在一定程度上，标志着一个国家或地区的经济发展水平。 改革开放以来，为了满足社会经济的发展需要，我国公路运输进入了一个崭新的 快速发展时期，覆盖全国及各省的干线公路网正逐渐成型。截至2 0 0 5 年底，我国公 路总里程达到了1 8 0 9 万k m ，高速公路通车里程已超过3 5 万k m ，总量继续保持世 界第二，增长速度居世界第一 我国交通运输业及基础建设迅猛发展的同时，问题日益突现，已成为制约经济发 展的“瓶颈”。如何以最小的代价来缓解交通运输的供需矛盾，改变目前的被动局面， 一直是专家学者致力研究的热点。合理的公路网规划综合评价与科学决策是解决该问 题的关键手段之一。 随着经济的发展和社会的进步，人们对公路交通的发展理念发生着巨大变化，逐 渐形成大交通系统的概念，认识到公路交通发展的目标不能仅限于改善路网性能、缓 解交通拥挤、适应经济增长，还应考虑促进社会持续和谐发展，使之与资源利用、环 境保护相适应，引导经济良性发展。可持续发展的公路网规划综合评价是有待研究的 新课题。 公路网规划属于多层次、多因素、多目标的复杂系统，复杂系统仅考虑某一两方 面是完全不够的，也是不合适的，因而应该运用科学的方法，从技术、经济、社会、 环境多方面综合考虑，对公路网规划方案和备选方案进行全面系统的定性和定量分 析，以度量不同方案的相对价值，为公路网方案比选提供科学的判别依据。先进的设 施是实现公路交通现代化的硬件前提，正确的战略、决策是实现公路交通现代化的软 件保证，两者相辅相成，互为促进。 因此，公路网规划综合评价是公路网规划过程中的最后一个关键环节，也是公路 网规划的核心内容，即所进行的一切规划工作所产生的信息、结果和方案等都将汇集 于此，以便制定出最终付诸实施的公路网建设方案。评价本身是分析问题的手段，评 价为决策服务，评价重点不在评价的结果，而在于向决策者提供足够多的信息，以便 决策者掌握和辨别各种方案的优缺点，最终做出“最优”的决策【“。 1 2 公路网规划综合评价国内外研究现状 鉴于公路网规划综合评价在公路网规划中的重要地位，几十年来，国内外的交通 规划者在这方面做出了大量的研究工作。现将国内、国外的研究情况分别进行阐述。 1 2 1 国外研究情况简介2 。6 l 最早被引入方案投资决策中的评价指标是经济评价指标，它以美国b e n j a m n i n f r a n k l i n 提出的工程经济中的费用一效益理论为基础，它是资本主义经济自由竞争条 件下的私有企业追求利润最大的目标评价决策依据，该方法将项目的效益和成本以单 一的货币为单位去度量，偏重于以货币单元的形式分析方案的微观利益，而没有涉及 项目建设的一些难以货币化的效果。 从六十年代末到七十年代初，交通规划人员注意到不易按货币方式衡量的问题， 如项目对大气质量、社会效用、资源分配、能耗的合理分配和经济发展等影响，都要 融合到评价过程中去。随着评价内容的扩展，费用一效益分析法的局限性日益突现。 随之出现了评分分析法和加权图表法，此法的优点可将社团的目标进行加权，以反映 决策者的意志，而其影响则不需要用货币方式表示出来。对每一比较方案定量记分， 只需将每个目标的影响单独记分相加即可。分级评分法仍存在着一些问题，如主观加 权过程中，在评价中采用何人的评分作为数据，常引起争议；而且分级评分法也未提 供比较方案的相对效果方面的有用资料，同时也不能表明比较方案的预期效益相对成 本来说是否合算。 以上两种方法都不能为决策者提供完整的信息。因此，又出现了成本一效果分析 方法，成本一效果分析法为综合评价奠定了基础，它考虑了非货币化的效果和隐含的 均衡关系，能紧密地与目标联系起来，但它们不能提供比较方案间相对价值指标的资 料。因此，在城市交通规划中出现了修正成本一效果法，该方法将效果指标和评价方 法结合到一个过程中。 