第五章 公路网规划

二、结点规划方法
公路网结点研究的任务是选择确定公路网必须联结的控制点（地区）。选择结点的规 划方法称为结点规划法。 选择结点的方法：重要度法、动态聚类法、模糊聚类法、模拟退火聚类法等。下面重 点介绍重要度法。 重要度是对区域内各结点相对重要性的一种综合量度，用重要度来排定结点的顺序,进 而选择结点的方法称为重要度法。交通部公路规划设计院在公路网规划使用了这种方 法。 根据我国实际，可选择人口（反映区域活动机能）、工业产值（反映区域产业机 能）和社会物资产耗总量（反映社会的运输需求）或商品零售总额（反映区域的商业 功能）等3项指标作为选择运输网络结点的定量分析标准。
第五章 公路网规划
公路网络规划:以一定的优化目标和约束条件为依据，采用适当方法选择规划线路， 将选定的控制结点连接起来，形成区域未来公路网的过程，也称公路网布局规划。 广义的公路网规划:调查、分析、预测、规划、评价、决策等整个工作过程 是狭义的公路网规划:在对区域公路网现状进行了调查分析，对区域社会经济及交通 需求进行了预测之后，具体设计产生区域公路网络规划方案的过程和方法。
(Qa − Qb ) Sc ≤ α max (Qa ax=max（∠DOA，∠DOB）。 式（5-3）中未考虑到支线的造价（元·km-1）。如果假设支线的造价为k，按上述 相同的原理，可得使交通费用和造价最小的走向为
α = sin −1
3．目的性 公路网具有特定的功能和一定的目的性，众多的公路正是按此目的性组合而成公路 网。每条公路也只有在特定的路网系统中，才能充分发挥汽车运输的优势，给区域的 整体交通运输创造良好条件。 区域公路网的主要功能： （1）满足区域内外的交通需求，承担区域内外的运输联系； （2）维持区域内交通的通畅及保证交通运输的快速和高效益； （3）确保交通安全和提供优质运输服务； （4）维护生态平衡，防止水土流失，注意环境保护，方便人民生活； （5）满足国防建设和防灾、抗灾需要等。 4．适应性 任何一个系统总是存在和活动于特定的环境之中，且必须与之相适应。公路网是 区域公路交通运输的基本组成部分，而公路交通运输是区域综合运输的子系统，综合 运输则是为区域的社会、经济、政治、文化等的总体服务并为其组成部分。公路网必 须适应于区域国土开发利用和经济发展规划，适应于区域综合运输系统发展规划，适 应于公路交通运输的发展需要。
2．公路网连通度 其定义为规划区域内各节点间依靠公路交通相互连通的强度，评价公路网布局的合理 程度。计算公式为
（二）评价指标及其数学模型
1．公路网密度 公路网密度的大小反映了一个国家或地区的公路发展水平，在某种程度上体现了 路网结构规模的合理性，它是公路交通宏观规划的重要指标之一。 几种不同的表达方式： （1）面积密度（km·km-2） 指单位面积拥有的公路里程长度，面积密度使用最为普遍。计算公式为 DA=L／A (5.6) 式中的L为区域公路总里程（km），A为区域总面积（km2）。 （2）人口密度（km／万人） 2 km 指单位人口拥有的公路里程长度，计算公式为 DP=L／P (5.7) 式中的P 为区域人口总量（万人）。 （3）车辆密度（km /百辆） 指单位数量车辆占有的公路里程长度，计算公式为 DN=L／N (5.8) 式中的N为区域车辆保有量（百辆）。
定义重要度：
Pi G S a1 + a2 i + a3 i Zi = Ge Se Pe
(5.1)
式中 Zi—第i结点的重要度（现状或未来预测值）； Pi—第i结点的人口； Pe—区域内各结点人口的平均值； Gi—第i结点工业总产值； Ge—区域内各结点工业总产值的平均值； Si—第i结点的社会物资产耗总量或商品零售总额； S e—区域内各结点社会物资产耗总量或商品零售总额的平均值； a1、a2、a3—分别为第i结点以上三项指标的权重。
2
− (Qa − Qb )S c = 0
sin α =
