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2 交通运输规划理论与模型

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专题二 交通规划理论与方法

一、 交通运输规划理论与模型

(一) 交通运输规划的概念 (二) 交通运输规划的分类 (三) 交通运输系统组成

(四) 交通运输网络规划的基本内容

(五) 交通运输网络规划制订的基本原则 (六) 交通运输网络规划的工作步骤 (七) 交通运输网络规划方法 实例:

1. 新加坡城市规划与综合交通网规划 2. 北京交通规划-《段里仁:网路、路口、信号灯、

停车场、交通安全、大公交》;《京张高速公路八达岭死亡地带原因分析》

二、 交通运输“十一五”计划和2020年发展规划

(一) (二) (三) (四)

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铁路“十一五”计划

铁路2020年发展规划-《中长期铁路规划》 公路“十一五”计划 公路2020年发展规划《国家高速公路网规划》

 交通规划(Traffic planning)—即包括对问题的预测,也包括对问题发展的策划。  古人云:“凡事预则立,不预则废”。

一、 交通运输规划理论与模型

(一)交通运输规划的概念

1. 交通的定义:交通,通常被广义地定义为人、货物、信息的地点间,并且伴随着 人的思维意识的移动。

由于人和货物的移动与信息的移动在速度上的差异,并且信息的移动已经形成 了独立的学科, 所以,交通又被狭义地定义为人或货物的地点间,并且伴随着人的思 维意识的移动。

这种伴随着人的思维意识的移动,也就是说,一些自然现象,例如,流水、下雨、 刮风以及泥石流等物体的单纯地点间的移动不能称为是交通。伴随着思维意识的移 动可以分为以下两种:

(1)移动的本身有价值,如旅行、驾车兜风(Drive)等非日常性移动; (2)移动的结果有价值,如工作、购物等日常性移动。 2、交通的经济学分类:在经济学领域,将交通分为以下两类:

(1)本源性交通需求:移动的目的是为了移动者自己本身,且由他人难以代替的 交通需求。例如,上学、 访友、观光、度假、看病等;

(2)派生性交通需求:可以由他人代替的需求交通。例如,业务、工作等;

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传统的交通规划研究的内容为派生性交通需求。但是,随着人民生活水平的提 高和周休两天制度在大多数国家的实行,近年来本源性交通需求也被作为研究对象 广泛地研究着。例如,对旅游交通和假日交通的研究等。

3、交通的作用可以分为以下两类:

(1)交通的经济作用:交通的发展可以缩短运输时间,降低运价,促进地区间交流,扩大市场,降低生产成本,促进城市化,扩大就业,促进地区间专业分工,抬高物价等作用;

(2)交通的社会作用: 交通的发展可以打破距离的隔阂,形成一体化社会,促进社会的形成与交流。世界著名的“丝绸之路”即是如此,它的开通促进了我国与世界的经济和文化交流。然而,一体化社会的形成又可能导致社会的均一化,使富有地方特色的城市失去原有的特色而趋于平均化。

交通的发展可以节约时间和有效地利用时间,节约的时间可以用来自学、娱乐等,同时交通的建设还可以防灾救灾和有利于社会福利。

4、交通规划的定义

交通规划是有计划地引导交通的一系列行动的展开,即规划者如何提示各种目标, 又如何将提示的目标付诸实施的方法。

5、交通规划的前提

交通规划必须满足:(1)规划主体的存在;(2)对规划对象的期望状态,方向、认识的一致性;(3)规划主体可以在某种程度上左右规划对象的可能性;(4)在特定时点,对规划的必要性的认识;(5)规划作业投入的资源(时间、人力、资金、信息等)的存在,即作业本身的可能性。

考虑到交通规划的性质,一般而言,交通规划的主体具有公共性。规划对象为主要的交通设施和交通服务。

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6、构成要素

交通规划的构成要素分为:需求要素、供给要素和市场要素三部分。

需求要素分为移动的意识决定主体,如个人、团体(家庭、企业、政府等)和移动的对象,如人、物。

供给要素分为交通工具,如汽车、列车、船舶和飞机; 交通路,如道路和节点(车站、枢纽和停车场等); 运行系统,如信号控制系统,信息管制中心等; 经营系统,如交通服务的组织化,管理和运营。

市场要素有交通市场的调节系统,如经营主体和市场框架(经营主体的决定、收费标准、法律等)。

 1.运输研究的层次与分类:——三个层次

 战略(Strategic) 宏观层 —— 运输政策:

大跨度、宽视野

 战术(Tactical) 中观层 —— 运输规划:  运营(Operational) 微观层 —— 运营管理:

对某一时间段、每一环节考虑都非常细致,重点在静态方面

区别特征:在于它们观察问题的角度由粗到细、考察间隔的细节是由大到小变化。三者研究通常是相辅相成的,宏观研究需要以微观数据为基础与依据,微观问题则往往需要以宏观为指导。

