（系統(tǒng)工程專業(yè)論文）區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模的預(yù)測(cè)與優(yōu)化方法研究.pdf

中文摘要 摘要 公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模是用來(lái)指導(dǎo)公路網(wǎng)建設(shè)和布局規(guī)劃的基本控制量 近 年來(lái)我國(guó)雖然對(duì)區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模進(jìn)行了一些研究 取得了一些豐碩的成果 但是由于區(qū)域路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模的影響因素較為復(fù)雜 既有社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 交通需求 經(jīng)濟(jì)實(shí)力 國(guó)土資源等客觀因素的限制 還有國(guó)家和區(qū)域交通政策的影響 各種因 素錯(cuò)綜復(fù)雜 相互交織 再加上各個(gè)地區(qū)發(fā)展歷史的特殊性以及未來(lái)發(fā)展的不確 定性 更增強(qiáng)了影響因素的復(fù)雜性 而目前的理論對(duì)區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)模的研究還有待 完善 多僅限于經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和簡(jiǎn)單類比 帶有較強(qiáng)的主觀隨意性 結(jié)果缺乏可靠性 和適應(yīng)性 進(jìn)而影響到公路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的準(zhǔn)確性 為此 本文旨在改進(jìn)目前公路 網(wǎng)發(fā)展規(guī)模確定方法 使其能很好的指導(dǎo)我國(guó)現(xiàn)階段不同地區(qū)的公路網(wǎng)建設(shè)和發(fā) 展 本文先以社會(huì)經(jīng)濟(jì)與公路交通互動(dòng)關(guān)系為基礎(chǔ) 用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法建立了公 路網(wǎng)規(guī)模影響因素的遞階層次結(jié)構(gòu) 同時(shí)借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家公路網(wǎng)發(fā)展歷程 從 定性角度闡述了公路網(wǎng)發(fā)展本身具有的內(nèi)部規(guī)律 并依據(jù)上述對(duì)公路網(wǎng)規(guī)模發(fā)展 機(jī)理和規(guī)律分析的結(jié)論 深入分析我國(guó)目前存在的幾種公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)方法的優(yōu) 缺點(diǎn)及其適用條件 為交通規(guī)劃確定路網(wǎng)規(guī)模的方法和模型的選擇提供參考依據(jù) 論文還利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)的優(yōu)勢(shì) 為達(dá)到提高預(yù)測(cè)精度和增加結(jié)果 可靠性的目的 建立基于b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與馬爾可夫鏈的公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)方法 對(duì)湖 北省公路網(wǎng)總規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè) 并通過(guò)實(shí)證驗(yàn)證了模型的可行性和合理性 最后 在分析公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上 確定以建設(shè)資金最少 路網(wǎng)通行能力最大 路網(wǎng)平均行程時(shí)間最少和公路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)最高為等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo) 進(jìn)而建立 公路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的多目標(biāo)規(guī)劃模型 并結(jié)合湖北省公路網(wǎng)建設(shè)情況進(jìn)行 案例分析 為湖北省今后公路建設(shè)的發(fā)展提供理論以及數(shù)量依據(jù) 關(guān)鍵詞 公路網(wǎng) 規(guī)模 b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 多目標(biāo)規(guī)劃 分類號(hào) u 4 9 1 a bs t r a c t a b s t r a c t r e a s o n a b l ed e v e l o p m e n ts c a l eo fh i g h w a yn e t w o r ki st h eb a s i c p a r a m e t e rw h i c hu s e dt og u i d et h ed e v e l o p m e n to fr o a dn e t w o r kp l a n n i n g a l t h o u g h m a n ys c h o l a r sh a v eg e ts o m ef r u i t f u lr e s e a r c h i n gr e s u l t so nt h es c a l eo fh i g h w a y n e t w o r ki nr e c e n ty e a r s d u et ot h es c a l eo fr e g i o n a lr o a dn e t w o r ki se f f e c t e db ym o r e c o m p l e xf a c t o r s a n dm e ym a i n l yc o n f i r mt h es c a l eo fh i g h w a yn e t w o r ko nt h e e x p e r i e n c es u mu pa n ds i m p l ea n a l o g ys ot h a tt h er e a s o nl a c ko fr e l i a b i l i t ya n d a d a p t a b i l i 夠 t h u st h ec u r r e n tt h e o r yo f t h es c a l eo ft h er e g i o n a lr o a dn e t w o r kr e m a i n s h a sm a n ys h o r t a g ea n dn o tt ob ep e r f e c t t h e r e f o r e t h i sa r t i c l ea i m st oi m p r o v et h e c u r r e n tm e t h o do fd e t e r m i n i n gt h ed e v e l o p m e n ts c a l eo fh i g h w a yn e t w o r ka n dt oe n a b l e i tg u i d et h ed i f f e r e n tr e g i o nr o a dn e t w o r kc o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n t f r o mt h ep o 硫o fv i e wo fs y s t e me n g i n e e r i n g 啦sa r t i c l ef i r s ta n a l y z e dt h e i n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h er o a dn e t w o r ks c a l eb a s i n go nt h et h e o r yo fr o a dt r a f f i ca n d s o c i o e c o n o m i ci n t e r a c t i o n t h e ne s t a b l i s h e dt h eh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r em o d e lo f i n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h er o a dn e t w o r ks c a l e a c c o r d i n gt of o r e i g nd e v e l o p e dr o a d n e t w o r kd e v e l o p m e n tp r o c e s s t h ep a p e rd i s c u s s e dt h ei n t e r n a lr u l eo ft h ed e v e l o p m e n t o fh