（交通运输规划与管理专业论文）区域综合运输系统运输需求预测及评价指标体系研究.pdf

摘要 区域综合运输系统运输需求预测及评价指标体系研究 摘要 研究生：于世军 学号：0 3 9 2 9 9 导师：李旭宏 教授 ( 东南大学交通学院江苏南京2 1 0 0 9 6 ) 论文首先对区域综合运输系统的构成和基本关系进行了分析建立了区域综合运输需求预测的 总体框架。在基础数据扩展利用方面，研究并建立了基于多源数据的区域出行o d 矩阵推算模型， 并给出启发式求解算法。分别对区域客、货运需求预测的方法与模型体系进行了研究。在方式划分 预测中，采用用户方式和网络方式的二级描述方法来表示综合运网上的不同运输方式，建立了克服 i i a 特性的增量d l o g i t 模型，提出基于集合网络的效用函数计算方法，实现在方式划分过程中考虑 综合运输的联运过程。在货运需求预测中，建立了基于随机效用的空间投入产出模型，将运输费用 纳入整个投入产出过程中，使得费用的计算具有投入产出的递归特性。基于区域综合运输网络描述 模型，建立了考虑联运过程的多类别多方式网络随机平衡配流模型。研究了基于转向罚函数的多方 式网络最短路算法和基于转向的随机网络加载算法，以这两个算法为基础采用精简对角化算法对 多类别多方式网络随机平衡配流模型进行求解。最后，论文从综合性和整体性的角度对区域综合运 输系统评价的目的、内容和特点进行了分析：依据评价指标体系的建立原则，构造了区域综合运输 系统评价指标体系的结构模型：采用层次分析法对评价目标逐层展开，从交通功能、经济效果、社 会影响和环境影响四个方面分别选择评价指标，建立了综合评价指标体系。 关键词：综合运输；需求预测；评价指标；客运；货运；o d 矩阵推算；多方式网络；平衡配流 摘要 s t u d y o n t r a n s p o r td e m a n d f o r e c a s ta n de v a l u a t i o ni n d i c e s o f r e g i o n a lc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m a b s t r a c t p 1 1 d c a n d i d a t e ：y us h i j u n s u p e r v i s o r ：p r o f l ix u h o n g ( t r a n s p o r t a t i o nc o l l e g e ，s o u t h e a s tu n i v e r s i t y , j i a n g s un a n j i n g2 1 0 0 9 6 ，c h i n a ) b a s e do na n a l y s i so fr e g i o n a lc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e ms 仃1 1 c t u r ea n dr e l a t i o n s 锄o v e r a l l f r a m e w o r ko fr e g i o n a lt r a n s p o r tf o r e c a s ti se s t a b l i s h e d i no r d e rt om a k ef u l lu o fs u r v e yd a t a a l lo d m a t r i xe s t i m a t i o nm o d e lb a s e do nm u l t i s o u r c ed a t ai ss e tu p ，a n dt h eh e u r i s t i ca l g o r i t h mi sg i v e n t h e nt h e b a s i cf r a m e w o r k so fr e g i o n a lp a s s e n g e ra n df r c i g h tt r a n s p o r td e m a n df o r e c a s ta i r e s t a b l i s h e da n dr e l a t e d m o d e l sa r es t u d i e d i no r d e rt om o d e lm o d a ls p l i t , ad u a lr e p r e s e n t a t i o nc o n t a i n i n gu s e rm o d ea n dn e t w o r k m o d ei si n t r o d u c e dt od e s c r i b ea - a n s p o r t a t i o nm o d e s ，a n d 弛i n e r e m e n t a ld - l o g i tm o d e li sb r o u g h t ，i n w h i c hi i ap r o p e r t yi so v e r c o h l e i nt h em o d a ls p l i tm o d e l