基于交通緊湊度的農(nóng)村公路客運(yùn)線路優(yōu)化研究_第1頁
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文檔簡介

1、基于交通緊湊度的農(nóng)村公路客運(yùn)線路優(yōu)化研究張豐焰,合肥市規(guī)劃設(shè)計研究院,高級工程師【摘 要】現(xiàn)狀中農(nóng)村公路客運(yùn)線路相對分散,線路覆蓋面較小,線路運(yùn)營效率不高。為提高農(nóng)村客運(yùn)線路交通緊湊性和降低運(yùn)營成本,基于緊湊度的測度理論,根據(jù)農(nóng)村地區(qū)客運(yùn)需求對線路方案進(jìn)行優(yōu)化研究,分別計算了放射線模式、區(qū)域線模式和循環(huán)線模式的交通緊湊度;并在滿足同樣客運(yùn)需求的條件下,分析了這三種線路模式的運(yùn)營成本。結(jié)果表明:交通緊湊度是循環(huán)線模式最高,區(qū)域線模式次之,放射線模式最低;而運(yùn)營成本是循環(huán)線模式最低、放射線模式最高。即客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)越緊湊,其運(yùn)營成本越低。故建議在對農(nóng)村公路客運(yùn)進(jìn)行線路優(yōu)化時,線路模式應(yīng)由放射線向區(qū)域線、

2、循環(huán)線轉(zhuǎn)變。這樣既提高了客運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)緊湊度,方便了農(nóng)民出行,又可以降低運(yùn)營成本。【關(guān)鍵詞】交通工程;線路優(yōu)化;交通緊湊度;農(nóng)村客運(yùn);運(yùn)營成本0 引言在我國,很多農(nóng)村地區(qū)的客運(yùn)服務(wù)水平相對較差,提供可持續(xù)、可負(fù)擔(dān)、可達(dá)的和可靠的農(nóng)村客運(yùn)服務(wù)已成為了一個重要議題。近年來,農(nóng)村公路網(wǎng)正逐步得到改善。2008年底,全國農(nóng)村公路(含縣道、鄉(xiāng)道、村道)里程達(dá)到324.44萬公里;全國通公路的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))占全國鄉(xiāng)(鎮(zhèn))總數(shù)的99.24%,通公路的建制村占全國建制村總數(shù)的92.86%1。同時,各級交通部門按照“路、站、運(yùn)一體化”的建設(shè)思路,也在逐步落實農(nóng)村客運(yùn)站點(diǎn)建設(shè)和管理,有些地區(qū)基本上建立了一個以市為中心輻射

3、到縣、以縣為中心輻射到鄉(xiāng)鎮(zhèn)、以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心輻射到行政村的三級城鄉(xiāng)客運(yùn)體系。農(nóng)村公路客運(yùn)服務(wù)主要是在以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的路網(wǎng)上開展的2,這種運(yùn)營線路模式能夠直接溝通中心城鎮(zhèn)與周邊村莊,但它的線路覆蓋性不強(qiáng),緊湊性相對較差,不能根據(jù)需求變化在不同線路間調(diào)整車輛,提高車輛使用效率,也很難將村與村之間的客運(yùn)進(jìn)行有效的服務(wù)。鑒于此,為提高農(nóng)村公路客運(yùn)運(yùn)營效率,充分挖掘農(nóng)村客運(yùn)供給潛力,讓更多的農(nóng)民能享受到可持續(xù)的、可負(fù)擔(dān)的、可靠的、可達(dá)的農(nóng)村客運(yùn)服務(wù),本文將基于交通緊湊度的測度理論,根據(jù)農(nóng)村地區(qū)客運(yùn)需求和客流方向?qū)€路方案進(jìn)行優(yōu)化研究,以提高客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)緊湊度,起到既能滿足更多農(nóng)民出行,又能降低客運(yùn)經(jīng)營成本的作用。

