交通运输系统工程 第三章

1、第第三三章章 交通运输网络系统分析交通运输网络系统分析 交通运输网络的形成交通运输网络的形成 网络均衡与交通流网络均衡与交通流 交通运输网络的可靠性交通运输网络的可靠性 交通网络评价指标分析交通网络评价指标分析 我国交通网络规划我国交通网络规划3.1 交通运输网络形成交通运输网络形成 图：图：节点、边、路径、图节点、边、路径、图网络节点的关联、邻接网络节点的关联、邻接 点、线、网点、线、网 点、线点、线 枢纽、站点、机场枢纽、站点、机场 道路、铁路、公路、航线道路、铁路、公路、航线 我国城市道路网与西方发达国家的差别我国城市道路网与西方发达国家的差别 路网密度，道路宽度路网密度，道路宽度交通运

2、输网络构成交通运输网络的特点交通运输网络的特点节点间的关联性和邻接性节点间的关联性和邻接性节点间的最短路节点间的最短路网络最大流网络最大流最小费用最大流最小费用最大流有能力约束的流量问题有能力约束的流量问题 网络的区域性与层次性网络的区域性与层次性3.2 3.2 网络均衡与交通流网络均衡与交通流 交通流特性交通流特性 连续流：无内部因素会导致交通流周期性中连续流：无内部因素会导致交通流周期性中断，高速公路，限制出入口的路段断，高速公路，限制出入口的路段 交通量，行车速度，车流密度交通量，行车速度，车流密度 间断流：由于外部设备而导致了交通流周期间断流：由于外部设备而导致了交通流周期性中断，交通

3、信号性中断，交通信号交通流理论模型交通流理论模型概率统计模型概率统计模型排队论模型排队论模型跟弛模型跟弛模型流体模拟理论：流体模拟理论：车流波车流波 网络的连通性与交通流动态平衡网络的连通性与交通流动态平衡 交通流动态平衡交通流动态平衡 瓶瓶径径转移转移 交通诱导的负作用交通诱导的负作用 交通网络失连：交通网络失连：京沪高速公路天津段几十公里天津外环线公路京沪高速公路天津段几十公里天津外环线公路京杭运河济宁以北段的复航3.3 交通运输网络的可靠性交通运输网络的可靠性以往交通模型通常假定路段总是以最大的通行以往交通模型通常假定路段总是以最大的通行能力在服务能力在服务,并认为网络结构一直是固定不变

4、的并认为网络结构一直是固定不变的交通运输网络的可靠性分析最初的驱动力来源交通运输网络的可靠性分析最初的驱动力来源于地震等自然灾害对道路网络连通性的影响于地震等自然灾害对道路网络连通性的影响.同时同时,还有许多诸如洪水、山崩、交通事故、道还有许多诸如洪水、山崩、交通事故、道路破坏、上下班和节假日等因素路破坏、上下班和节假日等因素,都会导致网络通都会导致网络通行能力的下降行能力的下降.交通运输网络的可靠性研究主要就是探讨这些交通运输网络的可靠性研究主要就是探讨这些不确定性因素对交通运输网络的影响不确定性因素对交通运输网络的影响.研究意义一个国家或地区的经济发展非常依赖于它的交通一个国家或地区的经济

5、发展非常依赖于它的交通运输系统运输系统.一个可靠的交通运输系统对其它生命系统的维修一个可靠的交通运输系统对其它生命系统的维修是极为重要的是极为重要的.可靠的交通系统将会提高旅行时间的可预测性及可靠的交通系统将会提高旅行时间的可预测性及稳定性稳定性. 可靠的交通系统能提高人们出行的满意度可靠的交通系统能提高人们出行的满意度交通运输网络可靠性交通运输网络可靠性连通可靠性连通可靠性出行时间可靠性出行时间可靠性系统和子系统可靠性系统和子系统可靠性出行需求满意可靠性出行需求满意可靠性交通运输网络可靠性研究的关键技术交通运输网络可靠性研究的关键技术1)一般系统的可靠性研究通常假定系统的各个元素只有一般系统