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 2.规划的概念

规划(planning)通常有两种含义:

“规划”作为名词,是指某一对象为达到未来发展目标的一种有条理有系统的打算或设计。“规划”又可作狭义与广义两种解释。

狭义的规划是指在一个确定的目标下选择实现该目标的手段,因而规划问题属于技术上的。

广义的规划还应包括政策的制定、目标的选择以及为达到该目标所选择的手段等多方面。

从名词意义出发,主要解决“是什么?”的问题,包括规划对象、规划方案内容等。

“规划”作为动词,是指某一对象为达到未来发展目标而制定打算或进行设计的行动。

从动词意义出发,主要应解决“做什么?”和“如何做?”的问题, 包括确定规划目标、设计与选择方案等。

Hall(1980)指出: 规划作为一项普通活动是指编制一个有条理的行动顺序,使预定目标得以实现;其主要技术成果是书面文件,附有适当的统计预测、数学描述、

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定量评价以及说明规划方案各部分关系的图解或准确描述规划对象的具体蓝图。

Geddes在20世纪初提出了把规划建立在客观现实基础上的规划思想,即提出调查—分析—规划方案的经典顺序。

20世纪60年代,人们提出了着眼于控制论的系统规划思想,即目标—信息调查—方案预测与模拟—评价—选择—连续监督的循环顺序。当对于目标和基础数据进行复核而证实有新变化时,即做出相应修改。因此,规划是一个连续过程而不是一次的规划方案。  3.交通运输规划的概念

交通运输规划是指为完成确定的目标,在一定地域范围内对交通运输系统进行总体战略部署,即据社会经济发展的要求,从当地具体自然条件和经济条件出发,通过综合平衡和多方案比较,确定交通运输发展方向和地域空间分布。

简言之,交通运输规划是确定交通运输发展目标,并设计达到该目标的过程。其主要内容包括:1)确定运输

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线网结构、2)港站地点位臵、3)能力规模及4)建设序列。

(二)交通运输规划的分类

1.按运输对象分为:客运规划、货运规划。 2.按规划方式分为:综合运输规划(是多种运输方式[铁、公、水、航、管]协调发展的规划)、单一运输规划(是专门研究某一种运输方式的规划)。

3.按规划范围分为:城市交通规划(是指某一城市内的交通运输发展规划)、区域运输规划与国家运输规划(是一地区乃至全国的交通运输规划);或分为:交通运输网络规划(基础部分)、交通运输系统规划(流量实体、控制系统等)。

4.按规划期限长短分成:远期规划、中期规划、近期规划。

5.按规划的阶段分成:总体规划(是关于交通运输发展的纲领性规划,是交通运输业各项建设的战略部署)、详细规划(是前者的深化与具体化)。

6.按规划变量的性质分为:动态规划(变量在规划期

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间随时间变化)、静态规划(变量在规划期间被假设为不变的量)。

7.按规划层次分为:宏观规划、中观规划、微观规划。 8.按规划专题内容分为:交通运输布局规划、各项运输工程规划等。

交通规划的种类因以哪部分构成要素为对象的不同而异。一般而言,交通技术人员承担的交通规划是在以政府等公共部门为规划主体,以交通路为中心的交通设施及其运用为主。为了有效地解决交通问题,需要从需求、供给和市场三方面进行综合考虑。

(1)按移动对象分类

a.旅客交通规划:研究旅客的流动以及以此为基础的交通网络发展战略与规划; b.货物交通规划:研究物的流动以及以此为基础的交通网络发展战略与规划。 (2)按交通方式分类

a.道路交通规划:研究道路交通发展战略及其规划; b.铁路交通规划:研究铁路交通发展战略及其规划;

c.港湾交通规划:研究港湾交通发展战略及其集疏网络规划。 (3)按交通设施分类

a.交通路规划:研究高速公路、一般道路、铁路线路、自行车专用道、行人专用道和交通网络等的规划;

b.交通节点规划:研究立体交叉、站场、停车场、交通枢纽和机场等的规划。(4)按交通服务分类

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a.公共交通规划:研究公共电汽车、新交通系统、铁路等公共交通线路、网络、运行、服务等的规划;

b.特定用户交通规划:研究以残疾人、老龄人等交通弱者为对象的交通规划; c.特定交通服务规划:研究急救活动用、避难用交通服务等的规划。 ......