美国、英国等国家公路网规划建设决策支持系统，交通分析功能强，评价功能弱， 评价理论也不先进，这可能受四阶段的交通规划理论的限制。意大利已研制和开发了 公路运输环境评价决策支持系统。 各国越来越意识到公路建设对社会、经济的重要性，在公路网规划理论不断创新 和完善的同时，公路网规划评价理论和方法也有长足进步。各学科飞速发展，相互交 叉融合，如系统学等基础理论的创立，以现代物理学为基础的耗散结构理论、协同论、 突变论等新兴理论的诞生，如模糊数学、数量经济学等数学手段的发展，以及大型计 算机和软件的开发，这一切使包括技术、经济、社会、环境等多目标综合评价得到进 步的发展和完善。 2 1 2 2 国内研究情况简介【7 j 我国公路网规划评价中最初采用基于有一无规划方案的技术评价和经济评价，后 来增加了社会环境评价，现在多采用综合评价方法。 交通部公路科学研究院对区域公路网效应采用模糊综合评价模型，选用路网密 度、路网适应能力、铺面率等作为定量分析的评价指标。 长安大学( 原西安公路交通大学) 采用系统聚类分析方法进行公路网综合评价， 首先采用聚类分析法将被选方案分为两大类，然后选用公路网交通特征参数建立线性 判别函数，根据被选方案的判别函数值的大小进行排序选优。另外，长安大学还提出 基于层次分析法的二级模糊综合评判方法，基于模糊理论和神经网络技术的公路网综 合评价方法。 长沙交通学院和江苏省交通科学研究院所采用层次分析法( a h p ) 进行区域交通 网络规划的评价，先建立包括供需平衡状况、社会政治方面、经济方面、技术方面、 稀有资源等多方面的综合评价指标体系后，用层次分析法来确定各指标的权重系数， 计算各方案的综合分值。 吉林大学提出了利用d e a ( 数据包络分析) 方法建立公路网综合评价的非均一评 价模型，d e a 是基于评价对象的输入、输出数据，通过建立数学规划模型来综合评价。 东南大学提出了多层次模糊综合评判法和层次一关联法，前者以技术子系统、经 济效益子系统和社会效益子系统组成评价系统，各评价指标权重由层次分析法确定， 指标值由模糊定量和等级定量两种方法确定；后者将层次分析法和关联分析法相结 合，以适应性评价、经济性评价和环境评价构成评价系统，在综合评价指标体系的建 立中，充分考虑简明实用的原则，同时考虑我国目前资金、土地等资源紧张的实际情 况，将方案的可行性指标单列出来，使评价更科学、合理。 同济大学吴海燕博士对公路网规划评价指标体系进行了专门的研究，并用专家系 统来辅助评价指标选取，其研究成果较全面、客观，具有一定的普遍性和交互性，但 缺乏对指标间的相关性分析与综合评价方法的研究。 1 2 3 国内研究存在的问题 根据前面介绍的内容，可以看出，我国在公路网规划评价方面做了大量的工作， 采用了一些先进的分析、评价和决策技术，针对不同的规划建立相应的评价指标体系， 但在实际应用过程中存在的不足之处和仍需进一步完善的地方： 1 就国内外公路网规划的理论研究和实际应用的情况来看，在综合评价方面， 还比较偏重于公路网技术和经济方面的评价，对公路网总体水平的评价还有待于进一 步探索和完善，公路网内、外部环境之间的衔接、互动关系的研究还很不成熟； 山东理1 = 大学硕十学位论文第一章绪论 2 对社会政治方面的评价，大多采用定性分析的办法，其量化指标的选取是一 大难题，至今未有较好的办法，定性分析的办法是必不可少的，但是采用定量的方法 将社会因素考虑到综合评价模型当中去也是非常有必要的； 3 可持续发展的公路网规划评价指标需要进一步研究和完善： 4 目前各种公路网规划综合评价方法结果的非一致性阀题，至今都没有合理的 解决办法； 5 综合评价模型理论、方法及应用需进一步完善研究。 