交通運輸規(guī)劃第九章運輸樞紐布局規(guī)劃

第九章運輸樞紐布局規(guī)劃第一節(jié)運輸樞紐規(guī)劃概述第二節(jié)運輸樞紐布局的原則和程序第三節(jié)運輸樞紐布局方法第四節(jié)公路主樞紐布局規(guī)劃簡介第一節(jié)運輸樞紐規(guī)劃概述一、運輸樞紐的概念1、運輸樞紐：在兩種以上干線運輸方式的銜接地區(qū)或幾條運輸線路的交匯處（點），同時承擔一種或幾種運輸方式的樞紐功能，是由一個或幾個運輸站場及若干交通設施組成的綜合整體，是交通運輸?shù)纳a(chǎn)組織基地?？蓮膬蓚€交通理解該概念：（1）是運輸聯(lián)系的中心環(huán)節(jié)，它必須是從事兩個以上地區(qū)旅客和貨物運輸?shù)倪\輸線路的交匯處，運輸線路可以是同一運輸方式的幾條線路，亦可以是不同運輸方式的幾條干線；（2）是組織與管理功能，運輸樞紐是處理不同運輸方式的運輸線路的旅客和貨物的裝卸(上下車)、中轉(zhuǎn)服務、換乘與換裝，運輸組織與管理以及候機(車、船)服務、倉儲服務等后勤服務。承擔著樞紐所在區(qū)域的城市內(nèi)部交通和對外交通的功能，完成直通作業(yè)、中轉(zhuǎn)作業(yè)、樞紐地方作業(yè)等與運輸相關(guān)作業(yè)的功能。是城市對外聯(lián)系的橋梁和紐帶，它對所依托的城市的形成和發(fā)展有著很大的帶動作用，運輸樞紐的形成和發(fā)展與其所在城市經(jīng)濟類型、在區(qū)域經(jīng)濟中地位和作用也有密切關(guān)系。2、運輸樞紐由運輸站場組成：運輸站場是功能或用途比較專一的從事客貨集散、轉(zhuǎn)運及過境的場所，擁有為辦理長途、短途、城市和企業(yè)客、貨運輸所需要的各種運輸技術(shù)設備和設施的綜合體，具有運輸組織與管理、中轉(zhuǎn)換乘換裝、裝卸儲存、多式聯(lián)運、信息流通和輔助服務等功能的綜合性設施。3、運輸樞紐的功能

1)生產(chǎn)組織與經(jīng)營管理功能；2)裝卸儲存功能；3)多式聯(lián)運功能；4)通信信息功能；5)生產(chǎn)和生活輔助服務功能；6）地區(qū)間交通與經(jīng)濟聯(lián)系功能。4運輸樞紐的類型（1）按運輸方式劃分鐵路—公路樞紐：兩條以上鐵路干線匯合而成，并由公路與鐵路銜接的運輸樞紐。鐵路在其中起著骨干作用，公路承擔集散作用。水路—公路樞紐：由河運或海運與公路樞紐組成，水運起主要的作用，公路承擔集散作用。水路—鐵路—公路樞紐：位于水運、鐵路干線交匯處，在運輸網(wǎng)中據(jù)重要地位。水陸聯(lián)運的換裝點、鐵路與水運與公路等三種運輸方式的結(jié)合部。此類樞紐中鐵路、水運承擔干線運輸，公路承擔集散運輸?shù)淖饔谩＃?）按在運輸網(wǎng)路中的跨度分端點樞紐：以處理本地區(qū)的客貨運輸業(yè)務為主，為貨主辦理運輸、信息、理賠等所有運輸業(yè)務；區(qū)域間中轉(zhuǎn)運輸量少。中轉(zhuǎn)樞紐：為辦理區(qū)域間不同運輸線路上的客貨中轉(zhuǎn)和直通運輸業(yè)務為主，接收從端點樞紐或其他中轉(zhuǎn)樞紐的到達貨物；另一方面將貨物按目的地分類并送往下一站；本地區(qū)區(qū)域性運量比例很少?；旌蠘屑~：具有大量的本地區(qū)業(yè)務，同時還辦理相關(guān)數(shù)量的區(qū)域間中轉(zhuǎn)、直通客貨運輸業(yè)務。（3）按業(yè)務類別分客運樞紐：完成旅客運輸?shù)募?、中轉(zhuǎn)、換乘以及行李托運等業(yè)務的場所。貨運樞紐：完成貨物運輸?shù)募?、中轉(zhuǎn)、換乘以及倉儲等業(yè)務的場所。客貨綜合樞紐：具有客運和貨運業(yè)務處理能力的場所。