6、的可靠性研究通常假定系统的各个元素只有两种状态两种状态(要么是最大流量的运转要么是最大流量的运转,要么完全瘫痪要么完全瘫痪),而交通而交通运输网络的各个元素运输网络的各个元素(每条路段每条路段)在其通行能力部分下降在其通行能力部分下降的情况下仍能服务的情况下仍能服务.同时同时,每条路段的状态变化往往多于每条路段的状态变化往往多于两个两个,并且各状态间的转换可能是随机的并且各状态间的转换可能是随机的.这样就大大增这样就大大增加了变量的自由度加了变量的自由度,对这些变量如何降价对这些变量如何降价,对模型的简化对模型的简化是至关重要。是至关重要。交通运输网络可靠性研究的关键技术交通运输网络可靠性研究

7、的关键技术2)一般的可靠性分析常假定系统的各个元素之间具有一般的可靠性分析常假定系统的各个元素之间具有统计独立性统计独立性,这一假设在交通运输网络中是不成立的这一假设在交通运输网络中是不成立的.影影响道路可靠性的许多事件通常是同时发生在多条路段响道路可靠性的许多事件通常是同时发生在多条路段上上,如恶劣天气、地震等如恶劣天气、地震等.如何判断、处理这些低劣化路如何判断、处理这些低劣化路段之间的相关性段之间的相关性,对交通运输网络可靠性的分析也是十对交通运输网络可靠性的分析也是十分重要的分重要的.交通运输网络可靠性研究的关键技术交通运输网络可靠性研究的关键技术3)交通是一个人、车、路三者互动的复杂

8、系统交通是一个人、车、路三者互动的复杂系统.交通流交通流具有人的行为选择特征具有人的行为选择特征,交通网络的流量分配将涉及到交通网络的流量分配将涉及到出行者选择行为的互动出行者选择行为的互动,包括出行发生、方式选择、运包括出行发生、方式选择、运量分布以及交通配流等诸多问题量分布以及交通配流等诸多问题.交通网络的分析不仅交通网络的分析不仅要研究交通流的特性要研究交通流的特性,还要研究道路的交通特性、人的还要研究道路的交通特性、人的交通特性等交通特性等.这就使得研究问题更复杂、更具挑战性这就使得研究问题更复杂、更具挑战性.进一步研究进一步研究基于出行活动的交通可靠性基于出行活动的交通可靠性考虑路网

9、可靠性的道路维修策略考虑路网可靠性的道路维修策略交通运输网络可靠性在网络规划中的应用交通运输网络可靠性在网络规划中的应用偶发事件下的路网可靠性偶发事件下的路网可靠性3.4 交通网络评价指标分析交通网络评价指标分析结构性能评价指标交通运输网络密度，描述区域内路网的密集程度，交通运输网络密度，描述区域内路网的密集程度，它等于平均单位国土面积上的道路里程长度它等于平均单位国土面积上的道路里程长度交通运输网络连通度，反映各节点间的连接程度。交通运输网络连通度，反映各节点间的连接程度。从整体上表达了路网中各节点的连通和通达情况从整体上表达了路网中各节点的连通和通达情况交通运输网络连续性，运输方式，服务水

10、平交通运输网络连续性，运输方式，服务水平陆上交通运输网络可达性，规划区内某一点出发陆上交通运输网络可达性，规划区内某一点出发抵达任一目的地的行程距离、行程时间或费用的大抵达任一目的地的行程距离、行程时间或费用的大小。它反映各节点间交通的便捷程度。小。它反映各节点间交通的便捷程度。交通运输网络中的协调发展，营运里程，客货运量，交通运输网络中的协调发展，营运里程，客货运量，客货运周转量客货运周转量 ，客货流密度与运送能力的比值，客货流密度与运送能力的比值交通运输网络的覆盖形态交通运输网络的覆盖形态结构性能评价指标结构性能评价指标交通质量评价指标交通质量评价指标交通运输网络适应性，交通运输网络规划方

