第2章公路网规划的基本要素

1、交通学院交通工程系交通学院交通工程系冯树民冯树民 副教授、博士生导师副教授、博士生导师 232.1 2.1 基本原则基本原则在进行公路网规划时，在进行公路网规划时，一般应遵循以下原则：一般应遵循以下原则：（1 1）综合运输，协调发展；）综合运输，协调发展；（2 2）结合实际，量力而行；）结合实际，量力而行；（3 3）讲究效益，保护环境；）讲究效益，保护环境；（4 4）系统分析，整体优化；）系统分析，整体优化；（5 5）近期与远期相结合；）近期与远期相结合；（6 6）理论与实践相结合。）理论与实践相结合。4 除以上所述的几项基本原则以外，对区域公路网规划而除以上所述的几项基本原则以外，对区域公路

2、网规划而言，还必须注意：言，还必须注意： 规划工作要分级进行，规划工作要分级进行，省道网应以国道网为基础，地方省道网应以国道网为基础，地方公路网服从上两级道路网需要，三者协调发展，逐步完善；公路网服从上两级道路网需要，三者协调发展，逐步完善； 公路网以区域内公路运输为主，公路网以区域内公路运输为主，但针对目前各地现有公但针对目前各地现有公路存在跨区的断头线多，不利于发展横向经济联系的特点，路存在跨区的断头线多，不利于发展横向经济联系的特点，规划新网时要切实加强区域之间的公路建设；规划新网时要切实加强区域之间的公路建设； 合理的公路网规划，应是合理的公路网规划，应是政策、经验和技术政策、经验和技

3、术三者有机结三者有机结合的结果。合的结果。 由于规划设计和计算过程中某些具体政策和经验不可能由于规划设计和计算过程中某些具体政策和经验不可能全部如实地概括成数学模型。因此，全部如实地概括成数学模型。因此，公路网规划的最终方案，公路网规划的最终方案，必须在理论计算的基础上，联系实际条件加以必要的修正和必须在理论计算的基础上，联系实际条件加以必要的修正和补充。补充。此外，规划方案还应定期进行调整和完善。此外，规划方案还应定期进行调整和完善。52.2 2.2 程序和主要内容程序和主要内容目标分析与确定目标分析与确定资料收集与问题诊断资料收集与问题诊断区域国土规划区域国土规划区域综合交通规划区域综合交

4、通规划公路网交通量预测公路网交通量预测公路网规划方案优化公路网规划方案优化公路运输系统公路运输系统公路网评价公路网评价公路网方案拟订与实施公路网方案拟订与实施交通产交通产生模型生模型交通分交通分布模型布模型交通分交通分配模型配模型公路网规划模型公路网规划模型公路网优化模型公路网优化模型公路网决策模型公路网决策模型评价指标集评价指标集评价模型评价模型区域综合交通规划区域综合交通规划 公路网规划程序框图公路网规划程序框图6 公路网规划的基本内容，总的概括是：公路网规划的基本内容，总的概括是： 预测、评价、网化和优选。预测、评价、网化和优选。 具体步骤是：具体步骤是： 区域技术经济调查分析；区域技术

5、经济调查分析； 公路网的远景交通量预测；公路网的远景交通量预测； 公路网线路平面布局和等级结构方案的规划；公路网线路平面布局和等级结构方案的规划； 公路网评价系统模型的建立与运用；公路网评价系统模型的建立与运用； 公路网目标优化模型的建立与运用；公路网目标优化模型的建立与运用； 公路网方案决策模型的建立与运用；公路网方案决策模型的建立与运用； 公路网规划环境影响分析；公路网规划环境影响分析； 公路网实施计划和投资优化决策模型的拟定和运用。公路网实施计划和投资优化决策模型的拟定和运用。72.3 2.3 主要方法主要方法目前，应用较广泛的公路网规划理论与方法主要有五类：目前，应用较广泛的公路网规划

6、理论与方法主要有五类： 一、四阶段法一、四阶段法二、总量控制法二、总量控制法三、节点布局法三、节点布局法四、交通区位法四、交通区位法五、动态规划法五、动态规划法8一、四阶段法一、四阶段法 四阶段法实质上是四阶段法实质上是一种交通需求预测方法一种交通需求预测方法。该法以微。该法以微观经济学理论为基础，通过现状观经济学理论为基础，通过现状ODOD调查、交通数据采集和调查、交通数据采集和历史资料分析，研究区域经济在时间和空间上的发展对交历史资料分析，研究区域经济在时间和空间上的发展对交通需求的影响，建立需求预测模型。四阶段法将交通需求通需求的影响，建立需求预测模型。四阶段法将交通需求分析分解为分析分

