（交通运输规划与管理专业论文）基于通达程度的公路网功能层级划分研究.pdf

摘要 公路网的基本功能包括“通畅 和“可达功能，公路网满足其所服务区域运输 需求的过程，实质上就是公路网发挥其通畅和可达功能的过程。我国公路基础设施发 展迅速，为促进我国经济发展、满足运输需求发挥了重要作用。然而，在公路网的某 些区域存在着公路网的通达功能与公路网系统结构不相匹配的问题，从而导致了公路 网不能很好地满足其所服务区域的运输需求。这种情况的出现主要是由于公路网在布 局规划时没有能够依据运输需求对公路网中的不同路段进行功能界定。 本文从介绍国内外公路网层级划分方法及公路网功能相关研究情况入手，对公路 网相关概念进行了介绍和分析；然后从内涵、特征和度量方法方面，重点分析了公路 网的通畅和可达功能；进而按照通达程度将公路网划分为四个等级：主干线、次主干 线、支线和连接线，并分别对四个层级进行了功能定位；最后，选用了公路的技术等 级、直线程度、线路所覆盖或连接节点的重要度、通过性运输量系数以及饱和度五个 指标，运用模糊综合评价法建立了公路网功能层级划分模型。 本文对公路网通畅和可达功能进行了较为系统的研究，并根据路段通达程度提出 了公路网层级划分模型，为公路网布局规划、公路网功能评价以及公路网优化理论的 研究提供了参考。 关键词：公路网、通畅功能、可达功能、公路网层级、模糊综合评价法 a b s t r a c t t h eh i g h w a yn e t w o r k sb a s i cf u n c t i o n i n c l u d e st h ef u n c t i o n so f s m o o t h a n d “a c c e s s i b i l i t y ”，t h ep r o c e s so ft h eh i g h w a yn e t w o r ks a t i s f i e si t ss e r v i c ea r e at r a n s p o r t a t i o n d e m a n d ，m a t e r i a l l yi st h ep r o c e s so fh i g h w a yn e t w o r kd i s p l a y si t sf u n c t i o n so fs m o o t ha n d a c c e s s i b i l i t y t h er a p i dd e v e l o p m e n to fh i g h w a yi n f r a s t r u c t u r e i nc h i n ah a sp l a y e da l l i m p o r t a n tr o l ei np r o m o t i n gc h i n a se c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n ds a t i s f y i n gt r a n s p o r t a t i o n d e m a n d h o w e v e r , t h e r ea r ec e r t a i na r e a so ft h eh i g h w a yn e t w o r kw h e r eh i g h w a ys m o o t h a n da c c e s s i b i l i t yf e a t u r e sd on o tm a t c ht h eh i g h w a yn e t w o r ks y s t e m ss t r u c t u r e ，t h u sc a u s e s t h eh i g h w a yn e t w o r kn o tt ob ea b l et os a t i s f yt h ed e m a n do fi t ss e r v i c ea r e aw e l l t h i sk i n d o fs i t u a t i o n sa p p e a r a n c ei sm a i n l yb e c a u s et h e r ea r en o tf u n c t i o nl i m i t so nh i g h w a y n e t w o r k sd i f f e r e n th i g h w a ys e c t i o n ，w h i c hi sb a s e do nt r a n s p o r t a t i o nd e m a n dd u r i n gt h e h i g h w a yn e t w o r k sp l a n n i n gt i m e t h i sa r t i c l es t a r t sf r o mi n t r o d u c i n gt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nl e v e ld i v i s i o nm e t h o d s a b o u th i g h w a ya n da l s oi n t