（交通运输工程专业论文）公路网规划方法及其应用研究.pdf

摘要 尽管我国公路网建设已取得了巨大的成绩，但随着区域经济的发展， 交通问题日趋严重。其主要原因是公路网布局不合理，难以满足交通需求 增长的要求。中小城市的道路网普遍存在着公路网技术等级低、服务水平 差等问题。因而公路网建设已成为了各个大中城市在基础设施建设领域中 的重要问题，随之而来的如何科学合理的建设公路形成路网就成为大中城 市迫切要解决的问题。同时公路网的规划与建设也应该与地区的经济发展 相适应，由点到线，由线到面逐步展开。 本论文从中小城市公路网建设合理规划的角度出发，首先将中国的公 路网建设情况与国外进行对比，指出了我国目前在公路网规划中所存在的 问题，随后在研究公路网规划的理论与方法的基础上，提出了一系列的原 则与方法，如总量控制与四阶段法相结合的方法等，探讨了进行交通调查 所需要的数据信息、需求预测的理论与方法以及相关的影响因素。最后针 对自贡市特有的社会、经济、地理环境，调查了解其交通运输现状以及公 路网情况，在此基础上，本论文利用四阶段预测法公路网规划的方法对自 贡市近远期的公路网进行了合理规划，给出了科学的、符合未来发展的规 划方案。 本论文在如下方面有一定的特点： 1 ) 对当前路网规划与建设中存在的问题分析比较透彻，并且在中型 城市区域的公路网规划方面有深入的研究，提出了一系列适合我国中西部 地区中等城市路网规划实情的原则与方法。 2 ) 需求预测方法阐述深入，将对当前一些城市在o d 调查与预测上 无从着手有指导意义； 3 ) 自贡市的调查与分析比较详细，具有科学性与实践性。 关键词：公路网、规划、交通需求、预测、排序 a b s t r a o t u pt on o w , t h ec o n s t r u c t i o n o fh i g h w a yn e t w o r ki s r e a l l yg e t t i n g t r e m e n d o u ss u c c e s s b u tt h et r a f 五c p r o b l e m s o f r e g i o n h a v eb e c o m e i n c r e a s i n g l ys e v e r ew i t ht h ed e v e l o p m e n t o f r e g i o ne c o n o m y o n eo f t h em a i n c a u s e so f t h e s ep r o b l e m si st h a tt h es t r u c t u r e o f h i g h w a y n e t w o r kc a n n o tm e e t t h ei n c r e a s i n gr e q u i r e m e n to fr e g i o nt r a f f i c d e m a n d f u r t h e r m o r e ，h i g h w a y n e t w o r k m o s t l yi st h et r o u b l eo f t e c h n i c a ig r a d ea n d s e r v i c e1 0 w t h u si tp l a y s a n i m p o r t a n tr o l ei nt h ef i e l do f t h ec o n s t r u c t i o no fb a s i ce s t a b l i s h m e n ti na r e a i ti se x i g e n th o wt oc o n s t r u c th i g h w a ys c i e n t i f i ca n dm a k et h e mc o m ei n t o b e i n gn e t w o r ki n t h er e g i o nt r a f f i c i nt h es a m et i m e ，t h e p l a n n i n ga n d c o n s t r u c t i o no f h i g h w a ys h o u l da d a p tt ot h ed e v e l o p m e n to fr e g i o ne c o n o m y a n d o p e r a t eo ns t e pb ys t e p f o rt h er e a s o n a b l ep l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o no ft h eh i g h w a yn e t w o r ki n m e d i u m - s i z e dc i t i e s ，a tf i r s t ，t h et h e s i sh a sc o m p a r e dt h ec o n d i t i o no fc h i n a w i t ho n eo f f o r e i g n i nt h ec o n s t r u c t i o no f h i g h w a yn e t w o r ka n dp r e s e n t e dt h e e x i s t i n gp r o b l e m s 。