11、案所能交通运输网络适应性，交通运输网络规划方案所能达到的运输能力对国土、人口和经济适应状况的指标。达到的运输能力对国土、人口和经济适应状况的指标。负荷均匀性负荷均匀性, , 反映区域内各线路上拥挤状况的差异反映区域内各线路上拥挤状况的差异程度。程度。网络饱和度，反映陆上交通运输网络的能力及适应网络饱和度，反映陆上交通运输网络的能力及适应需求的程度需求的程度, ,也反映出交通运输网络的拥挤程度也反映出交通运输网络的拥挤程度平均技术车速平均技术车速3.5 我国交通网络规划19881988年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成通年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车。到车。到20002000年底

12、，全国高速公路通车里程已达年底，全国高速公路通车里程已达1.61.6万万km,2002km,2002年达到年达到1.91.9万万kmkm，20042004年底年底3.43.4万万kmkm，20052005年底年底4.14.1万万km,2007km,2007年底达到年底达到5.35.3万万km,km, 20092009年年底底全国高速公路通车里程已达全国高速公路通车里程已达6.51万万km 。2007年建成通车里程年建成通车里程(8574kmkm)超过日本现有高速公超过日本现有高速公路总里程路总里程(7400kmkm) 仅次于美国仅次于美国(7.5万万kmkm)，位居世界第二，第三位的澳，位居世

13、界第二，第三位的澳大利亚为大利亚为1.8万万kmkm全国高速公路通车里程已达全国高速公路通车里程已达6.51万万km.一级公路一级公路5.95万公里万公里二级公路二级公路30.07万公里万公里三级公路三级公路37.90万公里万公里四级公路四级公路225.20万公里万公里1978年底全国公路里程为年底全国公路里程为89万万km，平均每年增加约万，平均每年增加约万km，公路密度达到公路密度达到9.3km100km2 。截至截至2009年底，全国等级公路总里程达年底，全国等级公路总里程达305.63万公里，公路密度达到万公里，公路密度达到40.22km100km2 。等外公路等外公路80.46万公里

14、万公里 根据国家干线公路网规划，公路主骨架由总长约根据国家干线公路网规划，公路主骨架由总长约3.5万万kmkm、纵贯东西和横穿国境南北的纵贯东西和横穿国境南北的“五纵七五纵七横横”12条主要由高等级公路组成，贯通首都和直条主要由高等级公路组成，贯通首都和直辖市及各省（自治区）省会城市，将人口在辖市及各省（自治区）省会城市，将人口在100万以上的所有特大城市和人口在万以上的所有特大城市和人口在50万以上大城市万以上大城市的的93连接在一起，使贯通和连接的城市总数超连接在一起，使贯通和连接的城市总数超过过200个，覆盖的人口约个，覆盖的人口约6亿，占全国总人口的亿，占全国总人口的50左右。左右。五

15、纵：同江五纵：同江-三亚、北京福州、北京三亚、北京福州、北京-珠海、重庆湛江、二连浩特河口珠海、重庆湛江、二连浩特河口七横：七横：绥芬河满洲里、丹东拉萨、青岛银川、绥芬河满洲里、丹东拉萨、青岛银川、连云港连云港-霍尔果斯、霍尔果斯、上海上海-成都、上海瑞丽、衡阳昆明成都、上海瑞丽、衡阳昆明1、连接大中城市连接大中城市国家高速公路网连接所有现状人口超过国家高速公路网连接所有现状人口超过20万的大中城市。万的大中城市。2、构筑综合运输体系构筑综合运输体系为保障综合运输体系的协调发展，国家高速公路网需连接重为保障综合运输体系的协调发展，国家高速公路网需连接重要的交通枢纽城市，包括要的交通枢纽城市，包