1 3 本文研究内容 本文的出发点是以系统工程思想为指导，借助模糊数学、运筹学、图论学、网络 学、决策科学和决策支持系统等方面知识试图解决以上提出的几个方面问题，而并不 系统地探讨论述公路网规划综合评价。 全文共分为六章，各章的主要内容如下： 第一章绪论。首先论述本论文研究背景及研究意义，其次简述公路网规划综合 评价的国内外研究现状，并指出国内在该领域研究存在的主要问题。 第二章公路网规划评价指标。从对公路网规划评价的目的和评价指标选取原则 总结和补充入手，总结技术评价和经济评价中的常用评价指标，指出技术评价指标中 传统连通度的局限性，并提出一些定性和定量的环境评价指标。 第三章首先简要介绍了可持续发展的一般理论，然后据此分析公路交通运输的 可持续发展的含义，探讨了公路交通与经济、社会、土地利用、资源利用、环境保护 可持续发展内容，最后在此基础上提出可持续发展的公路网规划评价指标。 第四章加权灰色关联法。首先，简述两种常用的公路网规划评价方法；随后， 建立基于信息熵和层次分析法确定权重的灰色关联决策的公路网规划评价模型，通过 实例表明该方法的科学性和可行性。 第五章组合评价法。针对公路网规划方案评价结果的非一致性，提出组合评价 法，它利用最优化理论对常用评价方法的评价结果进行优化组合，同时，运用k e n d a l l 一致性系数法和s p e a r m a n 等级相关系数法分别进行事前、事后检验。为公路网规划 综合评价提供一条新的思路。 第六章对本文所做的工作与今后研究的方向作了简要说明。 4 山东理t 大学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标 2 1 概述 第二章公路网规划评价指标 2 1 1 公路网规划评价类型及范围 公路网规划评价是针对公路网规划各阶段、全过程、全方面的决策、实施、结果 等做出的全面评价。公路网规划评价贯穿于公路网规划中的每一个环节，如图2 1 所 示。 图2 一l 公路网规划流程图 ( 1 ) 总体设计阶段 评价主要用来分析公路网规划范围、期限及规划目标等一系列前提条件，这项工 作是对规划总方向的把握。一般由领导决策机构和专家分析讨论拟定。 ( 2 ) 现状分析阶段 通过评价分析，全面地判断公路网适应程度的过程，其目的是通过对公路网规模、 山东理t 大学硕士学位论文第：章公路网规划评价指标 布局与社会经济发展要求的适应情况及等级、容量、交通量适应情况，找出存在的 问题。 ( 3 ) 发展预测阶段 预测结果的合理与否直接关系到规划方案实施效果，但考虑到许多预测方法自身 具备一定的检验能力，故一般不单独提出。 ( 4 ) 方案设计阶段 从方案的技术性能、经济效益、环境影响、社会影响等多方面进行综合考虑，为 决策者提供决策依据。同时，通过方案评价还可以发现方案中存在的问题，有助于解 决问题。 ( 5 ) 规划实施阶段 这种评价通常称为后评价，主要对方案实施后的实际效果进行分析，以使下一轮 规划更科学、合理。 综上所述，公路网规划评价可分为规划过程中的评价、建设过程中的评价和后评 价。不同阶段的评价，它的评价目的是不同的，因而它的侧重点不同，评价的内容也 不同，评价所采用的方法也不同。评价的内容又常和公路网规划的目的相关性很大， 公路网规划的目的往往具有多重性，而且随着经济发展和社会进步，公路网规划的目 的不断增多，解决交通问题己不再是其唯一的目的，通过交通建设来带动与其相关经 济产业发展，提高社会劳动就业，还有促进区域经济开发和经济增长，从而逐渐消除 贫困差距等。规划评价内容又和采用的规划理论有关，不同的规划理论所获得的有关 交通方面的数据是不同的。评价一般通过一些指标进行，而指标的选取又和评价类型、 评价内容、规划建设的目的和评价方法、指标量化容易程度、交通规划理论、交通规 划范围等有关，因此，评价指标选取及不同内容的评价方法需要考虑的因素是非常复 杂的，也不是一成不变的，很难找到一组固定的适用所有评价类型的评价指标和评价 方法。