4、由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上級別的客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)已經(jīng)比較完善,本文主要是針對鄉(xiāng)至村、村至村的農(nóng)村公路客運(yùn)線路如何進(jìn)行優(yōu)化做一個探討。1 農(nóng)村公路客運(yùn)線路模式現(xiàn)狀目前,農(nóng)村地區(qū)鄉(xiāng)至村、村至村的公路客運(yùn)線路設(shè)置如圖1所示,基本上是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心向周邊村莊放射的模式3。由于有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有客運(yùn)站,迫使鄉(xiāng)至村客運(yùn)服務(wù)不得不從縣客運(yùn)站出來,直接延伸到村莊,導(dǎo)致縣至鄉(xiāng)客運(yùn)線路長、經(jīng)營成本高、發(fā)車間隔大,線路總體運(yùn)營效率不高。另外有的村莊由于沒有縣至鄉(xiāng)的客運(yùn)延伸線,或者路況不好,導(dǎo)致了大量的非正規(guī)的、低效率的客運(yùn)經(jīng)營,影響到客運(yùn)服務(wù)的方方面面。實際上,各個不同村莊的運(yùn)輸需求并不一樣,因此應(yīng)根據(jù)實際情況,在線路之間采取不同的連接組

5、合和車型搭配,應(yīng)用不同的發(fā)車頻率才最具有效性。重要的是進(jìn)行線路規(guī)劃時要考慮到需求特點(diǎn),以及所服務(wù)地區(qū)的地理特點(diǎn),并結(jié)合農(nóng)村客流點(diǎn)比較分散的特點(diǎn),利用交通緊湊度理論,對不同線路組合進(jìn)行分析研究、逐步尋優(yōu),以提高客運(yùn)經(jīng)營效率。圖1 鄉(xiāng)至村公路客運(yùn)線路現(xiàn)狀模式fig.1 current mode of bus routes from township to village2 緊湊度的理論基礎(chǔ)國外提出緊湊度測度模型始于20世紀(jì)60年代初。1961年richardson、gibbs,1964年cole分別提出了緊湊度計算公式4。2001年galster 等人提出了用集中度指標(biāo)來衡量城市建設(shè)用地緊湊度5;

6、2005年yu-hsin tsai提出從都市區(qū)層面界定緊湊程度的數(shù)項指標(biāo)和相應(yīng)的定量分析方法,采用空間自相關(guān)對緊湊度進(jìn)行模擬6。國內(nèi)對緊湊度的研究是從20世紀(jì)90年代開始的。1990年武進(jìn)采用richardson公式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇?,計算了我?4個城市的緊湊度7;1995年張宇星提出了測定空間緊湊度的兩種方法,即面空間的集聚度和點(diǎn)空間的集聚度8; 2006年仇保興提出緊湊度是我國城市可持續(xù)發(fā)展的核心理念,是健康城市化的主要表征和優(yōu)先推薦的城市發(fā)展模式9;2008年方創(chuàng)琳、祈巍鋒等人認(rèn)為適度的緊湊度是城市群綜合效益最大化的集中體現(xiàn),并提出城市群緊湊度是通過城市群產(chǎn)業(yè)緊湊度、空間緊湊度和交通緊湊

7、度共同作用而進(jìn)行綜合測度10。綜觀國內(nèi)外對緊湊度的研究,可知目前大部分研究都聚焦于城市空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)上,對農(nóng)村地區(qū)緊湊度的研究則很少。本文抓住這一薄弱研究環(huán)節(jié),試圖利用緊湊度理論,為農(nóng)村公路客運(yùn)線路優(yōu)化提供科學(xué)基礎(chǔ)。交通緊湊度是衡量緊湊度的廣義指標(biāo)之一,是從通達(dá)性角度衡量區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)交通聯(lián)系便利程度的指數(shù),通過節(jié)點(diǎn)數(shù)量、交通距離、區(qū)域范圍大小體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的交通聯(lián)系,進(jìn)而反映區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的緊湊程度10-16。其測度模型如下: (1)式中:表示交通網(wǎng)絡(luò)空間緊湊性指數(shù);為節(jié)點(diǎn)的對外直接聯(lián)系線方向數(shù)量;為區(qū)域內(nèi)交通節(jié)點(diǎn)數(shù);為節(jié)點(diǎn)的區(qū)域面積;為節(jié)點(diǎn)之間直線距離;為節(jié)點(diǎn)間聯(lián)系的直線平均距離。由于交通緊湊