i n t e r m o d a lb c h a v i o ri sc o n s i d e r e d as p a t i a l i n p u t - o u t p u t ( v 0 1m o d e lb a s e do nr a n d o mu t i l i t yi sc o n s 打u c t e dt of o r e c a s tc h a n g e so f f u t u r ep r o d u c t i o nt o c o n s u m p t i o no dm a t r i x i nt h es p a t i a li om o d e lt r a n s p o r tc o s t sa r eb r o w i g h , i n t ot h ew h o l ei n p u t - o u t p u t p r o c e s s ，w h i c hm a k e sc o s t sc a l c u l a t i o np o s s e s sr e c u r s i v ec h a r a c t e r i s t i c b a s e do i lt h er e p r e s e u t a t i o nm o d e l o fm u l t i - m o d a ln e t w o r k , am u l t i - c l a s sm u l t i m o d a ln e t w o r ks u em o d e li sc o s 仃u n 缸as h o r t e s tp a t h a l g o r i t h mw i t ht e r m i n a lt r a n s f e ri m p e d a n c ea n das t o c h a s t i cn e t w o r kl o a d i n ga l g o r i t h ma r s t u d i e da n d i m p r o v e d u s i n gt h es h o r t e s tp a t ha l g o r i t h ma n ds t o c h a s t i cn e t w o r kl o a d i n ga l g o r i t h mm e n t i o n e da b o v e ， s t r e a m l i n e d - d i n g o n a l i z a t i o na l g o r i t h mi sa p p l i e dt os o l v et h em u l t i - c l a s sm u l t i m o d a ln e t w o r ks u em o d e l f i n a l l y , i nt h ed i s s e r t a t i o n , t h ep | 1 1 ) 0 s ，c o n t e n t sa n dm e t h o d so ft h ee v a l u a t i o no nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m a r es t a t e df r o mp 0 血o fi n t e g r a t e dv i e w , a n dt h e nah i b e r a r e h ym o d e lo fe v a l u a t i o ni n d i c e si sb r o u g h t f o r w a r db a s e do np r i n c i p l eo fi n d i c e so r e a t i o n a p p l i n gh i b e r a r c h ym e t h o d s ，s u b - p u r p o s e so fr e g i o n a l c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o ns y s t e ma r ea n a l y z e d , a n de v a l u a t i o ni n d i c e sa r cc o n s t r u c t e da n dc a l c u l a t e d f r o m4a s p g c t a ，n a m e l yt r a n s p o r tf u n c t i o n , c c o n o m i e a le f f e c t ，s o c i a le f f e c ta n da n v i r o n m e u t a le f f e c l f i n a l l y , as y n t h e t i c e v a l u a t i o ni n d i c e s s y s t e m i se s t a b l i s h e db yw h i c hr e g i o n a lc