i g h w a yn e t w o r k t h e ni ta p p r a i s e da d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fs e v e r a le x i s t i n g f o r e c a s t i n gm e t h o d so fr o a dn e t w o r ks c a l e i no r d e rt oi m p r o v ef o r e c a s ta c c u r a c ya n d i n c r e a s et h er e l i a b i l i t yo ft h er e s u l t s t h ep a p l ef o u n d e dt h em o d e lo fh i g h w a yn e t w o r k s c a l ep r e d i c t i o nb a s e do nb pn e u r a ln e t w o r ka n dm a r k o vc h a i n st of o r e c a s tt h ea m o u n t o f h i g h w a yn e t w o r ki nh u b e ip r o v i n c e t h ef o r e c a s tt e s tr e s u l t sp r o v e t h a tt h em o d e lh a s ah i g h a c c u r a c ya n dr e a s o n a b l e n e s s f i n a l l y t h ep a p e rd e f i n e d t h es t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o no b j e c t i v e a n de s t a b l i s h e dt h em u l t i o b j e c t i v ep r o g r a m m i n gm o d e l i n c l u d i n gt h ep o l i c yi n f l u e n c et or e a s o n a b l ec o l l o c a t et h eh i e r a r c h i c a lo fh i g h w a y t h e p a p e rc a l c u l a t et h eh i g h w a ys c a l ea n dr e a s o n a b l eh i e r a r c h i c a lo r g a n i z a t i o no fh i g h w a y f o r t h ey e a ro f 2 0 1 0 2 0 1 5a n d2 0 2 0i nh u b e ip r o v i n c e k e y w o r d s h i g h w a yn e t w o r k s c a l e b p n e u r a ln e t w o r k m u l t io b j e c t i v e p r o g r a m m i n g c i a s s n o i j 4 9 1 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 特 授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 并采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編以供查閱和借閱 同意學(xué)校向國(guó) 家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明 學(xué)位論文作者簽名 王芻泛絳 簽字日期 珈占年占月 e t 導(dǎo)師簽名 簽字日期 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過(guò)的研究成果 也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書 而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意 學(xué)位論文作者簽名 三很鼻 簽字日期 婦忐年 月 日 致謝 本論文的研究工作是在我的導(dǎo)師賈元華教授的悉心指導(dǎo)下完成的 從論文的 選題 構(gòu)思 到論文的寫作 修改和最終定稿 整個(gè)過(guò)程都滲透著導(dǎo)師的智慧和 心血 凝聚著導(dǎo)師對(duì)我的關(guān)懷和啟迪 在攻讀碩士學(xué)位期間 導(dǎo)師無(wú)論在科研還 是生活上都給予了我細(xì)致的關(guān)懷 由衷感到自己點(diǎn)點(diǎn)滴滴的進(jìn)步 都離不開(kāi)導(dǎo)師 的辛勤培育和細(xì)心教導(dǎo) 在此 謹(jǐn)向我的導(dǎo)師 賈元華教授表示我最誠(chéng)摯的感 謝和最崇高的敬意 在研究生學(xué)習(xí)期間 我一直得到學(xué)院多位老師的指導(dǎo)和關(guān)懷 在這里一并表 示感謝 并祝各位老師身體健康 工作順利 同時(shí) 向評(píng)審本論文以及參加論文 答辯的專家們表示謝意 感謝他們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間審閱和指正我的論文 由 于作者學(xué)術(shù)水平 時(shí)間和精力有限 論文中對(duì)一些問(wèn)題的討論可能存在不當(dāng)或不 夠嚴(yán)謹(jǐn)之處 還請(qǐng)各位專家給予指正 助其完善 此外 在項(xiàng)目研究及撰寫論文期間 我得到了劉奕師姐 熬谷昌師兄 李健 師兄 墨素娟師姐 魏邦成和高磊等同學(xué)的熱情幫助 在此向他們表達(dá)我的感激 之情 祝愿他們今后事業(yè)有成 同門的師弟師妹與我朝夕相處 情如一家 幫助 甚多 在此也祝愿他們學(xué)業(yè)有成 前程似錦 最后 也感謝遠(yuǎn)在家鄉(xiāng)的父母 他們的理解和支持使我能夠在學(xué)校專心完成 我的學(xué)業(yè) 1 1 研究背景及意義 1 1 1 問(wèn)題的提出 1 緒論 改革開(kāi)放二十多年來(lái) 我國(guó)的公路交通事業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展 單以公路通車 里程來(lái)說(shuō) 全國(guó)公路通車總里程由1 9 8 0 年的8 8 3 3 萬(wàn)公里增至2 0 0 7 年底的3 5 7 3 萬(wàn)公里 年均達(dá)到8 5 7 而以國(guó)道主干線為重點(diǎn)的高等級(jí)公路建設(shè)更是取得舉世 矚目的成就 其建設(shè)速度令世人驚嘆 從起步到通車1 力 公里用了1 2 年時(shí)間 從 1 萬(wàn)公里到2 萬(wàn)公里用了4 年時(shí)間 從2 萬(wàn)公里到3 萬(wàn)公里用了2 年時(shí)間 從3 萬(wàn) 公里到5 萬(wàn)公里用了3 年時(shí)間 截止到2 0 0 7 年底我國(guó)高速公路通車?yán)锍桃呀?jīng)達(dá)到 5 3 9 萬(wàn)公里 從1 9 8 8 年我國(guó)第一條高速公路滬嘉高速公路 全長(zhǎng)1 8 5 公里 建成 至2 0 0 7 年底 短短1 9 年期間我國(guó)高速公路總里程已經(jīng)達(dá)到5 3 9 公里 位居世界 第二 年均速度達(dá)到3 9 2 4 見(jiàn)圖和表l 一1 圖1 1 我國(guó)1 9 8 0 2 0 0 7 年我國(guó)公路和高速公路里程變化趨勢(shì) f i g 1 1g r o w t ht r e n d so f c h i n a h i g h w a ya n de x p r e s s w a ym i l e a g ef r o m l 9 8 0 t 0 2 0 0 7 注 從2 0 0 5 年統(tǒng)計(jì)年鑒將村道里程納入公路總里程統(tǒng)計(jì) 2 0 0 5 2 0 0 7 年我國(guó)公路總里程 實(shí)際分別為3 3 4 5 2 3 4 5 7 0 3 5 7 3 為與歷史數(shù)據(jù)可比 故朱計(jì)入2 0 0 5 2 0 0 7 年的村道數(shù) 表1 1 我國(guó)1 9 8 0 2 0 0 7 年主要年份公路和高速公路里程數(shù)單位 萬(wàn)公里 t a b 1 lt o t a lm i l e a g eo f c h i n a h i g h w a ya n de x p r e s s w a yf r o m l 9 8 0t 0 2 0 0 7 年份 全國(guó)公路 高速公路年份全國(guó)公路 高速公路 1 9 8 08 8 3 32 0 0 0 1 4 0 3 1 6 3 1 9 8 59 4 2 42 0 0 11 6 9 91 9 4 1 9 9 01 0 2 8 3o 0 52 0 0 21 7 6 52 5 1 1 9 9 51 1 5 70 2 l2 0 0 31 8 0 9 12 9 7 1 9 9 61 1 8 50 3 42 0 0 41 8 7 0 43 4 3 1 9 9 71 2 2 6 40 4 82 0 0 51 9 3 0 54 1 1 9 9 81 2 7 8 5o 8 72 0 0 62 0 4 74 5 3 1 9 9 91 3 5 1 7 1 1 62 0 0 72 1 7 3 75 3 9 從我國(guó)東 中 西部地區(qū)最近幾年公路建設(shè)情況來(lái)看 各地區(qū)公路里程仍在 持續(xù)增長(zhǎng) 公路技術(shù)狀況也在進(jìn)一步完善 雖然各地區(qū)由于經(jīng)濟(jì) 地理和資源等 因素 導(dǎo)致不同地區(qū)的公路發(fā)展具有差異性 但是從全國(guó)整體來(lái)看 公路建設(shè)的 快速發(fā)展 無(wú)疑都大大提高了我國(guó)不同地區(qū)公路網(wǎng)的整體技術(shù)水平 優(yōu)化了各地 區(qū)交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu) 改善了城鄉(xiāng)交通條件 緩解了交通運(yùn)輸?shù)?