8、度能很好地反映線路的通達(dá)程度和可達(dá)性,本文將利用它來分析農(nóng)村公路客運(yùn)線路網(wǎng)絡(luò)的緊湊度,并基于此去尋找一種相對優(yōu)化的農(nóng)村客運(yùn)線路組織方案。3 農(nóng)村公路客運(yùn)線路模式緊湊度分析3.1 放射線模式的緊湊度分析假設(shè)某個鄉(xiāng)鎮(zhèn)面積為s,有11個村莊(這里指行政村),它們的分布示意如圖2所示。為簡便起見,除x南面與i與j村之間相鄰道路交叉口之間距離為5公里外,假設(shè)每兩個相鄰村莊之間的距離都是10公里3,并假設(shè)每個村莊的區(qū)域面積均相同。另外,在各村莊與鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間每天乘車人數(shù)、每個方向上都符合表1中假定的客流情況。表1 各村與鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心間客流情況tab.1 passenger trips between villag

9、es and township center連接路段x-ax-bx-cx-dx-ex-fx-gx-hx-ix-jx-k乘客/天120606012040604040806040圖2 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的放射線公路客運(yùn)線路模式fig.2 radiation mode of bus routes as center of township圖2中的各條線路都是以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心向外放射的,可稱為“放射型”線路。線路ax、bx、cx、dx、ex、fx、gx、hx、ix、jx、kx均按照鄉(xiāng)村之間既有的最短路徑進(jìn)行運(yùn)營組織,因此這11條線路形成的線網(wǎng)總長為170公里(見表3),其各節(jié)點(diǎn)之間的通達(dá)情況可用通達(dá)矩陣來表示,

10、見表2。根據(jù)公式(1)計算可得,其交通緊湊性指數(shù)為:。表2 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的放射線模式的各節(jié)點(diǎn)間通達(dá)矩陣tab.2 accessibility matrix of radiation mode of bus routes as center of townshipxabcdefghijkx11111111111112a1100000000待添加的隱藏文字內(nèi)容2002b1010000000002c1001000000002d1000100000002e1000010000002f1000001000002g1000000100002h1000000010002i1000000001002j1000

11、000000102k100000000001234注:1表示節(jié)點(diǎn)間可通達(dá),0表示節(jié)點(diǎn)間不通達(dá)。3.2 區(qū)域線模式的緊湊度分析在放射線的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際情況和地理特點(diǎn),在線路之間采取不同的連接組合,使形成的客運(yùn)線路網(wǎng)絡(luò)能服務(wù)于整個區(qū)域,即在有些線路上如x-k-i-j采取讓車輛“往返經(jīng)營”的方式提供運(yùn)輸服務(wù),從而可以減少鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)的總的運(yùn)營線路,提高線路的運(yùn)營效率,同時也能相對提高節(jié)點(diǎn)間的通達(dá)性,本文稱這種線路模式為區(qū)域線模式,在整個鄉(xiāng)鎮(zhèn)范圍內(nèi)讓線路盡量帶上更多的村莊,并應(yīng)用不同的發(fā)車頻率和車型來提高客運(yùn)效率,這樣會使鄉(xiāng)村之間、村莊之間的出行變得方便一些。如圖3所示,在圖2放射線的基礎(chǔ)上將11個村