o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi sd e p i c t e da n de v a l u a t e ds y n t h e t i c a l l y k e yw o r d s ：c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o n ；d e m a n df o r e c a s t i n g ； e v a l u a t i o ni n d i c e s ；p a s s e n g e r t r a n s p o r t a t i o n ；f r e i g h ti x a n s p o r t a t i o n ；o dm a t r i xe s t i m a t i o n ；m u l t i - m o d a lt r a n s p o r tn e t w o r k ；e q u i l i b r i u m a s s i g n m e n t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 研究生签名：i 兰兰 日期：丝z 2 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查衄和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：童兰圣导师签名：逝 日 期：丝翌三? z 1 1研究背景及意义 第一章绪论 交通运输业是国民经济中一个重要的物质生产部门，它把社会生产、分配、交换与消费各个环 节有机地联系起来，是保证社会经济活动得以正常进行和发展的前提条件。交通运输的基本任务一 方面是通过极大地提高整个运输系统的能力和工作质量，改善国家各经济区之问的运输联系，安全 迅速、经济合理地组织旅客和货物运输，保证最大限度地满足社会、国防建设对运输的需求。另一 方面交通运输又可以推动社会经济发展。因为优良的交通运输系统对于充分开发、利用各地区潜 在的资源，推动当地经济发展能起到重要的、有时甚至是决定性的作用。交通运输正成为人类生活 的必要条件、活络经济发展的循环系统、国家安全的重要保障、社会进步的重要标志。 我国自解放后，尤其是改革开放以后，随着城乡经济的迅速发展，综合交通事业有了长足进步， 各运输方式竞相发展：铁路一直都是国家投资和建设的重点；2 0 世纪8 0 年代以后，国家从政策上积 极扶持公路和航空运输的发展，加大了对公路和民用机场的投入强度，突出表现就是从9 0 年代中后 期开始的高速公路的大规模兴建；最近几年，高速铁路逐渐受到重视，城际铁路或者城际轨道交通 也越来越多的受到人们的关注，部分发达地区已经积极着手进行规划。但同时也应看到。我国综合 交通发展中仍存在着急需解决的问题，主要表现在：运输网规模总量不足，地区发展不平衡：结构 矛盾突出；技术装备水平与运输质量不高：交通运输改革相对滞后。在综合运输方面，各种运输方 式之间的协调配合、运输设施的统筹规划建设、运输装备的发展以及运输经营管理都尚未形成有机 整体，除了部分单一货种的联运系统建设有了一定进展外。具有综合功能的运输枢纽尚未形成各 种运输方式缺乏有效衔接，要建立完善的综合运输体系尚需很长时间。在运输方式内部，铁路网络 结构不尽合理，繁忙线路客货混行影响了速度的提高和效率的发挥；民航于支线、大中型与小型飞 机比例失调，支线机场和支线飞机数量明显不足；公路虽然加快了国道主干线建设，但广大农村公 路交通条件仍然比较落后，中西部及边疆地区公路条件也急需改善；港口集装箱及大型散货泊位能 力不足，一般杂货码头利用率下降，主要港口及重要出海口航道水深严重不足；城市道路建设滞后 大中城市交通拥挤严重，路网结构仍不够合理，快速交通路网体系尚未形成，交通结构单一，特大 城市缺乏快速大容量的地铁、轻轨等轨道交通方式。 要解决上述问题任重而道远，而建立现代化的综合运输系统是交通运输业未来的发展方向。当 今世界交通业的发展，出现了两大趋势：一是随着世界新技术革命的发展，交通运输业广泛采用新 技术，提高运输工具和和设备现代化以及运输管理信息化水平；二是由于运输方式的多样化、运输 过程的统一化，各种运输方式朝着分工协作、协调配合、建立综合运输体系的方向发展”j 。可以说， 综合运输已成为现代运输业的发展方向。目前，国内外一般倾向于将“综合运输”定义为：长途、 全程、无缝、连续的运输过程。实现这种过程的经济、技术和组织系统，即所谓的综合运输体系。 所谓“长途”，是指其运距较长，可能是跨地方、跨区域、跨国家、跨大陆的，一股需要涉及两种 以上的运输方式。而“全程”指的是，一次托运或一次售票的“门到门”直达运输。“无缝”指的 是，运输的硬件和软件等实现无缝隙联结或对接等，包括技术装备、网络设施、运营方式、信息通 信、组织管理和制度规范等。“连续”指的是，运输生产作业和其他相关作业，实现不问断或不停 顿运转或操作等“1 。