鉴于其复杂性，本文不可能阐述所有类型的评价，重点放在公路网规划方案设 计阶段的评价。 2 1 2 公路网规划评价目的 评价本身不是决策，然而为决策服务，美国m d 迈耶【l5 】认为规划评价的目的有 三个，第一，评价是确定各个比较方案的价值和确定一个方案比另一个方案更为可取 的过程；第二，评价为决策者提供政策建议的影响、权衡轻重和不可靠性的主要方面 信息；第三，评价向规划人员提供确定进一步研究范围的机会。可见，评价本身是分 析问题的手段，它既为公路网规划方案设计、优化与决策，提供了科学的判定依据， 它又可帮助决策者理解复杂的系统，评价在公路网规划中起着承上启下的作用。 因此，评价的过程是分析问题的过程，又是向决策者提供信息的过程，评价在规 6 山东理工大学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标 划技术人员与决策者之间架起了一座桥梁，评价的重点不应放在评价的结果上，而应 集中在应做的决策和决策者所面对的问题上，向决策者提供比较方案的实施条件、不 同团体的得失、可能的影响和不确定性以及规划目标的吻合程度等比较方案的全面的 信息，决策者可能对规划技术和决策技术不甚了解，规划技术人员应该把一些认为适 当的信息( 包括规划技术信息和决策技术信息) 溶合到分析中去，并且以明白易懂和有 用的形式向决策者提供有关比较方案的价值信息。 2 2 评价指标选取原则 评价是按照选定的规则和方法，对归类的指标进行系统的优劣评定。目前，已研 究出的单项指标有几十种，但多数为技术指标，并不全面，选取的不同指标对评价结 果影响很大，指标选取有很多的影响因素且有很大的主观性，不同的人可能对同一问 题选取不同的指标，得出不同的结论。为了评价结论尽可能的客观性、全面性和科学 性，评价指标选取必须遵循一定的规则。 规则1 目标一致性原则 目标是人们行动的指南，是系统工程分析方法的第一步，所有方案所能达到目标 的程度信息是决策者决策时最关心的信息，也是衡量一个方案好坏的一个主要标准。 因此，所选取的指标必须能够反映出所能达到目标程度的信息。 规则2 系统性原则 单个指标只能反映规划目标的某一方面，但选取的所有的指标应能够展现公路网 的结构、功能及适应性等技术性能，经济、社会及环境特征，又要反映出规划者、公 路使用者和非使用者、管理者等全面的、完整的信息。 规则3 可操作性原则 指标含义应明确且易被理解，指标量化时所需资料收集方便，能够用现有的方法 和模型求解。 规则4 科学性原则 单个指标在理论上是比较完备或完备的，能客观地、科学地反映公路网某方面的 信息。 规则5 可比性原则 选择指标时，必须考虑在横向上( 国家之间、省市之间) 、纵向上( 不同时期) 对 公路网进行比较，以便找出在不同发展时期、不同地区特点情况下的公路网发展水平 的差距和存在的问题。 规则6 独立性原则 避免指标间的包含关系，以消除评价结果因指标相关而产生倾向性，人为地夸大 公路网的部分性能。 7 山东理t 大学硕十学付论文第二= 荤公路网规划评价指标 规s j j 7 重点突出原则 指标既要能全面地、客观地反映公路网的性能，又要重点突出，避免次要的信息 冲淡主题，指标要具有代表性。 规则8 定量与定性相结合原则 规划评价中，就目前的技术发展水平而言，有些交通影响是难以定量，如文化、 精神、社会，环境方面的影响，无法按模型去精确量化，若不考虑这些方面的影响， 又失去了评价的全面性，所以，要定量与定性相结合，采用模糊量化或尺度量化等定 性分析量化技术，以补充单纯定量评价中数据不足。 