12、莊與鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心之間的線路進(jìn)行有效組合,形成的線網(wǎng)總長為110公里。其各節(jié)點(diǎn)之間的通達(dá)情況同圖3 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的區(qū)域線公路客運(yùn)線路模式fig.3 regional route mode of bus routes as center of township理根據(jù)通達(dá)矩陣可得=58,則其交通緊湊性指數(shù)為:。3.3循環(huán)線模式的緊湊度分析循環(huán)線模式如圖4所示。圖4中的公路客運(yùn)線路模式與圖3的區(qū)別在于,圖4在圖3的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了優(yōu)化組合,設(shè)置了對開的循環(huán)線xfdcx,并且在d村設(shè)置了de線路快捷換乘接駁點(diǎn),當(dāng)然也可把e納入xfdcx循環(huán)里,變成xfdedcx循環(huán),本文稱這種線路模式為循環(huán)線模式。此模式與區(qū)

13、域線模式相比就是它的線路既能帶上更多的村莊,同時又能增強(qiáng)村莊之間的聯(lián)系。圖4中所形成的線網(wǎng)總長仍為110公里,但與區(qū)域線模式的通達(dá)性相比增加了c與f兩個節(jié)點(diǎn)之間的直接通達(dá)聯(lián)系。其各節(jié)點(diǎn)之間的通達(dá)情況同理根據(jù)通達(dá)矩陣可得=60,則其交通緊湊性指數(shù)為:。圖4 以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的循環(huán)線公路客運(yùn)線路模式fig.4 circular mode of bus routes as center of township4 不同農(nóng)村公路客運(yùn)線路模式的運(yùn)營成本分析從上述的交通緊湊度分析可知,在假定的以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的農(nóng)村公路客運(yùn)線網(wǎng)中,由于它們?nèi)N模式的緊湊性指數(shù)的分母均相同,則可根據(jù)分子大小判定,故循環(huán)線模式交通緊湊度

14、最高,區(qū)域線模式交通緊湊度次之,放射線模式最低。這是從客運(yùn)線路通達(dá)性角度分析了在農(nóng)村客運(yùn)線路經(jīng)營組織中,采用循環(huán)線模式在線網(wǎng)通達(dá)率上是最好的,但能否實現(xiàn)在整個客運(yùn)經(jīng)營中成本最低、效率最高,還要看看整個線路網(wǎng)絡(luò)上的配車是怎么優(yōu)化的,因為不同的車輛會產(chǎn)生不同的運(yùn)營成本,也會有不同的運(yùn)營效率。線路上采用哪種車輛類型主要決定于單位時間的客運(yùn)量或者客運(yùn)量生成率和車輛運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性3。根據(jù)農(nóng)村客運(yùn)特征,不同類型線路可以采用不同類型的車輛,并且在多條線路上也可以合理地調(diào)配車輛,這樣就能有效地提高車輛的使用效率,降低經(jīng)營成本。本次所談的總體運(yùn)營成本主要是在滿足基本客流需求情況下根據(jù)車輛類型的搭配來進(jìn)行分析和測算

15、的,下面就上述三種線路模式中的不同車輛搭配,來分析客運(yùn)線路網(wǎng)絡(luò)的總體成本影響。在分析過程中,首先車輛運(yùn)行時間的計算是假設(shè)以每小時20公里的平均行駛速度為基礎(chǔ)的,并且在線路的每一端還要預(yù)留15分鐘的上下車時間。比如說在20公里長的線路上,進(jìn)行一次往返運(yùn)客需要花費(fèi)兩個小時再加30分鐘的上下車時間,每天兩次往返總共需要五個小時的車時;然后可以根據(jù)每條線路的總體運(yùn)行時間和中途下車時間來計算所需的車輛數(shù)目。假定每輛車每天運(yùn)行八個小時,可以通過用八除總的線路網(wǎng)絡(luò)車時計算所需的總車輛數(shù),并預(yù)留總車輛數(shù)的10%左右的車輛用作車輛維護(hù)和其他緊急情況。4.1 放射線模式的配車及運(yùn)營參數(shù)分析在放射線模式中,每個村莊