i nt h ef u u n d a t i o n o ft h e t h e o r y a n dm e t h o d so ft h e p l a n n i n go fm g h w a yn e t w o r k as e r i e so fp r i n c i p l ea n dm e t h o d sh a sb e e n a d v a n c e d ，s u c ha st h em e t h o dl i n k e dt h em e t h o do fg r o s sc o n t r o li n t o 4 - s t e p - f o r e c a s tm e t h o d t h et h e s i sh a sd i s c u s s e dt h ed a t at h eo ds u r v e y n e e d e da n dt h et h e o r ya n dm e t h o d so ft r 黼cd e m a n df o r e c a s t a t1 a s t t a k i n g z i g o n ga sa ne x a m p l e ，f r o mt h ea s p e c to fe c o n o m y , s o c i e t ya n dg e o g r a p h y i t s e l f , t h et h e s i sh a sp l a n n e dr e a s o n a b l yi t sh i 曲w a yn e t w o r ka d o p t e dt h e 4 - s t e p - f o r e c a s tm e t h o d i nt h en e a ra n df a rf u t u r e 。g a i n e dt h es c h e m ew h i c hi s f i tf o rt h ed e v e l o p m e n t a lr u l e t h et h e s i si sc h a r a c t e r i s f i ca sf o u o w s ： 1 ) p r o b l e m so ft h ep l a n n i n ga n dc o n s t r u c t i o no fh i g h w a yn e t w o r ki s a n a l y z e di n t e n s i v e l y i th a sd o n ed e f i n i t er e s e a r c ho n t h ep l a n n i n g o f h i g h w a y n e t w o r ki nm e d i u m s i z e dc i t i e s e s p e c i a l l y a n das e r i e s o fp r i n c i p l ea n d m e t h o d sh a sb e e np u tf o r w a r dw h i c ha c c o r dw i t ht h ef a c to ft h ep l a n n i n go f h i g h w a y n e t w o r ki nm e d i u l n s i z e dc i t i e so f m i d w e s ta r e a 2 ) t h em e t h o d so fd e m a n df o r e c a s ts t u d y sd e e p l y , w h i c hw i l li n s t r u c t s o m ec i t i e si nt h e a s p e c to f t h eo ds u r v e ya n d f o r e c a s t 3 ) t h ei n v e s t i g a t i n ga n da n a l y s i si nz i g o n gi sd e t a i l e d ，s c i e m i f i ca n d e a s y t op u ti n t op r a c t i c e k e y w o r d s ：h i g h w a yn e t w o r k ；p l a n n i n g ；t r a f f i cd e m a n d ；f o r e c a s t ；t a x i s 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 页 第1 章公路网规划综述 公路是国家经济建设和国防建设的基础设施，是综合运输网络系统 的主体。公路运输及其发展将关系到各国国民经济的发展水平，公路设 施先进与公路运输的发展是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志 之一。 