规则9 指标选取要考虑所采取的评价方法 多指标的评价决策采用主观权重，根据人们比较判断的特点和普通人同时辨别事 物能力的极限个数为5 9 的心理学研究成果i “6 1 7 l ，同一类型的同一层次上的指标不 能超过9 个。 规n l o 指标选取要考虑规划所采用的规划理论 目前交通规划理论有三大流派，总量控制法【l s 】、四阶段法及混和法【1 9 j 。这三种 规划理论原理和优缺点如表2 1 。 表2 1 交通规划理论及优缺点 8 山东理- 大学硕士学位论文第二章公路网觇划评价指标 从表2 一l 可以看出总量控制法很难得到与交通流量有关的数据，例如交通量、车 速、动态( 时间) 可达性、饱和度等。因此，不能选用与交通流量有关的指标。从规划 范围分，公路网规划可分为国道网、省道网、市道网以及县、乡道网规划。县、乡道 网由于流量小，主要考虑覆盖性和连通性，一般用总量控制法，只进行公路网规划的 技术评价。四阶段法一般用于解决交通拥挤问题的公路网规划，技术指标都以交通流 量为基础。 规则1 1 映射原则 有时需要评价某个目标，很难找到直接反映该问题的指标，需要从目标实现所体 现出来的现象进行映射提炼。如评价一个地区的居民健康状况，可采用居民的发病率 或人均医疗费用。 规则1 2 指标的时间和空间界定 时间界定是指标的使用年限，空间界定是指标所涉及的地理范围。对于不同的规 划区域选取指标的期望值有所差异，而同一区域不同时期的指标期望值也不尽相同。 所以，选取指标时考虑时间和空间界定。在第三章中涉及的可持续发展评价指标对时 间和空间界定都比较大。 规贝u l1 3 指标具有宏观性原则 公路网规划主要考虑到未来的公路网，人们对每个项目的了解比较简略，公路路 线的空间形式( 如平曲线、纵曲线、横断面) 在一定范围内具有一定的灵活性，况且， 未来公路网的运行状况的确切数字都是未知数，所以，必须从宏观上考虑公路网规划 评价指标。 2 3 评价指标选取方法 公路网规划评价内容多，涉及面广，评价指标选取考虑的因素也很多，在选取指 标时，没有经验者很可能参考一些论文上的个案范例或一些课本上的说明简单地罗列 一些指标，并对照指标选取原则，但忽略指标的使用前提。由于规划建设的目标、决 策者决策时所需要的信息在不断地变化，过去适用的指标，现在不一定合适。本节重 点总结过去常用的指标选取方法。 1 目标层次分类展开法【1 6 “7 l 把规划建设拟定的抽象或含糊其词的目的按逻辑分类向下展开为若干目标，再把 各个目标分别向下展开为分目标或准则，依次类推，直到可定量或可进行定性分析( 指 标层) 为止，如图2 - 2 。一般顶层为抽象的目的，第二层分别为技术、经济、环境或技 术、经济、社会、环境等目标，中间为若干准则层，最后一层为指标层。逐层展开时， 避免下层元素隶属于其上层两个不同类别的元素，即元素间有结构依存关系，否则， 9 评价就要采取内部依存的层次评价方法，这将带来麻烦，更不利于计算机编程。工程 评价大多采用完全层次结构。 目的层 目标层 准则层l 准则层t l 指标层 图2 - 2 目标分解图 在分类时一般按逻辑层次分类法进行，分类太多时，超过人的主观判断能力( 评 价时主观赋权) 时，可在同类中进行合并。 目标层次分类展开法是最常用的方法，它把范围法和目标法综合成一体，按此法 选取的指标直接与目标相关，具有层次性，并且可随着目标增多而扩充。 所谓范围法，就是按评价的主要内容进行分类，然后逐类定出指标，它也可以随 评价的内容增多而扩充，但缺乏层次性，难以与规划建设目标直接挂钩，美国西雅图 可持续发展报告就采用了此法。 2 因果法 多用于环境、社会方面指标选取。它是根据社会、环境与规划建设项目之间的因 果关系及影响程度进行评价指标选取，所谓的状态一压力一回应 ( c o n d i t i o n s t r e s s r e s p o n s e ) ，它解决了社会环境的四个最基本的问题：社会环境会发生 什么变化? 