16、括50个铁路枢纽城市、个铁路枢纽城市、50个主要港口、个主要港口、67个航空枢纽及个航空枢纽及140多个公路枢纽城市，其中具有综合运输多个公路枢纽城市，其中具有综合运输功能的枢纽为功能的枢纽为48个。个。3、形成集装箱内陆运输通道形成集装箱内陆运输通道构筑构筑8大集装箱港通往腹地的主要通道，并连接大集装箱港通往腹地的主要通道，并连接130个集装箱个集装箱中心站和中转站所在城市，其中，中心站所在城市中心站和中转站所在城市，其中，中心站所在城市40个，中个，中转站所在城市转站所在城市90个。个。4、连接主要对外公路口岸连接主要对外公路口岸结合亚洲公路网规划，加强与东盟、中亚等周边国家和地区结合亚洲

17、公路网规划，加强与东盟、中亚等周边国家和地区的交通联系，连接主要的国家一类公路口岸，增加对外通道。的交通联系，连接主要的国家一类公路口岸，增加对外通道。5、连接著名旅游城市连接著名旅游城市连接国内主要的连接国内主要的AAAA级著名旅游城市，级著名旅游城市，6、服务区域经济服务区域经济n覆盖地区的覆盖地区的GDP占到全国总量的占到全国总量的85%以上以上n加强了长三角、珠三角、环渤海等经济发达地区之间的联加强了长三角、珠三角、环渤海等经济发达地区之间的联系，使大区域间有系，使大区域间有3条以上高速通道相连条以上高速通道相连n将显著改善和优化西部地区及东北等老工业基地的公路路将显著改善和优化西部地

18、区及东北等老工业基地的公路路网结构，提高区域内部及对外运输效率和能力网结构，提高区域内部及对外运输效率和能力n到到1982年底，共修建新线年底，共修建新线28000km，修建复线，修建复线7000km，全国营业里程达全国营业里程达5万万km，线路总延长为，线路总延长为9万万km。n到到2009年底，全国铁路营业里程达到年底，全国铁路营业里程达到8.6万公里，里程长万公里，里程长度升至世界第二位。路网密度度升至世界第二位。路网密度89.1公里公里/万平方公里。全国万平方公里。全国铁路复线里程铁路复线里程3.3万公里，复线率万公里，复线率38.8%。电气化里程。电气化里程3.6万万公里，电化率公里

19、，电化率41.7%。中长期铁路网规划中长期铁路网规划实施后，到实施后，到2020年将达到以下效果：年将达到以下效果：（1）形成横贯东西、纵贯南北、覆盖全国大部分）形成横贯东西、纵贯南北、覆盖全国大部分20万人口以上城市、大宗资万人口以上城市、大宗资源开发地、主要港口、重要口岸的较为完善的铁路网。源开发地、主要港口、重要口岸的较为完善的铁路网。（2）全国营业里程将达到）全国营业里程将达到12万万km以上。以上。（3）主要繁忙干线实现客货分线，增建四线或多线复线率、电化率分别达到）主要繁忙干线实现客货分线，增建四线或多线复线率、电化率分别达到50%、60%。（4）形成以北京、上海、广州、武汉、成都

20、、西安为中心，京沪、京广、京）形成以北京、上海、广州、武汉、成都、西安为中心，京沪、京广、京哈、陇海、浙赣、青太、沪汉蓉、沪甬厦客运专线为骨架。客货混跑快哈、陇海、浙赣、青太、沪汉蓉、沪甬厦客运专线为骨架。客货混跑快速线路为连接线的快速客运服务网，总里程达速线路为连接线的快速客运服务网，总里程达5万万km。主要干线城市间。主要干线城市间铁路旅行实现铁路旅行实现1000km左右范围内的左右范围内的“朝发夕归朝发夕归”，2000km左右范围内左右范围内“夕发朝至夕发朝至”，4000km左右范围内左右范围内“一日到达一日到达”。（5）形成以大同（含蒙西地区）、神府、太原（含晋南地区）、晋东南、陕）形