瓶頸 制約 有力 地促進(jìn)了我國(guó)不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步 表1 22 0 0 2 2 0 0 7 年我國(guó)各地區(qū)二級(jí)以上公路情況比較單位 萬(wàn)公里 t a b 1 2c o m p a r eo fr o a dm i l e a g eo fd i f f e r e n tr e g i o ni nc h i n a 年份 2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 高速公路 1 3 41 5 71 7 11 9 92 0 32 2 5 東部二級(jí)以上公路 1 2 21 3 0 51 4 2 11 5 1 7 1 5 8 91 7 0 l 總里程 5 6 1 25 7 9 l6 0 6 86 3 1 39 9 3 51 0 2 1 3 高速公路 0 7o 8 31 0 11 31 3 31 6 3 中部二級(jí)以上公路8 3 59 2 71 0 4 31 1 0 41 1 6 51 1 6 8 總里程 6 0 7 36 2 3 46 4 2 36 5 9 91 2 0 2 51 2 2 3 高速公路0 4 7 o 5 7 0 6 90 8 l1 1 71 5 西部 二級(jí)以上公路 4 4 24 8 45 3 l5 7 68 49 3 5 總里程 5 9 6 86 0 6 66 2 1 36 3 9 31 2 6 11 3 3 9 4 根據(jù)我國(guó)公路網(wǎng)建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃 到2 0 2 0 年我國(guó)公路總里程將達(dá)到4 2 0 萬(wàn)公 里 這意味著我國(guó)每年將以1 4 萬(wàn)公里的增長(zhǎng)速度進(jìn)行公路建設(shè) 到2 0 2 0 年我國(guó) 高速公路將達(dá)到8 5 萬(wàn)公里 但是按照我國(guó)高速公路迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì) 到2 0 2 0 年 應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù) 雖然公路建設(shè)在數(shù)和質(zhì)上的大幅度提高會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì) 的發(fā)展 但是公路建設(shè)需占用大量資金 養(yǎng)護(hù) 維修和管理費(fèi)用極高 例如高速 公路每公里造價(jià)高達(dá)2 0 0 0 5 0 0 0 萬(wàn)元 建造一座普通立體交叉口需投資2 0 0 1 0 0 0 萬(wàn)元左右 而我國(guó)處于發(fā)展中國(guó)家 建設(shè)資金本就短缺 加上近幾年原材料 人 工等成本大幅度上漲等原因 公路建設(shè)的費(fèi)用已經(jīng)大大高于以往建設(shè)的費(fèi)用 此 外由于國(guó)內(nèi)貨車超載嚴(yán)重 公路大修維護(hù)周期縮短 維護(hù)費(fèi)用加大 公路建設(shè)和 2 營(yíng)運(yùn)成本的增加 造成公路建設(shè)的資會(huì)需求巨大 然而 隨著中國(guó)投融資體制改革的深入 積極財(cái)政政策的淡出以及公路費(fèi)改 稅政策的實(shí)施 公路的跨越式發(fā)展將面臨巨大的挑戰(zhàn) 一方面路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí) 需要大量的資金 另一方面 公路建設(shè)的資金籌集難度越來(lái)越大 因此為了有效 地利用資金 解決建設(shè)和資金的矛盾 提高公路建設(shè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 必須對(duì)區(qū) 域公路網(wǎng)的合理發(fā)展規(guī)模加以研究 即研究區(qū)域規(guī)劃期內(nèi)公路網(wǎng)總里程為多少 各等級(jí)公路保持一個(gè)什么樣的比例 使得資金最省而又能最大滿足交通需求 如 果在公路建設(shè)的規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)總體方案上決策失誤 將會(huì)給國(guó)家?guī)?lái)巨大的 資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失 當(dāng)前多數(shù)的研究集中在城市路網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究上 而對(duì)于城市以外的大部 分道路組成的路網(wǎng)很少有所涉及 本論文就立足于此 以湖北省為例 對(duì)區(qū)域公 路網(wǎng)的合理規(guī)模進(jìn)行系統(tǒng)的研究 1 1 2 研究的目的與意義 1 研究目的 定量確定公路網(wǎng)的合理發(fā)展規(guī)模 就是要確定公路網(wǎng)總里程及其各等級(jí)結(jié)構(gòu) 合理只是一個(gè)相對(duì)概念 是在給定條件下達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的一種結(jié)構(gòu)組合 公路網(wǎng) 發(fā)展的合理規(guī)模 應(yīng)以能在一定程度的服務(wù)水平上滿足交通需求并使建設(shè)費(fèi)用最 省為目標(biāo) 在此前提下 可以確定規(guī)劃期內(nèi)公路網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的總里程 并對(duì)其等 級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置 從而得出投資最省 能滿足一定服務(wù)水平所需要的各等級(jí) 公路里程組合方案 為安排建設(shè)計(jì)劃提供依據(jù)m j 從區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃流程來(lái)看 圖 1 3 公路網(wǎng)規(guī)模的確定處于一個(gè)承上啟下位置 不僅是影響路網(wǎng)的設(shè)計(jì)和布局的 宏觀控制量 也是投資決策的重要依據(jù) 近年來(lái)我國(guó)雖然對(duì)區(qū)域公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模進(jìn)行了一些研究 取得了一些豐 碩的成果 但由于諸多不確定因素的影響 在實(shí)踐工作中推求合理發(fā)展規(guī)模往往 缺乏指導(dǎo) 多限于經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和簡(jiǎn)單類比 帶有較強(qiáng)的主觀隨意性 從而影響了規(guī) 劃的準(zhǔn)確性和可靠性 因此有必要以經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展的關(guān)系為基礎(chǔ) 從供應(yīng)與需 求角度分析影響區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展的規(guī)律 在確定路網(wǎng)總里程和各等級(jí)公路結(jié)構(gòu)優(yōu) 化理論方面做出一些新的有益探索 以期在確定區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模時(shí)能提高其 準(zhǔn)確性 適應(yīng)性和穩(wěn)定性 使其能很好的指導(dǎo)我國(guó)現(xiàn)階段公路建設(shè)和發(fā)展 2 現(xiàn)實(shí)意義 公路網(wǎng)建設(shè)必須符合或者超前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)發(fā)展的需求 不同的發(fā)展 階段應(yīng)有相應(yīng)的發(fā)展規(guī)模p 1 因此系統(tǒng)分析和研究區(qū)域公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模 對(duì)于 3 把握公路交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適應(yīng)程度 不足 明確今后公路交通的發(fā)展思路 