为什么会发生变化? 这种变化为什么重要? 我们要做什么? 在这一框架下，公 路网规划建设项目可以看成是影响社会环境状态的主体( s t r e s s o r s ) ，而状态反过来又 影响社会环境条件，作为回应可直接通过修改公路网规划建设项目或方案来调整社会 环境状态。 3 复合法 单个评价指标有些虽然能够反映问题的某个或某些方面，但并不完备，存在着一 些缺陷，若把这类评价指标并列出来体现全部评价内容，又难免存在相关性，这就要 把它们复合在一起。所谓复合法，就是把两种或两种以上的单个评价指标按一定的数 学规则组合在一起，使原来指标各自的优点得到加强，同时克服了原有的部分缺点。 l o 山东理工大学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标 有时为了方便人们对某个问题的理解和量化，也把独立完备的单个指标复合在一起， 组成复合指标，如大气污染综合指数，也有些指标本身具有复合含义，能反映问题的 几个方面，这是一种特殊的复合。 在具体选取指标时，这三种方法可联合使用。 2 4 公路网规划评价指标 评价结果的可靠性不仅取决于指标的科学性，也取决于指标的量化的科学性。目 前对单个的技术、经济评价指标研究较多，有些指标有待于进一步完善，为了方便指 标选取和正确量化，有必要作进一步的综合、分析、了解和改进。本文重点对常用指 标的改进及环境评价指标的量化。 2 4 1 技术评价指标 公路网规划的技术评价主要从公路网的规模、空间布局、连通情况、通达深度、 结构优化等方面进行定量、定性分析，它是公路网规划评价中必不可少的重要组成部 分。不同层次的公路网规划，在技术上要求是不同的，如县乡网规划主要强调公路网 的结构和向理想公路网的逼近，即连通性和覆盖性；下一层次的规划路网必须符合上 一层次的规划路网并受上一层次路网的约束，是上一层次路网的集散道路和补充；上 一层次的规划路网是下一层次规划路网的主要组成部分，并且是下一层次路网的干 道；顶层路网具有通道功能，是各层次路网的主干道，并形成网络。了解各层次公路 网的关系是技术评价的前提。下面总结公路网的技术评价常用指标体系。 1 公路网密度 公路网密度是一项常用的客观指标，其大小反映了一个国家或地区的公路网发展 水平，在一定程度上体现了路网的内部结构及其合理性。依据分担的对象不同，公路 网密度具有以下几种的计算模式： ( 1 ) 面积密度( k i n 1 0 0 2 k m 2 ) ：指单位面积拥有的公路里程长度。即 n = 形 ( 2 1 ) ( 2 ) 人口密度( h a 万人) ：指单位人口拥有的公路里程长度。即 印=(2-2) ( 3 ) 经济密度( k i n 亿元人民币) ：指单位经济产值占有的公路里程长度。即 地= p ( 2 3 ) 1 1 山东坶t 大学硕士学位论史第一j 章公路网规划评价指标 ( 4 ) 运输密度( k i n 亿车公里) ：指单位运输周转量占有的公路里程长度。即 y r = ( 2 4 ) ( 5 ) 车辆密度( k m 百辆) ：指单位车辆占有的公路里程长度。即 ，= ( 2 5 ) ( 6 ) 综合密度：指面积密度、人口密度、经济密度三者乘积的立方根。即 y z = i ，。，。y g ( 2 - 6 ) 上述式( 2 1 ) ( 2 6 ) 中l 、a 、p 、g n p 、t 、n 分别表示公路的实际里程长度、 区域的面积、人口、国民生产总值、运输周转量及车辆数。 以上介绍的公路网密度为绝对公路网密度，使用的是绝对公路里程长度，没有考 虑到公路技术等级的差别。