依据这基本概念，综合运输网络体系至少包括三个子系统：一是通过科学的 系统研究、系统规划，提出并实施的满足国民经济和社会发展要求及客货用户需要的现代综合运输 基础设施网络与运输装备系统：二是以现代信息技术与通信技术等为基础，保证交通运输营运与管 理系统安全、高效运转的信息网络系统；三是充分体现市场经济规律与“用户选择”、“以人为本” 等服务准则的优质高效服务网络系统”。 现代的综合运输体系是市场经济发展到一定阶段，在科技创新和制度创新的作用下产生的一种 1 。 东南大学博士学位论文 现代交通运输的组织形式，其理论可概括为：为满足国民经济和社会发展的需要以及客货用户的要 求，将铁路、公路，水运、民航、管道五种现代运输方式作为一个有机整体进行系统研究、系统规 划和系统建设，形成整体的系统能力，并以市场经济为导向，以离新技术为基础，在充分发挥各种 运输方式比较优势的前提下，为人类经济发展与社会进步及客货运输用户提供安全、快捷、方便、 舒适、经济优质服务的综合系统，最终实现便利产品流通，增加生产者的经济价值。综合运输体系 的关键在于五种运输方式之间的联合贯通与协作配合，它要求各种运输方式在建设上要统筹规划， 协调发展，合理布局；在组织管理上要扩大网络，资源整合，动作协同。 建立完善的现代化综合运输体系，需要从规划、建设、运营及管理全过程对各种运输方式进行 综合协调，这其中规划是龙头。运输规划是运输业比较全面的长远发展计划。从某种意义上说，运 输规划也是一种宏观调控。做好交通运输规划，对交通运输业的发展十分重要在目前大环境下， 人们越来越重视对交通运输规划的研究。但是由于种种原因，很多规划研究往往都是面向某一运输 部门，针对单一的运输方式而没有把交通运输业作为一个整体来研究。对于综合运输系统的发展 规划，或者说能够促进各运输方式协调发展的综合规划，各方面重视程度不够，规划理论和方法的 研究都很薄弱，相关规划理论和方法的研究亟需加强。 综上所述，在整个运输体系已演进至综合运输的情形下，已有的规划理论和方法己很难满足现 状和未来交通运输发展的需求。因此，从综合运输的角度对区域综合运输规划理论与方法进行研究， 对指导区域运输规划工作、完善相关规划理论与方法都具有重要的意义。 1 2国内外综合运输相关研究及发展概况 要从综合运输的角度研究区域运输规划的理论与方法，其基础即为综合运输理论。综合运输的 概念提出要晚于其实际的发展。国外提出综合运输体系这概念大概是在2 0 世纪4 0 5 0 年代，但真 正被普遍使用仅是最近一二十年的事。在此期间，国外才大量出现有关综合运输的论文和专著。尤 其在政府文件中才开始正式使用综合运输这一概念，而且概念的名称和内涵也才趋于一致。这里对 世界各主要国家综合运输的研究与发展进行回顾，为本文的研究提供基础和借鉴。 美国在2 0 世纪4 0 年代就对各种运输方式实行公平待遇，承认和保护各种运输方式的内在优势， 防止运输方式问的过度竞争。国家运输政策的目的是保持水路、公路和铁路及其他运输方式的协调 和健康发展，并最终形成统一的国家运输体系”。2 0 世纪7 0 8 0 年代，美国逐步放松对各种运输方式 的管制，通过市场机制来促进各种运输方式在物理设施和营销业务上的协调发展和综合利用。2 0 世 纪9 0 年代以后，随着产业结构的优化、经济的全球化和信息化以及资源环境的不断恶化，美国的综 合运输在理论和实践方面都有了重大的发展。美国国会1 9 9 1 年通过的综合地面运输效率法案指 出，美国运输政策的目标是发展经济高效、环境友善的国家综合运输系统，为国家参与全球经济竞 争奠定基础“。自1 9 9 9 年4 y j 始，美国国家科学技术委员会( n t s c ) 陆续向国会提交了四份报告， 包括美国运输科技发展战略、国家运输技术规划、国家运输战略性研究规划和摩根 技术和运输的未来项目规划，它们共同构成了一个详尽完整的新世纪交通运输发展战略规划，提 出了美国交通运输系统的发展目标是：建立一个运输范围通达全球、运输方式彼此协调、以智能化 为特征并在环境上友善的综合运输系统。面对新世纪，美国运输部( d e p a r t m e n to f t r a n s p o r t a t i o n d o t ) 又制定并颁布了2 0 0 0 2 0 0 5 年交通运输战略规划，规划的联运系统政策中继续强调了要建立经 济高效和减少能耗及环境影响的多种运输方式构成的联运系统”j 。 日本从1 9 5 5 年制定经济发展计划时使用“综合交通体系”这一概念开始，对综合运输体系和综 合运输政策进行了大规模的研究。在1 9 5 5 年制定的经济五年计划、1 9 5 7 年制定的新长期经济计划中， 对于各种运输方式的合理分工，使用了综合交通体系这一词。这一概念在1 9 6 0 年国民经济倍增计划、 1 9 6 5 年的中期经济计划、1 9 6 7 年的经济社会发展计划、1 9 7 0 年的新经济社会发展计划中得到应用。 1 9 7 1 年在经济计划厅综合计划局内设立了“综合运输问题研究会”，该研究会在其1 9 9 4 年发表的一 份有关综合运输问题的研究报告中指出：综合运输体系就是为使当前的运输体系向理想化的方向发 展而对各种运输方式所作的分工。1 9 8 1 年，日本运输政策审议会特别强调了实施综合交通政策对保 2 第一章绪论 持经济长期稳定增长的必要性”1 。