r o d u c e st h ec o n c e p t sr e l a t e dh i g h w a yn e t w o r kf u n c t i o n s t h e n a n a l y s i st h eh i g h w a yn e t w o r k sf u n c t i o n so fs m o o t ha n da c c e s s i b i l i t yf r o mc o n t e n t ，t h e c h a r a c t e r i s t i ca n dt h em e a s u r em e t h o d s t h e nd i v i d e st h eh i g h w a yn e t w o r ki n t of o u rl e v e l s ： m a i nt n m kl i n e ，s u b - t r u n k , f e e d e ra n dc o n n e c t i n gl i n e ，a n da l s op o s i t i o n sf u n c t i o n so ft h e f o u rl e v e l s f i n a l l y , s e l e c t sf i v ei n d i c a t o r s - - t h et e c h n i c a ll e v e lo ft h eh i g h w a y , s t r a i g h tl e v e l ， t h ei m p o r t a n c eo ft h en o d e sc o v e r e do rc o n n e c t e db yt h eh i g h w a y , t h es a t u r a t i o nd e g r e eo f h i g h w a y , u s e st h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o dt oe s t a b l i s ht h el e v e lo fh i g h w a y b a s e do nt h ef i v ei n d i c a t o r s t h i sa r t i c l es t u d i e st h ef u n c t i o n so fs m o o t ha n da c c e s s i b i l i t ya b o u tt h eh i g h w a y n e t w o r ks y s t e m a t i c a l l y , a n dp r o p o s e st h eh i g h w a yn e t w o r kl e v e ld i v i s i o nm o d e lb a s e do n t h ed e g r e eo fs m o o t ha n da c c e s s i b i l i t y t h i sa r t i c l eh a sp r o v i d e dr e f e r e n c ef o rt h el a y o u t p l a n ，f u n c t i o na p p r a i s a la sw e l la so p t i m i z e dt h e o r yo fh i g h w a yn e t w o r k k e yw o r d s ：h i g h w a yn e t w o r k ；s m o o t h ；a c c e s s i b i l i t y ；l e v e lo fh i g h w a yn e t w o r k ；f u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d l i 长安人学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三：百t 匕 公路网是满足人们运输需求的基础设施，公路网的主要功能是通畅功能和可达功 能，公路网满足其所服务区域内运输需求的过程实际上就是公路网发挥其通畅功能和 可达功能的过程。研究公路网的通畅功能和可达功能并在此研究基础上将公路网按照 功能进行层级划分是本文研究的主要内容。本章在介绍论文研究背景的基础上，归纳 并对比分析了国内、国外的公路网层级划分方法，提出了本文的研究意义，并对本文 的写作思路和内容进行了简要介绍，是后文研究的基础。 1 1 研究背景 随着社会经济的发展和生产力的进步，交通运输业已经成为国民经济进入现代经 济后增长所依赖的最主要基础产业之一。改革开放以来，我国的公路交通事业取得了 长足发展，“五纵七横 国道主干线的建设完成标志着我国公路主骨架已经形成。 2 0 0 8 年，公路技术等级和路面等级进一步提高，全国等级公路里程达2 7 7 8 5 万公 里，比上年末增加2 4 31 万公里【1 1 ，占公路总里程的7 4 5 ，比上年末提高3 8 个百分 点。