7、解为发生量和吸引量预测、发生量和吸引量预测、ODOD分布预测、运输方式分布预测、运输方式分担预测和路网交通量分配分担预测和路网交通量分配四个步骤，把公路网规划同经四个步骤，把公路网规划同经济发展有机地联系起来。济发展有机地联系起来。 这种方法通过对未来交通需求增长条件下各规划路网这种方法通过对未来交通需求增长条件下各规划路网方案交通运行指标的分析（如流量、车速、饱和度等技术方案交通运行指标的分析（如流量、车速、饱和度等技术指标），对规划方案进行评价和比选。四阶段法的有效性指标），对规划方案进行评价和比选。四阶段法的有效性较多依赖于较多依赖于ODOD交通流量资料，分析结果强调交通流量资料，分析结

8、果强调以改善交通运以改善交通运行状况为目的进行网络和线路规划。行状况为目的进行网络和线路规划。9（1 1）建立初始路网建立初始路网根据规划目标、现状路网、未来交通分布、路网节根据规划目标、现状路网、未来交通分布、路网节点分布等，提出初始路网。点分布等，提出初始路网。四阶段布局方法主要步骤为：四阶段布局方法主要步骤为： （4 4）形成路网布局形成路网布局重复步骤（重复步骤（2 2）、（）、（3 3），直到形成满足规划目标要），直到形成满足规划目标要求的优化路网。求的优化路网。（2 2）预测交通需求预测交通需求采用采用“四阶段四阶段”交通量预测方法，预测初始路网路交通量预测方法，预测初始路网路段交

9、通量。段交通量。（3 3）优化调整初始路网优化调整初始路网根据路段交通量的预测结果，分析初始路网存在的根据路段交通量的预测结果，分析初始路网存在的主要问题，评估路段重要程度，进一步优化调整初始路网。主要问题，评估路段重要程度，进一步优化调整初始路网。10四阶段法以它的理论体系，为我们提供了到目前为四阶段法以它的理论体系，为我们提供了到目前为止最为成熟的路段止最为成熟的路段交通量预测分析技术交通量预测分析技术，并较为具体地反，并较为具体地反映了土地利用与交通状况的关系。映了土地利用与交通状况的关系。但作为一种公路网规划中交通需求预测的理论方法但作为一种公路网规划中交通需求预测的理论方法而言，基于

10、现状的交通需求预测本身并不能成为规划的目而言，基于现状的交通需求预测本身并不能成为规划的目标，而只能作为一种辅助决策或政策分析基本手段，只有标，而只能作为一种辅助决策或政策分析基本手段，只有与公路网络相结合，才能更好得发挥作用。与公路网络相结合，才能更好得发挥作用。四阶段方法一般适用于四阶段方法一般适用于经济比较发达、客货运输需经济比较发达、客货运输需求较强、路网交通量较大的地区，求较强、路网交通量较大的地区，该方法在干线公路网规该方法在干线公路网规划中经常运用。划中经常运用。11二、总量控制法二、总量控制法 总量控制法属于总量控制法属于宏观规划方法宏观规划方法，该法的该法的基本思想基本思想是

11、从是从宏观整体出发来把握规划区域内与公路交通运输密切相关宏观整体出发来把握规划区域内与公路交通运输密切相关的一些总量变化趋势，在充分调查分析区域内现有路网的的一些总量变化趋势，在充分调查分析区域内现有路网的道路和交通特征的基础上，根据社会经济发展状况和交通道路和交通特征的基础上，根据社会经济发展状况和交通量、运输量的变化特征，以区域内道路交通总需求来控制量、运输量的变化特征，以区域内道路交通总需求来控制公路网建设总规模，以区域内社会经济发展和生产力分布公路网建设总规模，以区域内社会经济发展和生产力分布特点来确定路网的总格局和分期实施方案。特点来确定路网的总格局和分期实施方案。 总量控制法注重运