找出公路建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題與 發(fā)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)展等無(wú)疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 圖1 3 區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃總量控制法流程 f i g 1 3f l o wc h a r to fm a c r o c o n t r o lm e t h o d 此外 就我國(guó)公路網(wǎng)的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō) 公路建設(shè)耗資巨大 建設(shè)資金尤為短缺 為了有效的利用資金 提高公路建設(shè)投資的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 必須對(duì)區(qū)域公路網(wǎng)合 理規(guī)模加以研究 如果公路網(wǎng)規(guī)模建設(shè)超過(guò)實(shí)際公路交通需求 將導(dǎo)致大量建設(shè) 資金的過(guò)早占用 并造成土地資源的浪費(fèi)和大量拆遷損失 這有悖于我國(guó)處于發(fā) 展中國(guó)家 建設(shè)資金短缺的國(guó)情和建設(shè)資源節(jié)約型的社會(huì) 而建設(shè)規(guī)模過(guò)低則規(guī) 劃建設(shè)的公路在投入使用后會(huì)因?yàn)閷?shí)際交通的迅速增加而產(chǎn)生交通飽和 車輛擁 擠 運(yùn)輸效率低下 交通事故頻繁等一系列后果 成為制約區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健 康發(fā)展的瓶頸 因此 根據(jù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況 從宏觀上把握公路建設(shè)投資的總體 規(guī)模 調(diào)整投資強(qiáng)度 對(duì)于合理利用資金 解決建設(shè)和資金的矛盾 以最小代價(jià) 來(lái)緩解交通運(yùn)輸?shù)墓┬杳?改變當(dāng)前被動(dòng)局面 使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的保障 4 從而保證交通的可持續(xù)發(fā)展 具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義 1 2 國(guó)內(nèi)外研究情況 1 2 1 國(guó)外研究情況 1 國(guó)外公路網(wǎng)規(guī)劃歷程 最早的路網(wǎng)規(guī)劃實(shí)踐可以追溯到2 0 0 0 年前羅馬人對(duì)整個(gè)歐洲的道路規(guī)劃 但 是早期的實(shí)踐多以具體的工程技術(shù)為核心內(nèi)容 如干線道路的選線等問(wèn)題 真正 的公路網(wǎng)規(guī)劃出現(xiàn)在2 0 世紀(jì)初 汽車大量普及產(chǎn)生了公路網(wǎng)建設(shè)的強(qiáng)烈需求后 在這將近1 個(gè)世紀(jì)的歷程中 公路網(wǎng)規(guī)劃逐漸從工程技術(shù)的一部分 發(fā)展成為了 f i 不斷完善的新學(xué)科 公路網(wǎng)規(guī)劃的方法研究大體可分為5 個(gè)階段 4 1 直觀判斷型階段 在2 0 世紀(jì)5 0 年代以前 此階段的規(guī)劃主要是技術(shù)負(fù)責(zé) 人和規(guī)劃人員根據(jù)專業(yè)知識(shí)和個(gè)人經(jīng)驗(yàn) 借助于較少交通資料進(jìn)行定性的預(yù)測(cè)和 規(guī)劃 公路網(wǎng)規(guī)劃主要成果有1 9 1 0 1 9 2 0 年的美國(guó)加州公路規(guī)劃 2 0 世紀(jì)3 0 年代 德國(guó)的公路建設(shè)規(guī)劃等 2 集計(jì)模型階段 在2 0 世紀(jì)5 0 6 0 年代間 為了服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展 人們出行 的需要 以各小區(qū)為研究單元 研究人們出行 貨物流動(dòng)的集計(jì)模型得到發(fā)展 其中最具代表性的是四階段法模型 此后 人們又在四階段中的各個(gè)階段提出了 具體的理論 建立相應(yīng)的模型 其中較具代表性的研究有弗雷塔法 5 熵法 6 機(jī) 會(huì)模型 7 1 交通網(wǎng)絡(luò)均衡理論 8 以及最短路徑探索法等 3 非集計(jì)模型階段 在2 0 世紀(jì)7 0 年代 隨著生產(chǎn)力水平的迅速提高 出現(xiàn)了 社會(huì)需求多樣化 交通需求多樣化的趨勢(shì) 在此背景下 以個(gè)人出行選擇的離散 量研究為基礎(chǔ)的非集計(jì)模型逐漸發(fā)展起來(lái) 具有代表性的模型主要有l(wèi) o g i t 模型和 p r o b i t 模型i 州 4 出行選擇行為模型階段 從2 0 世紀(jì)7 0 年代末期到2 0 世紀(jì)8 0 年代 交通 規(guī)劃中最重要的參數(shù)一出行次數(shù)被認(rèn)為由心理過(guò)程 相應(yīng)的外部條件和決策人的 特征數(shù)據(jù)等因素決定 此外 在此階段基于人的活動(dòng)模擬與觀測(cè)技術(shù)亦得到發(fā)展 代表性模型有牛津大學(xué)研究人員的基于活動(dòng)的出行選擇模型 1 2 在實(shí)際應(yīng)用中最 具有代表性的技術(shù)是英國(guó)h a t s 觀測(cè)方法 1 3 1 5 計(jì)算機(jī)階段 隨著2 0 世紀(jì)9 0 年代計(jì)算機(jī)被大眾廣泛應(yīng)用 各種依賴于巨大 數(shù)據(jù)的模型相繼出現(xiàn) 一些大型的專業(yè)規(guī)劃軟件被開(kāi)發(fā)和使用 如用于區(qū)域運(yùn)輸 規(guī)劃中決策分析的l u t s u t p p 軟件 荷蘭公路管理局開(kāi)發(fā)的公路投資綜合規(guī)劃系 統(tǒng)軟件h i p s 美國(guó)的公路模擬模型軟件f r e q 美國(guó)c a l i p e r 公司開(kāi)發(fā)的t r a n s c a d 5 軟件等 大大提高了交通規(guī)劃的便利性和科學(xué)性 2 國(guó)外公路網(wǎng)規(guī)模方面的研究 國(guó)外學(xué)者在公路網(wǎng)合理規(guī)模發(fā)展理論及方法方面 各自根據(jù)本國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展 和交通狀況 提出了不同的方法 前蘇聯(lián)學(xué)者研究建立了地區(qū)發(fā)展水平 運(yùn)輸量和公路網(wǎng)合理長(zhǎng)度之間的相關(guān) 關(guān)系 提出了公路網(wǎng)合理長(zhǎng)度的計(jì)算公式 另外還采用多元回歸和相關(guān)分析法 建立了地方道路網(wǎng)密度的線性函數(shù)式 東歐學(xué)者根據(jù)國(guó)土和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r 提出下列公式l a m n o 式中l(wèi) 為公路 長(zhǎng)度 m 為人均可利用土地面積 n 為人均國(guó)民生產(chǎn)總值 a b 為待定參數(shù) 西 歐一些學(xué)者也提出了上述模型 但是由于國(guó)情不同 式中的待定參數(shù)有較大的差 別 另外一些學(xué)者提出了l a b l n m n 式中各符號(hào)意義與上述的指數(shù)模型相同 日本學(xué)者提出了國(guó)土系數(shù)理論 認(rèn)為道路密度與人口平方根成正比 國(guó)道網(wǎng)線路 長(zhǎng)度與該地區(qū)的交通需求成正比 與建設(shè)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用成反比 并提出了各種模型 的地區(qū)參數(shù) 為國(guó)道網(wǎng)規(guī)劃提供了理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法 1 2 2 國(guó)內(nèi)研究情況 1 國(guó)內(nèi)公路網(wǎng)規(guī)劃歷程 中國(guó)公路網(wǎng)規(guī)劃研究起步較晚 在早期 鑒于中國(guó)的公路建設(shè)規(guī)模有限 研 究決策人員主要關(guān)注于省 市 縣等行政中心的連通問(wèn)題 基本上利用定性方法 來(lái)進(jìn)行公路網(wǎng)的規(guī)劃 如1 9 6 4 年編制的 中國(guó)干線公路網(wǎng)規(guī)劃草案 在2 0 世紀(jì)7 0 年代末8 0 年代初 隨著改革開(kāi)放的進(jìn)行 在中國(guó)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)公路 網(wǎng)規(guī)劃的重要性 加強(qiáng)了對(duì)區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃的研究工作 