基于协调性的公路货运枢纽布局规划方法研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 6 4 5.45MB 79 页 15积分

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摘要

随着我国社会经济的不断发展，公路交通事业的发展速度也逐步加快。就公

路交通而言，加强基础设施建设的要求不但体现在建设一个现代化的公路线路网

上，同时也体现在需要形成一个现代化的公路运输枢纽系统，只有二者相互协调，

才能充分发挥公路网的运输功能，提高公路网的运输效率。在理论研究上，公路

网具有较成熟的规划理论，量化的评价指标体系和较完善的规划方案评价方法，

而对于公路枢纽系统来说，无论从规划的理论和方法，到明确的指标评价体系等

方面，都还没有具备一套完整的体系。

本文以公路货运枢纽布局规划的方法为研究目标，探索公路枢纽布局规划的

理论与方法，并将公路货运枢纽布局规划分为两个阶段：

第一个阶段，公路货运枢纽备选方案的确定。文章通过从不同角度，包括公

路货运枢纽与城市发展相协调，与公路网相协调，与其他运输方式交通枢纽相协

调等三个方面，详细分析公路货运枢纽与三者之间的相互影响因素，从中寻求协

调性强的公路货运枢纽布局方案作为备选方案。

第二个阶段，公路货运枢纽布局规划方案的确定。文章以枢纽所在城市的货

运供需平衡为基础，采用双层规划模型，上层模型的目标为整个公路网的货运出

行总时间最小，下层模型的目标为货运需求点到货运枢纽的平均时间最短。本研

究运用 STAN、EMME 软件，自编宏命令，求得公路货运枢纽布局规划方案。

在理论研究的基础上，本文将研究成果运用到温州市公路货运枢纽布局规划

的实际项目中，以公路货运枢纽适应性、路网费用和集疏运干线的道路服务水平

等作为评价指标，证明所得方案优于原规划方案。

关键字: 协调性路网费用公路货运枢纽布局规划

ABSTRACT

With the constant development of China's socio-economic, the road traffic’s

development gradually speed up. As to the road traffic, the requirement of

strengthening the infrastructure construction not only reflects in the construction of a

modern road network, but also reflects in the modern road transportation hinge system.

And only with the two coordinate, can the road network exerts its transportation

function and improves its transportation efficiency. In theoretical studies, there are

rather mature programming theories, quantitative evaluation index system and rather

perfect programming project evaluation methods in the road network. But as to the

road hinge system, it is far from perfect not only in the programming theory and

method, but also in the index evaluation system.

In order to achieve the road freight hub programming method, this paper explores

the road hub planning theories and methods, and divides it into two phases:

The first phase, confirms the road freight hinge’s options. In order to get the

harmonious options, this paper labor the relationship between road freight hinge and

city’s development, the relationship between road freight hinge and road network, the

relation between road freight hinge and other transportation mode’s hub.

The second stage, confirms the road freight hinge layout’s programming project.

With the city’s freight supply-demand balance as the basic, this paper adopt the

bi-level programming model. The upper model’s goal is to minimize the road

network’s freight travel time, while the lower model’s goal is to minimize the average

travel time between the freight destination and the freight hinge. With software EMME

and own macro command, this paper obtain the road freight hinge programming

project.

On the basis of theoretical study, this paper applies the research results to the

actual project (Wenzhou road freight hinge layout programming). With the road freight

hinge adaptability, network charge, LOS of connect distributing system as the

evaluation indexes, this paper proves that the new project is precede the original

project.