12、输的宏观成因，研究区域的综合经总量控制法注重运输的宏观成因，研究区域的综合经济规模分布与运输网络形态之间的关系，从宏观系统角度，济规模分布与运输网络形态之间的关系，从宏观系统角度，整体上把握公路网的发展方向，整体上把握公路网的发展方向，是一种定量和定性分析相是一种定量和定性分析相结合的规划方法，结合的规划方法，是公路网规划的一种较好的思路。是公路网规划的一种较好的思路。12总总量量控控制制法法规规划划流流程程县县乡乡公公路路网网规规划划13总量控制布局方法主要步骤为：总量控制布局方法主要步骤为： （1 1）确定公路网的合理规模确定公路网的合理规模（2 2）建立初始网络建立初始网络（3 3）计算

13、路段重要度计算路段重要度选取选取经济社会经济社会和和运输运输等指标计算节点重要度，通过等指标计算节点重要度，通过节点重要度、路段交通量等指标，计算路段重要度。节点重要度、路段交通量等指标，计算路段重要度。（4 4）逐层展开布局逐层展开布局根据路网节点层次划分情况，确定公路网层次。根据路网节点层次划分情况，确定公路网层次。根根据据路段重要度路段重要度逐层求解各层次路网路段重要度的最优树，逐层求解各层次路网路段重要度的最优树，形成最优树路网。形成最优树路网。（5 5）形成路网布局形成路网布局以最优树路网为基础，以公路网合理规模为约束，以最优树路网为基础，以公路网合理规模为约束，按路段重要度进一步增

14、加路段，形成符合规划目标要求的按路段重要度进一步增加路段，形成符合规划目标要求的路网布局。路网布局。14总量控制法及特点总量控制法及特点总量控制法总量控制法是一种不从是一种不从ODOD调查着手，通过经济、交调查着手，通过经济、交通、路线及资金等的充分调查，分析区域内现状公路网的通、路线及资金等的充分调查，分析区域内现状公路网的道路与交通特征为基础，选取多个总量预测为依据，寻求道路与交通特征为基础，选取多个总量预测为依据，寻求路网布局合理为核心，综合评价择优为手段的规划过程。路网布局合理为核心，综合评价择优为手段的规划过程。其优点其优点是理论新颖，方法科学，符合国情，节省费是理论新颖，方法科学，

15、符合国情，节省费用，操作方便，效果明显，而且总量一旦发生变化，可及用，操作方便，效果明显，而且总量一旦发生变化，可及时调整，故适应性良好。所以，也是我国目前常用的方法时调整，故适应性良好。所以，也是我国目前常用的方法之一。之一。15三、节点布局法（节点重要度布局法）三、节点布局法（节点重要度布局法）节点法主要用于路网布局。这种方法是将路网规划问节点法主要用于路网布局。这种方法是将路网规划问题分解成题分解成路网节点的选择路网节点的选择和和路网线路的选择路网线路的选择两部分进行。两部分进行。不同地区、规模和不同层次的路网规划对节点的选择可以不同地区、规模和不同层次的路网规划对节点的选择可以有不同的

16、依据，有不同的依据，其核心其核心是通过对交通、经济要素的综合考是通过对交通、经济要素的综合考虑建立节点重要度模型和节点间连线重要度模型，作为网虑建立节点重要度模型和节点间连线重要度模型，作为网络布局的依据。络布局的依据。由于城镇体系发展、土地开发和交通网络由于城镇体系发展、土地开发和交通网络之间存在必然的联系，这类方法能够比较好地解释土地利之间存在必然的联系，这类方法能够比较好地解释土地利用、交通需求与交通设施之间的关系，可以体现网络的整用、交通需求与交通设施之间的关系，可以体现网络的整体服务要求而不仅仅是交通需求。体服务要求而不仅仅是交通需求。16节点布局方法主要步骤为：节点布局方法主要步骤

17、为： （1 1）确定路网节点确定路网节点根据路网功能定位和规划目标，确定路网连接的节点。根据路网功能定位和规划目标，确定路网连接的节点。（2 2）划分节点层次划分节点层次根据规划区域的城市、运输枢纽、客货集散地、重要根据规划区域的城市、运输枢纽、客货集散地、重要军事要地、旅游景点和口岸等情况，分析节点重要度，划军事要地、旅游景点和口岸等情况，分析节点重要度，划分节点层次。分节点层次。节点层次划分可采用重要度法、动态聚类法、节点层次划分可采用重要度法、动态聚类法、模糊聚类法等方法。模糊聚类法等方法。（3 3）研究节点间连接路线研究节点间连接路线研究不同层次节点间连接采用的基本形态，分析路线研究不