21、成以大同（含蒙西地区）、神府、太原（含晋南地区）、晋东南、陕西、贵州、河南、兖州、两淮、黑龙江东部西、贵州、河南、兖州、两淮、黑龙江东部10个煤炭外运基地为为服务个煤炭外运基地为为服务重点的铁路重载煤炭运输网，年运输能力达到重点的铁路重载煤炭运输网，年运输能力达到20亿亿t左右，满足煤炭外运左右，满足煤炭外运需要。需要。（6）形成以上海为中心，集装箱运输通道为骨架，连接其它）形成以上海为中心，集装箱运输通道为骨架，连接其它17个集装箱中心个集装箱中心站，辐射各集装箱专门办理站的快速集装箱运输服务网，实现集装箱货站，辐射各集装箱专门办理站的快速集装箱运输服务网，实现集装箱货物运输的便捷、及时、安

22、全。物运输的便捷、及时、安全。中长期铁路网规划中长期铁路网规划实施后，形成大能力的客、货运实施后，形成大能力的客、货运输主通道，满足铁路客货运输增长的需要。输主通道，满足铁路客货运输增长的需要。南北铁路运输主通道主要有平齐大郑、京哈、京沪、南北铁路运输主通道主要有平齐大郑、京哈、京沪、东部沿海、京九、京广、包头南宁七条通道组成，东部沿海、京九、京广、包头南宁七条通道组成，总里程约总里程约1.4 万公里。万公里。 东西铁路运输主通道由滨洲滨绥、青岛至拉萨、东东西铁路运输主通道由滨洲滨绥、青岛至拉萨、东西煤运、路桥、沪汉蓉、宁西、沪昆七条通道构成，西煤运、路桥、沪汉蓉、宁西、沪昆七条通道构成，总里

23、程约为总里程约为2.3 万公里。万公里。中长期铁路网规划中长期铁路网规划实施后，我国客运专线线网建设与规划实施后，我国客运专线线网建设与规划:1）“四纵四纵”客运专线客运专线:北京北京上海上海 北京北京武汉武汉广州广州深圳深圳北京北京沈阳沈阳哈尔滨（大连）哈尔滨（大连）上海上海杭州杭州宁波宁波福州福州深圳深圳 2）“四横四横”客运专线：客运专线：徐州徐州郑州郑州兰州兰州杭州杭州南昌南昌长沙长沙青岛青岛石家庄石家庄太原太原上海上海南京南京合肥合肥武汉武汉重庆重庆成都成都3）在环渤海、长江三角洲、珠江三角洲、长株潭、成渝在环渤海、长江三角洲、珠江三角洲、长株潭、成渝以及中原城市群、武汉城市圈、关中

24、城镇群、海峡以及中原城市群、武汉城市圈、关中城镇群、海峡西岸城镇群等经济发达和人口稠密地区建设城际客西岸城镇群等经济发达和人口稠密地区建设城际客运系统，覆盖区域内主要城镇。运系统，覆盖区域内主要城镇。建成客运专线建成客运专线1.6万公里，形成万公里，形成“四纵四横四纵四横” 为骨架的快速客为骨架的快速客运网以及经济发达和人口稠密地运网以及经济发达和人口稠密地区城际客运系统。区城际客运系统。宁汉蓉专线京沪专线京广专线京哈专线杭甬深专线徐兰专线杭昆专线青太专线 根据全面建设小康社会目标要求，以科学发展观为指导，坚持以衔接、优化和协调发展为主线，以综合运输大通道和综合交通枢纽为重点，充分发挥各种运输方式的优势，扩大规模，完善网络，整合资源，优化结构，加快发展综合运输体系，提高交通运输系统的整体效率，努力构建资源节约型、环境友好型交通体系，促进交通可持续发展，适应国民经济持续快速协调健康发展、社会稳定、祖国统一、国家安全以及全面参与经济全球化的需要。 1 1、规划指导思想、规划指导思想综合交通网中长期发展规划综合交通网中长期发展规划 到2020年基本建成各种