公路網(wǎng)合理規(guī)模測(cè)算

1、公路網(wǎng)合理規(guī)模的測(cè)算公路網(wǎng)合理規(guī)模的測(cè)算交通工程第五組成果展示 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 研究背景及意義： 公路作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其發(fā)展規(guī)模是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。完善便捷的公路網(wǎng)絡(luò)不僅給人們的生活帶來(lái)方便而且還能夠極大促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。 然而，公路網(wǎng)建設(shè)必須符合或適度超前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)發(fā)展的需要，不同的社會(huì)發(fā)展階段，應(yīng)有相應(yīng)的發(fā)展規(guī)模，因此分析和研究區(qū)域公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模，對(duì)于把握公路交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適應(yīng)程度，找出公路建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，明確今后公路交通的發(fā)展思路、發(fā)

2、展目標(biāo)和建設(shè)重點(diǎn)，促進(jìn)公路交通與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)公路交通的現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展等具有十分重要的意義。1.影響因素分析v 1.11.1人口數(shù)量、城市化水平及城鎮(zhèn)分布人口數(shù)量、城市化水平及城鎮(zhèn)分布: : 公路交通的基本功能之一是滿足人的出行的需要, 發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明, 在一定的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平情況下, 人口數(shù)量、城市化水平及城鎮(zhèn)的分布與公路的發(fā)展有著密切的關(guān)系。v 1.21.2經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)布局經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)布局: : 公路建設(shè)的目標(biāo)是滿足經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展需求, 改善交通運(yùn)輸環(huán)境和質(zhì)量, 為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù), 是公路建設(shè)的前提和出發(fā)點(diǎn)。v 1.31.3土地資源及

3、地理環(huán)境特征土地資源及地理環(huán)境特征: : 公路建設(shè)受區(qū)域地理環(huán)境特征地形地質(zhì)特征、地理區(qū)位特征等影響。地理特征存在明顯差異的不同地區(qū), 對(duì)公路的需求也不相同。 v 上述影響因素中, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局、人口數(shù)量、城市化水平及城鎮(zhèn)分布等因素是在不斷變化的, 而土地面積、地理特征則是相對(duì)穩(wěn)定的。這些因素對(duì)公路網(wǎng)規(guī)模的影響相互關(guān)聯(lián), 在一定時(shí)期, 上述各因素所反映的綜合國(guó)情, 決定了公路的合理發(fā)展規(guī)模。2.公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)合理規(guī)模預(yù)測(cè)方法經(jīng)濟(jì)分析法時(shí)間序列趨勢(shì)外推法線性規(guī)劃法公路周轉(zhuǎn)量分析法彈性系數(shù)法結(jié)構(gòu)類比法期望密度法國(guó)土系數(shù)法公路網(wǎng)車輛密度法年平均增長(zhǎng)量法年平均憎長(zhǎng)率法2.1

4、經(jīng)濟(jì)分析法v 2.1.12.1.1彈性系數(shù)法彈性系數(shù)法：彈性系數(shù)法是通過(guò)分析公路網(wǎng)總里程與國(guó)民經(jīng)濟(jì)之間的變化率的聯(lián)系，由對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)率的預(yù)測(cè)來(lái)確定公路規(guī)模的增長(zhǎng)率。該方法能夠很好地把經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反映到公路網(wǎng)的規(guī)劃中，具有不錯(cuò)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 式中：路網(wǎng)總里程與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值之間的彈性系數(shù)； PL公路網(wǎng)總里程增長(zhǎng)率； Pj國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)率； L規(guī)劃年的公路網(wǎng)總里程 ，km ； L0基年的公路網(wǎng)總里程 ， km 。LjPPn0(1)LLPv 2.1.22.1.2結(jié)構(gòu)類比法結(jié)構(gòu)類比法: :類比法通過(guò)分析與規(guī)劃區(qū)域未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況相類似的區(qū)域的公路網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r，以此來(lái)確定規(guī)劃區(qū)域的合理路網(wǎng)規(guī)模。該方