18、同层次节点间连接采用的基本形态，分析路线重要度，确定节点间的连接路线。重要度，确定节点间的连接路线。节点间连线的选择可采节点间连线的选择可采用排序法、最优树法、逐层展开法等。用排序法、最优树法、逐层展开法等。（4）形成路网布局形成路网布局根据规划目标，调整确定路网布局方案。根据规划目标，调整确定路网布局方案。171.1.节点及节点重要度节点及节点重要度为便于图上作业，采用抽象网络来模拟实际网络，将为便于图上作业，采用抽象网络来模拟实际网络，将所研究的所研究的区域划分为若干个子系统，每个子区域抽象为一区域划分为若干个子系统，每个子区域抽象为一个具有经济实体意义的点个具有经济实体意义的点，这样的点

19、称为节点。，这样的点称为节点。节点重要度：节点重要度：是定量描述区域内个节点间相对重要程是定量描述区域内个节点间相对重要程度的一个指标。度的一个指标。 P P 人口、工农业产值、人均收入等指标。人口、工农业产值、人均收入等指标。 指标权重。指标权重。经过节点重要度计算，确定不同节点的功能定位，划经过节点重要度计算，确定不同节点的功能定位，划分节点层次，可以选出不同层次路线走向的主要控制点。分节点层次，可以选出不同层次路线走向的主要控制点。niinnnPIaPa182.2.路段及路线重要度路段及路线重要度路段重要度可由节点重要度计算，即：路段重要度可由节点重要度计算，即：路网中的路线是由多个不同

20、的路段组成，所以路线重路网中的路线是由多个不同的路段组成，所以路线重要度即为组成路线的若干路段重要度的加权平均值，即：要度即为组成路线的若干路段重要度的加权平均值，即：ijijKIIINaL两节点之间距离两节点之间距离级别与功能修正参数级别与功能修正参数1mkijijkkijLININL第第k个路段的里程个路段的里程路线的里程路线的里程193.3.求解路线重要度最优树及路网布局优化求解路线重要度最优树及路网布局优化在公路网路线重要度图上利用在公路网路线重要度图上利用破圈法破圈法，逐层求解公路，逐层求解公路网路线重要度最大树。网路线重要度最大树。路线重要度最优树路线重要度最优树是公路网的主骨架，

21、同时也是未来是公路网的主骨架，同时也是未来公路的重点建设项目，因此可为公路建设项目的序列安排公路的重点建设项目，因此可为公路建设项目的序列安排和战略设想提供可靠的依据。和战略设想提供可靠的依据。但是，该网络只是保证区域内各节点的有效连通，却但是，该网络只是保证区域内各节点的有效连通，却不能体现各节点间的通达便捷程度。所以，有必要使公路不能体现各节点间的通达便捷程度。所以，有必要使公路网由树状向网状发展，进一步提高各节点的通达性，降低网由树状向网状发展，进一步提高各节点的通达性，降低区域内公路网的运输费用，提高公路网的经济效益。区域内公路网的运输费用，提高公路网的经济效益。在路线重要度最优树基础

22、上，在路线重要度最优树基础上，以单位里程的路线重要以单位里程的路线重要度最大为优化目标函数，附加备选联络线，现状交通图上度最大为优化目标函数，附加备选联络线，现状交通图上的县乡公路均可作为公路网的备选联络线的县乡公路均可作为公路网的备选联络线。20节点法节点法主要特点是引入节点的概念，认为交通运输发主要特点是引入节点的概念，认为交通运输发生在节点上，并按节点的重要度将节点划分为不同的层次，生在节点上，并按节点的重要度将节点划分为不同的层次，这符合区域经济学中以点带面，逐层辐射的经济发展规律；这符合区域经济学中以点带面，逐层辐射的经济发展规律；最大的不足为节点重要度是一个动态的概念，但一般的规最

