公路客運(yùn)站布局和選址方法的研究

1、    摘要：在根據(jù)布局和選址原則經(jīng)驗(yàn)比選備選站址的基礎(chǔ)上，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)建立客運(yùn)站布局和選址模型，并探討參數(shù)確定和計(jì)算步驟，可用于公路客運(yùn)站布局和選址的優(yōu)化決策。公路客運(yùn)站(場)(以下稱客運(yùn)站)是公路客運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施。主要功能為：旅客運(yùn)輸組織與管理、中轉(zhuǎn)換乘、多式聯(lián)運(yùn)、通訊信息、綜合服務(wù)。其目標(biāo)是促進(jìn)公路旅客運(yùn)輸向組織化、綜合化、現(xiàn)代化方向發(fā)展?？瓦\(yùn)站布局和選址是否合理，對客運(yùn)站功能的發(fā)揮和綜合效益影響極大。盡管已有若干運(yùn)輸站場布局規(guī)劃的理論方法，如重心法、線性規(guī)劃法等，但因其均未考慮所服務(wù)城市或區(qū)域的具體情況，并有一定適用條件而具有一定局限性

2、。因此在以往客運(yùn)站布局規(guī)劃和選址工作中，常根據(jù)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的客運(yùn)量調(diào)查預(yù)測結(jié)果、城市總體布局規(guī)劃、道路網(wǎng)規(guī)劃等，用上述方法確定客運(yùn)系統(tǒng)中客運(yùn)站的理論位置，而后根據(jù)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的具體情況，以理論位置為參照通過經(jīng)驗(yàn)類比確定客運(yùn)站布局和站址，因此不可避免地具有一定程度的盲目性。本文提出的客運(yùn)站布局和選址方法，則在根據(jù)客運(yùn)站布局和選址原則確定備選站址的基礎(chǔ)上，以獲得最大綜合效益為目標(biāo)，建立客運(yùn)站布局和選址模型，并通過模型求解確定客運(yùn)站的最佳布局和站址。 1 客運(yùn)站布局和選址的原則和步驟 1.1 布局和選址原則1與城市總體布局規(guī)劃相協(xié)調(diào)：客運(yùn)站布局應(yīng)與城市客運(yùn)對外輻射方向和產(chǎn)業(yè)區(qū)、居民區(qū)布局相適應(yīng)；同時(shí)考慮

3、客運(yùn)站運(yùn)營后產(chǎn)生的噪聲、污染對周邊環(huán)境的影響。2與道路交通規(guī)劃和綜合客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展相協(xié)調(diào)：客運(yùn)站應(yīng)與其它客運(yùn)設(shè)施和綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)有便捷的交通聯(lián)系，以方便旅客集散和中轉(zhuǎn)換乘。3重視現(xiàn)有設(shè)施的利用改造，節(jié)約建設(shè)投資隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，城市土地資源有限性與交通需求間的矛盾日益突出?？瓦\(yùn)站布局和選址時(shí)，應(yīng)充分考慮利用現(xiàn)有站場設(shè)施，減少拆遷工作量，避免占用已有建筑用地和補(bǔ)償費(fèi)用過高的其它用地。4適應(yīng)需求，留有余地：滿足服務(wù)區(qū)域內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對旅客運(yùn)輸?shù)男枨?，并考慮未來發(fā)展。5具備良好地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)環(huán)境：站址內(nèi)無斷層、塌方、滑坡地帶，并有較好給排水、電力、道路、通訊等條件。 12 布局和選址步驟以上某

4、些原則可用定量指標(biāo)描述，而大部分原則屬定性原則，因此把這些原則綜合在數(shù)學(xué)模型中采用理論分析的方法解決其布局和選址問題是困難的。應(yīng)當(dāng)把根據(jù)布局和選址原則憑經(jīng)驗(yàn)比較確定客運(yùn)站布局和站址的方法與理論分析法結(jié)合起來。無論何種方法，都必須建立在對大量有關(guān)資料研究的基礎(chǔ)上。因此，客運(yùn)站布局和選址可分為以下3個(gè)步驟。1資料收集整理：收集城市、道路網(wǎng)、國土等有關(guān)規(guī)劃和客運(yùn)量統(tǒng)計(jì)、站址內(nèi)水文地質(zhì)等有關(guān)資料；確定客運(yùn)站服務(wù)范圍和功能；預(yù)測服務(wù)區(qū)域在各輻射方向上的客運(yùn)量和發(fā)展趨勢；測算設(shè)計(jì)年度客運(yùn)站規(guī)模(年客運(yùn)量)和占地面積。2備選站址的產(chǎn)生：研究有關(guān)資料，依據(jù)客運(yùn)量和客運(yùn)站規(guī)模預(yù)測結(jié)果，參考有關(guān)規(guī)劃并根據(jù)客運(yùn)站布