(5)按交通服务对象空间规模分类

从交通服务的空间分布看,还有与空间构成对应的交通现象,因此,交通规划又可以分为:

a.国际交通规划:研究国际交通网、亚洲公路网等的规划;

b.全国交通规划:研究高速铁路网、高速公路网、航空等干线交通网的规划; c.区域交通规划:研究大城市及其周边交通规划、省级交通设施及其服务等的规划;

d.城市交通规划:研究以城市为中心的交通设施及其服务等的规划; e.地区交通规划:研究市中心区、商业区、住宅小区等的交通设施及其服务规划。

这种特定空间性规划需要政府性规划主体的存在,但是,该种交通规划一般需要综合考虑各种经营、供给主体,交通方式,交通服务,交通设施,并且满足居民的需求,所以,通常为综合交通规划。 (6)按规划目标时期分类

a.长期交通规划:是一种宏观性战略规划,一般规划期在15年以上; b.中期交通规划:是一种较为宏观性战略规划,一般规划期为5-10年; c.短期交通规划:是一种近期发展规划,一般规划期为5年。

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交通规划还可以按基本构思、基本规划、建设规划、实施规划和管理规划等规划形成阶段分类。

上述交通规划的分类属于政府主导型交通规划。在实际工作中,还有民营企业为主的交通规划,例如,交通企业的交通设施建设规划,配送部门的新的交通服务规划,旅客运输规划,物流规划等。

综上所述,交通规划可以分为若干种类,这里讨论的交通是指政府机关作为规划的主体进行的区域性交通规划,并且以中、长期的综合交通规划为主要对象。

(三)交通运输系统组成——通常由以下4部分组成 1.基础设施:交通运输的固定设施(或物质)部分,如公路的路段、枢纽站,铁路的线路、路基、轨道、车站,管道、水路航道,港口,飞机场等,即为交通运输网络部分。这里所指的网络包括公路网、铁路网、航道网、航空网、管道网等多种运输方式的网络。

交通运输网络是由节点(枢纽站、港口等)和连线(公路、航道等)组成的,因此,交通运输系统中的基础设施部分即为网络部分。现代交通运输网络具有立体性,即不再是单一结构,而是五种运输方式相互补充、相互配合、相互竞争的综合运输网络。

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2.载运工具:是指交通运输的移动设施(或物质)部分,如车辆、船舶、集装箱、飞机、铁路货车、客车等。 3.管理与控制系统:包括机车车辆管理控制系统(主要指技术方面的管理与控制,如行车调度与控制、道路的几何尺寸设计和导航设备等)与交通流量管理控制系统(包括交通标志、地面画线、交通信号控制系统、交通流量监测设施、运行规章制度等)。

4.交通流:包括物流和客流两部分,即社会经济发展对运输业运送货物和旅客的需求产生的交通流量。其大小和分布主要受到外部环境(如社会经济发展状况、地理条件等)、科学技术水平以及人的交通行为和观念的影响等。

交通规划的内容与方法

交通规划属于交通工程学的一部分,主要包括以下几部分内容: 1、交通调查(Traffic Survey)

交通调查是为交通规划提供基础数据和资料的必要手段,并且是交通规划的主要内容之一,一般有以下几种:

(1)个人出行调查(Person Trip Survey,统称PT调查):以地区内居民为对象,主要调查城市居民某日的出行情况和交通工具利用情况,为城市综合交通规划提供基础数据。为了保证调查的精度,通常还进行补充调查,主要有:

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(a)家庭来客调查; (b)宾馆,饭店来客调查; (c)道路边界线调查;

(d)车站,港湾,机场等枢纽设施客流调查。 个人出行调查一般每十年调查一次。

(2)货物流动调查:货物流动调查被作为城市圈域综合交通规划的一环,为了把握工作日一天的货物的流动而进行。一般每10年调查一次。

(3)机动车OD调查:调查车辆的OD属性,出发和到达时刻、载运情况、匝道(IC-Inter Change or Ramp)的利用等情况。一般每5年调查一次。

(4)断面交通量调查:调查路网某一断面的道路属性,交通属性和车辆行驶属性。一般每5年一次,作为辅助检查性调查,中间年份还进行一次。

2. 出行的生成、发生与吸引

(1)出行的生成(Trip Production):研究调查对象区域交通生成的总量。 (2)出行的发生与吸引(Trip Origin and Destination):研究调查对象各小区的发生交通量和出行吸引总量。

3. 出行分布(Trip Distribution)

研究各小区发生与吸引交通量在小区之间的分布情况。 4. 出行方式划分(Modal Split)

研究出行分布交通量的交通方式划分情况,即各种交通方式分担总出行OD交通量的比例。

5. 交通量分配(Traffic Flow Assignment)

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研究如何将出行方式划分后的交通量合理地分配到各自的交通网络上去。该问题可以归结为用户的行驶径路选择问题。

上述从出行的生成到交通量分配的过程,因为有四个阶段,所以通常被称为“四阶段预测法”,过程示意图如下。

6.成本收效分析(Cost Binefit Analysis)