5、法通過(guò)確定類比變量、類比對(duì)象、因素及類比關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。 式中：L道路總里程，km； I人均經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，萬(wàn)元/人； P總?cè)丝?，萬(wàn)人； A地區(qū)面積，km2。( ,)Lf I P Av 2.1.32.1.3期望密度法期望密度法: :隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求會(huì)不斷增加。不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段需要不同的公路網(wǎng)密度，合理的公路網(wǎng)密度可由下式確定： 式中：Hd公路網(wǎng)期望密度，km/km2； Pd人口密度，人/km2； PGNP人均國(guó)民生產(chǎn)總值，萬(wàn)元/人；k、待定系數(shù)。(PGNP)ddHkPv 2.1.4.2.1.4.國(guó)土系數(shù)法國(guó)土系數(shù)法: :國(guó)土系數(shù)法能夠較好地反映區(qū)域人口和經(jīng)濟(jì)發(fā)展與公路網(wǎng)規(guī)模之間的聯(lián)系。計(jì)算

6、時(shí)僅需要人口預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)及國(guó)土面積這些數(shù)據(jù)。但選用區(qū)域人口和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值作為分析因素的弊端也很明顯，使得該方法較適應(yīng)于對(duì)區(qū)域的公路網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行宏觀分析，不能反映公路網(wǎng)的內(nèi)部等級(jí)結(jié)構(gòu)和布局結(jié)構(gòu)情況，預(yù)測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確，容易產(chǎn)生偏差。式中：L公路網(wǎng)總里程，km； K代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的系數(shù)； A區(qū)域面積，km2； P人口數(shù)，萬(wàn)人。LKA P其中，干線公路網(wǎng)合理規(guī)模為：式中：L0干線公路網(wǎng)合理規(guī)模，km；K0經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平系數(shù)。 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平系數(shù)K，K0可以用人均國(guó)名生產(chǎn)總值與路網(wǎng)規(guī)模的調(diào)查資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析確定。在進(jìn)行公路網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，可參考發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模。國(guó)內(nèi)在進(jìn)行省域、地市域公

7、路網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，通常采用以下回歸模型： （R=0.98） （R=0.74）式中：GDP人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。00LKA P6.870.0066KGDP03.010.00032KGDP2.1.5.2.1.5.公路網(wǎng)車輛密度法公路網(wǎng)車輛密度法: :該法通過(guò)研究公路里程與車輛總數(shù)的關(guān)系來(lái)確定公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模，計(jì)算公式為： 式中：DN公路網(wǎng)車輛密度，km/輛； L公路網(wǎng)總里程，km； N車輛總數(shù)，輛； DN末定能夠經(jīng)濟(jì)水平下的車輛密度預(yù)測(cè)值，km/輛； DN內(nèi)定經(jīng)濟(jì)水平下的車輛密度按國(guó)內(nèi)模型的回歸值，km/輛； DN外定經(jīng)濟(jì)水平下的車輛密度按國(guó)外模型的回歸值，km/輛 、國(guó)內(nèi)外回歸模型的修正系數(shù)，+=1； LN

8、末定經(jīng)濟(jì)水平下的公路網(wǎng)總里程，km； N末定經(jīng)濟(jì)水平下的車輛總數(shù)，輛。/NDL N1/NNNDDD末內(nèi)外NNLDN末末末2.22.2公路周轉(zhuǎn)量分析法公路周轉(zhuǎn)量分析法 此法通過(guò)研究客貨周轉(zhuǎn)量和公路運(yùn)輸能力、服務(wù)水平的關(guān)系來(lái)確定公路網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模。首先對(duì)交通周轉(zhuǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算公式為：式中：QNT公路網(wǎng)交通周轉(zhuǎn)量（車公里/日） WP公路客運(yùn)周轉(zhuǎn)量（人公里）； WF公路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量（噸公里）； F,P公路網(wǎng)承擔(dān)的客貨運(yùn)交通量比重； p公路網(wǎng)客運(yùn)平均容量（人/車）； F公路網(wǎng)貨運(yùn)平均容量（噸/車）； Np,NF公路客貨運(yùn)實(shí)載率。1()365PPFFNTPPFFWWQNN 上述各參數(shù)可通過(guò)運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)資料分析和