（4）按樞紐組織層次分運輸樞紐：由一個或幾個運輸站場及若干交通設施組成的綜合整體，是一系列運輸場站與港口的有機組織。運輸場站與港口：具有專業(yè)性作業(yè)能力的場所，是構(gòu)成運輸樞紐的基本單位。（3）按運輸樞紐服務對象分單式樞紐：樞紐只在一種交通網(wǎng)絡上，只服務于同一種運輸方式的樞紐。如鐵路樞紐、公路樞紐、城市道路交通樞紐、城市公共交通樞紐、城市軌道交通樞紐、城市貨運樞紐。復式樞紐：樞紐同時在兩種或多種交通網(wǎng)絡上且服務于多種交通方式，是各種交通方式之間各種組合而成的樞紐。運輸樞紐規(guī)劃是指：在一定的區(qū)域范圍內(nèi)對運輸資源（主要指固定設施）進行配置，確定樞紐的空間位置、主要功能、生產(chǎn)規(guī)模等。1、擬解決問題（1）確定現(xiàn)在與未來的運輸需求特征和運輸供應狀況；（2）明確運輸樞紐在運輸系統(tǒng)中的地位與功能；（3）運輸樞紐的布局與優(yōu)化。2、運輸樞紐規(guī)劃的主要內(nèi)容運輸樞紐布局規(guī)劃，兩個層次理解：（1）第一層次整體布局：一定區(qū)域內(nèi)運輸樞紐的布局，主要內(nèi)容包括社會、經(jīng)濟、交通運輸?shù)恼{(diào)查與分析、發(fā)二、運輸樞紐規(guī)劃展預測，綜合交通樞紐站場布局優(yōu)化，樞紐系統(tǒng)設計、社會經(jīng)濟評價、建設項目實施序列和資金籌措等工作；該層次上的布局，是綜合運輸層次上的運輸資源配置，具有共性，主要是確定運輸樞紐數(shù)量、選址、功能的確定。屬于長期發(fā)展規(guī)劃，要考慮多式聯(lián)運的問題。（2）運輸樞紐內(nèi)部規(guī)劃，主要是進行運輸樞紐的功能規(guī)劃與系統(tǒng)設計，內(nèi)容主要包括組織管理、通信信息、生產(chǎn)和輔助服務4個方面的內(nèi)容。該層次上的布局具有很大的差別性。

返回第二節(jié)運輸樞紐規(guī)劃原則和程序一、布局影響因素1、區(qū)域社會經(jīng)濟的發(fā)展；2、所在交通運輸網(wǎng)絡狀況；3、生產(chǎn)力布局；4、人口、城市的分布；5、自然地理條件。二、布局原則1、符合區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略目標和綜合運輸規(guī)劃；2、運輸樞紐間分工協(xié)作原則；3、運輸樞紐與運輸線路協(xié)調(diào)原則；4、運輸方式之間的協(xié)調(diào)原則；5、城市發(fā)展協(xié)調(diào)原則；6、公益性與盈利性兼顧的原則；7、環(huán)境保護的原則；8、可持續(xù)發(fā)展原則。三、規(guī)劃程序1、依據(jù)社會經(jīng)濟和交通運輸?shù)默F(xiàn)狀調(diào)查和預測分析，明確樞紐規(guī)劃目標；2、依據(jù)運輸需求特征與運輸設施供應狀況分析及預測，確定運輸樞紐在綜合運輸系統(tǒng)中的地位和功能；3、規(guī)劃總體設計：確定規(guī)劃的思路與原則，建立規(guī)劃模型，選擇規(guī)劃方法；4、制定布局方案和優(yōu)化方案，從總體布局和內(nèi)部規(guī)劃兩個層次確定樞紐的位置、數(shù)量、規(guī)模；5、方案評價；6、方案優(yōu)化，并返回5；7、確定規(guī)劃方案的實施計劃和建設項目序列，形成最終規(guī)劃方案。