1 1 我国公路网现状 尽管改革开放以来我国的公路建设取得了巨大的成就，但我国的公 路建设水平仍落后于发达国家，相当于其2 0 世纪七八十年代的建设水 平。表1 - 1 列举了我国与一些国外主要发达国家的公路建设指标，可以 看出，我国的公路建设与发达国家相比还有很大差距。 表1 1 我国与一些主要发达国家的公路建设指标对比 里程面积密度人口密度铺装率 国别年份 ( 万公里)( 公里平方公里)( 公里t j 人)( ) 加拿大 1 9 8 78 7 4 48 53 4 03 32 9 美国 1 9 8 76 2 3 3 36 7 02 5 5 4 45 6 日本1 9 8 81 1 0 4 32 9 2 09 0 5 26 6 7 英国 1 9 8 83 5 2 31 5 3 06 1 8 01 0 0 法国1 9 8 88 0 1 51 4 6 01 4 3 7 01 0 0 意大利1 9 8 7 3 0 1 91 0 0 05 2 6 91 0 0 中国2 0 0 11 6 9 b1 7 71 3 3 09 1 o 按照我国公路网建设总体规划，从“八五”开始，用几个五年计划 的时间，建成总体布局为“五纵七横”的1 2 条国道主干线，总长约3 5 万公里，基本上都为高速公路，这几条国道主干线将贯穿北京和各省市 自治区的首府，连接所有人口超过1 0 0 万的特大城市和9 3 人口超过5 0 万的大城市，串连的城市超过2 0 0 个，约占全国城市的4 3 。具体如图 1 1 所示。可见，一个大规模的公路交通建设高潮正在我国兴起。 西南交通大学工程硕士学位论文 第2 页 图1 1 “五纵七横”国道主干线 到2 0 0 1 年底，全国新增公路里程2 9 5 万公里，全国公路里程超过 1 6 9 万公里，高速公路里程突破1 9 万公里。二级以上公路里程达2 2 7 万公里，占公路总里程的比重比2 0 0 0 年增加了o 3 ， 路网规划是要对区域的土地利用，社会经济发展，城镇布局规划等 进行全面了解和预测。只有超前规划和建设，搞好战略性的长远规划， 才能提高公路网建设的连续性和系统性。 要实现社会经济发展的未来目标和要求，我们所做的路网规划要先 于社会经济发展的战略思想，把区域内外公路运输和其他运输方式视为 相互联系的有机整体，同时，在路网规划过程中要有“高赡远瞩、合理 布局、科学安排”的思想，才能防止建设决策、布局的随意性、重复性 及盲目性。 西南交通大学工程硕士学位论文第3 页 1 2 我国公路网规划中存在的问题 目前，我国经济正以前所未有的速度快速发展，对交通运输的发展 提出了较高的要求。虽说改革开放后，我国已新建了不少基础交通设施， 但总的来说基础交通网络仍然很不完善，因此当前的主要任务是大力建 设并逐步完善基础交通网络。因此公路网络合理规划、公路网络优化建 设、公路网络常规管理就显得十分重要。 但当前中小城市的公路网规划中存在着以下不足： 1 中小城市的公路网络规划基本上没有考虑与周边地区以及整体路 网的协调性，造成已建公路网络效率不高。 2 在公路网规划中，由于中、长期规划目标的实施方案较粗，对远 期的规划目标仅只是一个设想，没有明确的实施方案。公路网规划只是 静态的，缺乏连续性。 3 缺乏科学的交通观察与勘测，资料不太充分，已有资料也没有得 到利用。 4 在公路网规划中对主要的技术指标一般都是根据经验，并未根据 需求来推测衡量未来的交通量，对未来的情况缺乏定量分析，科学性不 足，造成建设的盲目性。 因而，在完善和建设公路网的同时应用先进的交通规划的理论与方 法来指导。 1 3 公路网概论 一、定义 从规划的角度出发，公路网可理解为区域公路网，亦可简称为路网。 在区域公路网规划中，区域内的城市或集镇、以及某些运输集散点( 大 型工矿、农牧业基地、车站、港口等) ，被视为一个节点，称为运输点。 公路网就是指这些相互之间的公路连线，各条路线按要求联接起来，形 西南交通大学工程硕士学位论文第4 页 成一个有机的整体，从而构成公路网。 合理的路网一般应具备以下几个条件：1 ) 具有必要的通达深度和公 路里程长度；2 ) 要有与交通量相适应的道路技术标准和使用质量；3 ) 具有经济合理的平面网络。由此可以提出公路网的基本要求是：路网内 公路四通八达，干支结合，布局合理，效益最佳。 二、公路网特征 公路网是由规划区域内的运输点，以及连接诸运输点的所有公路， 按一定的规律组合而成，并具有特定功能的有机集合的系统，应具有以 下4 个特征： 1 集合性 区域公路网是由许多元素( 运输点和公路路线等) ，按一定方式组 合而成。目前我国的公路网，按行政等级可以分为三类，即：国道网、 省道网和地方道路网( 县乡公路) 。三级网的地区范围、运输点组成和 作用如表1 2 所示。 表1 2 公路网的分级表 阐别区域范围运输点构成主要作用 各省、市、自治区、各大军区机关所在地在全国范围内沟通各主要运输 国道网全国 大型农业基地和重要交通枢纽点的高效快速的运输联系 省和相当于省、市、自治区所辖各县( 市) 级主要工国道的重要补充，沟通各运输点 省道网 省的市和区农业基地和较大交通枢纽的运输联系 地方县和相当于县属各乡、镇和主要居民密集村，以及相 上两级路网的补充，深达各主要 道路网县的地区关的工农业基地和车站、码头，渡口等用户实现直达门户的公路运输 2 关联性 构成公路网的全部运输点和公路是相互联系、相互制约和具有 一定规律性的整体。