当C点仅与其中一点（例如A点）有交通联系时，Qb=0；如果支线与干线的运输 单价相同，即Sz=Sc，此时sinα=1，α=90º。这显然不合理的，所以式（5.2）的 约束条件是
(Qa − Qb ) S c (Qa + Qb ) S z
(5.2)
α = sin −1
公路网的基本要求 （1）路网内公路四通八达，即要求区域内有一定数量的公路以满足公路运输适应“面” 的需要，充分体现公路运输深入门户的优越性； （2）干支结合，即要求各条公路具有相应的技术等级，并在整体上达到技术标准配套， 干线公路与一般地方道路组合协调； （3）布局合理，即要求公路网络性能要好，公路走向与技术标准的选定必须局部服从 整体，并且在宏观方面根据实际需要和可能作出路网最佳方案的选择； （4）效益最佳，即要求路网方案的最终效益须通过科学评价和定量分析，并加以优化 决策，从而使得公路网在使用中获得较好的经济效益和社会效益，而对环境的负面影 响最小。 （二）公路网的特征 1．集合性 区域公路网是由运输点和公路路线等许多元素按一定方式组合而成，区域范围内运 输点的规模和重要性不同，公路网的组合结构与级别亦有所差别。我国目前的公路网 可以分为3个级别，即国道网、省道网和地方道路网（县乡公路）。 2．关联性 公路网的关联性包含着时间与空间两方面的特征。
第一节
一、公路网的概念 （一）公路网的含义
概述
公路网指某一区域内的公路网络系统，简称路网。在区域公路网规划中，区域内的 城市或集镇，以及某些运输集散点（大型工矿、农牧业基地、车站、港口等），被视 为一个结点，称为运输点。公路网就是指这些运输点相互之间的公路连线，各条路线 按要求联接起来，形成一个有机的整体，从而构成公路网。 合理的公路网一般应具备以下几个条件 （1）有必要的通达深度和公路里程长度； （2）有与交通量相适应的道路技术标准和使用质量； （3）有经济合理的平面网络。
第二节 公路网规划方法
一、公路网规划的内容
1．结点研究 结点研究是在对区域各结点，也就是运输点的经济现状和未来社会经济发展趋势、区 域发展中的地位和作用、交通需求大小作分析预测基础上，根据规划层次，确定本级公路 网必须联结的控制结点和规划公路网应达到的通达深度。 2．网络研究 网络研究以一定的优化目标和约束条件为依据，采用适当的方法选择规划线路，将确 定的控制结点联结起来。 3．线路研究 确定规划路网中各线路或路段的走向和技术等级，并进行交通质量评价。 4．交叉口研究 交叉口研究就是确定交叉口形式、控制方式，并进行交通质量评价。
（二）切合实际，量力而行
公路网规划必须遵循从实际条件出发，一次规划，分期实现，既要保证公路建设适应 区域交通运输的需要，同时也要切实可行。
（三）讲究效益，保护环境
公路网络是区域社会经济发展重要的基础设施之一。公路运输的目标是满足区域社会 经济发展的需要，完成客货运输任务，促进区域社会经济协调可持续发展，同时实现其自 身的经济效益。 体现社会利益公平分配原则；能否促进整个区域社会经济的平衡协调发展；能否保护 生态环境和自然资源，发挥区域的人文生态特色等，保证规划路网达到最佳综合效益，实 现社会的可持续发展
1．技术评价 公路网的技术评价是从公路网的技术性能方面分析其内部结构和功能。 2．经济评价 公路网的经济评价是以公路网为整体的经济效益分析。 3．环境评价 公路网的环境评价是分析公路网系统对规划区域的社会环境方面的作用和影响，包括 是否促进国土和自然资源的开发利用，水土保持和环境保护条件的改善以及对区域政治、 经济和文化等方面的影响。
三、网络规划方法
常用的网络规划方法有3类： ① 经验调查法，即专家论证法； ② 数理解析法； ③ 系统分析法。 专家论证法西方国家在60年代以前，我国在80年代以前采用，现在基本不用了；数理 解析法是由前苏联一些经济地理学家在70年代提出的，主要借鉴几何原理和力学原理， 以提高运输效率、缩短运输线路里程为目标推导出来的，可用于初始网络的拟定或小 规模新开发地区的路网规划；系统分析法是60年代以后随着现代区域运输网络规划方 法的形成和发展而产生的方法。 支线连接法 设O点与A、B两点间的OD交通量分别为Qa和Qb，支线和干线的运输单价分别为Sz和Sc。 作O点对AB线的中垂线（长度为L3），AD和BD长度分别为L1和L2，CD的长度为x，则 总的运输费为