研究交通规划项目实施、运行时的成本和由项目的建设带来的收益情况。考虑到交通项目的社会性和公共性,成本效益分析不仅是财务分析,更重要的是它的社会效益, 即直接效益和波及效益。 交通规划的发展历史及其现状

交通规划作为一门学问,可以说是随着汽车的发展而发展起来的。1886年,卡尔.本茨(Karl Benz,1844-1929)和戈特利伯.戴姆勒(Gottlieb Diamler,1834-1900)

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同年发明了汽车,尤其是亨利.福特(Henry Ford,1863-1947)于1908年将自己设计的T型车在流水线上实现批量生产之后,轿车很快进入了美国人的家庭,实现了福特要“使得每个工薪家庭能买得起汽车”的奢望。

由于轿车进入美国人的家庭,城市内部道路拥挤问题出现,合理规划和建设道路的必要性被逐渐提高到议事日程上来。

1926年,美国在哈福大学首先创建了道路交通专业;

1938年,又在耶鲁大学创建了该专业。然而,科学性地实施交通规划则在第二次世界大战之后,加利福尼亚大学运输工程研究所,德克隆斯大交通研究所等专门的研究机构相继成立。从此,在美国城市内部,开始从以大量输送工具为中心的交通形态变为以私人轿车为中心的交通形态。

图1.5.1 \"奔驰1号”世界上第一辆汽车 图1.5.2戴姆勒四轮汽车

图1.5.3 福特-T型车(1908年)

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(1)交通调查

a.个人出行调查(Person Trip Survey,简称PT调查):

PT调查是以规划地区内的居民为对象进行的一种综合性交通行为调查,它调查居民一日的交通出行情况,是城市交通规划中必不可少的部分。随着时间的推移和人们对交通问题认识的提高。人们逐渐地认识到解决大城市交通问题,仅仅对道路部分断面进行交通量调查是远远不够的,必须对路网甚至对综合交通网络进行调查。

作为在城市圈域内,对居民某日的出行行为进行的调查,美国是在世界上首先遇到了道路交通拥挤问题,因此首先以定量的调查数据为基础进行了综合交通规划。美国于1953年首先在汽车城底特律城市圈进行了个人出行调查。

英国于60年代初期就进行了城市综合交通规划所必须的交通调查。1964年在雷塞施特市进行的综合交通规划是英国进行科学性城市综合交通规划的先驱,至今已经进行了5次PT调查。

日本1966年由九州地区建设部门进行的福冈市的PT调查是最早的试验性调查;1967年,第一次广岛城市圈的调查是最早的正式PT调查,以后每隔10年举行一次,并且使其制度化。但是,各地区的调查时间没有得到统一,至今进行了4次调查。

在我国,PT调查开始较晚,1985年在北京进行的交通调查为我国首次进行的PT调查。2000年,又进行了第2次PT调查。 德国共进行了2次PT调查。

PT调查牵涉的范围大,需要的资金多,因此,在有些欧美国家没有持续进行,日本为该调查坚持最好的国家。

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b.货物流动调查

物流调查是调查货物流动以及物流相关设施的情况。日本从1970年开始举行,至今调查了5次。 c.机动车OD调查

机动车OD调查是调查机动车辆的起迄点情况,以把握交通发生的源头数据,分为一般机动车OD调查和断面机动车OD调查两种。日本于1958年开始,在全国内范围内进行该项调查,以后结合断面交通量调查,每5年举行一次。

我国机动车OD调查大多是根据需要间断性进行的不定期地方性调查,至今没有进行全国性机动车OD调查,这对我国的交通规划很不利。 d.断面交通量调查

断面交通量调查是调查某一道路断面上道路结构和交通流的具体情况。该调查分间歇式(又称“非连续式”)和非间歇式(又称“连续式”或“常时式”)两种。 日本从1962年开始进行道路断面交通量调查,并且每5年进行一次,中间年的第三个年头还进行一次检查性调查。

近年,我国在高速公路、主要国道和省道上也布设了交通量观测地点,并且进行了道路普查,其数据也将逐渐得到有效利用。 (2)交通规划的变迁

对于20世纪80年代之前,这里依照Jones(1983)的分类,因此将交通规划分为以下几个阶段:

第一阶段(1930年~1950年)

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规划的目的:由新的代替道路的规划,缓和政策或消除交通拥挤。

技术方法:道路交通量调查,以机动车保有为基础的交通量成长预测,基于经验的交通量分配。

第二阶段(1950年~1960年)

规划的目的:主要解决市内汽车交通急剧增加带来的交通阻塞,为汽车交通的道路交通规划。其特点是以高通行能力道路为对象的长期性道路规划。

技术方法:家庭访问调查、道路交通量调查,以道路交通为对象的三阶段(交通发生与吸引、交通分布、交通量分配)预测法。 使用参数:个人收入、社会人口结构、汽车保有量。 第三阶段(1960年~1970年)