公路网并不等于若干条公路的简单相加，它是在布 局和结构组成方面，具有与地区的自然条件、经济条件及功能等相适应 的，符合一定规律性的和具有高效益的有机整体。路网中新建或改建任 意一条线路，都要受到全局因素的制约。同时由于区域经济和运输需求， 随着时间的变化和发展，因此公路网建设是一个动态过程。公路网的关 西南交通大学工程硕士学位论文第5 页 联性，包含着时间与空间两方面的特征。 3 目的性 公路网具有特定的功能，带有一定的目的性。各条公路也必须形成 路网系统，才能充分发挥汽车运输的优势，给区域的整体交通运输创造 有利条件。 一般情况下，区域公路网的主要功能是： 1 ) 满足区域内外的交通需求，承担城市( 乡镇) 和城乡之间的运输； 2 ) 维持区域内交通的通畅及保证交通运输的快速和高效益： 3 ) 确保提供安全、优质运输服务； 4 ) 保持生态平衡，防止水土流失，注意环境保护，方便人民生活。 4 适应性 公路网是区域公路运输的个组成部分，而公路运输是区域综合运 输的子系统，综合运输则是区域的社会、经济、政治、文化的总体组成 部分。这便要求了公路网必须适应于区域国土开发利用和经济发展规划， 适应于区域综合运输的条件，适应于公路运输的发展需要。 三、公路网规划的发展历程 公路网规划是公路建设发展到一定阶段所必需的。在上个世纪中期 以来，现代公路网规划随着公路运输业的发展已逐步完善。 在二十世纪中叶，世界各国在大规模修建公路的同时，主要是对已 有线路进行恢复和接通，在规划方面处于给予经验评估对局部线路进行 分析诊断，没有认识到区域交通需求和土地使用之间的动态关系，缺少 路网的系统分析。 到二十世纪六十年代的2 0 年里，公路网规划中使用到较大规模的集 成模型和软件，并对公路建设进行宏观调控以及最优化控制，其不足是 缺少大量可靠的数据。 从上世纪7 0 年代中叶以来，随着o d 调查等方法的引进，基础资料 相对来说较为可靠，同时又研究出了不少新的理论与方法，使得公路网 规划在政策和技术方面的到了结合。 西南交通大学工程硕士学位论文第6 页 在建国初我国的有些专家已经对公路网规划进行过初步的研究与实 践，但当时路网有限，主要以建设为主，自上个世纪八十年代以来，我 国公路网规划进入探索状态，目前首要的任务是结合我国的实际情况， 引进国内外的先进技术，建立和完善公路网规划的理论与方法，并用其 来指导实际的工作。九十年代以来，我国的公路网建设进入大建设时期， 公路网规划已逐步在实际工作中得到实施。 1 4 公路网规划的基本方法与程序 公路网的规划与设计是公路网建设重要的前期工作之一，它是进行 公路宏观规划与决策有力的支持系统，做好公路网规划与设计将使得路 网布局更加合理、公路运输与其他形式之间能形成良好的配合与协调， 从而达到提高公路运输乃至综合运输的经济效益。 1 4 1 公路网规划的基本原则 1 综合运输，协调发展 现代化交通运输由五种运输方式所组成，它们各自适应于一定条件， 因此在进行区域公路网规划时，首先要考虑各种运输方式的现状与发展 规模，特别要注意规划区的铁路和水路的情况，各自在宏观上有一个总 体协调规划，以此作为公路网规划的基本依据。 2 结合实际，量力而行 我国幅员辽阔，人口众多，经济还比较落后，属发展中国家，搞公 路建设必需从这一最重要的实际情况出发。公路网建设面广量大，耗资 比较昂贵，耕地亦不宜多占，目前公路数量和质量亟待增加和提高，但 还不可能在短期内产生奇迹般的突变。各地经济和自然条件，以及公路 网现状等，亦有较大差别，因此区域公路网的规划，无论是在宏观上和 微观上，均涉及众多的错综复杂的因素和条件，而且还处于变化发展的 动态过程。正因为如此，强调公路网规划必须遵循从实际条件出发，一 西南交通大学工程硕士学位论文第7 页 次规划，分期实现，既要保证公路建设适应区域交通运输的需要，同时 也要切实可行。公路网规划是宏观控制和决策的需要，也是合理建设公 路、实现公路网建设达到最优目标的保证。经批准后公路网规划方案， 虽然在实施过程中还必须通过信息反馈作必要的修改，仍然应是公路建 设的基本依据，因此强调联系实际， 意义在于保证公路建设按计划进行， 量力而行的路网规划原则，其积极 使得路网规划方案始终具有约束性 和适应性。在公路交通组成中混合交通是公路网规划过程中的重要因素 之一，必须予以慎重对待。干线公路上机动车辆的比例高于地方公路， 城镇近郊的公路上非机动车辆比例高于远郊公路。随着交通运输业的发 展，公路交通的组成将会产生变化，不同地区混合交通中的机动车辆数 及机动车辆中的汽车数所占比例将趋于增高。这些特点在公路网规划中 应得到应有的重视。 3 以经济指标为准绳，讲究高效益 区域公路网的规划需要考虑多种因素，而且各种因素又有时间和空 间方面的差异，但在任何情况下，贯彻经济原则，实现最佳效益目标， 应是始终不渝的，地方道路网规划尤应如此。规划工作的实质，就在于 科学地总结过去，精确地把握现在，根据过去和现在的客观变化规律， 恰如其分地预计未来，其中贯穿过去、现在和未来的重要量化标准，应 是经济指标。 