面对新世纪，针对今后日本的交通政策和公共运输方式的结构调 整问题，日本对综合交通体系的政策是：确定经济发展、国土开发计划协调配合的运输系统：各种 运输方式的合理分工：综合运输设施的建设：运价政策；税收、补贴及财源筹集：能源环境保护对 策等。日本运输省对运输政策的方向是：从汽车社会向大宗的公共交通体系转移，主要的政策措施 是：铁路干线的高速化，发展城市铁道；航空阿络的发展；充分利用铁路、海运等物资交流运输系 统p l 西欧各国对综合运输问题的研究和应用也比较重视。2 0 世纪6 0 9 代，英国学者认为t 综合运输 是使两种或两种以上运输工具在最优利用的基础上相互结合，实现旅客和货物的直达运输。2 0 世纪 7 0 年代后期，开始重视综合运输的理念，如提倡一体化运输、多式联运、联合运输等。近年来，西 欧各国对综合运输系统问题进行了大量的研究，更在运输政策上体现综合运输的理念，如英国政府 1 9 9 8 年颁布了英国运输新政；新世纪综合运输白皮书。指出英国运输新政在于英国综合运输政 策的实施，为全英国运输政策的制定指明方向，体现了综合运输与政府其他方面功能有机融合的现 代新思维，主要内容是：一体化各种不同运输方式的关系每一种运输方式能够充分发挥其潜在 能力：综合考虑环境、土地等利用使得各种运输方式的选择支持更好的发展“”。在2 0 0 0 年7 月 发表的( 2 0 0 0 2 0 l o 年交通运输发展战略：1 0 年运输规划中指出英国的交通运输战略是，通过改善 铁路、公路等各种运输方式，以及国有和私营的运输服务，来克服拥挤和污染，建立一个一体化的 综合运输系统j 【。总之，西欧各国无论在理论上，还是在政策上、实践上都将所有的运输活动视 为一个整体，力求各类运输活动尽可能地顺应国家需要，和谐的可持续的发展。 前苏联由于运输能力紧张，历来十分重视综合运输问题。1 9 5 5 年成立了“综合运输研究所”， 开始从事联合运输、枢纽内各种运输方式的衔接协调等问题的理论研究和实践。1 9 7 5 年前苏联运输 经济权威| t c 哈恰图洛夫院士把铁路、内河、海上、汽车、航空、管道等运输方式总括为运输综 合体。其研究和工作的重点侧重于运输枢纽内各种运输方式的协调与配置，尤其是技术作业过程的 协作，及各种运输方式的多式联运和协作等”1 。前苏联运输经济专家提出的综合运输理论思想，本 意是为充分发挥各种运输方式的优势，通过计划经济的各种手段，使各种运输方式协调发展。但是 由于人为因素过多，市场对交通资源及社会资源的基础性配置作用没有纳入其中尽管当时不少运 输界的人士曾从理论上和实践上曾做出过极大的努力，但仍效果不佳。行业垄断，各自为政，资源 浪费，效率低下等现实情况，不但没有使这一先进的理念得以推进，相反，使人们对此产生了怀疑。 可见，综合运输问题不能忽视市场机制的协调因素。 根据以上分析可以看到，综合运输理论提出后，在经济发达国家，如美国、日本、西欧以及前 苏联等国家和地区，已经取得了很大发展，它的优势及其在经济发展中的作用日益显著，并逐渐成 为世界各国运输业发展的方向。各国在发展综合交通体系方面，都是根据本国的c a 然地理、经济和 社会发展、技术进步等条件，制定运输政策。在经济发达的资本主义国家，各种运输方式之间是相 互竞争，通过运价和提高服务质量来争夺客货运市场。在自由竞争的基础上，政府是通过协调运输 与经济和社会发展关系来推动各种运输方式的综合利用和协调发展的。总结这些国家的综合运输理 论研究与发展，具有以下几个方面特点：( 1 ) 各组成方式的多重性、平等性和包容性； ( 2 ) 各组 成运输方式在充分发挥各自比较优势基础上的合理利用及均衡、协调和可持续发展；( 3 ) 各组成运 输方式的基础设施等硬件和经营管理等软件在物理和逻辑上相互连接和配合的紧密性、融合性和一 体性：( 4 ) 各组成方式的结构比例随需求结构而变化并逐步趋同：其结构的技术水平随技术进步而 变化和不断升级：( 5 ) 运输过程的连续、无缝和全程性等； ( 6 ) 综合运输体系通过市场机制和宏 观调控建立和发展。与传统运输体系相比，综合运输体系有更高的经济和社会效益，更加适应当代 经济多样化、国际化、信息化、网络化和持续发展的要求等。 我国对综合运输的研究始于2 0 世纪5 0 年代，当时成立了综合运输研究所来研究如何协调各种运 输方式之间的关系，并用计划的办法和行政的手段促成综合运输体系的建立。改革开放以后，经过 我国的运输经济专家不断完善，于2 0 世纪8 0 年代形成了较为系统的综合运输体系理论思想，并且伴 随着时代的发展，仍处于不断发展完善中。综合运输理论涉及内容广泛，国内学者从不同角度对相 3 东南大学博士学位论文 关理论进行研究，比如，张文尝、金凤君、荣朝和、唐秀芳在空间运输系一理论研究实证分析预 测方法一书中，详细分析了空间运输联系生成、增长、分布和交流规律，利用运输强度、运输密 度等基本概念，探索国民经济与各运输方式运输量增长之间的关系，主要侧重研究交通运输发展与 地理因素的内在依存，取得了重大进展”“；荣朝和在对先行发展国家的时间序列截面数据进行广泛 的比较后，着重考察伴随工业化而发生的运输化过程，从运输经济理论的深层次上阐述了运输方式 在经济发展过程中的分阶段性的作用和趋势，形成“运输化理论” 1 2 j ：韩彪在研究各国交通发展与 经济发展的历史关系后指出，交通与经济发展之间具有“交替推拉关系”；王稼琼在联运发展 论中对联运存在的原因、联运发展的驱动作用进行分析，提出了联运发展的阶段论”；徐利民对 运输结构规划的理论进行了研究”；匡敏从运输效率的角度对运输资源优化配置的理论进行了研究 【j 习 。 