9、調(diào)查確定。這樣，以普通二級(jí)公路為標(biāo)準(zhǔn)的公路當(dāng)量里程就可按以下公式求得。L= QNT/(SN C0)L= QNT/(SN C0) 式中：L公路當(dāng)量里程（km）； QNT公路網(wǎng)交通周轉(zhuǎn)量（車公里/日）； SN服務(wù)水平系數(shù)，即飽和度； C0普通二級(jí)公路通行能力（輛/日）。2.3時(shí)間序列趨勢(shì)外推法 該方法根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的公路里程的歷史統(tǒng)計(jì)資料, 以時(shí)間t 為自變量建立模型, 對(duì)未來(lái)的公路網(wǎng)里程數(shù)進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)和規(guī)劃。2.3.1.2.3.1.年平增長(zhǎng)量法：年平增長(zhǎng)量法：式中：L第N年公路網(wǎng)總里程，km； L0起始年公路網(wǎng)總里程，km； L年平均增長(zhǎng)量，km/年； N年數(shù)，年。2.3.2.2.3.2.按年平

10、均增長(zhǎng)率推算按年平均增長(zhǎng)率推算: :式中： 年平均增長(zhǎng)率。0LLLgN 0(1)NLL2.42.4線性規(guī)劃法線性規(guī)劃法 公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)是指公路網(wǎng)中不同技術(shù)等級(jí)公路的組成。它從量上反映, 就是各等級(jí)公路里程的組合。當(dāng)公路網(wǎng)總里程一定時(shí), 不同等級(jí)公路里程的組合就會(huì)形成不同的組合方案, 每一個(gè)方案對(duì)應(yīng)公路網(wǎng)的一個(gè)等級(jí)結(jié)構(gòu)。等級(jí)結(jié)構(gòu)是否合理需要采用多目標(biāo)規(guī)劃來(lái)解決。 目標(biāo)順序?yàn)? 公路建設(shè)所用資金最少; 公路網(wǎng)單位里程平均行程時(shí)間最小; 公路網(wǎng)通行能力最大。采用單純形法進(jìn)行等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化, 模型的建立過(guò)程: 設(shè)j等級(jí)公路的單位里程建設(shè)費(fèi)用為Aj，其中j=0,1,2,3,4,5分別代表高速公路、以及公路

11、、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路和等外公路；ICC0為現(xiàn)有公路網(wǎng)的折算資金，Lj為未來(lái)公路網(wǎng)中的j級(jí)公路的里程，則未來(lái)公路網(wǎng)的總里程L為： 總建設(shè)費(fèi)用F為：折算資金ICC0為一常數(shù)，則公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化可抽象為如下數(shù)學(xué)模型：目標(biāo)函數(shù)： 50jjLL500jjjFA LICC50min=jjjFAL 約束條件： 式中：Ljj級(jí)公路的里程，km； Ajj級(jí)公路的造價(jià)，萬(wàn)元； Lj*路網(wǎng)中j級(jí)公路里程下限值，km； L路網(wǎng)總里程，km； Cjj級(jí)公路未來(lái)路網(wǎng)設(shè)計(jì)通行能力，v/d； 未來(lái)路網(wǎng)的交通周轉(zhuǎn)量，車公里/天； Sjj級(jí)公路規(guī)劃路網(wǎng)的服務(wù)水平系數(shù)，即飽和度。jNTQ*. ./ ()jjjNTjjLLstLQSC例題：例題：已知數(shù)據(jù)如下表，求2005年，2010年，2020年各級(jí)公路預(yù)測(cè)值及總預(yù)測(cè)值。按照年平增長(zhǎng)量法預(yù)測(cè)按照年平增長(zhǎng)量法預(yù)測(cè)： 計(jì)算出各項(xiàng)的年平均增長(zhǎng)量如下： （1