道路交通状况:美国汽车保有量激增,在市中心高峰时必须进行汽车通行限制,“美国人都为汽车教信徒,美国是靠高速公路发展起来的”--刘易斯.曼福特。 规划的目的:通过综合交通规划,合理分配交通投资(私人交通对公共交通),征收停车费,进行长期性交通规划。

技术方法:四节段预测法出台,分析单位由车辆至人;交通方式划分阶段被导入到了交通需求预测之中;一般化费用开始使用;个人选择模型出台。 第四阶段(1970年~1980年)

规划条件:交通问题开始多样化,例如,大气污染、噪音、拥挤、停车难、交通事故、公共交通衰退、交通弱者问题,变更工作时间,规划过程中的住民参加,公共交通问题等。

规划的目的:强调局部性,注重短期性规划,低成本交通营运政策。

技术方法:研究趋于多样化,主要表现在:a.集计模型的精炼化和简化;b.非集计模型的出台和应用;c.渐增规划、反应规划等。

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第五阶段(1980年~1990年)

规划条件:城市环境问题恶化,交通事故、堵车、交通弱者问题收到重视; 规划的目的:强调微观性和局部性。

技术方法:将计算机等尖端科技用于交通规划。主要有: ①计算机的急速发展导致了仿真技术; ②静态到动态;

③ITS等高科技(行驶线路导向、GPS、GTS、ETC等)的研制; ④非集计模型的重视;

⑤四节段法的静态问题向动态方向发展; 第6节段(1990年~现在)

规划条件:环境问题、交通事故、堵车等。 规划的目的:环境保护、复苏城市公共交通。 技术方法:

①ITS的重视及产品化; ②动态预测技术与方法; ③重视老年人与伤残人; ④重视交通环境;

⑤路面电车、轻轨的复苏; ⑥重视研究旅游交通。 思考题

1.交通规划原理的核心问题是什么?它与土地利用之间有什么关系? 2.试叙述交通规划理论的发展过程。

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(四)交通运输网络规划的基本内容

交通运输网络规划就是要确定交通运输网络的发展目标,以及设计达到该目标的过程。换言之,就是研究: 1)“建立一个怎样的交通运输网络?” (确目标) 2)“如何建立这样的交通运输网络?” (设计达到该目标的过程)的问题。包括:

1.第一部分:交通运输网络发展规划—发展的依据、规划的基础

通过对规划地区社会经济发展及交通运输的供需分析,确定交通运输网络发展方向、性质、规模。明确“建立一个什么样的交通运输网络?”这一根本问题。

2.第二部分:运输网络布局规划—总体规划的核心 主要研究各种运输方式的网络的空间分布。通过对规划地区的自然、经济条件分析与交通流分析,确定运输网络的布局和结构。

3.第三部分:运输网络工程规划—总体规划的重要组成部分

主要研究交通运输网络各项专项工程的规划。是运输

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网络建设投资的重要依据。

4.第四部分:运输网络环境规划—完成规划方案所需外部条件

包括配套的政策、规定、调控措施以及筹资方案等。 第二、三、四部分分别从布局、工程、环境三方面阐述“如何建立这样的交通运输网络?”的问题。 上述四部分内容细化,得具体工作内容为: 2. 调查分析社会经济和交通运输网络的现状、发展趋势及其综合评价。

3. 分析预测各种运输方式的技术经济特征和适用范围,预测其客运量、货运量及其流向;确定各种运输方式发展方向与规模;确定规划运输网络的总体布局;确定基础设施的建设规模与建设重点。

4. 设计可行的网络规划方案,通过优化与评价提出推荐方案,并进行必要的综合技术经济论证。

5. 拟定实施规划的总体安排和分阶段建设项目,估算实施规划的建设投资并提出资金筹措渠道和方式,分析实施规划的条件和保障措施,确定近期交通运输网络

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发展目标、内容、建设项目。 6. 对规划实施后的效益进行评价。 7. 制定有关的政策法规。

8. 提出配套的运输政策与调控措施。

9. 提出有待于进一步研究论证的重大问题(包括技术、经济、政策等方面),对实施规划过程中需要上级部门解决的重大问题,提出对策与建议。 (五)交通运输网络规划制订的基本原则 1. 交通运输与社会经济发展相适应的原则 2. 综合运输网协调发展的原则

3. 交通运输基础设施与运输工具协调发展的原则 4. 网络的点、线能力协调发展的原则 5. 择优发展、经济合理的原则 6. 近期和远期兼顾的原则 7. 资源节约原则