在进行综合运输理论研究探索的同时，其具体的实践应用也逐渐受到重视，主要体现在对综合 运输通道规划和区域综合运输规划理论与方法的研究。在运输通道研究方面，黄承锋对运输通道合 理运行及经济聚集作用进行了研究”；王建伟对空间运输联系与运输通道系统合理配置问题进行了 研究1 。而在区域综合运输规划研究方面，何显慈、杨兆升、丁以中等”都对区域综合运输规划 的理论与方法进行了研究和实践应用。在具体的区域性综合运输规划实践方面，我国自2 0 世纪8 0 年代后期开始，先后开展了全国范围的、区域范围的或省、市级范围内的综合运输规划方法研究与 应用工作，并取得了一批成果和应用经验。如全国性的有“交通系统动态仿真及网络规划”1 1 8 “运 输通道理论和方法”等，区域范围的包括中澳合作项目长江三角洲地区综合运输规划研究】、图们 江地区运输网络规划1 等，省级的包括辽宁和江苏区域网络规划理论和方法”、吉林省综合运网规 划等【2 3 j 。 综合来看，可以说我国已建立起较为系统的综合运输理论体系，但仍处于不断发展完善的过程 中；在运用综合运输理论指导综合运输规划实践方面，也进行了一些有意义的尝试，但由于多种原 因，应该说，我国在综合运输规划理论与方法的相关研究与应用方面仍很薄弱，还亟需进一步的研 究和完善。 1 3研究问题的界定 1 3 1 研究的基本问题 交通运输规划是交通运输业比较全面的长远发展计划。从系统论的角度来看，交通运输系统是 社会经济系统中的一个重要的、不可或缺的子系统，它同时也是一个庞大的、复杂的子系统。这个 系统要实现运输高效率，经济高效益，服务高质量的目标，就需要从本国国情出发，处理好它与国 民经济大系统的关系，它与各种运输方式子系统的关系，以及各种运输方式内部各环节之间的关系 等等。交通系统规划的对象是各种各样空间尺度、时间尺度背景下的形态各异的交通系统，相应地 其规划过程是由以系统分析方法为基础的一系列合理的解决问题的步骤构成的。 综合运输一般指多种运输方式的综合协调发展，综合运输系统的规划即是确定综合运输发展目 标，设计达到该目标的过程。其中，前者主要包括运输需求预测；后者主要涉及运输供给方案的设 计、评价和选择等“。由于整个综合运输规划过程包括上述诸多内容，若对所有问题均面面俱到进 行研究，难免陷入泛泛而谈的境地，因此，本文选择对区域综合运输系统规划过程中的运输需求预 测和评价指标体系两个方面进行系统研究。 运输需求预测是综合运输规划的先导和重要的基础工作，其预测结果的准确性将直接影响到交 通规划的合理性。若运输需求预测产生重大误差，将导致运输设施投资成本的增大、效率的下降。 若这样的设施一旦建成，由于地理或社会的因素而难于变更，将造成浪费的永久化和扩大化。因此， 在进行运输系统规划时对运输需求的预测是非常关键的一步。由于在交通运输中存在大量的随机现 象，且社会经济发展与运输需求的关系很复杂，使得运输需求预测工作存在相当的难度：同时，综 合运输系统的不断演进和发展，也对运输规划和运输需求预测提出了新的要求，已有的运输需求预 4 第一章绪论 测理论与技术的发展水平己远远赶不上时代发展的需要。因此，有必要对区域综合运输系统运输需 求预测的理论与方法进行系统的研究。 在区域综合运输系统规划过程中，对规划方案的评价是为规划的最终决策提供科学依据的前提 和基础。区域综合运输系统规划方案能否被采用，应在设计和比选大量不同的规划方案之后才能确 定。在综合运输系统规划中，对各个备选方案进行分析和评价是十分重要的，评价的过程，就是对 规划方案的描述和对其价值的分析和阐明，评价的目的，就是选择出最优规划方案，或在评价方案 的优劣的基础上对现有方案进行修正或拟定新的规划方案，从而为规划的最终决策提供科学的依据。 评价指标体系是对规划方案的系统描述，评价指标体系的恰当与否是决定评价是否科学、客观的重 要前提。对于运输系统评价指标体系的研究，大多是针对单一运输方式的，较少有从运输系统综合 性、整体性的角度对评价指标体系进行研究，这将成为本文研究的另一重要基本问题。 t 3 2 研究的对象范围 ( 1 ) 研究对象 本文的研究对象是区域综合运输系统。对于综合运输系统，一般定义为：以国家综台交通体系 所提供的公共交通网络及设施和运载工具为依托，以现代联合运输工程管理技术和信息技术为基础， 以便捷、安全、高效和经济为目标，通过多种交通运输方式的协调配合，组织实现客货运输过程的 运输组织管理系统。 综合运输系统一般由水路运输系统、公路汽车运输系统、铁路运输系统、民航运输系统和管道 运输系统组成，并以交通运输工具的种类加以区分。 铁路( r a i l w a y s ) 铁路具有受自然条件影响小，运输能力大，运输成本低和能耗较小、速度较快，通用性好等突 出优点。在我国铁路属于运输成本低的运输方式，其运输成本仅高于海运，同长江运输不相上下。 