中國(guó)交通部參照國(guó)外公 路建設(shè)經(jīng)驗(yàn) 在1 9 8 0 年提出 國(guó)家干線公路網(wǎng)規(guī)劃 試行方案 隨后 開(kāi)始在一 些地區(qū)進(jìn)行公路網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)踐 2 0 世紀(jì)8 0 年代中期 中國(guó)一些高校對(duì)公路網(wǎng)規(guī)劃理論和實(shí)踐進(jìn)行了較為系統(tǒng) 全面的研究 并取得了一系列研究成果 1 9 9 0 年 中國(guó)交通部在總結(jié)中國(guó)公路網(wǎng) 規(guī)劃研究取得的成果和經(jīng)驗(yàn)并借鑒國(guó)外理論和方法的基礎(chǔ)上制定了 公路網(wǎng)規(guī)劃 編制辦法 在指導(dǎo)思想上確立了從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)研究交通 同時(shí)以交通建設(shè)發(fā)展 反饋促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 在研究方法上 由過(guò)去的以經(jīng)驗(yàn)為主的決策法發(fā)展到現(xiàn)在的 以經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向 以數(shù)學(xué)模型為依據(jù)的定性和定量相結(jié)合的科學(xué)決策法 2 國(guó)內(nèi)在公路網(wǎng)規(guī)模方面的研究 我國(guó)在公路建設(shè)規(guī)模以及合理布局方面進(jìn)行了許多探索性的研究 分別在理 論研究和實(shí)踐運(yùn)用方面都取得富有創(chuàng)見(jiàn)的成果 6 交通部科學(xué)研究院的周偉在 欠發(fā)達(dá)地區(qū)公路建設(shè)規(guī)模的發(fā)展規(guī)律 中就公 路建設(shè)規(guī)模的影響因素及欠發(fā)達(dá)地區(qū)的公路建設(shè)規(guī)模的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了研究 l 引 長(zhǎng)安大學(xué)王選倉(cāng)教授等在 基于需求函數(shù)模型的公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè) 中針對(duì)公 路網(wǎng)規(guī)劃中路網(wǎng)總量的確定問(wèn)題 系統(tǒng)分析了公路網(wǎng)密度與人口密度 人均g d p 的關(guān)系 得出了人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)公路建設(shè)速度 規(guī)模需求的規(guī)律 同時(shí)基 于c o b b d o u g l a s 生產(chǎn)函數(shù)模型 建立了人1 3 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)公路的需求函數(shù)模型 1 5 長(zhǎng)安大學(xué)于江霞博士在 公路網(wǎng)最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模模型研究 中從經(jīng)濟(jì)學(xué)的投入 產(chǎn)出角度分析 建立公路最佳經(jīng)濟(jì)規(guī)模模型 在公路建設(shè)總體規(guī)模一定的約束條 件下 來(lái)確定不同公路等級(jí)結(jié)構(gòu) 即效益成本比最大的等級(jí)結(jié)構(gòu) 1 6 北京工業(yè)大學(xué)石兆旭博士在其論文 區(qū)域公路網(wǎng)布局形態(tài)及發(fā)展規(guī)模研究 中建立了公路建設(shè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的帶有a h p 層次分析法 約束錐的d e a 數(shù) 據(jù)包絡(luò)分析 評(píng)價(jià)模型和區(qū)域公路網(wǎng)在不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段應(yīng)具有的發(fā)展規(guī)模 以及與發(fā)展階段相適應(yīng)的路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置模型 l7 1 東南大學(xué)顧振華博士在 區(qū)域高速公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模研究 中 在分析現(xiàn) 有研究方法 包括時(shí)間序列法 因素分析法 連通度分析法 和影響因素 包括區(qū)域 面積 人口 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 交通需求等 的基礎(chǔ)上 提出以運(yùn)輸強(qiáng)度法進(jìn)行區(qū)域 高速公路網(wǎng)合理規(guī)模的研究 1 8 1 北京交通大學(xué)劉艷慧 賈元華教授在 高速公路建設(shè)規(guī)模與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系探 討 中應(yīng)用彈性系數(shù)法對(duì)我國(guó)高速公路建設(shè)規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè) l 9 武漢理工大學(xué)蔣斌在其論文 湖北省公路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論研究 中利用生 長(zhǎng)曲線模擬區(qū)域路網(wǎng)發(fā)展的軌跡 運(yùn)用運(yùn)輸強(qiáng)度分析法 確定區(qū)域公路網(wǎng)當(dāng)量總 里程 在公路網(wǎng)總里程確定后 采用目標(biāo)規(guī)劃理論 尋求一種最優(yōu)的等級(jí)結(jié)構(gòu)方 案 2 0 1 大連理工大學(xué)郭崇恩等在 干線公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)規(guī)劃模型及算法 中建立了一個(gè)干線公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)規(guī)劃模型并給出算法 2 1 1 3 在實(shí)踐運(yùn)用方面 北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院樊懷玉等在 北京市公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模的國(guó)際 類比預(yù)測(cè) 中通過(guò)比較各種確定路網(wǎng)規(guī)模的方法適用性 結(jié)合北京市實(shí)際情況選 擇國(guó)際類比法計(jì)算了北京市2 0 1 0 和2 0 2 0 的路網(wǎng)規(guī)模 2 2 甘肅省公路網(wǎng)規(guī)劃辦公室雷鳴濤在 甘肅省公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè) 中考 慮影響公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模的多種因素出發(fā) 采用公路周轉(zhuǎn)量分析法 經(jīng)濟(jì)分析 法 節(jié)點(diǎn)分析法 時(shí)間序列趨勢(shì)外推法和線性規(guī)劃法 建立了甘肅省未來(lái)公路網(wǎng) 發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)模型2 3 湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院巴可偉等在 基于累計(jì)重要度的路網(wǎng)規(guī)模研究 中針 7 對(duì)傳統(tǒng)公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)方法中存在缺乏節(jié)點(diǎn)層次需求分析 容易造成因節(jié)點(diǎn)特性 平均化所引起的路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)過(guò)大或過(guò)小問(wèn)題 提出了基于累計(jì)重要度確定路網(wǎng) 規(guī)模的方法 在計(jì)算節(jié)點(diǎn)重要度 路段重要度的基礎(chǔ)上 通過(guò)分析路段累計(jì)重要 度與路網(wǎng)總里程之間的關(guān)系 預(yù)測(cè)路網(wǎng)總規(guī)模 2 4 1 廣東省公路勘察設(shè)計(jì)院汪春華等在 廣東公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模和層次配置探討 中通過(guò)對(duì)世界上部分國(guó)家和地區(qū)不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下的路網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行對(duì)比分 