23、大的不足为节点重要度是一个动态的概念，但一般的规划布局按静态方法来计算。划布局按静态方法来计算。节点法在应用中定性成分相对较多节点法在应用中定性成分相对较多。如在计算节点重。如在计算节点重要度时，各经济指标的权重需要人为主观确定，不同的人、要度时，各经济指标的权重需要人为主观确定，不同的人、考虑的因素不同，则得到的节点重要度也不同。这使得应考虑的因素不同，则得到的节点重要度也不同。这使得应用该法得到的规划布局方案带有不确定性。用该法得到的规划布局方案带有不确定性。节点法一般适用于节点法一般适用于经济相对发达、乡镇布局较密的地经济相对发达、乡镇布局较密的地区区，节点法也是总量控制法布局理论和方法

24、的重要内容。节点法也是总量控制法布局理论和方法的重要内容。21四、交通区位法四、交通区位法是在交通区位论的基础上发展起来的一种是在交通区位论的基础上发展起来的一种新兴的路网布局方法。它从运输产生的源头出发，找出规新兴的路网布局方法。它从运输产生的源头出发，找出规划区域内交通产生的高发地带，这个交通高发地带就是我划区域内交通产生的高发地带，这个交通高发地带就是我们通常所讲的交通区位线，以此作为路线布局走向的依据们通常所讲的交通区位线，以此作为路线布局走向的依据来布局交通干线。来布局交通干线。其原理为：其原理为：进行现状分析，找出存在的问题；预测未进行现状分析，找出存在的问题；预测未来交通量及公路

25、网总规模；依据来交通量及公路网总规模；依据“交通区位线法交通区位线法”研究公研究公路网布局；通过单因素和多因素分析，对路网进行优化。路网布局；通过单因素和多因素分析，对路网进行优化。22交通区位布局方法主要步骤为：交通区位布局方法主要步骤为： （1 1）分析交通区位线分析交通区位线根据城市、市场、原材料产地、能源产地和军事基地的根据城市、市场、原材料产地、能源产地和军事基地的分布以及自然地理条件等因素，从政治、经济、军事等角度分布以及自然地理条件等因素，从政治、经济、军事等角度出发，分析区域内和对外交通区位线，以合理形态构建连接出发，分析区域内和对外交通区位线，以合理形态构建连接交通节点的交通

26、区位线网络。交通节点的交通区位线网络。（2 2）研究交通运输线，形成基础网络研究交通运输线，形成基础网络根据交通区位线网络，结合交通节点情况、地理约束条根据交通区位线网络，结合交通节点情况、地理约束条件等因素，确定交通运输线走向。根据产业社会背景及交通件等因素，确定交通运输线走向。根据产业社会背景及交通吸引特征，研究交通线的运输方式配置，确定公路路线。吸引特征，研究交通线的运输方式配置，确定公路路线。（3 3）补充完善基础网络，形成布局方案补充完善基础网络，形成布局方案以基础网络为基础，根据规划目标补充部分路线，形成以基础网络为基础，根据规划目标补充部分路线，形成路网布局方案。路网布局方案。2

27、3最大特点是从交通的源头出发，强最大特点是从交通的源头出发，强调交通对经济发展的引导作用，适合于区域的远期调交通对经济发展的引导作用，适合于区域的远期交通规划，但它是一种宏观的布局方法，当规划区交通规划，但它是一种宏观的布局方法，当规划区域较小，或等级较低时无法很好地处理。域较小，或等级较低时无法很好地处理。交通区位法的特点交通区位法的特点24动态规划布局方法主要步骤为：动态规划布局方法主要步骤为： （1 1）建立优化模型建立优化模型建立以优化目标函数（如运输时间最小、运输成本最小、建立以优化目标函数（如运输时间最小、运输成本最小、重要度最大等）和约束条件（路网规模、土地、环境和资金重要度最大

28、等）和约束条件（路网规模、土地、环境和资金等）构成的优化模型。等）构成的优化模型。（2 2）研究可能方案研究可能方案根据规划目标，研究多种可能方案。根据规划目标，研究多种可能方案。（3 3）模型求解，形成布局方案模型求解，形成布局方案将各种方案输入模型，选择适当的优化算法，求解优化将各种方案输入模型，选择适当的优化算法，求解优化模型，获得实现优化目标的路网布局方案。模型，获得实现优化目标的路网布局方案。五、动态规划法五、动态规划法25 上述五种方法在实践中均有成功的应用。尤其是采用上述五种方法在实践中均有成功的应用。尤其是采用四四阶段法阶段法进行交通需求分析及预测，在公路网规划、城市道路进行交通需求分析及预