其中二级及以上高等级公路里程3 9 9 7 万公里，比上年末增加1 9 3 万公里，占公 路总里程的1 0 7 ，比上年末提高0 1 个百分点。截至2 0 0 8 年底，全国公路总里程达 到3 7 3 0 2 万公里，其中高速公路6 0 3 万公里；一级公路5 4 2 万公路；二级公路2 8 5 2 万公路；三级公路3 7 4 2 万公路；四级公路2 0 0 4 6 万公里；等外公路9 5 1 6 万公里。 公路交通事业的迅猛发展和运输结构的优化，大大改善了城乡交通条件，有力地缓解 了交通运输长久以来对经济发展形成的“瓶颈 制约，使现已形成的公路网在我国的 经济发展和人民的社会生活中发挥着越来越重要的作用。 公路网功能的发挥实质上主要是其“通畅和“可达 两大基本功能的发挥，公 路网功能的发挥依赖于这两大功能的协调配合。然而在公路交通建设事业高速发展的 过程中涉及路网通畅和可达功能方面的问题也日益凸显。一方面，近年来，尽管公路 网总里程在迅速增长，但是一些经济发达地区的主通道、城际交通走廊、城市出入通 道以及运煤通道等交通瓶颈并没有随之缓解，反而出现持续的紧张拥堵。与此同时， 有的公路建设项目在通车很长一段时间后交通需求仍显不足，所承担的交通运输量远 低于其设计通行交通量，导致该项目投资效益不能实现，公路设施处于闲置和半闲置 状态，造成了道路通道资源严重浪费，这种不经济状况的深层次原因之一是对公路网 【1 1 数据根据( 2 0 0 8 年公路水路行业统计公报 第一章绪论 通畅性功能的研究没有到位，对通畅成本和通畅标准的研究没有量化，造成公路网等 级结构布局具有一定的随意性；另一方面，公路网的深度和广度需要其可达功能的充 分发挥来保障。以农村公路为例，建设社会主义新农村是国家全面建设小康社会、统 筹城乡发展、落实科学发展观的重大举措，农村公路网是服务新农村建设的重要基础 设施。农村人口居住分散、地区差异性大、村镇体系网络程度低等特点决定了路网可 达功能的实现仍是农村公路最基本的要求。目前，对农村公路网可达功能的研究不到 位导致了农村特定区域内线路布局不合理，致使农村公路网可达功能不能充分发挥， 不利于社会主义新农村建设。 公路网存在的目的是要发挥其通达功能，公路网的合理布局是其充分发挥通达功 能的基础，而对公路网中不同公路进行等级结构划分又是公路网合理布局的基础。我 国目前对公路网进行等级划分最常用的方法有按行政等级划分和按技术等级划分两 种，不能很好地体现公路网中不同公路之间的功能特性。我国公路网建设也是分层、 分区域进行的，虽然对每一层和区域都进行了技术经济论证，从不同角度涉及了一些 功能方面的考虑，但是由于路网之间功能关联性的客观存在，需要对整个路网系统进 行功能研究，并在功能研究基础上对我国公路网中不同的公路按照其通达程度进行分 层，进而为解决公路网发展过程中的问题提供依据。本文以此为出发点，较系统地分 析了公路网通达功能，并在此基础上对公路网进行了等级划分，从而能够通过不同路 段通达程度的差异来体现其在路网中承担的运输需求大小，进而能够根据运输需求来 规划经济合理的公路网。 1 2 研究综述 对公路网进行层级划分是公路网规划的基础，目前国内外对公路网进行层级划分 的方法已经比较成熟。本节介绍了我国主要的公路网层级划分方法：按照行政等级划 分、按照公路技术等级划分和按照功能等级划分，并在此基础上分析了三种公路网层 级划分方法的差异性和相关性。本节还对国外一些发达国家普遍采用的功能等级划分 方法进行了简要介绍，对我国的公路网层级划分方法研究具有借鉴意义。 1 2 1 国内研究 对于公路网分级，我国目前主要有三种方法：按照行政等级划分、按照公路技术 等级划分和按照功能划分。 ( 1 ) 按照行政等级划分 2 长安大学硕士学位论文 依据我国现行公路法，按照公路在路网中的地位与作用可以将其分为国道、省 道、县道和乡道四个行政等级。其中国道和省道一般称为干线公路，县道和乡道一般 称为县乡公路或农村公路。国道是指具有全国性政治、经济意义的主要干线公路，主 要承担大中型城市之间、省际之间、以及大区域之间的公路交通需求；省道是指具有 全省( 自治区、直辖市) 政治、经济意义，连接省内中心城市和主要经济区的公路， 以及不属于国道的、省际间的重要公路。省道的功能是沟通省会与各地( 市) 间、地 ( 市) 与地( 市) 间以及地( 市) 与重要县( 市) 间的公路交通联系，主要承担省内 各地( 市) 间和部分省际问的公路交通需求；县道是指具有全县( 旗、县级市) 政治、 经济意义，包括连接县城和县内主要乡( 镇) 、主要商品生产和集散地的公路，以及不 属于国道、省道的县际间公路；乡道是指主要为乡( 镇) 村经济、文化、行政服务的 公路，以及不属于县道以上公路的乡与乡之间及乡与外部联络的公路【l 】。 按照行政等级对公路网进行层级划分的主要优点是公路网的管理主体十分明确， 在公路的建设时期，各个行政区域的公路处于相对独立状态，各个区域间的经济联系 也不够紧密，在这个期间按照行政等级对公路网进行划分无疑对公路的规划、建设和 管理都是比较适宜的。但是该种方法在分类的过程中没有考虑公路网使用效率，所以 在进行公路网布局时如果按照行政等级划分来进行，就会导致对公路网布局的经济性 评价不能有效进行，从而不能准确地判定公路网布局的合理性。 ( 2 ) 按照技术等级划分 按照我国现行的公路工程技术标准，公路根据其所发挥的功能和所适应的交通 量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个技术等级，而将非 等级公路统称为等外公路。高速公路是指专供汽车分方向、分车道行驶并全部控制出 入的干线公路，一般能适应远景设计年限年平均昼夜交通量为2 5 0 0 0 5 5 0 0 0 辆( 按各 种汽车折合成小客车，下同) ；一级公路是指供汽车分方向、分车道行驶的公路，一般 能适应远景设计年限年平均昼夜交通量为1 5 0 0 0 , - , 3 0 0 0 0 辆；二级公路的远景设计年限 为1 5 年，一般能适应年平均昼夜交通量为3 0 0 0 , - , 7 5 0 0 辆( 按各种汽车折合成中型载重 汽车，下同) ；三级公路的远景设计年限为l o 年，一般能适应年平均昼夜交通量为 1 0 0 0 - 4 0 0 0 辆；四级公路的远景设计年限一般为1 0 年，能适应年平均昼夜交通量为双 【1 】公路法 3 第一章绪论 车道1 5 0 0 辆以下，单车道2 0 0 辆以下【l 】。 按照技术等级对公路网进行分层的方法其主要特点是明确了公路网建设标准，该 标准在进行单条公路项目建设时至关重要，但是对处于战略规划期以及使用期的公路 来说，采用该种分类方法对公路规划不具有显著的指导作用，而且该种分类方法对公 路网建成后的使用效率没有研究分析。 ( 3 ) 按照功能划分 我国目前对公路网层级划分方法的研究较少，主要的研究成果如下： 裴玉龙教授早在1 9 9 9 年将大连市公路网划分为四个层次：第一层次对应于国省干 线公路；第二层次对应于市级干线公路；第三层次对应于县级干线公路；第四层次对 应于一般公路 2 1 ，但是该分层方法没有能够摆脱行政区划的限制； 交通规划院的曾学福、蔡建华( 2 0 0 5 ) 认为公路的功能与公路交通出行特性、公 路交通出行需求以及公路服务特性密切相关，并据此将公路网按照功能大致分为三个 层级：干线公路、集散公路和地方公路 3 1 。他们仅仅从定性角度对每一层级的公路功 能进行了界定，没有提出具体的公路网功能分级方法； 山东省交通厅的孙元媚以及交通部科学研究院的王江平、张育宏( 2 0 0 8 ) 根据青 岛市快速城市化地区转型的特征，对公路网规划从功能层级划分方面进行了理论研究， 将公路网分为主干线公路、次干线公路、一般干线公路和集散公路。主干线公路主要 承担交通运输大通道的角色；次干线公路提供动脉运输服务；一般干线公路是衔接主、 次干线与集散公路的纽带；集散公路则保证了公路网的通达深度【4 】。该分类方法对研 究公路网功能层级划分具有一定的参考价值，但由于其仅仅从定性角度对公路网功能 层级划分进行了描述，在指导具体的公路网层级划分时的可操作性不强； 由此看来，我国目前对公路网通达功能的标准和通达功能实现的成本研究较少， 对公路网按照其功能进行等级划分的研究也还停留在定性描述阶段，在指导公路网功 能等级划分时的作用不明显，可操作性不强。 行政等级、技术等级和功能等级三种不同的公路网层级划分方法既存在差异性， 也有一定的相关性。差异性体现在划分依据不同，具有不同的侧重点；相关性体现在 【1 1 公路工程技术标准 2 1 裴玉龙，隽海民大连市干线公路网规划研究川东北公路1 9 9 9 【3 】曾学福，蔡建华公路功能分类理论研究初步【j 公路，2 0 0 5 1 4 1 孙元媚，王江平，张育宏快速城市化地区公路网功能结构层次划分研究川交通世界2 0 0 8 4 长安大学硕士学位论文 某一条公路的行政、技术和功能等级具有趋同性。 三种分类方法的差异性：行政等级划分方法以公路管理权限范围的不同为划分 依据，分析公路在行政体系中的地位和作用，侧重于公路管理主体的行政层级；技术 等级划分方法以公路设施物理参数的不同为划分依据，该种分层方法从分析公路自身 设施属性的角度，侧重于公路的建设标准和条件；功能等级划分方法以公路所提供服 务的不同为划分依据，分析公路承载的交通流特性，侧重于公路所服务对象的特点， 在层次划分过程中突出了公路在公路网中所起的作用。 表1 1 三种公路分类的差异性 层级划分划分依据 侧重点 功能等级 服务交通流 行政等级管理行政层级 技术等级建设建设标准 三种分类方法的相关性：三种划分方法得到的划分级别之间存在着较强的相关 性。一般来说，功能等级高的公路，其要求的建设标准较高，而管理主体的行政层级 也较高。功能等级高的公路，服务的车辆行驶距离长、交通流量大，也就是服务对象 群体大、地域范围广、行政管理层次较高，所以行政等级层次较高。另外，功能等级 高的公路，服务的车辆行驶速度快、交通流量大、需要公路提供的路幅宽度大、建设 标准较高，所以技术等级层次也较高。 我国的公路网层级结构模式历经几十年的发展，已基本形成按行政等级和技术等 级分类的总体架构，在公路网规划、建设和管理中起到了重要作用。采用技术等级分 类的方法在公路规划阶段不具有显著的指导作用，并且这种分类方法对路网建成后的 公路使用效率没有研究分析；按照行政管理体制划分公路层级的方法，同样也没有从 路网使用效率的角度考虑公路在路网中的地位与作用。随着我国公路网规模的不断扩 张，根据公路网所服务区域的特定需求来确定公路网合理结构显得十分必要。