析 建立按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各層次道路目標(biāo)長(zhǎng)度的模型 結(jié)合廣東國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī) 劃 確定廣東公路網(wǎng)發(fā)展的理論目標(biāo)長(zhǎng)度 并就各層次公路配置規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了 探討 2 5 1 青海省公路科研勘察設(shè)計(jì)院徐安花等在 青海省公路網(wǎng)合理規(guī)模預(yù)測(cè)研究 中運(yùn)用國(guó)土系數(shù)法 時(shí)間序列法 彈性系數(shù)法對(duì)青海省各規(guī)劃期公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模 進(jìn)行了分析 3 j 寧波市交通設(shè)計(jì)院常福海 蔡良斌在 寧波市公路網(wǎng)合理發(fā)展規(guī)模研究 采 用國(guó)土系數(shù)法模型 生長(zhǎng)曲線模型和相關(guān)分析及趨勢(shì)擬合來(lái)確定寧波市公路網(wǎng)總 里程 采用最大通行能力模型和最小費(fèi)用化模型來(lái)確定寧波市的公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu) 2 6 1 o 鹽城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院的何申明等在 鹽城市縣道公路網(wǎng)規(guī)劃中路網(wǎng)規(guī)模的 研究確定 中通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)連通度法 國(guó)土系數(shù)法 彈性系數(shù)法 我國(guó)和江蘇省公 路現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)四種方法思路和計(jì)算過(guò)程的探討 通過(guò)對(duì)比和論證 對(duì)鹽城市縣道公 路網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行研究和確赳2 7 1 綜上所述 直至目前國(guó)內(nèi)外對(duì)路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)的研究方法主要有 國(guó)土系數(shù)法 國(guó)際類比法 節(jié)點(diǎn)連通度法及因素分析法 對(duì)路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)優(yōu)化的方法主要有線 性規(guī)劃法和多目標(biāo)規(guī)劃法 盡管每種方法都有自己的理論支持及相應(yīng)的算法 但 是由于每種方法本身存在的問(wèn)題和交通系統(tǒng)的復(fù)雜性而導(dǎo)致的各種方法考慮因素 的不完善 因此各種方法的結(jié)果無(wú)法令人滿意 1 3 論文研究方法及思路 公路網(wǎng)具有復(fù)雜的系統(tǒng)特性 因此必須以系統(tǒng)分析原理為基礎(chǔ) 通過(guò)定量分 析系統(tǒng)諸元素之間 系統(tǒng)與環(huán)境因素之間的相互關(guān)系 以系統(tǒng)功能及綜合效益為 目標(biāo) 運(yùn)用多種數(shù)學(xué)分析方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化 本文采取的研究方法主要有 1 n 論與實(shí)踐相結(jié)合 理論為主 實(shí)踐為輔 論文行文思路采取先闡述理論 然后進(jìn)行案例分析的模式 以理論來(lái)指導(dǎo)實(shí) 踐 以實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)理論 2 定量與定性相結(jié)合 定量為主 定性為輔 公路網(wǎng)具有特殊的自然屬性 其結(jié)構(gòu)的演變雖然遵循一定的規(guī)律 但是受政 策的影響也較大 因此 必須把定量分析與定向分析結(jié)合起來(lái)才能更準(zhǔn)確地反映 其演變規(guī)律 但是為了便于理論研究 本文采取定量為主 定性為輔的研究方法 在理論分析中可能把某些情況理想化 或提出一些可行的假設(shè) 而在實(shí)踐分析中 則對(duì)具體情況進(jìn)行具體分析 3 廣泛收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料 對(duì)現(xiàn)有方法進(jìn)行改進(jìn)完善 基于目前國(guó)內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的研究情況 在總結(jié)現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上 對(duì)其進(jìn) 行改進(jìn) 完善 創(chuàng)新 是本文的一大特色 本文研究思路如下圖所示 l 一 圖l 4 本文研究思路 f i g 1 4r e s e a r c ha p p r o a c hi nt h ep a p e r 1 4 論文的主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn) 1 論文分為六章 主要章節(jié)安排如下圖所示 9 圖1 5 本文研究?jī)?nèi)容 f i g 1 4e a c hc h a p t e ro ft h ep a p e r 2 論文主要有以下創(chuàng)新點(diǎn) 1 深入分析路網(wǎng)規(guī)模的影響因素 利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法建立公路網(wǎng)規(guī)模影響 因素的遞階層次結(jié)構(gòu) 2 系統(tǒng)總結(jié)傳統(tǒng)的路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件 對(duì)其理論支持和 實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了綜合的評(píng)價(jià) 為盡可能將影響區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)模的眾多因素考慮在 內(nèi) 并且提高預(yù)測(cè)精度和可靠性 嘗試提出將b p 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)進(jìn)行 公路網(wǎng)規(guī)模的組合預(yù)測(cè)方法 并用該方法進(jìn)行實(shí)例分析 3 本文在確定公路網(wǎng)技術(shù)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)時(shí) 不僅綜合 全面地考慮路網(wǎng) 的建設(shè)資金投入 路網(wǎng)的營(yíng)運(yùn)效果以及路網(wǎng)使用者對(duì)路網(wǎng)的要求等 而且也考慮 了從滿足公路網(wǎng)的遠(yuǎn)景交通需求并能夠提供良好的服務(wù)水平和最大限度地尋求網(wǎng) 絡(luò)的交通供給能力 進(jìn)而改進(jìn)以往的公路網(wǎng)等級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的多目標(biāo)規(guī)劃模型 并 給出模型求解算法 1 0 2 區(qū)域公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模研究的理論基礎(chǔ)綜述 2 1 公路網(wǎng)規(guī)劃的集計(jì)與非集計(jì)模型理論 在公路網(wǎng)規(guī)劃中 根據(jù)所采用的模型的不同 可以將公路網(wǎng)規(guī)劃方法分成不 同的體系 如集計(jì)模型 非集計(jì)模型等 2 1 1 公路網(wǎng)規(guī)劃的集計(jì)模型 在集計(jì)模型中 通常先將對(duì)象地區(qū)和群體劃分為若干個(gè)小區(qū)或群體等特定的 集合體 然后以這些小區(qū)或群體為基本單位 展開(kāi)問(wèn)題的討論 較具代表性的模 型是四階段法和總量控制法 2 引 1 四階段法 四階段法在中國(guó)的研究以同濟(jì)大學(xué) 東南大學(xué) 吉林大學(xué)等為代表 四階段 法通過(guò)將規(guī)劃區(qū)域劃分為交通小區(qū) 以居民出行調(diào)查及大量的居民出行o d 數(shù)據(jù) 為基礎(chǔ) 確定o d 交通的分布現(xiàn)狀 在此基礎(chǔ)上 做出未來(lái)規(guī)劃年的o d 交通分布 再根據(jù)模型 通過(guò)模型參數(shù)的標(biāo)定 進(jìn)行交通方式的劃分及交通量分配 將具體 的交通量分配到具體的路段上去 以此為依據(jù)確定公路的技術(shù)等級(jí) 建設(shè)規(guī)模 建設(shè)序列等 在各個(gè)階段 又有許多較為成熟的模型支撐 如在交通需求生成階段 常用 