但铁路修建工程造价高，且易受经济和地理条件限制，不能在短期内完成，这是它的不足之处。在 中国，铁路主要承担大宗货物和旅客的中长距离运输，在总货物周转量和旅客周转量中分别占4 0 左右，是中、长途客货运输的主力。 公路( h i g h w a y s 、 它是短途客货运输的中坚力量。它虽然载运量小，运价较高，但对不同的自然条件适应性很强。 一般来说，公路具有投资省、建设周期短、机动灵活和速度快等特点。汽车交通广泛服务于地方和 城乡的物资交流和旅客来往，为干线交通集敷客货，并便于实现货物运输“f n f 3 ”。近年来，随 着高速公路的发展，汽车技术的进步，公路运输正逐步向高档工农业产品以及中、长距离客运方向 发展。 水运( w a t e r w a y s ) 在沿海和内河有水运条件的地方，水运是大宗和散装货物的重要运输方式之一，同时也承担沿 海和内河的客运任务。它具有投资省、运输能力大、占地少、干线运输成本和能耗低等优点。但是 由于水上航道的地理走向和水情变化难以全面控制，在运输的连续性和灵活性方面，水运难以和铁 路、公路比拟。 航空( c i v i la v i a t i o n ) 尽管航空运输成本和能耗高，但是它是速度最快的运输方式。除此之外，航空运输还具有建设 周期短，运输能力大、占地少，受地形限制较小等特点，在长途客运和精密仪器、鲜活易腐货物运 输中航空运输具有明显优势。同时它担负着政治、经济、文化中心及国际交往的快速旅客运输和报 刊邮件、急迫物资的运输。随着我国国民经济的发展和对外联系的加强新的机场和新的航线不断 出现，其重要性正在日益增长。 管道( g a sp i p e l i n e s ) 主要适用于石油及其制品、天然气、煤气以及生产和民用水等流体货物的运输。它具有运输能 力大、占地少、可无间断大流量运送、管理方便、受自然条件影响小等优点，但管道运输货品种类 5 东南大学博士学位论文 少，且铺设时需使用大量钢材。近年来随着固体物料液化技术的发展，管道己开始用于煤矿炭、矿 石等固体物料的运输。 建立在五种交通运输方式运输系统基础上的综合运输系统是依据运输发展需要和运输生产过程 组织的特点逐步形成的，它立足于国家对运输资源在各交通运输方式间的合理配置，立足于完整客 货运输过程的运输服务，立足于交通运输方式间旅客运输实现“零距离换乘”、货物运输实现“无缝 中转”的现代运输工程技术的研究与实践。 ( 2 ) 区域的定义 本文的研究对象是区域综合运输系统，其中“区域”是承载综合运输系统的空间实体，但由于 区域又是抽象的人们观念上的空间概念，往往没有严格的范畴和边界以及确切的方位，因此，这里 需要对本文所研究的区域范围进行界定。 不同学科对区域的概念有着不同的理解与定义。地理学上的定义为：地球表面的地域单元。一 般按其自然地理特征，即内部组成物质的连续性特征和匀质性特征来划分，故沙漠地带、冰缘地带 均称为区域然而其边界往往是连续性和匀质性遭到破坏的过渡带”“。政治学定义：国家管理的行 政单元。这种地域单元主要是按行政权利覆盖面而划分的，因而其边界与国界或一国内的不同省 ( 区) 、县界重合咄j 。社会学定义：具有相同语言、相同信仰和民族特征的人类社会聚落。区域可以 超越国界和行政边界，也包括不同的自然地理单元，只要语言、信仰或民族特征相同都可以划归为 同一区域”。经济学对区域概念尚未有明确的定义。俄、美、中学者的具有代表性的区域定义如下： 区域是国家的一个特殊的经济上尽可能完整的地区。这种地区由于自然特点、已往的文化积累和 居民及其生产活动能力的结合而成为国民经济总链条的一个环节”；区域是基于描述、分析、管 理、计划或制定政策等目的而作为一个应用性整体加以考虑的一片地区。它可以按照内部的同质性 或功能的一体化原则划分9 ；区域是指有内聚力的地区，包含地区具有同质性，经济上有密切的 相关性、协调运转的整体性、相互交叉的渗透性”“ 本文的研究对象为区域综合运输系统，其中的“区域”概念与政治学、经济学的区域概念较为 接近，具有下列基本内涵： 区域是一个空间的概念，同时也是有限的空间范围i 区域必须包含在某一主权国家的疆域内，区域内部具有政策上的一致性和连贯性，又有 区别于其他区域的差异性； 区域在经济上尽可能是一个完整的地区，具有组织和协调内部经济活动和区际经济联系 的能力。 显然，根据以上的区域的定义，其包含范围很广。实际上，为运输规划而定义区域不是一件容 易的工作，完全阐明这一概念超出了本研究的范围和目的。本文则从适用于问题分析的角度，以一 般的运输规划空间层次的划分来界定这里所指“区域”的空间范围。 综合运输规划按照空间背景范围可以分为国家层次、区域层次和城市层次的综合运输系统规划。 国家层次的综合运输规划重在依据战略层次制定国家的综合运输网络规模、结构和布局，综合运输 的发展政策，综合运输通道和主干网络构建，国际通道的构建。区域性综合运输规划则重在依据经 济发展需求制定区际联系通道、区域内城市联系通道和农村通道，以满足区域对内对外经济发展的 要求，同时制定符合区域环境社会发展容量的运输政策，区域层次按照区域的构成还可以进一步分 为经济圈、省域或市域三个子层次。