公路网 所服务区域的特定需求是指该区域对公路的通畅性需求和可达性需求，而公路网功能 层级划分的依据恰恰是公路网中不同公路所提供的通畅功能和可达功能的程度不同， 因此，从发挥公路网整体效益和提供合理服务的角度，必须准确定位各层级公路网的 5 第一章绪论 功能。按照功能依据划分公路层次，并将技术等级的建设标准和行政等级的管理权限 与之相对应，应是公路网层级划分的未来趋势。 1 2 2 国外研究 按照功能对公路网进行分层的方法目前已被世界上不少国家采用。其中美国和英 国是较早开展相关理论研究的国家。 ( 1 ) 美国 1 9 4 7 年的科里尔本斯法案第一次将美国加利福尼亚州内的公路按照功能进 行了系统分类。美国在1 9 6 9 年至1 9 7 1 年间正式开始了对公路网功能分类的系统研究， 1 9 7 3 的联邦资助公路法则已经明确要求按照功能分类来更新和改变联邦资助公路 系统。 美国对于公路网功能分类的研究发展到今天已经十分成熟。一般将公路分为干线 公路、集散公路和地方公路三个大类。美国在对公路网进行层级划分时首先将公路进 行了功能界定：干线公路主要提供机动性功能，而地方公路则主要提供可达性功能， 集散公路的功能介于干线公路和地方公路的功能之间。 干线公路、集散公路和地方公路与其所提供服务见表1 2 。 表1 2各层级公路提供服务的差异性 功能层级提供的服务 干线公路侧重于提供机动性服务，满足长距离、高速度、高水平的运输需求。 集散公路与干线相联接，提供比干线距离短、速度低、稍差于干线但水平较高的服务 地方公路主要提供可达性服务，服务水平较干线公路和集散公路低。 ( 2 ) 英国 英国在对其公路网进行分层时首先将公路按其重要程度分为主要公路和次要公路 两大类，再将主要公路分为高速公路和一级公路两类；而次要公路则由二级、三级和 未定级公路三类构成。 另外，日本、南非等许多国家也都开展了公路网功能分类的研究，虽然各国都具 有本国特点，但是公路网功能分层的基本思想一致：根据公路所提供交通服务的特性 并结合本国实际进行分层。 6 长安大学硕士学位论文 1 3 论文研究的意义 我国的公路网层级结构划分模式主要是按照行政等级划分和按照技术等级划分两 种，在公路网的规划及建设等方面起到了重要作用。但是这两种层级划分方法主要是 基于公路的行政权限和技术等级，对公路所服务区域的运输需求没有充分体现，因而 在公路网发展过程中出现了公路等级结构与功能不相匹配的现象，导致公路网中某些 路段道路交通资源浪费、某些路段不能满足服务区域的运输需求、公路网通达深度不 能满足现实需求等问题的出现。 按照通达程度对公路网进行功能等级划分的方法，较好地体现了公路网所服务区 域的运输需求，有利于公路网中各等级公路协调发展。本文的研究具有理论和实践方 面的双重意义，具体如下： ( 1 ) 有利于完善公路网规划理论体系 本文通过定量分析不同公路在整个公路网系统中所承担功能的差异，进而界定出 不同公路的功能等级，为公路网规划布局提供了参考，从而完善了现有的公路网规划 理论。 ( 2 ) 有利于完善公路网功能优化理论体系 交通量只是运输需求的外在表现形式，以交通量为基础的路网布局优化解决了公 路网的“通 ，连接了交通需求较大的节点，但却忽视了对一些交通需求节点尤其是潜 在运输需求节点“达 的问题，由此得到的优化布局仍不能充分满足路网服务区域的 运输需求，也在一定程度上影响了公路建设投资效益的实现。 以运输需求为基础对公路网线路进行优化则能够在保证公路网“通畅 功能的前 提下，兼顾公路网“可达 功能，而运输需求的满足是以公路网布局与公路网通达功 能相匹配为基础的，所以对公路网通畅和可达功能的研究是公路网进行优化的重要前 提条件。 再则，对公路网进行线路布局优化时的重点是追求整个路网效率最大化，同时也 必须考虑线路的技术等级和空间布设等问题。也就是说，路网布局的任务就是要确定 公路网中尚未连通的节点之间是否需要连通、连通后采用什么样的技术等级，以及现 有的线路是否需要改造、改造后的技术等级确定等。所以对公路网按照功能进行层级 划分有利于完善公路网优化理论体系。 ( 3 ) 有利于公路网功能发挥 经过建国以来几十年的发展，我国公路已基本形成了以国省道路为干线、以县乡 7 第一章绪论 道路为支线和连接线的公路网，为我国的交通运输业做出了重大贡献。但由于目前对 公路网中各种路线的功能层级还没有明确定位，导致了公路网中很多公路的功能职责 不明确，公路网规划设计不够合理，影响了公路网功能的发挥。 公路网中不同的公路之间有很大的功能差异性。例如，我国五纵七横国道主干线 是省际之间、大中城市之间的重要通道，具有全国范围的政治和经济意义，主要承担 通畅性功能；而有些线路承担的运输量很小，主要以承担地方性短途运输为主，对于 提高公路网的可达性和完善公路网整体布局具有重要作用，这类线路主要承担的是可 达性功能。我国现有的按照行政等级和技术等级进行的公路网层级划分方法不能明确 公路网的通畅和可达功能。 本文研究公路网的“通畅”和“可达”功能，以及将公路网按照通达程度进行公 路网层级划分可以对不同功能的线路在公路网中加以定位和区分，使公路网中各层级 公路的功能更加明确，以便更好地发挥公路网的系统功能，满足不同层面的运输需求。 ( 4 ) 有利于公路网合理布局 现有的公路网布局方法在线路布局时的主要依据是现有公路网o d 数据预测的交 通量，然而交通量只是路网布局形成的结果，并不能完全体现运输需求，不能成为路 线布局的依据。所以本文认为，根据运输需求对公路网进行布局对道路运输更合理发 展具有重要意义。 公路网的功能就是要满足运输需求，运输需求者对公路的通畅和可达功能的需求 是运输需求的重要内容之一。本文较为系统地研究了公路网的通畅和可达功能，为公 路网的建设布局提供了依据，在一定程度上保证了公路网布局的经济性、合理性。 公路网合理等级结构的确定是公路网布局规划的重要组成部分。公路网的等级结 构在一定程度上决定着公路网满足运输需求的程度。从土地利用效果来看，等级越高 的公路，单位土地产出的通行能力越大，但是等级越高的公路其运输费用和公路建设 成本亦较高，所以在公路高等级和公路经济性之间存在着矛盾。因此，寻求确定合理 的公路网等级结构的方法就是寻求解决公路高等级和公路经济性之间矛盾的方法，也 就是说在确定公路网合理等级结构时要遵循的首要原则之一就是要在满足公路网服务 区域内运输需求的前提下保证公路网建设和运营的经济性。因此，合理的公路网层级 划分对公路网的合理布局有着至关重要的作用，可以从源头上保证公路网结构确定的 合理性。 ( 5 ) 有利于公路网功能评价 8 长安大学硕士学位论文 区域社会经济等条件的不断变化需要公路网随之不断进行调整，以适应该区域运 输需求的变化。为了保证公路网调整方向的准确性，首先需要对现有的公路网进行功 能评价。而公路网功能评价的关键是对公路网通达功能实现状态及实现的经济合理性 的评判。对公路网功能进行评价是建立在对公路网基本功能的认识基础之上的，将公 路网按照功能进行等级划分有利于分析各等级公路功能与其所服务区域现实运输需求 的匹配程度，从而有利于把握公路网调整的正确方向。 1 4 主要研究内容 为了使文章的研究更加具有针对性，也为了研究的方便性，本文做了如下假设： ( 1 ) 所有公路的功能都是为了满足运输需求 公路的主要功能是满足旅客或货物的运输需求，但从宏观方面来说，公路对一个 地区或者国家还起到国防、军事等方面的功能。为了使研究更具有针对性，本文假设 所有公路的功能都是为了满足运输需求，而不考虑其在国防、军事等特殊情况中所发 挥的功能。 ( 2 ) 研究过程只考虑公路网的运输性质，忽略其交通特性 交通是指人、货物和信息在空间上的流动、传递和输送。运输是指使用运输工具 和设备，运送人和物的生产活动。广义的交通包括运输及通信活动，而狭义的交通就 是专指运输，但是狭义的交通与运输之间仍然存在着差异性。交通按字面可以理解为 “交互通行或“交叉通行 ，是指行人、各类交通工具流动的过程，由此构成的流动 整体称为交通流【l 】；运输则强调的是运输工具所运载的客和货物实现位置的转移，而不 强调采用何种运输工具。吴群琪教授在交通与运输概念及其系统辨析一文中认为， 交通概念的主题意义在于“主动通行”，交通的核心功能在于保障主动通行的流畅性， 而运输概念的主题意义则在于“被动位移 ，核心功能在于保障被动位移的可实现性【2 1 。 由此可见，交通强调的是交通工具和人的流动，而与交通工具上所载运的人与物资的多 少没有关系，运输则强调运输工具所实现的人或物的位移多少。在公路上运行的机动 车中，除所占比例极小的不具有运输功能的工程车、消防车、吊车等专用车辆外，绝大 部分机动车都是从事运输活动的，明确机动车运载的运输量大小对研究公路网相关功 能极其重要。 目前我国公路选线研究大多是基于交通流理论，以“车 为研究的根本，将交通 【1 1 交通大辞典编辑委员会交通大辞典【m 】上海：上海交通大学出版社。2 0 0 5 1 2 1 邹海波，吴群琪交通与运输概念及其系统辨析【j 】长安大学学报，2 0 0 7 9 第一章绪论 量作为公路布局选线的依据。然而，形成交通的源头其实是不同品质和技术经济特征 的运输需求，公路网建设的目的也是要最大限度地满足运输需求，所以，以交通流为 依据的公路网线路布局方案将不会很好地体现现实运输需求。 另外，从国民经济角度考虑，运输型道路对国民经济的贡献应根据运输量的大小来 体现，而不是交通量的大小来体现【l 】。运输流由运输需求抽象得出，不受现实路网布局 和结构等方面的影响，它可以体现区域间由于产业特性差异所引起的运输需求特性( 如 运输需求的时效性、价格敏感程度等) 的差异。因此，在公路网功能的研究过程中应 当以运输流为研究对象。 综上所述，为了准确地研究公路网的通达功能，更好地评价公路网布局的经济性 和合理性，本文从运输需求的角度出发对公路网的通达功能进行研究。 c3 ) 公路建设过程中的线路布局不受公路所处地理位置的影响 由于受到公路建设资金等因素的约束，在公路网布局时总是希望使公路网线路的 走向与运输需求方向能够保持一致。但是在公路网实际的布局过程中，由于受到路网 布局区域地理因素的限制，路线走向不得不对高山、河流等不适宜路网布局的区域进 行绕行和避让。本文为了研究方便，将公路网布局过程中的地理位置情况理想化，假 设公路网线路布局不受公路所处地理位置的影响。 基于以上假设，本文主要进行理论层面的探讨研究，论文针对目前我国公路网分 层方法存在缺陷的现状，从研究公路网的“通畅”和“可达 两大基本功能入手，探 索公路网按照其通达程度进行分层的理论和方法。