的方法模型有增長(zhǎng)率法 產(chǎn)值系數(shù)法等 在交通需求方式劃分階段有總量控制法 專家經(jīng)驗(yàn)法等 在交通分布階段有平均增長(zhǎng)系數(shù)模型 弗雷塔模型 重力模型 插入機(jī)會(huì)模型及熵模型等 在交通分配預(yù)測(cè)階段有平衡模型和非平衡模型等 四階段法在方法論上反映的是從微觀到宏觀的過(guò)程 其技術(shù)性較強(qiáng)邏輯思路 清晰 近期交通量預(yù)測(cè)結(jié)論較能切合實(shí)際 一般在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá) 路網(wǎng)稠密 并行線路 較多 未來(lái)年路網(wǎng)格局變化大的地區(qū)最適用 因而在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用 但是在 具體技術(shù)層面的邏輯結(jié)構(gòu)上 四階段法仍然存在著諸多的缺陷 1 四階段法布局優(yōu)化的著眼點(diǎn)在于車的出行 以車輛為基本單位 是一種基于 交通需求的規(guī)劃方法 以交通量為核心變量 而對(duì)入和貨物的運(yùn)輸流動(dòng)考慮不夠 反映在結(jié)果上 路網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)會(huì)出現(xiàn)偏差 最終的規(guī)劃路網(wǎng)不一定最具經(jīng)濟(jì)性 2 在交通方式劃分階段 利用現(xiàn)期的數(shù)據(jù) 以時(shí)間差 費(fèi)用等進(jìn)行交通方式劃 分 并且假設(shè)未來(lái)交通方式的劃分保持不變 這種方式缺乏明確的理論依據(jù) 同 時(shí)交通方式劃分保持不變的假設(shè)通常并不符合客觀實(shí)際 3 模型成立的前提是現(xiàn)有的交通服務(wù)水平不變 即路網(wǎng)規(guī)劃基于現(xiàn)有的交通供 給與需求上 這僅僅反映了土地利用與交通狀態(tài)之間的單向作用關(guān)系 而忽略了 公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展對(duì)土地利用和公路交通狀態(tài)的影響 是一種典型的 追 隨型 路網(wǎng)規(guī)劃 獲得的路網(wǎng)結(jié)果往往是對(duì)現(xiàn)有交通需求的滿足 取得的只是暫 時(shí)的平衡 而無(wú)法動(dòng)態(tài)地適應(yīng)未來(lái)交通的發(fā)展 4 需要大量的數(shù)據(jù)和時(shí)間 為了得到o d 表 需要進(jìn)行大規(guī)模的調(diào)查 處理 數(shù)據(jù)亦需要大量的時(shí)間和費(fèi)用 同時(shí) 在進(jìn)行長(zhǎng)期的路網(wǎng)規(guī)劃時(shí) 中國(guó)2 0 世紀(jì)8 0 年代前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基本空缺 而且統(tǒng)計(jì)口徑亦一變?cè)僮?所需的數(shù)據(jù)往往無(wú)法得 到 無(wú)法滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)上要求的統(tǒng)計(jì)期大約為預(yù)測(cè)期2 倍的要求 此外 利用o d 數(shù)據(jù)建立的集計(jì)模型也只能提供較少的方案 2 總量控制法 總量控制法主要由長(zhǎng)安大學(xué)提出并完善 其基本思路是從宏觀整體出發(fā) 以 現(xiàn)狀公路網(wǎng)的道路交通特征參數(shù)來(lái)揭示現(xiàn)有公路網(wǎng)的主要問(wèn)題 以區(qū)域內(nèi)公路交 通總需求來(lái)控制公路網(wǎng)建設(shè)的總規(guī)模 并根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 產(chǎn)業(yè)布 局特性 結(jié)合區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃 綜合交通規(guī)劃 確定公路網(wǎng)的總格局 在公路網(wǎng)的具體布局中 首先計(jì)算節(jié)點(diǎn)重要度 通過(guò)動(dòng)態(tài)聚類分析 劃分節(jié)點(diǎn)層 次 對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行分層布局 整體優(yōu)化 再通過(guò)交通流量分配和投資決策過(guò)程 將總規(guī)模分解落實(shí)到各條具體路線上 最后以路線建設(shè)的迫切度來(lái)安排公路項(xiàng)目 建設(shè)序列 總量控制法以交通特征參數(shù)為理論基礎(chǔ) 關(guān)鍵是對(duì)公路網(wǎng)交通需求做 出科學(xué) 準(zhǔn)確的預(yù)測(cè) 在確定公路網(wǎng)合理規(guī)模的前提下 以綜合評(píng)價(jià)為手段 利 用 最優(yōu)樹(shù) 原理 重點(diǎn)研究公路網(wǎng)的布局優(yōu)化 總量控制法提供了一套可最大限度利用現(xiàn)有相關(guān)資料進(jìn)行公路網(wǎng)規(guī)劃的方 法 側(cè)重于宏觀上的關(guān)聯(lián)分析 簡(jiǎn)便易懂 經(jīng)濟(jì)節(jié)約 可操作性強(qiáng) 比較適合中 國(guó)國(guó)情 但由于其側(cè)重于宏觀分析 著重經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用 對(duì)交通需求缺乏深入的調(diào) 查分析 在理論上還有待于進(jìn)一步完善和檢驗(yàn) 總量控制法的主要缺陷主要表現(xiàn) 在 1 節(jié)點(diǎn)重要度的計(jì)算 從遠(yuǎn)期規(guī)劃的視角看 節(jié)點(diǎn)重要度在路網(wǎng)規(guī)劃實(shí)施過(guò)程 中會(huì)隨著土地利用狀態(tài)的變化而變化 不同的區(qū)域特性會(huì)引起土地利用狀態(tài)的差 異 從而影響未來(lái)節(jié)點(diǎn)的重要度變化 總量控制法忽略了區(qū)域發(fā)展的差異對(duì)路網(wǎng) 布局及流量預(yù)測(cè)的影響 2 把節(jié)點(diǎn)重要度作為節(jié)點(diǎn)對(duì)交通發(fā)生吸引的綜合指標(biāo)來(lái)處理 抹殺了交通發(fā)生 與吸引的區(qū)分 節(jié)點(diǎn)交通發(fā)生強(qiáng)度 吸引強(qiáng)度也是隨著土地利用狀態(tài)的變化而變 化的 因此應(yīng)該通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r 動(dòng)態(tài)地調(diào)整節(jié)點(diǎn)交通發(fā)生強(qiáng) 度和吸引強(qiáng)度 1 2 2 1 2 公路網(wǎng)規(guī)劃的非集計(jì)模型 非集計(jì)模型是2 0 世紀(jì)7 0 年代發(fā)展起來(lái)的 它以隨機(jī)效用理論為基礎(chǔ) 描述 每個(gè)交通參與者的交通出行行為 非集計(jì)模型以個(gè)人為交通行動(dòng)決定的基本單位 由個(gè)人選擇在某種狀態(tài)下的最希望的方案 對(duì)于運(yùn)輸?shù)倪x擇包括對(duì)出行頻率 目 的地 時(shí)間 交通工具及交通路徑的選擇 從這些選擇方案組合中選擇一個(gè)出行 方式 2 9 非集計(jì)模型可以廣泛地應(yīng)用在具有選擇行為的社會(huì)各個(gè)方面 在交通工程上 其主要應(yīng)用在需求量預(yù)測(cè) 政策評(píng)價(jià) 交通服務(wù)效益評(píng)價(jià)等方面 弧3 6 此外 還 有近年出現(xiàn)的交通區(qū)位論理論 37 1 其特點(diǎn)是運(yùn)用交通場(chǎng)的概念及理論預(yù)測(cè)未來(lái)交 通量 依照交通區(qū)位線法反映地理空間上的路網(wǎng)幾何聯(lián)系規(guī)律 研究路網(wǎng)以大概 率出現(xiàn)在某些特定地帶來(lái)進(jìn)行路網(wǎng)規(guī)劃等 非集計(jì)模型直接應(yīng)用個(gè)人調(diào)查數(shù)據(jù) 通過(guò)減少數(shù)據(jù)集計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)防止信息丟失 所需數(shù)據(jù)較少 大大節(jié)約了調(diào)查成本 并且在建模中操作比較簡(jiǎn)單 模型可移植 性較強(qiáng) 能包含較多的變量 提供更多的備選方案 因而具有較廣闊的應(yīng)用前景 非集計(jì)模型理論研究還在逐步完善成熟中 亦存在一些缺陷 1 非集計(jì)模型以描述單個(gè)的出行者選擇為基礎(chǔ) 但是模型無(wú)法將所有可能影 響選擇行為的變量均包含在選擇函數(shù)內(nèi) 因而在某種情形下會(huì)缺乏對(duì)實(shí)際出行的 描述能力 另一方面 在模型理論上可引入較多的變量 但是當(dāng)引入過(guò)多的變量 后 選擇函數(shù)將變得十分復(fù)雜 