Key words: Harmony, Network Charge, Highway Freight Hinge,

Layout Programming

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ..............................................................................................................1

§1.1 研究背景 ......................................................................................................1

§1.2 研究目的和意义 ..........................................................................................1

§1.3 国内外研究现状 ..........................................................................................2

§1.3.1 国内研究现状 .......................................................................................2

§1.3.2 国外典型公路货运站分析 ...................................................................6

§1.4 研究内容和方法 ..........................................................................................7

§1.4.1 研究内容 ...............................................................................................7

§1.4.2 研究方法 ...............................................................................................7

§1.5 本章小结 ......................................................................................................8

第二章公路货运枢纽布局规划概述 ......................................................................9

§2.1 公路货运枢纽概述 ......................................................................................9

§2.1.1 公路货运枢纽的定义 ...........................................................................9

§2.1.2 公路货运枢纽的功能 ...........................................................................9

§2.2 公路货运枢纽布局规划原则 ....................................................................10

§2.2.1 枢纽布局规划的总体原则 .................................................................10

§2.2.2 公路货运枢纽布局规划原则 ............................................................. 11

§2.3 公路货运枢纽布局规划步骤 ....................................................................12

§2.3.1 资料的调查与分析 .............................................................................12

§2.3.2 发展预测 .............................................................................................13

§2.3.3 布局方案设计 .....................................................................................15

§2.3.4 方案的优化比选 .................................................................................16

§2.4 本章小结 ....................................................................................................17

第三章基于协调性的枢纽布局规划备选方案确定 ............................................19

§3.1 公路货运枢纽与城市发展相协调原理分析 ............................................19

§3.1.1 与城市核心区相对位置相协调 .........................................................20

§3.1.2 与城市货运需求相适应 .....................................................................22

§3.1.3 与城市道路相适应 .............................................................................23

§3.1.4 与城市土地利用布局相协调 .............................................................24

§3.2 公路货运枢纽与公路网相协调 ................................................................25

§3.2.1 与公路网相协调 .................................................................................27

§3.2.2 与公路干线能力相匹配 .....................................................................28

§3.3 公路货运枢纽与其它运输方式交通枢纽相协调 ....................................29

§3.3.1 各种运输方式的优缺点分析 .............................................................31

§3.3.2 与其它运输方式交通枢纽空间布局相协调 .....................................32

§3.3.3 与其它运输方式交通枢纽运能相匹配 .............................................34

§3.4 基于协调性的公路货运枢纽备选方案确定 ............................................34

§3.5 本章小结 ....................................................................................................35

第四章供需协调的公路货运枢纽布局规划方法研究 ........................................37

§4.1 供需协调的公路货运枢纽布局规划模型的选择 ....................................37

§4.2 供需协调的公路货运枢纽布局规划模型的建立 ....................................38

§4.2.1 规划思路 .............................................................................................38

§4.2.2 基本假设与符号定义 .........................................................................40

§4.2.3 供需平衡的公路货运枢纽布局规划模型 .........................................41

§4.3 模型算法介绍 ............................................................................................43

§4.4 模型在 EMME 中的实现 ..........................................................................44

§4.4.1 方案的建立 .........................................................................................44

§4.4.2 路阻函数的确定 .................................................................................45

§4.4.3 结果输出 .............................................................................................45

§4.5 本章小结 ....................................................................................................45

第五章案例分析——以温州市为例 ....................................................................47

§5.1 温州市公路货运枢纽现状分析 ................................................................47

§5.1.1 温州市交通区位分析 .........................................................................47

§5.1.2 公路货运枢纽存在的不协调因素 .....................................................48

§5.2 温州市公路货运枢纽布局规划 ................................................................53

§5.2.1 规划思路 .............................................................................................53

§5.2.2 公路货运枢纽适站量预测 .................................................................53

§5.2.3 公路货运枢纽布局规划方案 .............................................................54

§5.2.4 公路枢纽空间布局规划方案评价 .....................................................57

§5.2.5 结论 .....................................................................................................59

§5.3 本章小结 ....................................................................................................59

第六章结论与发展趋势 ........................................................................................61

§6.1 本文研究总结 ............................................................................................61

III

§6.2 公路货运枢纽布局规划的发展趋势 ........................................................61

附录 ........................................................................................................................... 63

参考文献 ..................................................................................................................... 75

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ......................................... 79