5、局和站址選擇原則，通過比較找出服務(wù)區(qū)域內(nèi)滿足要求并可能作為客運(yùn)站站址的場所作為備選站址。3客運(yùn)站布局和站址確定：以獲得最大綜合經(jīng)濟(jì)效益(最小綜合費(fèi)用)為目標(biāo)，建立客運(yùn)站布局和選址模型，通過理論計(jì)算，在滿足基本要求的所有備選站址中確定客運(yùn)站的最佳個(gè)數(shù)和站址。步驟1、2所介紹的方法即是在客運(yùn)站布局和選址時(shí)常用的經(jīng)驗(yàn)比較法。所不同的是，在本文研究的客運(yùn)站布局和選址方法中，該法僅用于找到服務(wù)區(qū)域內(nèi)適合并可能建設(shè)客運(yùn)站的備選站址，而并不用于客運(yùn)站布局和站址的最終確定。由于基本方法并無本質(zhì)區(qū)別，不再贅述。以下主要探討建立客運(yùn)站布局和選址的數(shù)學(xué)模型，通過模型分析和計(jì)算確定客運(yùn)站最佳個(gè)數(shù)和站址的方法。 2客運(yùn)

6、站布局和選址的理論模型 2.1 模型的建立客運(yùn)站與旅客出發(fā)地和目的地構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)見圖1。其中：客運(yùn)站是出發(fā)地與目的地間的旅客集散地。出發(fā)地和目的地具有分散性，客運(yùn)站如何布局才能與之相適應(yīng)，并獲得最大綜合經(jīng)濟(jì)效益?對于客運(yùn)站而言，綜合經(jīng)濟(jì)效益高意味著旅客經(jīng)客運(yùn)站集散的費(fèi)用小，且投資和經(jīng)營費(fèi)用小，據(jù)此建立該問題的數(shù)學(xué)模型。目標(biāo)函數(shù)約束條件式中，i目的地序號，i=1，2，m；i客運(yùn)站備選站址序號，j=1，2，n；k出發(fā)地序號，k=1，2，L；aij年均每日從客運(yùn)站j至目的地j的旅客量，人次日；aik年均每日從出發(fā)地A至客運(yùn)站j的旅客量，人次日；cij每人從客運(yùn)站j至目的地i的交通費(fèi)，元人；Cik每

7、人從出發(fā)地k至客運(yùn)站j的交通費(fèi)，元人；gj、fj客運(yùn)站j單位旅客發(fā)送量的固定費(fèi)用和經(jīng)營費(fèi)用，元人次；Vi-一備選站址j所能建設(shè)的客運(yùn)站j的最大日旅客發(fā)送量，人次日；r擬選站址的客運(yùn)站數(shù)量(r<n)； zj選擇參數(shù)，若站址選在備選站址；時(shí)取1，否則取0。目標(biāo)函數(shù)(1)要求客運(yùn)站布局和站址選擇應(yīng)使旅客集中、疏散的費(fèi)用與客運(yùn)站建設(shè)、經(jīng)營費(fèi)用之和最小。由于客運(yùn)工作不一定由客運(yùn)站自備車輛完成，所以運(yùn)輸費(fèi)用不包括在客運(yùn)站經(jīng)營費(fèi)用中。約束條件 (2)要求從客運(yùn)站疏散的旅客量與集中于客運(yùn)站的旅客量相平衡，表明客運(yùn)站既不產(chǎn)生也不消耗客源的性質(zhì)。約束條件(3)要求客運(yùn)站規(guī)模與客運(yùn)需求相適應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)1，客運(yùn)站

8、規(guī)模用年均日旅客發(fā)送量評價(jià)。由于旅客從市內(nèi)出發(fā)地向客運(yùn)站集中的數(shù)量和從客運(yùn)站向市內(nèi)目的地疏散的數(shù)量依賴市內(nèi)公共交通；客運(yùn)站旅客發(fā)送量一般指從客運(yùn)站向市外目的地的發(fā)送量，而不包括從市外出發(fā)地向客運(yùn)站集中的旅客數(shù)量顯然，客運(yùn)站年均日旅客發(fā)送量與旅客集中、疏散量和間的關(guān)系如圖2。在假定經(jīng)客運(yùn)站出、入市的客運(yùn)量平衡的前提下，約束條件(3)要求客運(yùn)站年均日旅客發(fā)送量不大于在備選站址j所能建設(shè)的客運(yùn)站j的最大日旅客發(fā)送量Vj。約束條件(4)則限制了需選址的客運(yùn)站數(shù)目。 22 模型簡化模型(1)中的aij包括經(jīng)客運(yùn)站j疏散到市內(nèi)目的地和運(yùn)往外地的日均旅客數(shù)量和則包括從市內(nèi)出發(fā)地集中于客運(yùn)站和從外地運(yùn)至客運(yùn)站