會(huì)無(wú)法求解而喪失實(shí)用價(jià)值 2 以出行者出行選擇為描述對(duì)象 但是出行者出行選擇并非總是嚴(yán)格地遵循 某種特定的模式 總是具有某種偶然性 而某些非集計(jì)模型無(wú)法有效地表現(xiàn)出行 者的特性及影響 3 非集計(jì)模型目前在交通工程的應(yīng)用領(lǐng)域僅限于需求量預(yù)測(cè) 交通方式分 布 政策評(píng)價(jià)等幾個(gè)環(huán)節(jié) 并沒(méi)形成完整的規(guī)劃方法體系 需要與其他規(guī)劃方法 結(jié)合使用 取長(zhǎng)補(bǔ)短 才能取得更好的效果 2 1 3 公路網(wǎng)規(guī)劃理論發(fā)展趨勢(shì) 隨著未來(lái)公路交通的發(fā)展 公路網(wǎng)規(guī)劃理論方法將呈現(xiàn)如下趨勢(shì) 1 在規(guī)劃技術(shù)上 隨著2 0 世紀(jì)9 0 年代以來(lái)智能控制領(lǐng)域的迅速發(fā)展 模糊 控制 專家系統(tǒng)控制 遺傳算法控制及其與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的成功結(jié)合應(yīng)用 采用 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與模糊理論 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和專家系統(tǒng)相結(jié)合的方法將會(huì)越來(lái)越 廣泛地應(yīng)用到公路網(wǎng)規(guī)劃中 2 在規(guī)劃視角上 公路網(wǎng)規(guī)劃將更多地考慮綜合運(yùn)輸系統(tǒng)與公路網(wǎng)系統(tǒng)間的 影響作用 尤其是對(duì)公路網(wǎng)布局規(guī)劃的作用機(jī)理 并越來(lái)越注重公路交通與區(qū)域 社會(huì) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙向互動(dòng)作用的協(xié)調(diào)發(fā)展 將公路網(wǎng)與區(qū)域社會(huì) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展有 機(jī)結(jié)合 注重路網(wǎng)與社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)平衡與協(xié)調(diào)發(fā)展 3 在規(guī)劃方法上 將會(huì)更多地側(cè)重定量分析方法的應(yīng)用 并且注重多學(xué)科的 綜合應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)公路網(wǎng)規(guī)劃在政策 經(jīng)驗(yàn) 數(shù)理 技術(shù)方面的結(jié)合 4 在規(guī)劃目標(biāo)上 公路網(wǎng)規(guī)劃將不僅僅以適應(yīng)型路網(wǎng)為目標(biāo) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展 交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步完善 將越來(lái)越著重于引導(dǎo)型路網(wǎng)的建設(shè) 充 分考慮公路網(wǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的引導(dǎo)作用 在路網(wǎng)功能上 不但強(qiáng)調(diào) 路通 更注重 效率為指向的 路暢 此外 公路網(wǎng)規(guī)劃的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越受到關(guān)注 2 2 公路交通與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展互動(dòng)關(guān)系 2 2 1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)公路交通的影響 1 綜合運(yùn)輸體系與公路交通 區(qū)域綜合交通運(yùn)輸體系是由公路 鐵路 水運(yùn) 航空 管道等多種運(yùn)輸方式 構(gòu)成的 各種運(yùn)輸方式有其明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征 承擔(dān)著各自的運(yùn)輸任務(wù) 相互 聯(lián)系和相互補(bǔ)充 在綜合交通運(yùn)輸體系中 公路運(yùn)輸有其獨(dú)到特點(diǎn)和突出的優(yōu)越 性 可完成其它運(yùn)輸方式的客貨集散與聯(lián)系 承擔(dān)鐵路 水運(yùn) 航空 管道 固 定線路場(chǎng)站之外的延伸和補(bǔ)充運(yùn)輸任務(wù) 實(shí)現(xiàn)1 t n i j 的直達(dá)運(yùn)輸 減少運(yùn)輸中轉(zhuǎn) 環(huán)節(jié) 是一種點(diǎn) 線 面相結(jié)合的運(yùn)輸方式 一個(gè)區(qū)域早期的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)該地 區(qū)今后的貨運(yùn)發(fā)展產(chǎn)生一定的影響 因此區(qū)域內(nèi)的公路建設(shè)發(fā)展受到現(xiàn)有綜合運(yùn) 輸?shù)臓顩r影響與制約 2 經(jīng)濟(jì)總量與公路交通 客 貨運(yùn)需求均隨經(jīng)濟(jì)水平的提高而增大 這是經(jīng)濟(jì)水平影響的最基本趨勢(shì)和 特征 區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的規(guī)模直接影響著區(qū)域貨運(yùn)生成的規(guī)模 在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)類似的 狀況下 經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚 綜合發(fā)展水平高的區(qū)域一般均具有較大的貨運(yùn)生成規(guī)模 和較強(qiáng)輻射力與吸引力 生產(chǎn)的發(fā)展增加了對(duì)能源 原材料 礦物等的需求 同 時(shí)又生產(chǎn)出了大批多樣化的生產(chǎn)資料 中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品 這些都需要運(yùn)輸 經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)促使著基礎(chǔ)設(shè)施的完善 基建項(xiàng)目的增加產(chǎn)生了大量相關(guān)的貨運(yùn)需求 農(nóng)業(yè)的發(fā)展增加了對(duì)農(nóng)產(chǎn)品 農(nóng)用機(jī)械的運(yùn)輸及農(nóng)產(chǎn)品的外運(yùn) 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)促進(jìn)了 公私消費(fèi) 使地區(qū)間物資來(lái)往更加頻繁 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的變動(dòng)是短期內(nèi)影響貨運(yùn)需求 的重要因素 經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期 時(shí)?；钴S 消費(fèi)增加 生產(chǎn)擴(kuò)大 運(yùn)輸需求隨之旺 1 4 盛 而當(dāng)經(jīng)濟(jì)走勢(shì)平緩甚至下降時(shí)則會(huì)出現(xiàn)與上面相反的情況 運(yùn)輸需求受到抑 制 3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與公路交通 不同產(chǎn)業(yè)對(duì)運(yùn)輸?shù)男枨蟛煌?隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化 經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)運(yùn)輸需求必 然發(fā)生變化 工業(yè)化初期 能源的產(chǎn)量及消耗量大幅度增長(zhǎng) 需要增加鐵路和水 運(yùn)的能力 以滿足對(duì)煤炭 鋼鐵 糧食這些大宗貨物的長(zhǎng)距離調(diào)運(yùn) 當(dāng)工業(yè)加工 能力明顯提高 國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)煤 鋼增長(zhǎng)的依賴減少時(shí) 鐵路運(yùn)輸量的增加也 就放慢了 但是總運(yùn)量的增長(zhǎng)仍舊很快 在工業(yè)化過(guò)程中 生產(chǎn)高附加值工業(yè)品 和消費(fèi)品的輕工業(yè)在工業(yè)中所占比重上升 貨物運(yùn)輸量對(duì)國(guó)民生產(chǎn)總值的彈性系 數(shù)下降 根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策 第三產(chǎn)業(yè)