致谢 ........................................................................................................................... 81

第一章绪论

§1.1 研究背景

改革开放以来，我国经济一直保持高速健康发展的态势，经济的快速发展的

同时，带来了交通需求的迅速增加，从而带动了各种交通基础设施建设的迅速发

展。

公路作为最便捷的交通运输方式，发展最为迅速。交通部从“八五”开始，就

提出了“三主一支持”的长远交通规划，即建设公路主骨架，水运主通道，港站主

枢纽和现代化交通支持系统；1992 年，交通部在全国大规模的高速公路网的建设

基础上确定了 45 个公路主枢纽；随后，为贯彻落实中央关于到 21 世纪中叶我国

基本实现现代化的第三步战略目标，使公路水路交通事业的发展为国家基本实现

现代化发挥支撑和先导作用，交通部制订了《公路、水路交通基础设施发展的三

阶段战略目标》：第一阶段，到 2010 年，公路、水路交通紧张和制约状况要实现

全面改善；第二阶段，到 2020 年，公路、水路交通达到基本适应；第三阶段，到

2040 年，公路、水路交通基本实现现代化。

近几年，我国公路运输事业迅猛发展，在各种运输方式中所占比重迅速增加，

它不仅仅是短途运输的主力，而且随着高速公路网络的形成，已逐渐成为中长途

运输的主力。就公路交通而言，加强基础设施建设的要求不但体现在建设一个现

代化的公路网上，而且也体现在需要形成一个现代化的公路运输枢纽系统，只有

二者相互协调，才能充分发挥公路网的运输功能，充分地提高公路网的运输效率。

通过 30 年的建设，我国公路建设取得令人瞩目的成就，已经形成了比较完整

的网络，公路网的结构也日趋合理。相较于公路网的建设而言，公路货运枢纽的

建设却相对滞后，致使公路网运输效率低下，仍然不能满足日益增长的交通需求。

加强交通基础设施建设，发展综合运输体系，促进全国统一、开放的市场形成，

形成大流通的态势，是我国经济进一步发展的必然要求，同时也是公路运输行业

提高运输生产率，降低运输成本等行业自身发展的需要。正是在此基础上，全国

范围内的公路货运枢纽规划应运而生[2]。

§1.2 研究目的和意义

2007 年全国共完成货运量 225.3 亿吨，其中公路运输 162.8 亿吨，承担了总

运量的 70%以上，作用十分突出[3]。公路枢纽作为公路网系统的重要组成部分，

对公路运输起着重要作用。因此，完善公路枢纽布局规划理论，全面考虑与各方

面的协调因素是十分有必要的。

基于协调性的公路货运枢纽布局规划方法研究

规划建设公路主枢纽，是我国深化改革开放的需要；是衔接各种运输方式，

促进综合运输协调发展，提高运输整体效益的需要；是改善公路交通薄弱环节，

改变公路运输落后状态，促进公路运输的有序发展，以先进的运输组织方式组织

公路运输生产，提高公路运输效率，促进公路运输现代化的迫切需要。公路主枢

纽配合国道主干线，将会形成高效、快速的全国公路运输网络，发挥公路运输的

优势，促进公路运输业现代化的实现。

从未来的发展看，随着我国社会经济向更高层次的发展，综合运输是运输发

展的必然趋势，它要求各种运输方式在自己的优势领域继续发挥更大的作用外，

还要求各种运输方式之间的协调和配合，以使各种运输资源得到最有效和最合理

的使用。规划建设公路枢纽作为各种运输方式之间的衔接和配合必要的作业场所

和运输组织等管理手段，能够使各种运输方式的效能得到最大程度地发挥。

在理论研究上，公路网具有成熟的规划理论，量化的评价指标体系和完善的

规划方案评价方法，而对于公路枢纽系统来说，从规划的理论到明确的指标评价

体系和评价方法等方面，都尚不完善。它主要体现在公路枢纽与各方面的协调问

题上，主要包括与城市发展的协调性，与公路网的协调性以及与其他运输方式交