因此，研究内容具有理论意义和实 用价值，是对我国公路网分层理论体系的进一步完善。 根据研究目的，全文共分五章，主要研究内容如下： 第一章绪论。这是本文的基础部分，围绕论文的研究背景和研究目的以及对国内、 国外研究现状的阐述，提出了我国公路网在功能和线路分层方面的问题，进而为论文 进一步研究指引方向。 第二章公路网相关概念概述。对构成公路网的基本要素：运输节点和运输线路以 及公路网的网络形态进行了介绍，并在此基础上分析了公路网的特征，便于研究公路 网通畅和可达功能。本章节对公路网布局以及公路网功能评价和优化的相关内容进行 了介绍，便于分析将公路网按照功能等级进行划分对公路网布局及公路网功能评价和 优化所起的重要作用。 【u 吴群琪交通运输系统价值分析理论研究【d 西安长安大学，2 0 0 0 1 0 长安大学硕士学位论文 第三章公路网通达功能分析。主要选取了公路网功能中通畅和可达功能这两大基 本功能进行研究分析，其中涉及了这两大基本功能的内涵、特征以及度量方法等内容， 为后文对公路网按照功能进行层级划分奠定了基础。 第四章公路网层级划分及功能定位。该章节重点描述了公路网层次结构的内涵及 其与功能的关系，进而根据公路网中不同公路的通达程度将公路网划分为四个等级： 满足“通畅 功能的主干线；以“通畅 功能为主，适当考虑“可达”功能的次主干 线；“通畅 和“可达 功能并重的支线以及主要满足“可达 功能的连接线，并对各 等级公路的基本特性进行了描述。 第五章公路网功能层级划分模型。本章将模糊综合评价法应用到了公路网的功能 层级划分中。首先对模糊综合评价法进行了简要介绍，进而确定出路段通达程度衡量 指标：公路的技术等级、直线程度、线路所覆盖或连接节点的重要度、通过性运输量 系数和饱和度。然后利用选取的指标构建出公路网功能层级划分模型。最后，以同江一 三亚高速公路山东段为例，对该模型进行了实证分析。 结论与展望。总结了本文的主要结论并对研究进行了展望。 1 5 本文研究思路及研究方法 本文主要进行了理论层面的探讨研究，论文针对目前公路网分层方法存在的问题， 从公路网功能的内涵及公路网两大基本功能“通畅”功能和“可达 功能的分析 入手，提出了公路网按照路网通达程度进行层级划分的方法并对该方法进行了实证分 析。具体思路如下： 第一章绪论 图1 1 论文内容框架 在研究方法上，本文主要是采用以下方法进行研究： ( 1 ) 定性分析与定量分析相结合的方法 在对公路网的两大基本功能：通畅功能和可达功能的研究过程中，本文既对通畅 1 2 长安大学硕士学位论文 和可达功能进行了定性描述，又选用了一些具体指标对其进行了量化分析，以求对公 路网通畅和可达功能进行更全面的研究。 ( 2 ) 理论研究与实践研究相结合的方法 理论研究的最终目的是将其应用于实践，并在实践中检验理论的真伪。本论文对 公路网通畅和可达功能进行了理论研究，提出了公路网功能层级划分的具体方法，并 在此基础上对公路网功能划分方法进行了实证研究。通过采取理论与实践相结合的方 法保证了本文所提出方法的科学性与可行性。 ( 3 ) 比较分析的方法 在论文的写作过程中，始终伴随着比较分析的研究方法。在分析现有理论体系时， 将国内现有的公路网分层方法进行比较，也将一些发达国家成熟的公路网层级划分方 法进行比较；在研究公路网功能层级划分方法时，将各功能等级的公路进行比较，以 求更准确地按照功能界定各等级公路。 ( 4 ) 系统分析的方法 公路网由运输节点和各等级公路构成，它是一个独立完整的系统。在公路网相关 理论的研究过程中，必须考虑到公路网的系统性，如对公路功能等级进行界定时，在 评价指标的选取上需要从通畅和可达两方面进行考虑，选用能够反映这两种功能特征 的指标，用系统的观点来确定评价指标。 第二章公路网相关概念概述 第二章公路网相关概念概述 公路网存在的主要目的是发挥其功能为社会经济服务，满足社会和经济发展过程 中对运输服务的需求。随着社会经济的不断发展，运输需求亦呈现出多样化和个性化 的发展趋势，这种趋势促使了公路网的不断变化。明确公路网内涵和特征是分析公路 网功能的基础，深入了解公路网布局、功能评价和功能优化，才能准确把握公路网功 能层级划分的指导思想。本章将对公路网相关概念进行分析，为本文的后续研究提供 依据。 2 1 公路网内涵 公路的功能通过公路网体现，运输需求的满足需要公路网中各组成要素的相互协 调和配合，全面且准确地把握公路网内涵，明确公路网相关概念有助于研究公路网功 能。公路网主要由运输节点和公路线路组成，下文分别对运输节点、公路线路和公路 网形态等概念进行介绍和阐述。 2 1 1 运输节点 公路网中的运输节点体现了公路网所属区域运输服务的需求。运输节点是指存在 于一定区域内，根据需要人为地划分出来的表现运输需求的节点1 1 。具体来说，运输 节点是指特定区域内的城市或集镇以及某些运输集散点( 大型工矿、农牧业基地、车 站、港口等) 。 运输节点体现了运输需求，运输需求的差异会导致运输节点的差异性。