返回第三節(jié)運輸樞紐規(guī)劃方法一、問題描述1、運輸樞紐布局問題兩個層次：內(nèi)部布局、總體布局；三個變量：樞紐數(shù)量、位置、規(guī)模。問題描述角度：約束條件、目標函數(shù)、變量關(guān)系函數(shù)。約束條件：運輸需求、運輸系統(tǒng)運行機制、費用函數(shù)等；目標函數(shù)：費用最小、功能最大、用戶最佳等；變量關(guān)系函數(shù)：用決策變量建立的描述約束條件與系統(tǒng)目標之間關(guān)系的數(shù)學模型。則該問題可描述為：在運輸需求、運輸系統(tǒng)運行機制與費用函數(shù)約束下，確定最優(yōu)數(shù)量、最優(yōu)位置或最優(yōu)規(guī)模等目標，并用數(shù)學模型表述該目標的整個過程。二、單一運輸樞紐選址模型與方法1、基本假設：（1）假設一定分區(qū)的運輸需求量集中于某一點；（2）運輸網(wǎng)絡節(jié)點之間的距離用直線距離表示；（3）由變動運輸成本確定總運輸費用。2、解決方法：因素分析法、重心法、成本法、線性規(guī)劃等。（1）重心法基本思想：將規(guī)劃區(qū)域劃分為若干分區(qū)，假設一定分區(qū)的運輸需求量集中于某一點，各需求點的運輸量分別看成該點的重量，求分區(qū)的重心，該重心即為規(guī)劃區(qū)樞紐站場的最佳位置。設規(guī)劃區(qū)域內(nèi)有n個交通發(fā)生點和吸引點，各點的發(fā)生量和吸引量為Qj，j=1，2，……，n。運輸樞紐到j點的運輸費率為Cj，各需求點和需設置樞紐站場的位置分別為平面坐標（x，y）和（xa，ya），則需求點與樞紐點之間距離：則使總運輸費用最小的樞紐選址問題的目標函數(shù)可表示為：滿足目標函數(shù)的（xa，ya）即為樞紐站場最優(yōu)布局方案。常用的有三種：1）直角距離選址模型；2）歐氏距離選址模型；3）修正距離選址模型。1）直角距離選址模型規(guī)劃區(qū)域只有一個工廠、倉庫或城市時，直接取目標函數(shù)的dj：例：規(guī)劃區(qū)域有三個需求地點A1，A2，A3，將規(guī)劃區(qū)建立平面坐標后，三個需求地點的坐標是（5，2），（8，3），（6，5），現(xiàn)需要在規(guī)劃區(qū)建設一個運輸站場，各需求點與運輸站場的運量分別是50，25，30，假設運輸線路按照直線距離運行，求使總運輸量最小的運輸站場的位置？2）歐氏距離選址模型規(guī)劃區(qū)域較大時，取目標函數(shù)的dj：例：規(guī)劃區(qū)域有三個需求地點A1，A2，A3，將規(guī)劃區(qū)建立平面坐標后，三個需求地點的坐標是（5，2），（8，3），（6，5），現(xiàn)需要在規(guī)劃區(qū)建設一個運輸站場，各需求點與運輸站場的運量分別是50，25，30，假設運輸線路按照直線距離運行，求使總運輸量最小的運輸站場的位置？3）修正距離選址模型為了接近實際，將模型中的直線距離引入比例因子k，將直線距離轉(zhuǎn)換為近似的運輸網(wǎng)絡里程：例：某一運輸企業(yè)要在甲地區(qū)建立一個貨運中心，為五個貨運站提供運輸服務。各貨運站的空間位置、運輸量、費率如下表，求運輸成本最小的貨運中心位置。貨運站地點編號總運量費率坐標x坐標yA1120000.0538A2230000.0582A3325000.07525A4410000.07564A5515000.07588（2）成本分析法目標函數(shù)：總成本最小每個待選站點的總費用為：計算出每個場站的總費用，從中選擇總運輸成本最小的點作為最佳的場站選址。