城市层次的综合运输系统规划则是根据城市交通的发展特点， 依据居民出行便捷化的要求合理规划城市交通设施布局和连接，强调交通的公益性和普遍服务，制 定合理可行的综合运输政策，鼓励公共交通的发展。 综合运输系统的复杂性决定了规划需要大量的背景信息，基于信息的层次性和可知性不同，在 不同的空间维层次的耦合与协同才能保证系统具有更高的可靠性。因此，综合运输规划按照国家、 区域和城市的不同层次，规划的方法、内容和重点各有不同，如表1 - 1 所示。 6 第一章绪论 表1 - 1 综合运输规划的层次。9 】 区域 空同国家 城市 城市群或省域市域 国土范围，考虑周边国城市圈、城市群或城市带直辖市或地级市 集中城市化区域 规划范围 家 不同经济区之间协同经济联系密切、初步形成经济、交通联系紧密多城区功能配套 空同开发特征 开发、国际交流等级城市结构 心、多轴城镇体系 综合运输网综台运输网络以公路为主的支线和农城市道路 道路性质 村线路 国家安全战略下的客、客货运并重连续交通流机动车交通为主、兼顾慢机动车和非机动车、行人 交通流特征 货运并重连续交通流行交通、通勤交通产生连等同断交通流为主；客运 续交通流为主 交通、通勤交通为主 开发、能源、资源战略城市问交通联系。城市与 发展核与影响区之间、区地区内部、出入城区交 导向下的区域联系，重区域运输枢纽联系快速、域城镇节点之同、区域运通；对外交通高通达性， 交通服务需求 要节点城市之问高强直捷交通服务输枢纽集散、过境交通快避免拥挤，维持一定服务 度交通需求速大容量交通服务 水平 多通道、多层级的网络多通道、多线路网络化开环、射、连线构成的网络均衡方格网多条环线， 网络形春 化开放结构放结构兼顾通行与通达交通外围渐变为射线+ 格网 国家运输通道、全国性区域性通道、干线和支线城市总体规划、干线公路城市综合交通规划、道路 干线、国际性和全国性形成的综合交通网络，区网规划、高速公路网规专业规划、枢纽布局与一 规划层次 体化规划枢纽域性枢纽划、农村公路网规划、市 域枢纽规划 综上所述，综合运输规划可以分为国家、区域、城市三个层次。针对每一层次的特点，从研究 范围、理论体系与实践方法等多个角度综合分析，城市综合运输规划属于微观层次；国家综合运输 规划属于宏观层次：而区域综合运输规划属于中观层次，起着承上启下的重要作用。而目前，对区 域综合运输规划的研究还很薄弱，因此，本文选择以区域层次综合运输系统为主要对象，对区域综 合运输系统运输需求预测和评价指标体系进行研究，研究结论对完善区域综合运输规划的理论体系 和指导规划实践都有重要意义。 因此，本文采用的区域概念所指空间范围与上述规划层次中的区域概念类似，主要指经济圈或 省域范围。故两点值得注意，一是研究的空间范围是区域，与城市交通有所区别，其运输系统主要 表现为城市节点问的运输系统，城市内部交通一般作简化处理，运输需求也主要考虑城市节点之间 ( 城际) 交通出行，城市内部居民日常出行不是这里的研究内容；二是研究的对象包括的运输方式 与城市交通方式不同，区域运输方式主要包括公路、铁路、水运、航空和管道，要充分考虑各种方 式之间的竞争与协作关系。 1 4研究思路及内容 1 4 1 研究思路及方法 首先，区域综合运输系统作为社会经济系统的重要组成部分，它兼有国家安全、国土开发和服 务经济、环境保护等多项职能，在经济建设时期其经济职能最为突出。我国目前及未来很长一段时 期，以经济建设为中心的指导方针不会动摇，因此，作为经济发展的重要基础设旆，区域综合运输 系统的发展也要首先服从于经济发展的需要。这是本文的立足点。 - 7 东南大学博士学位论文 其次，交通运输是社会经济发展产生的一种引致性需求，国民经济发展是综合运输体系形成的 基础。市场经济基本是需求导向型的( 当然在特定时期不排除供给的引导作用) ，运输需求在很大程 度上受制于经济发展的影响和制约，可以说，社会经济是产生运输需求的根源，其发展变化决定了 运输需求的“质”和“量”。所以，研究运输问题首先必须研究经济问题。这是本文的出发点。 第三，虽然各种运输方式在规划时都提出是站在综合运输角度；但由于体制的桎梏和部门的隔 裂，事实上难以形成“综合运输”的规划。从我国各种运输方式运输的发展阶段来看，仅以数量扩 张为主的阶段将很快结束，未来的发展必然是数量和质量同步发展。这种数量和质量同时发展的格 局必然以提高效率为核心。综合运输将是这种变化的具体体现。因此，研究运输发展规划问题必须 要立足于“综合运输”的角度。这是本文的研究视角。 第四，恰当的处理区域社会经济系统与交通运输系统之间的关系。运输系统是区域社会经济系 统的一个子系统，社会经济发展规律决定子系统的发展轨迹，因此我们需要从社会经济发展这个大 背景下研究运输问题。同时，根据系统论的思想，任何一个子系统也都存在自身的发展规律。如果 完全将运输系统置身于社会发展这个大空间范围进行研究而忽视运输系统自身的发展规律，必将 陷于多因素相关的羁绊中。因此，本文力图站在社会发展的背景下，对区域综合运输系统从构成、 基本关系以及发展现状和趋势角度进行研究，以恰当反映系统内部和外部因素对其的影响。 第五，采用多种方法对问题进行研究。综合运输系统是社会经济大系统的一个子系统，同时， 其本身又由多个子系统所构成，需要从多个视角采用多种方法对其研究。本文主要运用了系统分析 的方法、投入产