目前大致 将运输节点分为三类： ( 1 ) 行政中心节点，如首都、省会、地级市、县( 县级市) 、乡镇、行政村； ( 2 ) 经济社会节点，如工农业生产基地、经济开发区、军事基地、旅游名胜区等； ( 3 ) 综合运输节点，如机场、港口、铁路枢纽等； 本文所指的公路网运输节点具有如下特征： ( 1 ) 公路网中的运输节点不是孤立存在的，它总是要与周围的节点发生运输联系； ( 2 ) 公路网的运输节点是可以量化的，量化指标主要有节点的吞吐能力、集散能 力和运输成本等，其中节点间的运输成本可以用矩阵来表示： c = ( c o )( 2 1 ) 【1 1 盖春英公路网规划布局优化研究【d 】哈尔滨哈尔滨工业大学，2 0 0 3 1 4 长安大学硕士学位论文 其中，c o 的值表示节点f 与节点歹之间的单位运输成本。 ( 3 ) 公路网中的运输节点之间具有功能差异性。有的运输节点之间的运输属于通 过性运输，要求连接它们的公路具有较高的通畅性功能；而有的运输节点之间对通畅 性要求不高，更关注它们之间是否有公路连接。 2 1 2 公路线路 公路线路是公路网的重要组成部分，四通八达的公路线路保证了公路网的深度和 广度。本文中的公路线路是指连接公路网中运输节点的公路，它是公路网发挥其功能 的主要载体。 2 1 3 公路网及其形态 ( 1 ) 公路网 公路网是一个典型的网状系统，组成公路网的要素是运输节点和公路线路。根据 系统学理论，本文认为公路网就是由运输节点以及连接它们的公路按照一定规律结合 而成的、具有特定功能的网状系统。 本文所指的公路网满足下列基本条件： 公路网应当具备一定的通达深度和广度； 公路网所包含的区域范围具有相对性。例如：某省内所有的运输节点和连接它 们的公路线路构成了该省完整的公路网系统，但从全国范围来看，该省的公路网仅仅 是全国公路网系统的一个组成部分； 公路网是具有经济合理性的平面网络。公路网中的运输节点和公路线路并不是 散乱而孤立地存在的，它们之间相互联系和配合形成了网状系统。区域公路网规划的 重要原则就是要在满足区域运输需求的条件下，使公路网建设总成本最小，此原则决 定了公路网具有经济合理性。 ( 2 ) 公路网形态 公路网形态是指将公路网简化为以运输节点和节点间连接公路线组成的网络图 式，并将该网络图式在平面上表现出来所得到的形态【1 1 。公路网的网络图式由节点和 边组成。节点的位置反映了规划区域内各运输节点的地理位置；图式中的边则表示公 路的基本走向。由此可见，公路网形态将公路网中的运输节点和公路进行了简化，更 【1 】杨涛公路网规划【m 】北京：人民交通出版社，1 9 9 7 1 5 第二章公路网相关概念概述 加突出了运输节点与公路之间的联系，有利于分析公路网功能与公路网布局之间的关 系。 公路网形态是公路网布局规划的结果，它是公路网内部构成要素之间相互配合、 协调的外在表现，不同区域由于所处条件的不同会呈现不同的公路网形态。 以下是几种典型的公路网形态： 图2 1 树权型 图2 2 条型 图2 3 三角型 1 6 长安大学硕士学位论文 图2 4 棋盘型 图2 5 放射型 ，。6 、。一一一 。v j 一 ， ， ， 图2 6 扇型 、 图2 7 并列型 1 7 第二章公路网相关概念概述 在进行公路网规划时，平原和微丘陵地区一般采用路网图示中的三角型、棋盘型 和放射型；而重丘陵和山区，可以选择树权型或条型。当区域内的主要运输点偏于边 缘，则很有可能产生扇型或树权型；条型路网形态较为特殊，一般是在狭长的地方公 路网中出现【1 1 。 公路网的形态是由区域内运输需求决定的，不同的公路所承担的运输任务不同， 分析公路网形态为后文研究公路网功能层级划分提供了依据。 2 1 4 公路网特征分析 公路网是服务于运输需求的网状系统，它既表现出系统的基本特征也具有交通基 础设施的一些特性。分析公路网特征有利于准确把握公路网的内涵，本节从公路网的 系统性和交通基础设施特性出发，归纳公路网特征如下： ( 1 ) 整体性 公路网是由运输节点和公路线路等按一定的方式组合而成的，它不是各要素的简 单集合，而是各要素之间按照一定的组合方式，相互统一和协调而构成的；公路网的 功能同样也不是各要素功能的简单叠加，而是呈现出要素个体所没有的新功能。 由此可以看出，公路网整体功能的产生过程不仅是量变过程，它的实质是公路网 系统中的要素相互作用发生了质变，正是这一质变使得公路网能够有效发挥其整体功 能，实现公路网的整体目标。 ( 2 ) 关联性 公路网中的各个要素之间、要素与系统整体之间、系统与环境之间有着关联性， 公路网系统功能的发挥依赖于要素之间以及要素与环境之间的有效配合，当要改变某 些要素时，要本着为公路网整体目标服务的原则，必须注意与其相关要素的关联，使 这些相关要素能够得到相应的变化。通过要素发展变化的同步性，可以使各要素之间 相互协调与匹配，增强协同效应，提高公路网的整体功能。 ( 3 ) 目的性 公路网是伴随着运输需求活动而产生的，它的存在是人们某种目的的体现。公路 网的目的是为国民经济发展提供通行服务，而公路网中的各要素都是为公路网的总目 的服务的。 ( 4 ) 适应性 1 1 1 杨涛公路网规划【m 】北京：人民交通出版社，1 9 9 7 1 8 长安大学硕士学位论文 公路网的适应性是指它的环境适应性，环境是存在于系统以外的事物( 物质、能 量、信息等) 的总称【1 1 。公路网存在于一定的经济和社会环境中，需要不断地与周围 环境进行信息和能量的交换。公路网功能发挥的好坏与它是否适应其所处环境的经济 水平相关。公