以上方法耗均屬于傳徑統(tǒng)的布局侵方法，該秋方法優(yōu)缺點：（1）瓶能較好吸反映樞屈紐的運鞭轉(zhuǎn)機理站；（2）看缺乏從悲路網(wǎng)整居體角度丸研究樞習紐，只焦從靜態(tài)猛的、抽象象的角度研究皂樞紐場站焰的規(guī)劃與融布局，沒糟有考慮樞般紐所處交趕通運輸網(wǎng)贊絡的動態(tài)里變化對樞躍紐布局帶戲來的影響雪；（3）限無法反谷映交通鈔運輸網(wǎng)針絡的節(jié)使點層（劈燕樞紐）厭與其他如層面（路網(wǎng)和盤路段）的頁互動關(guān)系（4）謙對交通抬樞紐的欲不確定強性和復窗雜性缺娃乏足夠暢認識，衛(wèi)從而忽視本段系統(tǒng)與郵其他系肅統(tǒng)的有扁效銜接艙和整合（5）渡計算結(jié)塔果可靠蟲性較差春，通常岡只能為略定性分程析提供她參考新方法:嘗試應邀用交通規(guī)軋劃、交通擇流理論來驕反映交通房誠樞紐所在挪區(qū)域交通斗運輸網(wǎng)絡蛙的動態(tài)變狡化特性，倡從樞紐運嶼轉(zhuǎn)機理和紡樞紐與網(wǎng)蒼絡之間動父態(tài)關(guān)系入殺手，交通培規(guī)劃的四大階段理論犯+物流學起的物流網(wǎng)跡點選址模訴型+運籌齡學。新方法防的優(yōu)缺鴿點：（1）捎主要研范究區(qū)域阻樞紐與搬區(qū)域交卡通運輸案網(wǎng)絡的慣相互關(guān)絞系；（2）沒午有涉及與訓國家交通拌運輸網(wǎng)絡里的關(guān)系；（3）沒撓有考慮樞外紐內(nèi)不同舊交通運輸度方式之間合站點的物殿流和客流芬的換乘；（4）課仍處于飽探索階討段，有渡待進一徐步研究處。三、多個債樞紐站場警布局問題望及數(shù)學模符型復雜問題論簡單化為塔：（1）慮客貨流忽的組織仇？樞紐貝間關(guān)系掉？運輸俱線路與鈴站場、鳥倉庫、鼻客戶間全關(guān)系？（2）樞幼紐站場的叉數(shù)量？位王置？（3）樞扔紐站場的退規(guī)模？服各務區(qū)域？菊功能？幾種常見驅(qū)的解決該志問題的辦引法：1、分組重心便法2、數(shù)學模勵型3、混合整舍數(shù)規(guī)劃1、分撕組重心紗法基本思棉路：將膽復雜問鞠題簡單晝化求解步誼驟：（1）鎖確定分填組原則奸，將服墾務對象胖按照一盛定的原佛則劃分那為若干圓群組，唐服務對蠟象群組饞數(shù)量等粥于樞紐錄場站數(shù)賓；（2）隸將一個弊服務對焦象群組返分配給獅一個特裁定的樞堂紐場站范，形成嬌多個單奪一樞紐議選址問頸題；（3）目運用單早一重心卷法確定較單一樞虛紐選址捎問題的反樞紐位紋置，從判而確定造多個樞扶紐的位著置。例：某公司傲需建兩溝個配送喬中心，炕滿足市倒場需求需，顧客腦位置分握為4個銳地區(qū)，謀各地區(qū)培位置及牛需求量夸如下表茅，求兩茂個配送停中心的威最佳位殼置？解：按照距離才原則，即脹相互之間仿距離最近活的服務對療象組合起酒來進行分周組。（1）街根據(jù)客靈戶地區(qū)葉位置可尊求得顧尊客區(qū)域頂距離矩勞陣：根據(jù)上述靠距離矩陣庭可以進行屬如下分組渣：1和3拼，2和4（2）按橫照單一運技輸樞紐選殘址，分別鏈求解：服務與沒第一組腐的配送降中心最塊佳位置欣在地區(qū)稈3；服務與題第一組候的配送揚中心最努佳位置祥在地區(qū)權(quán)4。返回2、數(shù)像學規(guī)劃對于大貼型的、岡關(guān)系復面雜的樞邊紐選址筐問題，放考慮在襲特定的澆約束條污件下，驅(qū)依據(jù)給微定的判孟優(yōu)準則愉，運用孫管理科裙學、運猾籌學的皆手段，蟲從眾多培可用的狂備選方火案中選穗出最佳打的方案異。例：在一個地碼區(qū)的快速講貨運系統(tǒng)雪中，需要獨根據(jù)服務腫時間的目勿標要求，懇選址目標撇是使貨運版服務站到黨客戶的開務車時間少語于30m唯in，下遇表中是各敗個備選貨教運站開車煤到其周邊予地區(qū)的行網(wǎng)駛時間。忽現(xiàn)求一個垃主樞紐周隱圍幾個服映務區(qū)內(nèi)選膨擇貨運服瞎務站位置毒，最少需歪要幾個貨莖運服務站軌？各位于允什么位置精？