(六)交通运输网络规划的工作步骤

1. 规划第一阶段——了解调查

1)现状调查:自然、经济、地理、资源、工农业布局、

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运输网络等 2)现状描述:

A. 网络图描述法

B. OD(Origin-Destination)矩阵描述法

C.评价法—先建评价指标体系、定重要程度、评价 3)现状分析与评价

2. 规划第二阶段——确定规划目标

即在一定的环境与规定的时间内,在运输需求预测基础上,确定交通运输网络规划所要达到的预期结果。主要工作步骤如图2-3所示。

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1)目标的确定——据客货流特点、发展趋势及运输量特征确定

2)目标的描述——可采用建立评价指标体系的方法进行,如图2-4

3)目标的论证——论证规划目标的必要性、可行性和现实性

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3.规划第三阶段——方案的设计与选择

即进行具体规划编制,其工作步骤主要包括: 1)方案设计——设计多个备选方案

2)方案的选择、评价与审查——优化(择优)过程

4.规划第四阶段——方案的实施与反馈

规划确定后,在实施中要随时跟踪客观条件的变化进行审查与反馈,对规划进行修正。同时,要研究制定

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具体可操作性的政策和具体措施,如技术、投资、价格和组织政策等,以保证规划方案顺利实施。

如果审查结果不满意,则应反馈至组织活动阶段,从规划的目标开始重新进行考察与修正。主要工作步骤如入2-6所示。

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(七)交通运输网络规划方法 1. 规划方法的发展过程

秦始皇统一全国后,实行“车同轨,书同文”,有利于中央集权统治。“车同轨”可算是早见之于文字记载的交通规划原则。当时的交通需求主要不是来自经济,而是出于统治者政治、军事的需要。如果没有能使中央政令和军事力量迅速到达全国各地的交通道路网,即“车同轨”,便不可能有全国统一的中央政府,即“书同文”。

二者精辟地描述了我国古代交通与政治的关系。 古罗马帝国军事上强胜一时,也是与拥有发达的道路交通系统分不开的。

随着商品经济的发展,交通与经济的关系逐渐密切起来。

将交通规划与经济分析联系起来,是1850年考尔(Kohl)对资源的地区分布与运网形状间的关系的研究。

研究域间人口流动方式的重力模型,是1895年莱文斯(Ravenstein)提出来的。虽然重力模型有其不足之处—以单一参数代替节点所有“吸引”特征—但不能不承认莱文斯的开始性工作,对以后以定量手段研究交通供

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需关系开辟了前进的道路。20世纪五十年代以前,诸如零售重力模型(1929年Reilly)、空间互作用模型(1948年Stouffer)、域间出行重力模型(1949年Zipf)等的研究工作,应该说是在莱文斯工作基础上的发展。

1955年贝克曼(Beckmann)等人对运输供需间的平衡模型的研究,再次将交通规划理论的研究工作推向一个高峰。

交通规划工作随着交通运输在国民经济中的作用与地位的日益突出,越来越受到重视。关系到全局的运输网络规划,即使是资本主义国家,也都受到中央政府的直接干预或决策。

以美国为例,1824年联邦政府开始改造内河和新修运河航道,1825年至1833年建成伊利运河,推动了运河修建的高潮,使运河网与五大湖和密西西比河联通,形成美国第一个先进的交通运输系统。

1902年美国国会通过了河港法案,据此成立了陆军工程兵委员会,负责内河工程项目的建设,并开始大规模的深水航道建设,使主要内河、五大湖、沿海形成以密西西比河为主干的深水航道网,使之能通行载重量达

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5~6万吨的顶推船队,五大湖成为美国第四海岸,实现了内河运输系统的现代化。

由于在南北战争中及向西部开发过程中,铁路发挥了重要作用,在美联邦政府支持下,19世纪六十年代以后,掀起了筑路高潮,包括政府赠予铁路公司沿线121.92米的土地;每修1哩长的线路可得到1.6~4.8美元的贷款以及允许铁路公司再出售10万美元的公债股票。促使筑路高潮的到来,铁路发展顶峰,路网长度曾达41万多km。

本世纪二十年代中期以后,美联邦政府又将注意力转向公路。其对公路的扶持与资助,最关键的支持是始于1916年的“联邦援助公路计划”(FAMP),根据该计划仅在1960~1981年间,援助资金达5200亿美元。1921年又制定了联邦公路法,它促使正式建立了干线公路网,所有干线公路网修建和改造计划资金的90%和次级公路(干线公路的集散线)资金的75%由联邦政府提供,其余由州政府筹集。干线公路将人口5万以上的城市和人口在2.5万以上的乡镇连接起来。