一般情况下，区域公路网规划的工作内容，可以概括为：预测、评 价、网化、择优。预测是指区域的远景交通量的发生、分布与分配，其 主要依据就是区域的经济发展，经济发展是远景交通量预测的计算依据， 而交通量又是公路建设的基础资料，由此不难理解公路网规划中以经济 作为量化指标的必要性。 4 系统分析，整体优化 如前所述，现代化公路网可视为一个系统，因此公路网规划的方法， 必须以系统分析原理为其理论基础。实践证明，要使区域公路网实现其 使用要求和目标，并且能够体现以上所述的几项原则，采用系统分析方 西南交通大学工程硕士学位论文第8 页 法是必不可少的。 除以上所述的几项基本原则而外，对区域公路网规划而言，还必须 注意：1 ) 规划工作要分级进行，省道网应以国道网为基础，地方道路网 服从上两级道网的需要，三者协调，逐步完善：2 ) 公路网以区域内公路 运输为主，但针对目前各地现有公路存在跨区的断头线多，不利于发展 横向经济联系的特点，规划新网时要切实加强区域之间的公路建设；3 ) 如同已经指出的那样，合理的公路网规划，应是政策、经验和技术三者 有机结合的成果。由于规划设计和计算过程中，某些具体政策和经验， 势必不可能全部如实地概括成数学模型，因此任何精确计算，事实上只 能是相对而言，非肯定型因素更是如此。因此，公路网规划的最终方案， 必须在理论计算的基础上，联系实际条件加以必要的修正和补充，除此 而外，还应定期调整和完善。 1 4 2 路网规划程序和主要内容 公路网规划是区域交通规划的一个重要组成部分，其规划程序如图 1 1 所示。 区域国土规划和区域综合交通规划，是区域公路网规划的前提，这 是由于公路网的适应性所决定。土地的开发利用( 包括地下资源和旅游 资源等) 和区域经济发展，导致形成交通的需求。交通设施相应发展又 反过来刺激和促进土地使用和经济活动。公路网是交通综合运输网的子 系统，因此其轮廓和组成方案，取决于所服务的运输点及其分布情况， 亦受约束于各运输点之间的运输量性质。因此，区域路网规划的目标分 析与确定，以及与之直接相关的远景交通量的预测，更直接依赖于规划 区内的国土规划和交通规划。 远景交通量的预测，包括区域内交通量的产生、分布和分配模型的 西南交通大学工程硕士学位论文第9 页 f区域国土规划 i i区域综合交通规划 i t i目目标分析与确定i + i + ? 网设路网设计模型【 l 资料收集与问题诊断 区域综合交通规划 0 - , 4 路两交通量预测 路网设计模型 + i 路网设计与优化t - 一路网优化模型 + 二# | 路网评价t - 路网决策模型 + l - - 1 路网方案与实施 图l - i 区域公路网规划程序框图 建立，是区域公路网规划的主要内容，也是路网设计与优化的直接根据， 它同资料收集与问题诊断同属规划工作的前奏和必要的工作过程。 路网设计与优化是规划工作中另一项重要内容，其直接成果就是路 网规划方案的建立和决策，在工作内容和方法上涉及设计、优化和决策 等模型的建立与运算过程。作为区域公路网规划的核心内容，路网设计 与优化是以路网交通量预测为基础，以路网评价为根据，以交通工程学 和最优化技术为手段，据此完成路网规划的任务和目标。事实上，路网 设计与优化的工作，涉及到公路网规划所应用的战略和战术，以及公路 运输等的整个体系中的全部问题。从更高层次的决策水平要求来看，路 网设计与优化，在很大程度上将决定规划区远景公路建设的成果和公路 运输的效果。 路网评价作为规划工作的一个过程，在路网规划中起着承上启下的 西南交通大学工程硕士学位论文第1 0 页 主导作用。作为规划工作的起点，通过对原有路网的评价和定量分析， 可为规划的目标分析和确定，提供具体依据；作为规划工作的终点，通 过对规划方案的评价，可为规划成果( 路网方案与实施计划) 的论证、 优化和决策，提供各个方面的量化指标。 区域公路网规划的基本内容，已在上述规划程序中得到说明，总的 概括是：预测、评价、网化和优选。比较具体的步骤排列则是：1 ) 区域 技术经济调查分析：2 ) 路网的远景交通量预测：3 ) 区域路网建设( 包 括新建线路和原有线路改建) 平面布局和等级结构方案的设计；4 ) 路网 评价系统模型的建立与运算；5 ) 路网目标优化模型的建立与运算：6 ) 路网方案决策模型的建立和运算；7 ) 路网实旌计划和有限投资优化决策 模型的拟定和运用。 1 5 公路网规划的技术指标 公路网规划具有一定的目的性，这就决定了公路网规划的主要技术 指标是规划总体目标的具体体现，主要包括：路网密度、交通容量比、 公路网平均车速、路网连通度、公路网铺面率、公路网的可达性以及路 网等级水平等。 1 合理的路网公路密度 路网密度是公路网规划中经常采用的一个评价路网规模的指标。其 值等于单位社会经济指标上的道路里程长度。一个地区的路网密度与该 地区的经济发展水平和人口密度有很大关系，经济发展水平越高，人口 密度越大，对交通的需求就越大，路网密度相应就越大。因此，它对于 总体状况的宏观评价是十分有效的。 一般可以认为，路网公路里程愈长，单位面积的公路里程( 即面积 密度) 就愈大，因而用于路网公路建设的成本亦相应增加，但由此可获 得路网公路运输距离的缩短，从而可降低公路运输费用。