城市CNG加气站布点评价方法研究_童岱

第15卷　第4期2002年10月中　国　公　路　学　报China Journal of Highw ay and TransportVo l.15　No.4Oct.2002文章编号:1001-7372(2002)04-0098-03收稿日期:2001-12-15作者简介:童　岱(1963-),男,四川安岳人,四川工业学院讲师,工学硕士.城市CNG 加气站布点评价方法研究童　岱,黄海波(四川工业学院汽车与交通工程系,四川成都　610039)摘　要:分析了城市CNG 加气站选址对城市交通的影响,提出在加气站选址时应对这一影响进行评价,并给出了评价计算方法。

关键词:CNG 加气站;选址;评价中图分类号:U 491.8 文献标识码:AStudy of the method of evaluating the layout of CNG station in cityT ONG Dai,HU ANG Hai-bo(Depar tment of A uto mobile and T raffic Eng ineering ,Sichuan U niv ersit y of T echno lo gy ,Chengdu 610039,China )Abstract :Author s analyze the influence of CNG station lo catio n o n the tr affic sy stem of the city ,sugg est that the influence should be assessed before deciding the layout of planning stations and state the method of the evaluation.Key words :CNG station;lay out;evaluation0　前　言随着城市CNG 汽车保有量的增加,城市加气站如雨后春笋般地出现,许多城市都在规划或建设更多的加气站,以满足急剧增加的加气需求。

由于加气站大多分布于城郊,用户必须专程前往加气,故而形成以加气为目的的交通流,对城市交通产生影响。

目前,在城市CNG 加气站规划选址上,大多只从城市规划、土地利用、投资和安全等方面考虑。

笔者认为城市中大量“加气交通流”的出现,会使某些路段交通量过大,造成拥挤和堵塞,从而影响整个城市交通系统。

因此笔者就评价城市加气站布点对城市交通的影响进行一定的研究。

1　评价指标(1)城市CNG 汽车加气过程是城市交通的一个组成部分,其形成的“加气交通流”,既受制于城市交通,也影响城市交通。

当这一交通流在某路段上超过了道路容量时,势必造成该路段交通堵塞,从而影响整个城市交通。

因此,增加的“加气交通流”是否造成路段交通堵塞,是评价加气站选址合理的一项重要指标。

(2)城市加气站的选址直接关系到用户在前往加气过程中空驶里程及加气时间,影响用户的使用经济性和加气决策。

因此,将加气空驶里程和加气时间的长短作为评价加气站选址是否合理的另一指标。

2　评价模型与方法2.1　评价系统基本假设与过程框图城市CNG 汽车加气过程是受多方面影响的复杂过程,为简化和抽象问题,特提出如下几点假设:(1)CNG 汽车加气过程总时间主要取决于起止点的往返时间;(2)城市或小区的CNG 供需是平衡的;(3)CNG 用户主要以加气成本来选择加气站。

根据评价目标,为使评价模型给出便于决策人参考并具有实际意义的评价,采用如图1所示的评价过程框图。

2.2　城市小区的划分及CNG 加气OD 矩阵的确定2.2.1　城市CN G 用户分布当前,城市CNG 汽车主要是公共汽车、出租车和环卫车辆,它们加气行为的一个重要共同特征是图1　评价过程“不载客专程前往加气”,因此,根据加气行为规律,可以确定:公交车辆加气需求的发生点为其公交线路的始末站点或收班后的停车场,环卫车为公司停车站场,出租车则以客流主要集散地或出租车停车场为加气需求发生点,如商贸中心、文化中心、交通枢纽站场、医院等。

针对发生点加气需求调查,掌握其加气量大小、行为特征和要求。

对于公交和环卫用户,可直接调查车辆数来确定需求量;而对出租车加气用户,则可通过调查发生点处出租车到达量来间接确定加气需求。

2.2.2　城市小区的划分一般城市CNG加气网络是由若干个加气站组成,根据其布局总体原则,这些加气站应分布于城市周围。

实际上,CN G汽车需加气时驾驶员总是驶往最近或次近的加气站,这样就形成了依据地理方位布局并且较为固定的加气目的地。

另外,行政管理为了统一协调加气,以发挥供需双方的最大经济效益,给加气车辆选择加气站点作出一定的指导,这样CNG用户就会固定于某处加气,使得分小区服务符合实际。

如何划分小区没有一个固定的模式,不同的城市形态和布局有不同的小区划分。

笔者认为,总体上小区的划分应遵循下列几点:(1)由于安全和土地使用的因素,加气站一般不设在城市中心区域,因此划分时可将城市中心区域排除;(2)小区应以需求较集中地为中心向周围辐射,区域不宜太大,应控制在合理范围内;(3)每个小区设置的加气站数不宜太多,并利用重心法简化为一个;(4)尽量使用户少的需求发生站点位于小区边缘,适当考虑城市的自然分界和路网结构,总之,划分的小区既要符合实际的加气服务规律,又要达到简化问题的目的。

2.3　道路容量评价在总体假设下,经过上述小区处理和加气需求调查分析确定后,就可获得该加气站选址方案的小区加气分布OD矩阵。

同时,根据路网结点和用户发生点,建立路网矩阵,分析路口容量及道路通行能力,形成路网容量矩阵,从而为容量评价建立起路网信息。

假设CNG汽车驾驶员充分了解加气过程的最短路线,并总是选其为行驶路线。

采用DIJKSTRA 算法找出各OD对的最短路径,记录为T=(O,L),O=[1,…,n],L=[1,…,m]K e=1　(e为最小树的边)K e=0　(e不为最小树的边)式中:O为小区加气OD对集;L为对应的最小树边集。