P = (Qa + Qb )OCS z + [(L1 − x )Qa + (L2 + x )Qb ]S c = (Qa + Qb ) L2 + x 2 ⋅ S z + (Qa L1 + Qb L2 )S c − (Qa − Qb )xS c 3
dP = (Qa + Qb )S z dx
x L2 3 +x
（四）系统分析，整体优化
1． 外部条件与内部条件相结合 对系统的外部条件进行分析和研究，在于弄清楚目前和将来所处环境的状况，把握系统 发展的有利条件和不利因素。对系统的内部条件进行分析，主要是研究系统的组成要素、 要素之间的关系以及系统的结构、功能等。 2． 当前利益和长远利益相结合 选择一个好的方案，不但要从目前利益出发，而且还要考虑到将来的利益。 3． 局部利益和整体利益相结合 在一个系统中，有些子系统从局部来看是经济的，但从全局看可能是不经济的；有时某 个子系统从局部看并不理想，但整个系统的效益却比较好。对系统的要求应是整体效益 的最佳化。 4． 定量分析和定性分析相结合 定量分析是指对数量指标的分析，它可以用模型、公式、数据指标等方式表示出来。对 那些不易或不能用数量表示的指标，如政治形势、政策因素、环境污染造成的某些影响 等，则可用定性分析的方法来处理。 5． 协调性原则 对复杂系统来说，协调原则很重要，只有保证系统及其各个子系统相互协调地工作， 才能获得系统的最优运转。
二、公路网技术评价 （一）评价指标的基本要求
1．科学性 要求评价指标具有理论依据，并能在数量和质量方面，以及空间和时间上充分 反映路网的技术特征和使用品质。 2．可测性 包括2个方面的含义：一是评价指标可根据一定的方法和手段求得；二是所用的 基础资料比较可靠和容易取得。 3．可比性 相同指标可用于不同方案的比较，为此力争使指标实现定量化。对于非定量指 标，应有相对优劣程度的评定指标。 分类指标： 一类是反映路网结构性能的指标：公路网密度、公路网连通度、公路网铺面率、 公路网的可达性以及公路网中位点的吻合性等； 一类是反映路网使用功能的指标：公路网平均车速、公路网拥挤度、公路网里 程拥挤率、公路网平均交通事故率、公路网服务水平等。
（三）公路网的图式 区域公路网在平面上所显示出的图形，可以简化成为以运输点或交叉为结点、两点 间的公路为边的网络图式。 公路网的网络图（亦称为运输联系图）可直接用于公路网规划中的设计和计算。但 由于各个规划区域的运输点地理位置及影响公路走向的因素千变万化，网络图式不可能 千篇一律，这给设计计算带来困难，为了寻求路网布局方面的一般规律性，总结出6种 典型的公路网的网络图式，图5-l所示。
图 5-l 典型路网示意图 (a)三角型 (b)棋盘型 (c)并列型 (d)放射型 (e)树叉型 (f)条型
二、公路网规划的基本原则 （一）综合运输，协调发展
我国“七五”计划提出“适应煤炭运输，展开以铁路为中心的，集疏运公路、水运、 接运港口相配套的运输网络建设； “八·五”和“九·五”也提出了计划。2010年远景规划 对综合运输发展提出了明确目标和措施，这些均是公路网规划的重要依据。各地区对于今 后不同期限内的交通运输发展亦有规划，这同样是区域公路网规划的重要依据。
(Qa − Qb ) S c ≤ α max (Qa + Qb ) S z + k
(5.4)
第三节 公路网规划方案的评价
一、评价系统的组成
公路网的评价系统由3个子系统组成，即技术评价、经济评价和环境评价.
公路网的技术评价
公路网评价系统
公路网的经济评价
公路网的综合评价
公路网的环境评价