通枢纽之间的协调性上。

在公路货运枢纽布局规划过程中着重考虑其与各方面的协调性因素，可以避

免其与公路运输网络以及整个交通运输网络的脱离，亦可避免公路货运枢纽建设

给城市带来的负面影响，从而满足了城市可持续发展的要求，也为创建和谐的交

通运输网络系统提供保障。

§1.3 国内外研究现状

§1.3.1 国内研究现状

目前，我国综合交通枢纽场站规划与布局研究中采用的方法有：单纯的数学

物理模型，如重心法、微分法及交通运输效益成本分析法等；最优化方法，如线

性规划、混合整数规划等。

重心法的计算简单，但它将纵向和横向的坐标视为独立的变量，与实际交通

运输系统的情况相差较远，可以作为枢纽场站布局的初步参考。

微分法是以重心法的结果为初始解，不断迭代，当前后两次迭代的解的误差

不超过设定的范围时，则它就是所要求的解。虽然它从数学上可以给出枢纽场站

的具体位置，但这个结果仅仅是数学解，还需要放到实际的交通运输系统中去进

行进一步的调整[4]。

成本分析法实际上只是一个简单的场站选址成本比较法，除了具有上述费用

第一章绪论

计算的不足外，它还必须先得到一个待选站点集合，这又面临如何合理划分枢纽

所在区域的客货流通服务区，如何得到待选站点初始解的问题。

在研究枢纽场站选址方法的早期得到广泛应用，但由于它们用简化抽象的数

学模型模拟枢纽运行机制，在实际运用中存在一些问题。上述方法在求解过程中

均以静态的总费用最小为选优目标，运输费率为固定值，既没有考虑实际的路网

结构，也没有考虑客货流在线路上的互相混杂对交通流在路网上分配结果的影响。

实际上，路网上每个路段的流量不同，其通行时间、运输费用也不同，单一的费

率无法反应枢纽运营的实际情况。

为此，后来提出了多元枢纽场站布局的混合整数规划法。

设在一个供需平衡的系统中，有

个发生点

（

,2,1i

…,

），各点的发生

量为

；有

个吸引点

（

,2,1j

…,

），各点的需求量为

；有

个可能设置

的备选场站地址

（

,2,1k

…,

），发生点发生的交通量可以从设置的场站中转，

也可以直接到达吸引点。假定各备选地址设置枢纽场站的基建投资、中转费用和

运输费率均为已知，以总成本最低为目标确定枢纽场站布局的最佳方案。它的数

学模型为[4]

      



ikkkk

ijij

kjkj

ikik XCWFZCYCXCF

1 11 11 11 1

)(min

约束条件：

ik aZX    11

（

,2,1i

…,

）

kj bZY    11

（

,2,1j

…,

）

 

n

ik YX

（

,2,1k

…,

）







ik MWX

，

0

1

表示

被选中，

0

表示

被淘汰。

式中，

——从发生点

到备选枢纽场站

的交通量；

——从备选枢纽场站

到吸引点

的交通量；

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摘要：

摘要随着我国社会经济的不断发展，公路交通事业的发展速度也逐步加快。就公路交通而言，加强基础设施建设的要求不但体现在建设一个现代化的公路线路网上，同时也体现在需要形成一个现代化的公路运输枢纽系统，只有二者相互协调，才能充分发挥公路网的运输功能，提高公路网的运输效率。在理论研究上，公路网具有较成熟的规划理论，量化的评价指标体系和较完善的规划方案评价方法，而对于公路枢纽系统来说，无论从规划的理论和方法，到明确的指标评价体系等方面，都还没有具备一套完整的体系。本文以公路货运枢纽布局规划的方法为研究目标，探索公路枢纽布局规划的理论与方法，并将公路货运枢纽布局规划分为两个阶段：第一个阶段，公路货运枢纽备选...

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