换句话说，路 网中公路密度愈大，则路网公路建设基建投资愈高，而运输成本相随之 西南交通大学工程硕士学位论文第1 1 页 降低。所谓合理密度，就是权衡两个相反因素( 基建费和运输费) 的得 失，从而求得两项总费用为最小时的相应公路网密度。 设：公路营运费s 为道路费s 1 与运输费s 2 之和，其中s 1 与路网密度v 成正比，s 2 与y 成反比，则： 规划区内单位面积均摊的道路费s 1 ( 元见强2 ) 为： a 。f l ， s l = 等= a 一一， ， ( 1 1 ) 规划区内单位面积均摊的运输费s 2 ( 元触2 ) 为： s ：鱼：墨竺兰 j ( 1 - 2 ) 路网平均运距l c p 与路网密度v 的关系式为： l 9 ，2 口 ，1 - 3 ) 将公式1 3 带入公式1 2 可得： s ：鱼：垡! f ， 合理密度y o 的表达式为： s ：肌跏厶，+ 堕! 望 ，y 式中：a n j 酋路费( 元) ： d 运输成本( 元t k m ) f 一区域面积( k i n 2 ) ： ( 1 4 ) ( 1 5 ) ( 1 6 )杀 一一，v ， i d 0 ， 翻 取 西南交通大学工程硕士学位论文第1 2 页 q r n 年后的运输量( t ) ： a 一与规划区内运输平均运距及公路密度有关的系数； v o 合理公路密度( k i n & m 2 ) 。 鉴于公路技术等级的实际通行能力相差较大，为使以面积表达的公 路密度，具有更精确的可比性，计算路网密度时所用的公路里程，宣按 各路段的技术等级，根据各自通行能力或行驶速度，换算成当量长度。 以面积为基数的公路密度，可以说明公路运输的覆盖率和通达性， 该密度愈大，表明区域内的公路运输愈发达。例如世界上目前公路密度 最大的国家是比利时，美国、苏联和印度三国的国土面积较大，目前的 公路密度分别约为0 7 ，0 0 7 和0 6 k m 2 。有时，还可以用人口为基数， 用每千人( 或万人) 的平均公里数作为公路密度。例如按每千人计的公 路密度，目前美国、苏联和印度分别约为3 0 、6 和3 k m 千人。除此而外， 为了比较全面反映公路运输条件和水平，可以采用土地面积f 、人口数r 和工农业总产值p _ - - 者乘积的立方根为基数( v f r p ) ，据此计算公 路综合密度。可见，公路密度只能作为路网的一个相对指标。 2 交通容量比 设v 表示路段的实际交通量，c 表示路段容许最大交通量，则两者之 比v c 即为交通容量比( 亦称阻塞度或拥挤度) ，它反映整个路网适应负 荷的能力，即与交通需求的适应情况。实际计算中采用加权值，表达式 为： s = 矿c = 厶m 厶 厶c l 三一 y 三，m = 兰! _ r 一 厶c i ( 1 - 7 ) s 公路网的容量比( 拥挤度或阻塞度) ； l i 各级公路的实际长度( 公里) ： v i 第i 路段上的实际交通量( n 天) ： c i 第i 路段上的容许交通量( 辆n ) 。 拥挤度指标反映了公路建设对交通需求的适应程度以及公路网本身 西南交通大学工程硕士学位论文第】3 页 的运输能力和服务水平。计算拥挤度的目的在于分析各路段的拥挤度时 可以发现部分主要道路的交通负荷程度，找出现有的路网中的“瓶颈”的 路段。 当v c = o 1 0 7 时，路网范围内的交通畅通无阻，适应性好。v c 为 o 7 1 0 时，路网尚能适应，但高峰时和繁忙路段的交通将出现堵车现象。 v c ) 1 0 时，路网不能适应交通需要，堵车现象严重。从公路建设的超 前要求出发，当路网的v c 平均值大于0 8 时，就应考虑对局部路段进行 扩建，使路网能够适应区域交通运输的需要。 3 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，它综合反映了路网的系统性能，也是反映公路网服务 质量的重要指标。计算公式如下： ，( v d q ，) ( h q ，) ( 1 8 ) 式中：v 公路网平均车速( 公里d 时) ； v i 公路网中第i 路段平均行驶车速( 公里d 时) ： l i 公路网中第i 路段里程( 公里) ： q i 公路网中第i 路段交通量( 辆，天) 。 4 赂网连通度 公路网密度从公路网建设规模方面反映公路网结构性能；公路网连 通度则通过考察各节点( 公路交叉口或城镇交通枢纽) 的连通情况，从 路网布局反映公路网的结构特点，是规划区域内各节点间依靠公路交通 相互连通的强度，计算公式如下： ，一l | 一l 孝 h n 4 ( 1 9 ) 式中： c 规划区域内公路网连通度； i 区域内的公路网总里程( 公里) ： 西南交通大学工程硕士学位论文第1 4 页 h - 一相邻两节点间的平均空间直线距离( 公里) ； a 规划区域面积( 平方公里) ； n 规划区域应连通的节点数； e 非直线系数，定义为路网节点间实际路网总里程之比。 当c 值接近1 o 时，路网布局为树状，各节点之间多为两路连通；c 值为2 0 时，路网布局为方格网状，节点多为四路连通；当c 值略大于3 0 时，路网布局为三角网状，节点多为六路连通。实际规划c 值与选取的节 点关系很大，一般来说，c 值最好为2 0 3 0 ；对般干线公路平均连通 度的目标值c = 2 o 2 5 。 