根据最安全考虑原则,假设各OD对加气需求高峰同时到达,则可得出任意路段e的加气交通量Q e=∑ni=1K e q i式中:n为加气OD对数;K e为加气OD对路段选择系数。

通过检验主要路段的交通容量状况,得出该选址方案对城市交通的影响评价。

2.4　用户加气广义费用的确定根据评价指标,CNG加气站选址应以整个系统用户前往加气所耗费的费用最小为最佳。

由于用户加气所耗费用主要与行驶里程和耗用时间有关,行驶里程长消耗燃料多,表现为货币费用增加;加气耗用时间长会造成其它工作的延误,间接费用增加,研究表明出行的货币费用与出行时间是成比例的,因此,采用广义费用来衡量加气的经济性。

定义路网上某路段e上出行广义费用C e为C e =A t e+B L e,A为单位时间价值(元/h),它取决于城市社会经济条件;B为单位行程的耗费(元/km),主要由车辆和交通状况决定。

一般它们是常量,由统计得出。

根据交通工程的研究,路段上交通流的速度与流量存在一定关系,随着流量的增加,速度在经过一段几乎不变的过程后开始明显减少,流量越接近道路容量,速度的减少率愈大。

即:某路段在交通流量Q时,其行驶速度与流量函数为　V(Q)=V0(Q≤F1)V0-V0-V1F2-F1(Q-F1)(F1<Q≤F2)V11+V1(Q/F2-1)(8l)-1(Q>F2)式中:V0为该路段自由速度;V1为在道路容量F2处的速度;F1为自由流下允许的最大流量;F2为路99第4期 童　岱,等:城市CNG加气站布点评价方法研究 段最大流量;l为路段的长度。

因路段平均出行时间为t e=l V(Q) 最后,就可算出该路段在交通量为Q的广义费用C e(Q)。

实际上,路段上的加气交通流是因加气站的建立而新产生的,可以认为是交通流增量。

由于路段的成本—流量函数是随着流量的增加而增加的,因此,加气交通流的出现必将带来成本的增加。

为评价加气交通流对交通的影响,研究相应的边际成本,求解路段在加气交通流这一增量作用下,所带给路段出行成本的变化,并以此评价加气站选址对城市交通的影响。

设路网中路段e的高峰交通流量为Q e,则:该路段运行总费用为C=Q e C e(Q e)边际费用为C′e=5Q e C e(Q e)5Q e=C e(Q e)+Q e5C e(Q e)5Q e 如加气交通流量为$Q,则该路段运行费用增加量为$C e=$QC′e 这样,在对城市CNG加气站多套选址方案进行评价时,通过上述计算,就可求出各方案关键路段或全部路段的运行费用增加量,该增加量最小的方案,即为对城市交通影响最小的最佳选址方案。

3　结　语城市CN G加气站作为城市交通系统的一部分,它的布局和选址对城市交通有着直接的影响。

因此,在规划选址时,不能仅从土地利用、投资和安全等方面考虑,还需评价其对城市交通的影响,只有这样才能做到真正意义上的CNG加气站优化选址。

参考文献:[1]　毛保华,曾会钦,袁振洲.交通规划模型及应用[M].北京:中国铁道出版社,1999.[2]　王　炜.道路交通工程系统分析方法[M].南京:东南大学出版社,1990.[3]　李作敏.交通工程[M].北京:人民交通出版社,2000.[4]　袁　虹.综合交通枢纽布局规划模型与方法研究[J].公路交通科技,2001,18(3):101—105.(上接第89页) 在节点层次划分的基础上,利用农村公路网“三路”的区位论分析准则,分析出长治市内各层次路段数如表1所示。

表1　长治市农村公路分类型区位路段数区位种类类型1类型2类型3类型4经济路10686通达路1520813出口路149 将上述两种布设结果,在现状路网的基础上进行整合布设,并考虑各约束因素作用,最终得到长治市规划期内各层次公路网布局方案如图2所示。

图2中,长治市到各县城及各县城与该县域内重要乡镇间道路可由重要度最大树得到,各出口路、资源开发路及部分通达路由交通区位法分析得出。

与现状路网相比,该布局层次分明,结构优化,消去断头路,呈现出较好的网络分布,并能使规划人员更加清晰地认清每条道路的作用,为长治市农村公路发展提供了更好的决策依据。

通过在长治市农村公路网规划中的实际应用,笔者认为该方法符合《农村公路网编制大纲》中要求的方法简单,科学实用的原则,相对于农村公路网的图2　长治市县乡公路网布局特点,做到了理论与实践相统一,定量计算和定性分析的有机结合。

参考文献[1]　张树升,周　伟,王元庆,等.公路网布局的逐层展开法[J].西安公路交通大学学报,1995,15(Sup1):112—116.[2]　管楚度.交通区位论及其应用[M].北京:人民交通出版社,2000.74—101.[3]　王元庆,贾守镇,郝素斌,等.长治市农村公路网发展规划[R].西安:长安大学,2000.100 中　国　公　路　学　报 2002年。