公路网合理规模的测算

1、公路网合理规模的测算公路网合理规模的测算交通工程第五组成果展示 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 研究背景及意义： 公路作为社会经济活动最重要的基础设施之一，其发展规模是一个国家或地区社会经济发展水平的重要标志。完善便捷的公路网络不仅给人们的生活带来方便而且还能够极大促进社会经济的快速发展。 然而，公路网建设必须符合或适度超前国民经济发展及社会发展的需要，不同的社会发展阶段，应有相应的发展规模，因此分析和研究区域公路网合理发展规模，对于把握公路交通与经济发展的适应程度，找出公路建设与发展过程中存在的问题与不足，明确今后公路交通的发展思路、发

2、展目标和建设重点，促进公路交通与经济的协调发展，实现公路交通的现代化和可持续发展等具有十分重要的意义。1.影响因素分析v 1.11.1人口数量、城市化水平及城镇分布人口数量、城市化水平及城镇分布: : 公路交通的基本功能之一是满足人的出行的需要, 发达国家的发展经验表明, 在一定的经济发展水平情况下, 人口数量、城市化水平及城镇的分布与公路的发展有着密切的关系。v 1.21.2经济发展水平、经济结构及产业布局经济发展水平、经济结构及产业布局: : 公路建设的目标是满足经济与社会发展需求, 改善交通运输环境和质量, 为社会发展和经济建设服务, 是公路建设的前提和出发点。v 1.3 1.3土地资源

3、及地理环境特征土地资源及地理环境特征: : 公路建设受区域地理环境特征地形地质特征、地理区位特征等影响。地理特征存在明显差异的不同地区, 对公路的需求也不相同。 v 上述影响因素中, 经济发展水平、经济结构、产业布局、人口数量、城市化水平及城镇分布等因素是在不断变化的, 而土地面积、地理特征则是相对稳定的。这些因素对公路网规模的影响相互关联, 在一定时期, 上述各因素所反映的综合国情, 决定了公路的合理发展规模。2.公路网合理发展规模预测合理规模预测方法经济分析法时间序列趋势外推法线性规划法公路周转量分析法弹性系数法结构类比法期望密度法国土系数法公路网车辆密度法年平均增长量法年平均憎长率法2.

4、1经济分析法v 2.1.12.1.1弹性系数法：弹性系数法：弹性系数法是通过分析公路网总里程与国民经济之间的变化率的联系，由对国民经济的增长率的预测来确定公路规模的增长率。该方法能够很好地把经济的发展反映到公路网的规划中，具有不错的实际应用价值。 式中：路网总里程与国内生产总值之间的弹性系数； PL公路网总里程增长率； Pj国内生产总值的增长率； L规划年的公路网总里程 ，km ； L0基年的公路网总里程 ， km 。LjPPn0(1)LLPv 2.1.22.1.2结构类比法结构类比法: :类比法通过分析与规划区域未来社会经济状况相类似的区域的公路网发展状况，以此来确定规划区域的合理路网规模。

5、该方法通过确定类比变量、类比对象、因素及类比关系来实现。 式中：L道路总里程，km； I人均经济指标，万元/人； P总人口，万人； A地区面积，km2。( ,)Lf I P Av 2.1.32.1.3期望密度法期望密度法: :随着社会经济的发展，交通需求会不断增加。不同的经济发展阶段需要不同的公路网密度，合理的公路网密度可由下式确定： 式中：Hd公路网期望密度，km/km2； Pd人口密度，人/km2； PGNP人均国民生产总值，万元/人；k、待定系数。(PGNP)ddHkPv 2.1.4.2.1.4.国土系数法国土系数法: :国土系数法能够较好地反映区域人口和经济发展与公路网规模之间的联系。

6、计算时仅需要人口预测、经济预测及国土面积这些数据。但选用区域人口和国内生产总值作为分析因素的弊端也很明显，使得该方法较适应于对区域的公路网规模进行宏观分析，不能反映公路网的内部等级结构和布局结构情况，预测结果不够准确，容易产生偏差。式中：L公路网总里程，km； K代表经济发展水平的系数； A区域面积，km2； P人口数，万人。LKA P其中，干线公路网合理规模为：式中：L0干线公路网合理规模，km；K0经济发展水平系数。 经济发展水平系数K，K0可以用人均国名生产总值与路网规模的调查资料进行统计回归分析确定。在进行公路网规划时，可参考发达国家的经济发展水平及公路网建设规模。国内在进行省域、地市