5 公路网铺面率 公路网铺面率与整个路网的通行能力和服务水平密切相关，它既直 接影响到行车质量，也直接影响公路运输经济效益，目前铺有路面公里 里程比重越来越高，且车辆要求的路面质量也越来越高，铺面率是指高 级、次高级路面里程占全路网里程的比例。至1 9 9 0 年底，我国高级、次 高级路面所占里程的比例为2 5 2 8 ，还处于很低的水平。 公路网铺面率计算公式如下： n ；器枷。 。， 式中， p p 公路网平均铺面率( ) ： 乙l ”高级、次高级路面里程( 公里) ： 厶“路网总里程( 公里) 。 6 公路网的可达性 公路网的可达性是指在规划区内从某一节点出发通过公路交通抵达 任一目的地的行程距离、行程时间或交通费用的大小。一般采用路网的 平均行程时间( t ) 或平均出行距离( d ) 来表示。具体表示如下： 西南交通大学工程硕士学位论文第1 5 页 ，= 西 或d = 西】 ( 1 1 1 ) 式中，啕路网中i 、j 点间的最短平均行程时间； d 日路网中i 、j 点间的最短平均距离。 矩阵t 或d 反映了路网的基本特征，可直观的表明路网中各运输点之 间联系的便利程度。 路网中某一节点的可达性有某一点开始至其他各点的平均时间t i ( 或距离d i ) 表示如下： 琦面 五= 三一或d f l ” ( 1 1 2 ) 式中，旷区域内的节点数目； 琦西 ， 或矩阵t 或d 第i 行元素之和。 7 路网等级水平指数j ，= 紫寺 。，邗， 式中：j i 为道路等级换算系数。 路网等级水平指数反映路网等级水平的纵向变化，也能对各地的路 网等级水平作横向比较。同时，由于本指标涉及道路通行能力，所以也 能反映路网的规模水平。 1 6 公路网规划综述 1 6 1 公路网规划方法 任何交通网规划都必须研究社会经济系统与交通系统之间的关系。 一是供需关系反映交通网的运能( 供应能力与供应质量) 与经济发 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 6 页 展对交通需求( 运量) 的关系，可以通过定量模型得到反映。二是考虑 交通规划完成后，由于交通网络的改善促进经济规模与结构的发展，并 诱增了新的运量。 路网的设计方法可采用经验调查法、数理解析法、系统分析法。经 验调查法是因实际需要，由专家构思，集体共议献策，有限的调查研究 和测算，领导决策而进行的一种方法。但由于缺少科学依据和足够的定 量分析，加之受到人的经验和基础资料的限制，所得的成果比较粗略， 往往只限于短期内的修建计划，随机性很大，适应期限不长，难以实现 规范化和系统化。数理解析法可分为干道方向法、星形组合法和渐近优 解法等。它在一定范围内很有价值，但缺少系统分析和整体优化。系统 分析法是当代经济发达国家，普遍用于交通规划和路网规划的现代化方 法，使用的范围也很广泛。渐进优解法是以规划区的运输联系图为原始 路网方案，逐方案计算营运费，再以其中费用最低的方案，作为下一步 骤的原始方案。如此按相同的方法，直到不必再继续建立新方案为止， 取最后一步中营运费最少的方案，作为设计的路网方案。任何步骤中的 新方案，均不得中断原节点之间的运输联系，而且明显不合理或难以实 施的方案及时排除。 目前公路网规划的方法概括起来为以总量控制法为代表的区域研究 法和以四阶段法为代表的流强研究法两类。 区域研究法将国土分区，由交通网将各区域连通，一般不注重交通 量分布和交通流配置的研究，是定性分析的方法。它研究了供需关系和 反馈关系，测重于宏观分析，把握总量，而对路段交通量的预测精度不 够。除了总量控制法外，区域研究法还包括：功能经济区法( 美国的f e a ， 5 0 ，0 0 0 人口以上的中心城市由高速公路联结，区内配置一般公路) 和经 济位势法等。 流强研究法采用模型方法预测交通量分布和道路交通流，其主要方 法为四阶段法。目前，四阶段法的方法已经成熟，理论体系较为完善。 它侧重于微观分析，加强了定量研究，但是从宏观上把握路网远景总体 西南交通大学工程硕士学位论文 第1 7 页 变化趋势力度不够。 针对以上两种情况，考虑我国的工作基础，如经济统计、信息网络、 交通数据的实际情况，特别是中西地区的中等城市，在公路网规划中， 应将四阶段法与总量控制法结合起来。在对现有路网o d 调查的基础上， 推算出未来的o d 分布，在基年路网上进行分配，得出初步交通量分配结 果，然后通过社会经济、生产力布局、国土规划调查等经济指标对路网 节点进行重要性分析，最后未来o d 分布交通量在规划路网上分配，检验 和修正路网布局。提出分期建设的序列安排。 1 6 2 中等城市公路网规划方法 中等城市的公路网是公路网的基本组成部分。其基本功能是连通功 能，它应具有良好的可达性、满足一定的交通质量要求。 对中等城市的公路网规划，首先要服从全省的公路网规划，然后再 考虑本身的具体经济情况和区域内的交通量调查预测入手，其建设应与 周围县市的公路网相协调。 目前，中等城市的公路网规划从原则上讲应该按照科学的公路网规 划方法进行规划工作，用定量的指标进行各种计算分析，进而得出规划 的模型及范围。但是中等城市往往为了能节省资金，对于交通调查不太 重视，基础资料缺乏系统性、连续性以及规律性。在这种情况下，进行 公路网的规划时就应该从行政需要和实际需要来补充和完善该地区的公 路网规划工作。