16、都設(shè)有連通鄉(xiāng)鎮(zhèn)的單獨(dú)線路(如圖2所示),根據(jù)表1的客流情況,一共需要配備由30輛7座車進(jìn)行經(jīng)營,每輛車都長期在一條線路上運(yùn)行。每天班線的車輛要求和日常經(jīng)營參數(shù)如表3所示3。表3 放射線模式的配車情況及日常經(jīng)營參數(shù)tab.3 deploying vehicle and daily operating parameters of radiation mode班線座位數(shù)班線長公里(單程)往返運(yùn)行時間(分鐘)每天往返次數(shù)每天總體耗時(分鐘)每天運(yùn)行總公里數(shù)需要的車輛x-a71090181,6203604x-b7109098101802x-c7109098101802x-d720150182,70072

17、06x-e73021061,2603603x-f7109098101802x-g72015069002402x-h7109065401201x-i715120121,4403603x-j72015091,3503603x-k71512067201802總計:10812,9603,240304.2 區(qū)域線模式的配車及運(yùn)營參數(shù)分析在區(qū)域線模式中,一些線路已經(jīng)從區(qū)域角度進(jìn)行了組合(如圖3所示),可根據(jù)客流情況搭配使用11座和22座車,并在各條線路之間互相合作提高車輛使用率。每天班線的車輛要求和日常經(jīng)營參數(shù)如表4所示。通過班線之間車輛的互相合作,前4條班線需要10輛11座車,剩下的4條班線需要5輛22

18、座車。表4 區(qū)域線模式的配車情況及日常經(jīng)營參數(shù)tab.4 deploying vehicle and operating parameters of regional route mode daily班線座位數(shù)班線長公里(單程)往返運(yùn)行時間(分鐘)每天往返次數(shù)每天總體耗時(分鐘)每天運(yùn)行總公里數(shù)需要的車輛h-x-f-d-e114027041,0803203j-i-x-b113021061,2603603k-x-f-g113524049602802a-x-c-d113021036301802a-x-f-d223021024201201i-x-a222518047202002x-c22109032

19、70601x-c-d22201502300801總計:285,6401,600154.3 循環(huán)線模式的配車及運(yùn)營參數(shù)分析在循環(huán)線模式中,客車循環(huán)運(yùn)行,沿途上下客,在不同路段客流會時高時低,因此將根據(jù)農(nóng)村地區(qū)客流情況搭配使用11座、22座和30座車,并在各條線路之間、車輛之間加強(qiáng)合作(比如配合循環(huán)線還構(gòu)建了往返線和接駁線,如圖4所示),通過提高車輛運(yùn)能來優(yōu)化線網(wǎng)和提高車輛使用率。每天班線的車輛要求和日常經(jīng)營參數(shù)如表5所示。通過班線之間車輛的互相合作,其中3條班線需要6輛11座車,2條班線需要4輛22座車,1條班線需要2輛30座車。表5 循環(huán)線模式的配車情況及日常經(jīng)營參數(shù)tab.5 deployi

20、ng vehicle and operating parameters of circular mode daily班線座位數(shù)班線長千米(單程)往返運(yùn)行時間(分鐘)每天往返次數(shù)每天總體耗時(分鐘)每天運(yùn)行總公里數(shù)需要的車輛d-e1110904360801x-c-d-f-xx-c-d-f222015057502002x-f-d-c222015057502002a-x-h-i303524049602802j-i-x-b1130210612603603k-x-f-g113524049602802總計:2850401400124.4 三種模式的綜合運(yùn)營成本分析為簡便起見,本文直接引用世界銀行道路經(jīng)濟(jì)決