所以，必须引入公路当量里程长度的概念，即 ， 工= b j r r l j j ( 2 7 ) j 1 0 式中工一标准二级公路一个车道的里程，k r a ： 6 ，一，级公路一个车道的等效系数( 表2 2 ) ；j i y 值为j - - 0 、1 、2 、3 、4 、5 ， 分别代表高速、一级、二级、三级、四级、等外； 一，级公路的车道数，条； 一j 级公路的实际里程，k r a 。 表2 - 2 各级公路的等效系数 将公路当量里程长度代入( 2 1 ) ( 2 6 ) 中，把绝对公路网密度转化为当量公路 网密度，消除公路等级带来的差异，并可使密度指标具有可比性。但是，无论绝对密 度指标还是当量密度指标都未考虑公路网、人口、经济、车辆、运输周转量等的空间 分布及出行强度。 2 公路网连通度1 2 0 j 公路网连通度是通过考察各节点的连通状况，体现了网络的一种结构上的特征。 从公路网布局方面反映公路网的结构特点，规划区域内各节点间依靠公路相互连通的 强度，称之为公路网连通度，记为c ，计算公式为 c ：告 沼s ， 式中c 一规划区域内公路网连通度； 一规划区域内公路网总里程，k m ： a 一规划区域面积，l a n 2 ： 一规划区域应连通的节点数，个： f 一公路网变形系数( 非直线系数) ，定义为实际线路总里程与直线总里程之比。 当c 值接近1 o o 时，路网布局为树状，各节点间多为二路相通，连通性差；c 值 为2 o o 时，路网布局为方格网状，节点多为四路相通，连通性较好；当c 值略大于 3 o o 时，路网布局为三角网状，节点为六路连通，连通性更好，c ；3 2 2 为理想状态。 如图2 3 所示。实际规划时c 值与选取的节点关系很大，一般来说，c 值最好在 2 o o 3 o o 之间。对于一般干线公路，平均连通度的目标值c - - 2 0 2 5 。 辩鞯鞲藜 2 c = l ，0 0 c - - 2 0 0 图2 - 3 路网布局形式 4 i 52 c - 3 2 2 4 h 图2 4 某公路网规划方案示意图 1 3 5 山东理下大学硕十学位论文第二二章公路网规划评价指标 但是，传统的连通度有其局限性，对图2 4 中的公路网结构进行分析。可以看到， ( i ) 和( i i ) 中的边数与节点数相等，由式2 8 计算可得，两种方案结果相同，说明 这两种公路网布局结构一致，实际则不然。( i ) 是以节点l 为中心进行路网布局的， 而( i i ) 是以节点4 为中心进行路网布局的。假设节点l 为某省特大城市，则( i ) 的路 网布局较为合理，而( i i ) 的路网布局是不符合要求的。由此可见，规划节点的重要 度是公路网布局结构合理与否影响因素，传统的连通度评价指标中未考虑规划节点重 要度，无法全面地反映各节点相互连通的强度，由此得到的评价结果不能科学客观的 反映公路网布局规划方案连通效果的优劣。因此，本文进入组合连通度概念。 记c ，为网络n ( v ，e ) 中节点心、v ，o ，) 的连通度，h 为节点一的重要度，称 h w , c ，( f _ ，l 为网络的节点数) 为节点q 的组合连通度。 面 公路网连通度为网络n 中所有节点组合连通度的平均值，记为石， 月 n 石= 土h q ( f - ，n 为网络的节点数) 。 ( 2 9 ) ”百i 节点重要度的影响因素有政治、社会、军事、面积、人口、经济发展水平、交通 需求等。节点重要度的取值可以在对规划节点全面考察的基础上，由专家打分得到。 3 公路网理想规模接近度 鉴于各地区经济发展水平和人口密度的差异，单一的公路网密度指标不能确切评 判公路网规模对社会经济发展的适应程度，因此有必要引入“公路网理想规模接近度” 指标来评价公路网建设规模的适应程度【2 l 】，该指标定义为规划公路网实际道路长度 与理想道路长度的接近程度。 