因此，对于中小型城市的公路网规划，我们应遵循以下 原则： i 适应并超前经济发展； 2 。注意与国道主干线和全省公路网规划的总体布局相协调，使整个 公路网成为一个整体，发挥最大的效益： 3 注意综合运输系统体系的建设，充分考虑各种交通方式的功能， 使各种交通方式协调发展、相互衔接，使公路交通成为综合运输体系的 西南交通大学工程硕士学位论文第1 8 页 有机组成部分； 4 适应城乡建设的需要，公路网规划要考虑今后城乡一体化的要求； 5 考虑自身的生产力分布的大格局，土地利用的总体规划，使工业 区、旅游区、购物中心和各类批发市场相衔接，满足社会主义市场经济 发展的需要； 6 考虑建设资金的制约和公路网的总体效益进行优化： 7 合理用地，注意节约土地。 最后中等城市的公路网规划还应该得到各级主管部门的支持，通过 立法，强制按公路网规划去发展公路建设，才能使各地区的公路网建设 具有科学性、经济性而抛弃了随意性、盲目性等。 西南交通大学工程硕士学位论文第1 9 页 第2 章交通调查及需求预测理论与方法 2 1 交通区的划分 2 1 1 交通区划分的目的 在进行交通需求分析时需要全面了解交通源以及交通源之间的交通 流，但是，交通源一般都是大量的，不可能对每个交通源进行单独研究。 因此，在交通需求分析过程中，需要将将所研究的区域按一定原则和行 政区划划分为着干交通分区，交通分区的形心称为o d 点，即交通发生 点，也称之为经济节点。划分交通小区的主要目的是： 1 将区域交通需求的产生、吸引与区域的工农业产值、人口等社会 经济指标联系起来； 2 将交通需求在空间上的流动用小区之间的交通分布图表现出来； 3 便于用交通分配理论来模拟公路网上的交通流。 2 1 2 交通区划分的原则 交通区划分是否适当将直接影响到交通数据的采集、分析、交通需 求预测的工作量及精度。从交通区划分的目的来看，交通区划分越小越 好，但交通区划分越小，会使采集、 交通区划分的基本原则应是在准确、 分析、预测等工作量越大。因此， 全面反映区域交通源流特征的前提 下，使交通需求分析工作量尽可能地减少。因此，对于有直接影响的交 通区划分宜小，有间接影响的交通区划分宜大；交通矛盾突出的地方， 交通区划分宜小，反之则可以大一些。通常，由于基础资料，如经济、 人口等一般都是按照行政区划采集、统计、规划的，因此为了便于采集 基础资料，交通区的划分一般不应打破行政区划。 西南交通大学工程硕士学位论文第2 0 页 交通区域的划分在公路网规划中是项基本工作，但也是一个十分 敏感的问题，区域分得太粗会影响分流的精度，交通量有可能只集中几 条连接交通分区的道路上去，与实际情况不符。区域划分太细，又会使 研究工作过于繁重，同时并一定提高精度。因此，建议分区的原则如下： ( 1 ) 经济的原则 对于经济发达地区，由于它的经济地位对所研究域的影响较大，应 对其作详细的研究，因此交通区域应划分得细些。如重要的开发区、港 口，由于其在经济活动中的特殊地位，均应单独作为交通小区进行研究。 一般来说交通分区即为经济分区，但对于某些划分得比较细的交通分区， 可能某几个分区的经济与交通发展规律相同或近似并处于同一大的行政 区域范围内，为了便于统计分析并简化调查资料，可将这几个交通分区 作为一个整体，研究其交通发展与经济发展之间的规律，然后再将获得 的模型在各个交通分区应用。 ( 2 ) 统计的原则 一般的行政区，不论其交通量水平如何，均应设为交通小区，即划 分小区不应打乱现行的独立的行政统计区域，否则会给调查工作及统计 数据带来不便。 3 ) 分流的原则 一个交通小区不宜跨越两条平行的干线，否则会带来分流问题。 ( 4 ) 外部区域与内部区域合理过渡原则 我们所划定的交通吸引范围实际上包括两部分：一部分是封闭的区 域( 内部区域) ，一部分是开放的区域( 外部区域) ，二者之间有一个平滑的 接口问题，即如何确定开放区域的o d 点以使所研究的封闭区域与外部 区域的交通有一个平滑、合理的过渡，使整个区域达到交通平衡。 对于内部区域，交通小区的划分按照以上原则划分即可。对于外部 区域其o d 点由3 部分构成：一是相邻区域中对内部区域有较大影响的 地区作为节点；二是除了相邻地区以外，国家级路网、省级路网中对内 部区域路网有较大影响的节点；三是影响项目所在区的进出境口岸。由 西南交通大学工程硕士学位论文第2 1 页 这3 部分所构成的外部节点与内部节点共同构成了一个封闭的平衡系 统。 外部节点确定以后，为了计算节点之间的距离，还要将外部节点定 位。一般来说，与内部区域临近的小区的节点位于该地区经济、政治地 位较高的政府所在地，进出境口岸以口岸所在地为节点，其它不相邻的 外部节点取与本研究区域的交通所构成的区域交通重心。外部区域面积 一般较大，有时个o d 点所代表的区域包括3 个以上的地级市或两个 以上的省。在进行o d 调查时，一般是在内部区域设调查点，不要求调 查出外部节点出行的具体位置，但在网络交通分配时需要知道外部节点 与其它节点之间的距离、路况等与道路阻抗有关的数据，因此，应该给 出外部节点的具体位置。 在进行公路网规划分析时，整个规划范围内以1 0 0 1 0 0 0 个交通小 区( 含间接影响区) 最为适宜，既