交通枢纽规划与设计5课件

1、交通枢纽港站布局规划交通枢纽港站的选址与总体布局，是根据对社会经济发展和交通需求的预测结果，利用交通规划和网络优化理论，对所规划的交通枢纽的港站数量、大小和位置进行优化，同时调整枢纽内部及相互的关系。第一节 交通枢纽港站布局原则与思路交通枢纽港站布局的原则充分考虑规划区域（城市）在全国综合交通运输网络中的地位：港站布局不仅应从该规划区域社会经济发展和交通运输需求出发，还要满足全国经济发展、产业布局和对外开放对全国综合交通网的需要。引导需求：积极引导城乡一体化、多中心分散组团式城镇体系的形成和发展，形成合理的交通结构适度超前：从交通运输的观点看，交通基础实施投资可分为“追随型投资”和“开发型投资

2、”。若交通基础设施建设滞后于经济发展，则会阻碍经济的进一步持续稳定发展；反之，若过分超前，则会降低投资效益，造成投资成本的损失。满足规划区域（主要为城市）总统规划原则： 在土地利用方面与城市用地功能保持一致，并留有发展余地，做到“新旧兼容，节省投资”并注意减少污染，保护环境交通枢纽港站布局的思路在站场布局原则的指导下，根据枢纽客货适站量的预测结果，分析影响枢纽站场布局的各相关因素，宏观确定客货站场的总数量及其理论分布位置，然后，参照交通部颁发的有关站级标准和国内外枢纽站设计的有关参数，充分考虑现状的实际情况和城市规划中可能提供或预留的用地，综合确定客货枢纽站的布局方案。交通枢纽港站布局方法概述

3、交通枢纽港站的布局，通常采用定量计算与定性分析相结合的方法。在规划实践中，人们最早采用了单纯的数学物理模型，如重心法、微分法以及交通运输效益成本分析法等。随着运筹学、物流学的完善和发展，出现了线性规划、整数规划、混合整数规划等枢纽布局优化的方法布局规划的主要内容与影响因素：交通枢纽是组织交通运输并保证交通网络通畅的基本条件。交通枢纽港站的合理布局是以整个交通运输系统和社会经济效益为目标，用系统工程的理论和方法，综合考虑交通发生吸引源的分布情况、交通运输条件以及自然环境等因素，对交通枢纽港站的数量、地理位置、规模和与其它枢纽的互相关系进行优化和调整布局规划方法发展概论：随着60年代初“物流”概念

4、的产生和欧美、日本各国对物流研究的深入，以及运筹学原理和模型在物流网点规划中的应用不断改进和推广，物流理论中逐渐形成了一套用于物流网点选址的模型和方法货运交通枢纽的港站布局量化计算模型的研究，大致分为三个发展阶段：单一的数学、物流模型和效益成本分析法；运筹学模型;交通规划理论与前两者相结合的枢纽港站优化布局模型第二节 数学物理模型与效益成本分析法一元交通枢纽港站布局的重心法原理：是一种模拟方法，它将运输中的交通发生点和吸引点看成是分布在某一平面范围内的物体系统，各点的交通发生、吸引量分别看成该店的重量，物体系统的重心就是枢纽港站设置的最佳点数学模型 设规划区域内有n个交通发生点和吸引点，各点的

5、发生量和吸引量为Wj(j=1,2, n)，坐标为（xj,yj）,其中 j=1,2, n，需设置枢纽港站的坐标为(x,y)，枢纽系统的运输费为Cj。根据平面物体求重心的方法，枢纽港站最佳位置的坐标为：例：交通发生（吸引）点j发生（吸引）量Wj运输费率Cj坐标xjyj120000.05038230000.05082325000.07525410000.07564515000.07588一元枢纽港站布局的微分法系统的总费用：成本分析法本分析方法是在已经具有一个枢纽港站位置的选择集的前提下，以枢纽系统的总成本最小为目标，通过简单的财务计算，比较最佳的位置。假设n个交通发生点，分别具有发生量(W1,W2