根据“道路密度与人口和面积的平方根以及经济指标成正比”的国土系数理论， 理想的道路长度为 工= k 万 ( 2 1 0 ) 式中k 一道路网系数( 经济指标系数) 爿一规划区域面积，1 0 3 k m 2 p 一规划区域内的人口，1 0 3 人 理想的道路网系数k 值，可用人均国民生产总值通过回归分析发达国家的道路网 系数的实际值求得。综合考虑地区面积、人口、经济力量等基本要素的“公路网理想 规模接近度”可表示为 ， d p = = 垒( 2 “) k 4 a p 式中一规划路网实际干线公路里程，k m 。干线公路指高速公路、一级公路，二级 公路。 山东理工大学硕士学位论文 第_ 章公路网规划评价指标 d p 越接近于1 o ，规划路网规模越接近于理想公路网规模。 4 公路网等级水平 公路网等级水平指规划区域内各路段修正技术等级的加权平均值。公路等级的高 低将直接影响公路交通运行状况【2 1 1 。其计算公式为 g = 匹。q ，仉) i e l ( 2 - 1 2 ) 式中g 一公路网等级水平( 0 s g 量5 ) ； 厶规划区域内各路段的公路里程，k m ； g 一规划区域内各路段的技术等级。对应高速、一级、二级、三级、四级、等 外，g ，分别取0 、1 、2 、3 、4 、5 ； 。一规划区域内各路段的等级修正系数。即 玎f = a 。x 轨 ( 2 - 1 3 ) 式中m 一车道修正系数，为路段实际车道数和标准车道数之比； 6 ，一车道宽度修正系数，为路段实际车道宽和标准车道宽之比。 各等级公路标准车道数与标准车道宽取值参考公路工程技术标准( j 1 gb 0 1 2 0 0 3 ) 确定，见表2 - 3 。 表2 3 各等级公路标准车道数与车道宽 5 公路网覆盖度 公路网密度指标说明了单位面积国土上平均道路拥有状况，主要反映公路网建 设的总体规模和数量水平，但难以反映公路网分布的均匀情况。这个指标更适用于宏 观层次的规划问题( 例如交通投资分析等) 。公路网覆盖度指标则可以从数量上反映出 区域的公路网覆盖情况，适用于较为具体的公路网规划，它比公路网密度指标更为 符合实际评价和规划的要求。 以长度为足( 评价尺度) 的正方形组成的方格网覆盖整个评价地区，可得其中有 道路通过的方格网单元的格数为( 詹) ，取边长为b = 要，同理可得( r ，) ，则定义 公路网覆盖度为 ( 2 1 4 ) 蚓呻 警 山东理1 = 大学硕十学位论文第二章公路网规划评价指标 由式( 2 1 4 ) 可以看出，在同样的公路网密度情况下。路线分布越均匀，公路网 覆盖度指数越高，说明公路网覆盖度可将公路网密度指标不能反映出来的、与道路分 布相关的路网覆盖情况反映出来。 6 迂回率 迂回率表征节点之间的连接相对于直线连接作何种程度的迂回，定义为最短实际 公路距离和假想壹线连接距离之比 2 0 l 。其计算公式为 ， 巧= 3 。 ( 2 - 1 5 ) 式中l f 、，节点间的迂回率： 如- - i 、，节点间的最短公路距离，k m ； 以一f 、，节点间假想直线连接距离，即空间距离，k m 。 理想状态下迂回率为1 ，一般情况下，迂回率实际值大于1 ，但任意两节点间的y 值不宜大于2 0 ，迂回率大于2 0 时为高迂回率连接，则考虑设置新线( 包括道路的 升级) ，以强化节点间的连接。 7 公路网平均车速 公路网平均车速是由公路交通中的公路系统、车辆系统和管理系统综合作用的结 果，它综合反映了公路网的系统性能和公路网的交通服务质量。其计算公式为 ( k 上，q ，) 阽急丽 q 。6 式中r 一公路网的平均车速，k m h ； h 一公路网中第f 路段平均行驶车速，k m h ； l 一公路网中第f 路段里程，k m ： 吼一公路网中第i 路段交通量，v e h d ； 8 公路网拥挤度