从美国综合运网的形成和发展过程看,经历了由内河运输网、次级铁路网、然后是公路网及航空网,最后

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形成现代化的综合运输网络的。这一发展过程是由当时美国经济及科技技术发展决定的,而不是一条发展交通运输的必由之路,为我们研究和发展我国的综合运输网络,提供了可供借鉴的经验。

我国交通网络规划历来受到交通部门的重视,如五十年代,通过调查和技术经济论证,编制了四纵六横的航道网发展规划、公路国道网规划。规划方法是采用苏联的以技术经济论证为主的领导、专家决策法。1990年交通部制订了公路网规划的编制方法,并颁发了正式文件,已将公路网规划纳入了基本建设的前期工作。

八十年代初,交通系统某些单位开始引用西方的一些定量分析方法,主要是将各类模型应用于交通规划,但仍限于某些运输子系统,如水上运煤系统、集装箱运输系统、矿石运输系统及粮食运输系统等。真正将整个交通系统,进而又将交通—经济作为一个相关联的大系统作为研究对象,是1985年才开始的,并且在这几年的研究工作中,部属科研设计单位和院校,取得了一批令人瞩目的研究成果,其中不少处于本学科世界水平的前沿。这应归功于交通部对软科学研究的高度重视和正确

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领导。

综上所述,国内外交通运输网络规划工作,经历了一个从早期盲目摸索 到依赖数学模型,进而发展到现在定性与定量相结合的模型及专家诊断法的过程,其间与掌握经济规律,建立数学模型,运用统计数据,科学地利用计算机是分不开的。

从功能角度分析,交通运输网络规划方法大体上可以分为3种类型。

第一类:区域研究方法

特点:全局观点强,它从所研究的区域整体包括地理、社会、经济的全局出发,安排交通网络。

不足:它不研究具体交通网线路,对选线分析粗略,结合具体情况不够。

该类方法又可概括为3个分支:

1) 国土分区法(分区理论)——重点是研究区域的划分,而以交通作为基本参数。

2) 经济位势法(梯度理论)——从已经形成的经济区域出发,研究经济区划间的交通联结。

即从生产力布局、自然资源开发、地理因素分析,

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甚至,从军事、社会、法律等角度做出研究,获得交通联结的必然格局。包括“中心城市辐射法”、“城群连接法”和“重要度法”等。

3) 总量分析法——用区域的经济、社会、运输的总量及其预测数据,估计交通的投资和各类线路长度的总量控制数据。

这类方法很多,如“运/产系数法”、“运/耗系数法”、“弹性系数法”、“密度指标法”、“模型计算法”(如投资模型、成本效益分析模型、交通经济反馈模型)。 利用模型计算对交通总指标的分析,几乎采用了一切先进技术手段,还建立了动态、时变、递阶、模糊等各类优化模型。

第二类:选线研究方法

这类方法从客流、货流、交通流、吞吐量的预测出发,研究线路的规划。比较适应于一条线路的可行性分析。对交通规划而言,则显得整体性研究不足,难于确定整个网络布局。大致可分为2个分支:

1) 研究线路的供需适应关系为主要内容。如:线路运量(交通量)估测法;运量吸引法(研究直接吸引与

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间接吸引);运/产系数法;出行系数估计法;沿线大企业运量直接调查法等。

2) 研究线路的成本效益分析。如:日本的“诱增型模型”,研究了该公路修建后的效益,以作为选线的依据。

第三类:流强研究方法

该方法以交通流量的强度为建立交通网络的依据。同时对区域理论和选线理论做出研究,并使之紧密结合。其基本手段是:建立O—D流以研究区域经济和运量的规模和分布,又将O—D流转换为网络流,根据流的强度选择线路问题,因而具有以上两类方法的优点。缺点是建立O—D矩阵比较困难。因而,采用什么方法建立O—D矩阵类型便是该类研究的关键技术。

研究途径:

1) 在O—D流的建立和调查方法方面,从直接调查法发展到间接调查法(交通部“七五”课题“交通系统动态学仿真及网络规划”),使大规模O—D矩阵的建立成为可能。

2) 对O—D矩阵的认识,已从物流O—D 发

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展到物流与运量两类O—D矩阵;以后 又发展到四类O—D矩阵,将物流、运量、枢纽、线路4个方面用O—D矩阵联系起来。将综合运网规划方法提高到一个新的水平。

3) 在配流研究——将O—D流转化为网络流——方面,建立了数十种配流模型,使网络流的理论计算更逼真于真实。

如何选择规划方法?,应从我国国情出发做出分析。

 分区理论与梯度理论的比选

交通网络与国土开发和区域经济发展战略紧密相关。而在区域开发理论方面,我国与国外确有重大区别。

1) 首先,以美国为例说明国外流行的分区理论和交通网络规划方法在我国实行中的困难。

美从国土规划的高度研究了分区理论,在19世纪后期开始,20世纪初期已经获得了一系列的成果,20世纪六十年代已付诸实施。最著名的分区法有两种:

(1)标准城市统计区(Standard Metropolitan Statistical Area),简称SMSA。1960年全美有200个,大

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约包括了全美人口的2/3。

(2)功能经济区(Functional Econmic Area),简称FEA。所有SMSA均为FEA,5万居民以上的中心城市均包括在内,1960年共有350个区,包括了全美96%的人口。理想区为矩形,从中心商业区至区内各贸易点距离为50英里。

图1-1所示为按矩形道路网设计的理想功能经济区(67年)。

该区分R、D、N三级商店,从中心城市R到8个D级贸易区须60分种的汽车旅行时间。D级半径为30分钟,N级贸易区半径为15分钟。

D N ND D NN

NNN R■D NN NND D ND

D FEA分区方法已采用为美国现行的邮区(Zip Code)。 由于美国已将国土面积划分为FEA,而且,全国分布

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比较均匀,已经有了区内的公路交通网络,所以,美国的交通规划比较简单,将5万人口以上的城市由高速公路联结起来,形成区际交通网,这便是全国的主要交通网络。

与美国方法相似,原西德高速公路网为5万人口以上城市及90%的5万人口以下的城市的联结。日本则为10万人口以上城市的联结。

美国等西方国家所研究的分区理论,显然不适合我国国情,无论从人口密度的差别或地域开发程度的悬殊考虑,我国采用分区理论都不适宜。

2) 我国比较公认的国土开发理论,都是从承认地区间的差别为出发点。如“梯度开发理论”,它将中国划分为东、中、西三个地带,这3个地带的经济、交通状况截然不同,建立全国一致的理想区是完全没有意义的。 我国在研究公路主骨架网络时,曾以50万人口以上的城市联结为基本网络。但是,由于各个地带中,同样50万人口的城市,其覆盖面积大不相同,交通量相差十分悬殊。在西部地带人口十分稀疏的地区,近年根本无高等级公路的必要(无须封闭),因而使得国道主骨架中包

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含了一般公路。最终,使得交通网络规划方法的依据“交通流强度”,即采用“流强研究方法”而不是美国式的“分区研究方法”。

分区理论对我国经济发达地区(包括江苏省在内)同样不适用。如,苏南地区已形成密集的城群结构,虽然已经有了相当密集的交通网,仍须提高线路质量和密度来适应经济发展的需求。而在苏北地区,还不能与之相比。因此,在我国亦应采取“流强研究方法”的基础上,适当考虑区域开发问题。

我国对区域理论的研究,除梯度理论外,还有“经济区理论”,依次而建立的交通规划理论有“中心城市辐射法”、“城群连结法”、“经济区割集法”等,共同思想是从区域的“经济位势”来确定交通网络,归根到底,仍属于“流强研究法”的范畴。

(二)不同的社会发展历史时期的对策

我国目前普遍提出综合运网规划的研究,而西方工业发达国家历史上很少有综合运网规划的案例。西欧、南美较小国家的综合运网规划,大都以公路研究为主体,

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附带地研究其它运输方式,这一特点与所处的历史时期和社会发展的背景有关。以美国为例说明。

美国的航运现代化是继“马车时代”后首先崛起的。然后是铁道系统的发展。在100余年以前,美国的铁路里程已达到6万公里。最高时期达到40余万公里,后来逐步为公路所取代,拆除了约40%的铁轨,目前仍有20多万公里。即,美国的航运与铁路都已经有了相当的发展,不存在大规模发展的问题。

美国公路的发展高潮是第二次世界大战之后,1944年美国78届国会第三次会议通过的(洲际与战略公路)提出修建高速公路的规划。仅从1952~1976年就投资3810亿美元(回收额为2170亿美元)。所以为单一的公路网规划。目前,公路网已经饱和了,也不存在大规模发展的问题。所以,他们着重研究公路网上的信息系统,以提高公路网的运输效率。

美国大力发展高速公路网是从经济发展的战略高度作出的决策,对于战时工业体系转向汽车工业为支柱之一的战后工业体系的考虑,是其基本依据之一。

而我国目前交通运网状况比较落后,铁道系统不到7

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万公里,连适合铁道运输的长途初级产品的运输还未解决好。公、水运也落后,民航尚处于起步阶段。总的说来,交通运输是国民经济的薄弱环节,与西方工业发达国家的状况不同。所以,我们要有一个交通大发展的时期,而且是综合运输的大发展时期,这是我国历史发展的需要。

研究综合运输网络必须研究社会经济系统对交通的需求,必须研究多方式的分流,必须研究选线的依据——流的强度。所以,采用O—D流、网络流及分流方法是综合运输网络规划的一种最有效的方法。即为用“流强研究法”的依据。

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