7、域公路网规划时，通常采用以下回归模型： （R=0.98） （R=0.74）式中：GDP人均国内生产总值。00LKA P6.870.0066KGDP03.010.00032KGDP2.1.5.2.1.5.公路网车辆密度法公路网车辆密度法: :该法通过研究公路里程与车辆总数的关系来确定公路网发展规模，计算公式为： 式中：DN公路网车辆密度，km/辆； L公路网总里程，km； N车辆总数，辆； DN末定能够经济水平下的车辆密度预测值，km/辆； DN内定经济水平下的车辆密度按国内模型的回归值，km/辆； DN外定经济水平下的车辆密度按国外模型的回归值，km/辆 、国内外回归模型的修正系数，+=1；

8、LN末定经济水平下的公路网总里程，km； N末定经济水平下的车辆总数，辆。/NDL N1/NNNDDD末内外NNLDN末末末2.22.2公路周转量分析法公路周转量分析法 此法通过研究客货周转量和公路运输能力、服务水平的关系来确定公路网的发展规模。首先对交通周转量进行预测，计算公式为：式中：QNT公路网交通周转量（车公里/日） WP公路客运周转量（人公里）； WF公路货运周转量（吨公里）； F,P公路网承担的客货运交通量比重； p公路网客运平均容量（人/车）； F公路网货运平均容量（吨/车）； Np,NF公路客货运实载率。1()365PPFFNTPPFFWWQNN 上述各参数可通过运输统计资料分

9、析和调查确定。这样，以普通二级公路为标准的公路当量里程就可按以下公式求得。L= QNT/(SN C0)L= QNT/(SN C0) 式中：L公路当量里程（km）； QNT公路网交通周转量（车公里/日）； SN服务水平系数，即饱和度； C0普通二级公路通行能力（辆/日）。2.3时间序列趋势外推法 该方法根据规划区域的公路里程的历史统计资料, 以时间t 为自变量建立模型, 对未来的公路网里程数进行合理的预测和规划。2.3.1.2.3.1.年平增长量法：年平增长量法：式中：L第N年公路网总里程，km； L0起始年公路网总里程，km； L年平均增长量，km/年； N年数，年。2.3.2.2.3.2.按

10、年平均增长率推算按年平均增长率推算: :式中： 年平均增长率。0LLLgN 0(1)NLL2.42.4线性规划法线性规划法 公路网等级结构是指公路网中不同技术等级公路的组成。它从量上反映, 就是各等级公路里程的组合。当公路网总里程一定时, 不同等级公路里程的组合就会形成不同的组合方案, 每一个方案对应公路网的一个等级结构。等级结构是否合理需要采用多目标规划来解决。 目标顺序为: 公路建设所用资金最少; 公路网单位里程平均行程时间最小; 公路网通行能力最大。采用单纯形法进行等级结构优化, 模型的建立过程: 设j等级公路的单位里程建设费用为Aj，其中j=0,1,2,3,4,5分别代表高速公路、以及

11、公路、二级公路、三级公路、四级公路和等外公路；ICC0为现有公路网的折算资金，Lj为未来公路网中的j级公路的里程，则未来公路网的总里程L为： 总建设费用F为：折算资金ICC0为一常数，则公路网等级结构优化可抽象为如下数学模型：目标函数： 50jjLL500jjjFA LICC50min=jjjFAL 约束条件： 式中：Ljj级公路的里程，km； Ajj级公路的造价，万元； Lj*路网中j级公路里程下限值，km； L路网总里程，km； Cjj级公路未来路网设计通行能力，v/d； 未来路网的交通周转量，车公里/天； Sjj级公路规划路网的服务水平系数，即饱和度。jNTQ*. ./ ()jjjNTj

12、jLLstLQSC例题：例题：已知数据如下表，求2005年，2010年，2020年各级公路预测值及总预测值。年份公路网密度/kmkm 总里程/km 高速公路里程/km 国省道里程/km县乡道里程/km19900.0763734708 104752234419910.0765334776 104892240519920.0766334822 104982244219930.0767534875 105102249519940.076983498413105352254719950.077453519413106772262019960.077763533813106952274519970.07

13、8333559413107532294319980.078923586513107642319219990.079683621113109082339420000.086583934413109522636220010.087683984413109862618920020.0944640223320112662628820030.0946340293342112652635920040.0957407516861152826553按照年平增长量法预测按照年平增长量法预测： 年份总里程年增长量/km高速公路里程/km高速公路年增长量/km国省道里程年增长量/km县乡道里程年增长量/km1990

14、 199168 1461199246 937199353 1253199410913 2552199521013014273199614413018125199725613058198199827113011249199934613014420220003133130442968200150013034-17320023793203072809920037034222-1712004458686344263194计算出各项的年平均增长量如下： （1） 由此得出， 0LLLgN 1431.642857总里程L224.3333高速公路L175.2142857国省道L1300.642857县乡道L年份总规模高速公路国省道县乡道200541183910116032685420104334120321197