6、,Wn)，而且用一定的准则已经得到m个待选港站位置(P1,P2, ,Pm)，每个港站的建设运营成本为(R1,R2, ,Rm)，单位吨千米运费相同为F，各交通发生点到港站的距离用矩阵Ddij(i=1,2, ,n)表示，则每个待选站点的总费用为：上述三类方法的缺点：在求解过程中都以静态的总费用为选优目标，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道路上的相互交织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，单一费率无法反映枢纽运转的实际情况。重心法和微分法是纯粹的数学解析方法，它求解采用的距离是平面上的几何距离，而实际的交通网

7、络并非如此，所求数学解没有实际意义，只能作为下一步分析的最粗略的初始解成本分析法实际只是一个简单的港站选址成本比较法，除了具有上述费用计算的不足外，由于它必须得到一个待选站点集合，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等问题。第三节 运筹学模型与方法多元枢纽港站布局的混合整数规划法在交通枢纽的货运系统中，由于存在着货种的差别，不同货种在枢纽内部流动的费用和对港站布置的要求不同，因此枢纽货运港站的布局比客运港站的布局要复杂，不确定运输也更多。但从区域整体的角度看交通枢纽的布局，可以从货流整体的角度来进行规划，多元枢纽港站布局的模型应运而生。设在一个供需平衡的系统中

8、有m个发生点A（i1，2，3，m），各点的发生量为ai；有n 个吸引点Bj ，各点的需求量为 bj ；有q个可能设置的备选港站地址Dk 。发生点发生的交通量可以从设置的港站中中转，也可以直接到达吸引点。假定各备选地址设置枢纽港站的基建投资、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港站布局的最佳方案。多元枢纽港站布局的数学模型为：约束方程为：这种方法在理论上是非常完善的，但仍然是对实际问题的大大简化，没有考虑枢纽站点规模的限制、建设成本、运营费用的非线性等实际影响因素。运输规划模型从一个较长的时间段来考虑，港站枢纽的基建投资对整个选址过程的经济效益影响并不大，可以不考虑，模型可简化

9、为约束方程为：式中，dk为备选网点k最大可能设置的规模，Xk为备选网点k的闲置能力该方法叙述明确，但事先需要确定备选站点集合的数量及位置，以及节点之间的运输价格，由于不同区域、不同运输方式、不同货物的运输价格差异较大，使得运输价格的确定具有相当难度，模型中通常取一个宏观的统计值来统一表征运输价格，这样做的缺点是无法对运输价格的变化产生相应的反应，同时也无法衡量交通枢纽所处交通网络的变化对枢纽规划的影响。P1P2P3P4适站量F18.007.807.707.807000F27.657.507.357.155500F37.157.057.187.6512500F47.087.207.507.451

10、2500吸引量4000800070006000例：运输费用表P1P2P3P4适站量F165005007000F255005500F34000800050012500吸引量4000800070006000在F3处设置站场时的适站量分配表P1P2P3P4适站量F170007000F255005500F44000800050012500吸引量4000800070006000在F4处设置站场时的适站量分配表CFLP法CFLP(Capacityed Facility Location Problem)法是针对交通枢纽的港站规模有限的情况提出的。基本思想：首先假设交通枢纽的港站布局方案已经确定，即给出一组

11、初始港站集合，根据该初始方案，按照运输规划模型求出各初始港站系统的发生、吸引范围，然后在各港站的服务范围内分别移动港站到其他备选地址，以寻找各服务范围内总成本最小的新港站位置，再将新港站位置代替初始方案，重复上述过程，直至整个综合交通枢纽的港站服务范围内的总成本不能再下降为止。这种方法在理论上是非常完善的，但仍然是对实际问题的大大简化，没有考虑枢纽站点规模的限制、建设成本、运营费用的非线性等实际影响因素。上述几种模型在实际的综合交通枢纽规划应用中还存在很多问题，例如运输费用的非线性变化、交通网络的改变对枢纽布局的影响、不同交通枢纽之间的相互关系等，都不能得到很好的解答。因此，我国目前的交通枢纽