解：（1河）找出滿句足條件的擁服務區(qū)：（2）選良取決策變屋量xj，j=1蝕，2，…曬…，6建立貨運孝服務站數(shù)疲目最小的寶目標函產(chǎn)數(shù)：（3）居該問題串是一0怒-1整數(shù)規(guī)碗劃問題捎，最優(yōu)宵解為：x=浩(0,1務,0,1艘,0,0餡)即在地點居2，4建乒立樞紐為骨最優(yōu)。備選地點周邊服務區(qū)備選地點周邊服務區(qū)1A,B4C,D,E2A,B,F5D,E,F3C,D6B,E,F返回3、混謹合整數(shù)竊規(guī)劃問題描述：在貨源臘供應能版力和貨盼運分撥哨系統(tǒng)倉墾庫布局層的約束秩條件下險，以最卡小的運番營成本緒滿足區(qū)想域需求寸目標的殲多產(chǎn)品委、多設皺施選址睬問題例：J個貨源仆地提供I扛種商品，響供應到L蹦個消費區(qū)刮，第l個縮慧消費區(qū)對海商品i的訪需求量為嚼Dil，已知驕各個倉萍庫的庫偽容和貨錄運吞吐語能力的震上限和移下限要軋求；商元品經(jīng)由中貨運站移倉庫運罪往消費膜區(qū)，需廣求必須克滿足，流而且每鏈個消費紋區(qū)由某壘一指定浪貨運站倉庫尊獨家供貨表并承擔運懂輸；在給妄定的K個社貨運站的登備選位置奴、考慮貨獅運系統(tǒng)的榴固定成本諸和變動成蜂本情況下乒，求總成英本最低的討貨運站倉哲庫選擇方煮案。解：（1灣）決策變電量的選取（2）羨確定目煤標函數(shù)總分撥鍬成本=別內(nèi)向和凳外向運些輸成本劑+倉庫義固定成緒本+倉是庫搬運場費用內(nèi)向和外脈向運輸成適本：倉庫固此定成本：倉庫搬壇運費用：（3）約陡束條件供應能力陷約束：滿足需求魯約束：單一倉芽庫提供戶服務約慨束：吞吐能力蒙上限、下沉限約束：變量約束梨：（4）說妥明i——咸商品數(shù)貢，i=蒜1，…隙…，I扎；j——貨伐源地數(shù)，法j=1，帳……，J骨；k——爭備選貨殃運站倉待庫位置貸，k乒=1，讀……，蛾K；l——籍消費區(qū)袋數(shù)，壩l=1鹽，……方，L；——貨源饞地j商品幕i的供應彼能力；——消閥費區(qū)l最對商品謠i的需園求量；——備選盛位置k吞紋吐能力下肅限、上限挑；——備選克位置k年濱固定運營哄成本；——備選醒位置k年墊變動運營臟成本；——商恨品i從君貨源地鑄j經(jīng)倉喉庫k到趁達消費退區(qū)l的乖單位運桐營成本晃?！唐穾沬從貨源支地j經(jīng)倉魂庫k到達慣消費區(qū)l默的數(shù)量。四、運狂輸網(wǎng)絡浪中的貨每運中心管的最優(yōu)汁選址問精題在給定哭的n個絲式地點構(gòu)衰成的賦盼權(quán)運輸匙網(wǎng)絡G鼠（V，東E，d慕）中，書有n個場節(jié)點nj，j=他1，…饞…n，謀每個地掙點的運尸量用向敏量xT=（x1，……，趕xn）表示，嘉d為邊eij的權(quán)dij的集合泳，表示疾兩點之迅間的直亡接距離壞，Ct表示單來位運距拜的運輸非費。某算企業(yè)必禿須把貨再物匯集采到其中蛇一點，訪在該點掩建立貨上運中心皆。在n罵個地點刷中尋找警該貨運大中心的撒位置，立使總運確輸費用陵最小。優(yōu)化原理：確定每央一個可能嚷位置的總子運輸費用木，選取運敘輸費用最效小的位置短——網(wǎng)絡盈的重心，削作為最優(yōu)胡的地址。求解方誰法與步喉驟：（1）由寇網(wǎng)絡中各蚊個節(jié)點之梯間的相鄰舒距陣A和稱直接距離彩dij，用最獻短路原餃理求每搭兩個地釘點之間勒的最短么距離，偉得最短蠅距離距墻陣E[n＊軍n]。（２）計逃算運輸費械用向量D怒=D[N*占1]：D：=慶CtEx并確定dk=mi劑n{di∈D}（3）暈地點n滅k為該伍企業(yè)的典最優(yōu)位廢置，總貓費用為晶dk。例：已知運艙輸網(wǎng)絡牌G（V屠，E，困d）如榮下圖所局示，邊文上的數(shù)褲字表示捉兩點