21、策red模型計算的單位車輛運(yùn)營成本,見表63 17。表6 車輛可變與固定經(jīng)營成本tab.6 variable and fixed operating costs of vehicles7座汽油車11座柴油車22座柴油車33座柴油車每車公里可變成本(元)0.750.750.910.92每車每天的固定成本(元)90.55120.85179.86211.95根據(jù)表6中的成本估測,在滿足客運(yùn)需求目標(biāo)的前提下,三種線路模式配車后的綜合經(jīng)營成本對比情況如表7所示。表7 三種線路模式的綜合經(jīng)營成本對比tab.7 comparison of comprehensive operating costs amon

22、g three kinds of circuit mode模式車輛類型車輛數(shù)目每天運(yùn)行公里數(shù)每車固定成本(元)可變成本/公里總的固定成本(元)總的可變成本(元)綜合經(jīng)營成本(元)放射線模式7座303,24090.550.752,716.524305,146.5區(qū)域線模式11座101140120.850.751208.58552,063.522座5460179.861.06899.3487.61,386.9小計16003,450.4循環(huán)線模式11座6720120.850.75725.15401,265.122座4400179.861.06719.444241,143.4430座2280211.9

23、50.92423.9257.6681.5小計14003,090.06從表7可知,放射線模式每日的綜合經(jīng)營成本是5146.5元,區(qū)域線模式每日的綜合經(jīng)營成本是 3450.4元,而循環(huán)線模式每日的綜合經(jīng)營成本為3090.06元。由此可見,循環(huán)線模式的每日綜合經(jīng)營成本最低,而放射線模式最高。這就與前面所論述的交通緊湊度構(gòu)成了一種聯(lián)系,即交通緊湊度高的客運(yùn)模式其每天的綜合經(jīng)營成本低,而交通緊湊度低的客運(yùn)模式其每天的綜合經(jīng)營成本則高。也就是說客運(yùn)線路越緊湊,客運(yùn)經(jīng)營成本就越低。因此,在對農(nóng)村公路客運(yùn)線路進(jìn)行優(yōu)化時,應(yīng)盡量組織循環(huán)線,這樣既提高了交通的緊湊度,方便了農(nóng)村居民出行,又可以降低客運(yùn)經(jīng)營成本,從

24、而也可以減少農(nóng)村居民出行費(fèi)用。由此,通過多組織循環(huán)線,可以達(dá)到提高農(nóng)村居民出行的可達(dá)性、可承擔(dān)性的目的。5 結(jié)論(1)通過對放射線模式、區(qū)域線模式和循環(huán)線模式的農(nóng)村客運(yùn)線路網(wǎng)絡(luò)的交通緊湊度計算得出,循環(huán)線模式的緊湊度最高,而放射線模式的緊湊度則最低。(2)在滿足同樣客流需求情況下,分析放射線模式、區(qū)域線模式和循環(huán)線模式的農(nóng)村客運(yùn)的運(yùn)營成本可知,循環(huán)線模式的運(yùn)營成本最低,而放射線模式的運(yùn)營成本則最高。(3)分析各線路模式的緊湊度和運(yùn)營成本之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),緊湊度高的客運(yùn)模式其每天的運(yùn)營成本低,而緊湊度低的客運(yùn)模式其每天的運(yùn)營成本則高。即客運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)越緊湊,客運(yùn)運(yùn)營成本就越低。(4)建議在對農(nóng)村公路

25、客運(yùn)線路進(jìn)行優(yōu)化時,線路模式應(yīng)由放射線向區(qū)域線、循環(huán)線轉(zhuǎn)變。這樣既提高了交通緊湊度,方便了農(nóng)民出行,又可以降低客運(yùn)經(jīng)營成本。參考文獻(xiàn)1 中華人民共和國交通運(yùn)輸部,2008年公路水路交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報z.2009,4.ministry of transport of the peoples republic of china. the statistics bulletin of highway and waterway transportation industry in 2008z. 2009,4.2 亞洲開發(fā)銀行技術(shù)援助項目報告,“農(nóng)村公路客運(yùn)示范項目”最終報告草稿r. 2009,6

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