9、的日均旅客數(shù)量和。相對而言，經(jīng)客運(yùn)站運(yùn)往外地或由外地運(yùn)至客運(yùn)站的旅客運(yùn)輸多數(shù)為長途運(yùn)輸，某城市(或區(qū)域)內(nèi)客運(yùn)站址不同對長途運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)距影響不大，因而對運(yùn)費(fèi)的影響不大。因此對城市(或區(qū)域)客運(yùn)站布局和站址選擇問題而言，可在模型(1)中略去運(yùn)往外地或從外地運(yùn)人的旅客運(yùn)費(fèi)，僅考慮向市內(nèi)目的地疏散或從市內(nèi)出發(fā)地集中到客運(yùn)站的旅客交通費(fèi)，這就大大減少了參數(shù)確定過程中的調(diào)查研究工作。由于市內(nèi)居民區(qū)、單位等既是旅客出發(fā)地k又是目的地i，若統(tǒng)一用i表示，則模型(1)中的參數(shù)aik可表示成aji；參數(shù)Cjk表示成參數(shù)Cji。顯然，Cij=Cji,在出、人城市客運(yùn)量平衡的假設(shè)下aij=aji。交通費(fèi)Cij的大小取

10、決于i、j兩點(diǎn)間的距離sij。據(jù)此，模型(1)簡化為約束條件3 參數(shù)確定和模型計(jì)算 31 參數(shù)確定顯然，模型(5)中參數(shù)的確定是否合理，對客運(yùn)站布局和選址結(jié)果影響極大。 311 Sij的確定由于出發(fā)地(目的地)i眾多，且極分散，因此確定每一出發(fā)地(目的地)i至客運(yùn)站j的距離Sij甚際上難以作到。為解決此問題，可采用以下步驟。1在服務(wù)區(qū)域內(nèi)確定若干旅客出發(fā)(到達(dá))數(shù)量較集中的居民區(qū)、大型企業(yè)單位作為集中客源地和目的地i并排序，測算其到每一客運(yùn)站備選站址j的距離sij。2把其它區(qū)域劃分成若干客運(yùn)小區(qū)i并排序，假定小區(qū)內(nèi)客運(yùn)量均勻分布，測算每小區(qū)的中心至客運(yùn)站備選站址i的距離sij 312 aij的

11、確定1首先確定每個(gè)客運(yùn)站j的主要向外輻射方向。2調(diào)查每個(gè)集中客源地在不同輻射方向上的日均旅客數(shù)量。3調(diào)查每個(gè)客運(yùn)小區(qū)在不同輻射方向上的日均旅客數(shù)量。4根據(jù)每個(gè)集中客源地和客運(yùn)小區(qū)在各個(gè)輻射方向上的日均旅客數(shù)量，由客運(yùn)站j的主要輻射方向，確定aij。 313 vj的確定在規(guī)劃階段，可根據(jù)站址面積參考已有客運(yùn)站的統(tǒng)計(jì)資料，通過比較確定。 314 gj的確定首先根據(jù)站址j的實(shí)際情況測算征地、拆遷費(fèi)用，由最大吞吐量vj通過與已有客運(yùn)站類比測算所需固定建筑物面積，并測算建設(shè)投資和設(shè)備投資，由以上投資費(fèi)用之和、固定建筑物和設(shè)備折舊期及擬建客運(yùn)站規(guī)模，可求得客運(yùn)站單位旅客發(fā)送量的固定成本。 315 fj的確

12、定根據(jù)工作人員工資、企業(yè)管理費(fèi)、稅金、運(yùn)行材料費(fèi)等計(jì)算客運(yùn)站的經(jīng)營費(fèi)用，或通過與類似規(guī)模已有客運(yùn)站類比估算其經(jīng)營費(fèi)用，并折算成單位旅客發(fā)送量的經(jīng)營費(fèi)用。 32 計(jì)算步驟在通過經(jīng)驗(yàn)比選預(yù)選客運(yùn)站備選站址j(j=1， 2，3，n)，預(yù)定擬建客運(yùn)站個(gè)數(shù)r(r<n)作為計(jì)算擇優(yōu)的始點(diǎn)(或從r=1開始)，并確定模型(5)中涉及的參數(shù)后，可計(jì)算客運(yùn)站不同布局和選址方案的費(fèi)用Qz，并取Qz最小的方案作為最優(yōu)方案，計(jì)算步驟如下：1計(jì)算從j=1，2，n個(gè)客運(yùn)站備選站址中確定r個(gè)站的種全排列，每種排列代表客運(yùn)站布局和選址的一種方案，并對方案排序(z=1，2，2根據(jù)aij和vj；計(jì)算約束條件(7)是否滿足，若方案z的r個(gè)客運(yùn)站中有一個(gè)客運(yùn)站不滿足(7)，則舍棄該方案，其余方案為保留方案。3根據(jù)式(5)和參數(shù)sij、aij、vj、gj、fj計(jì)算每個(gè)保留方案的費(fèi)用指標(biāo)Qz，各參數(shù)的客運(yùn)站址序號j取表示選址方案的排列z中所涉及的序號，并使之滿足約束條件(8)。取使Qz最小的布局和選址方案作為在n個(gè)備選站址；中確定r個(gè)客運(yùn)站的最佳方案4增減客運(yùn)站個(gè)數(shù)r，重復(fù)從13的步驟，求得在n個(gè)備選站址中確定不同個(gè)客運(yùn)站r的費(fèi)用指標(biāo)亂的最小值。比較不同r時(shí)Qz的最小值，取其最小者所對應(yīng)的r為最佳建站個(gè)數(shù)，使Qz最小的排列z中所包括的客