12、规划实践中，采用数学模型进行定量计算的并不多，或者定量计算的结果仅仅作为定性分析的参考。第四节 交通规划理论优化布局模型前面介绍的各种交通枢纽港站布局模型和方法，都是从数学角度进行的分析和建模，没有区分不同的交通方式，也不能同时计算不同交通方式的枢纽布局。这是综合交通枢纽布局面临的第一个问题。在综合交通枢纽规划中，一方面由于受自然条件的限制，使得火车站、港口和机场的选址和布局可以调整的空间比较狭窄，另一方面对综合交通枢纽在中转换乘、运输组织方面的要求，又使得一体化的考虑综合交通枢纽中的各种交通运输港站的布局非常必要。所谓“综合交通枢纽规划”，是从综合交通系统的角度，最大程度的协调各种交通枢纽的

13、港站布局，使它们在整体最优的目标下有机衔接。因此，要求用一个数学模型来囊括所有交通方式的枢纽规划，不仅没有必要，而且在现阶段是不现实的。解决这一问题的思路是：从寻找一个与其他交通方式联系最为密切、可调整余的较大的基本交通方式入手，通过优化这一基本交通方式枢纽布局，来带动整个综合交通枢纽的优化。五种交通方式中，公路运输系统作为联系其他交通方式的纽带，其灵活性和可调整性较大，因此可以从公路交通枢纽的布局入手，对其站场数量、位置进行优化和调整，在优化过程中，把铁路、水运、航空和管道这几种交通方式的枢纽作为公路站场布局的约束条件，使得公路站场的布局最大限度地保证各种交通方式的有机衔接，从而提高综合交通

14、枢纽的运转效率。以公路交通枢纽的站场规划布局为基础，分两个阶段进行综合交通枢纽港站布局规划模型和方法。第一阶段是在公路交通枢纽服务范围内，分别从其客、货发生源出发，根据用户平衡原理，选择各自认为最优的路径，到达客、货运站场。第二阶段是旅客或货物到达枢纽的有关港站后，有运输企业根据企业的运营管理情况，按一定的时间、路线和配载方法，把它们运到目的地。两个阶段的连接点就是综合交通枢纽的港站。由于规划者不能控制交通市场供需双方的微观行为，只能通过合理规划和布局枢纽的港站，来达到宏观引导需求者的选择和供给者的运营行为，使整个运输系统达到社会效益最大或者广义费用最小的目标。第一阶段模型假设1：交通需求者对

15、不同交通方式港站的选择，取决于该次出行的距离。假设2：每个交通港站内部的运营管理已达到最优状态。在第一阶段，对外交通需求者是利用城市道路来实现从出发地到交通港站的出行，这一部分交通量与城市交通混合在一起，主要具有城市交通流的特征。因此我们采用传统的四阶段交通需求预测法，分析它们在城市交通网络上的分布特征，并根据这一特征初步确定公路交通枢纽站场的备选集合，计算步骤如下：1、确定综合交通枢纽的服务范围2、以公路交通枢纽为基准，根据土地使用特征划分综合3交通枢纽内部的客货交通小区3、确定交通路网4、公路交通枢纽交通小区的交通量发生、吸引预测5、交通分布预测6、客货运交通量分配7、初步确定客货运枢纽港站的备选位置第二阶段模型得到公路交通枢纽站场的备选集合后，第二阶段的模型采用物流学中求解“物流中心选址”问题的运筹学模型和方法，从备选集合中求解合适的站场位置。由于四阶段交通需求预测法预测的是道路交通量，而与交通站场各项指标关系更为密切的是客货运的运输量，因此需要对综合交通枢纽的总运输量、分交通运输方式运输量进行预测，并根据我国交通部的规定，预测公路交通枢纽组织量、适站量