第三章(交通枢纽规划布局)
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➢ 方便城市生产和居民生活，尽量避免和减少对城市的不良影响。
3.规划布局遵循原则
➢ 充分考虑规划区域在全国运输网络中的地位；（定位问题，是干什么的？能够 满足市场需求不？等等。） ➢ 引导需求（“城乡一体化、区域组团、城镇体系化”衔接点等）； ➢ 适度超前（为未来的发展提供空间，但要考虑有序性、预期性）； ➢ 多种运输方式相互协调（提高运输效率，规模化、系统化）； ➢ 规划、建设、管理三位并重（规划合理、建设质量高、管理水平现代化）； ➢ 遵从区域（城市）规划（顾全大局）。
4.枢纽规划布局的概念模型
基本思想——建模求解；结合网络设计和规划求解（运筹学）的基本手 段和理念，可以构想，通过构建一模型，设计算法，定能求出枢纽布局的数目、 设计到发量（规模）、具体位置等。
问题描述如下：
目标函数（obj.）：客运系统——旅客的最求目标（在枢纽内停留时间最短或完成 出行花费时间最短）
2）前提条件
该方法实质上就是要求以下几点 即可求解： ➢ 定义一个几何平面系统； ➢ 各点的坐标（点是指在区域内 相互间有业务量的点）； ➢ 点到点的运输量； ➢ 运输费率。
一般重心法求解结构图
3）模型表达
x
nБайду номын сангаас
C jW j x j
j 1
y
n
C jW j y j
j 1
n
C jWj
j 1
n
C jWj
货运系统——货物运输最求目标（在枢纽内作业费用最少或完 成运输花费成本最小）
技术作业系统——设施设备运行最求目标（最大的作业能力） 约束条件（st.）： ① 业务需求约束（客货源）
② 投资约束（枢纽点运行前期投资成本） ③ 运营费用约束（后期费用约束，是难点） ④ 其他约束（如用地约束、与周边衔接约束等） 注：① 旅客在枢纽内的停留时间主要包括购票、候车、托运、换乘或其他业务 所需时间等； ② 旅客出行时间花费包括枢纽内停留时间、其他方式乘车时间等； ③ 货物运输在枢纽内的作业费用主要包括装卸费、换装费、办理相关手续 时间消耗费用等； ④ 货物完成运输成本包括枢纽内作业费用、运输过程费用等。
j 1
4）特点分析
x, y — —决策点的平面坐标； x j , y j — —第j个产生点的横纵坐标值 ； W j — —第j个产生点到决策点的运 量； C j — —第j个产生点与决策点间的 运输费率。
➢ 只能对一元问题求解；
➢ 解的实用性不强，往往与实际存在较大差距，一般可作为其他方法的 初始解；
件及自然环境等因素，对①枢纽站场的数目、②地理位置、③规模、④与其他枢纽
的相互关系进行优化和调控，实现整个交通枢纽运输效率的最大化。
2.布局的基本要求
➢ 服从交通运输网络的规划（考虑运输网络整体的系统化）；
➢ 保证各种运输方式之间的相互协调（通达性）；
➢ 考虑生产力布局（在能力上留有余地，以适应社会、经济发展，同时也不能造 成浪费）；
Y 推荐方案
3.2 交通枢纽规划布局理论与方法
发展历程（三个阶段）：单纯的数学物理方法——运筹学等——现代交通流 理论、现代交通规划学。
3.2.1 数学物理方法 1.重心法
1）方法定义
是一种模拟（平面几何）的方法，它将运输系统中的交通产生点看成是分布 在某一平面范围内的物体系统，各点的交通产生量看成该点的重量，物体系统 的重心就是枢纽场站设置的最佳点，用求几何重心的方法来确定交通枢纽场站 的最佳位置。
求的满意解。
5）特点分析
➢ 弥补了重心法没考虑系统总费用的缺点；
➢ 迭代法求解是有终止的，N次后的解可能更优，因此所求解只是满意解（局部 最优解）；
➢ 其一元问题的实质没变，其他因素也未做更多考虑。
3.重心法与微分法的改造 1）对多元问题求解的改造
连续性的枢纽选址问题往往是多元的，按照平面区域的分布原则，可以 对重心法进行改造，对应前提如下： ➢ 满足连续性枢纽布局决策的一般原则，即不超出一个给定的平面区域范 畴，各节点对间运算满足传统重心法计算法则； ➢ 整体平面区域可以按照多元枢纽布局需求特征进行分割，在每一个分割 的小区中分别存在一个枢纽决策点； ➢ 各分割小区不影响需求节点对的相互关系。
3）模型表达
n
12
F C jWj (x x j )2 ( y y j )2
j 1
F — —系统总费用
4）模型求解
n
C jW j x j
(x xj )2 (y yj )2 1 2
F 以 Fx
0 建立关于x,
0
y的联立方程组，求得
y
x j1
n C jW j
(x xj )2 (y y j )2 1 2
j 1
y
n
C jW j y j
j 1
n
C jW j
j 1
(x xj )2 (y y j )2 1 2 (x xj )2 (y y j )2 1 2
在此基础上，定义一个初始可行解（重心法所求），采用迭代法，经过N次
迭代，对所求解进行反馈比较，在N个解中哪个使得系统的总费用最小，即为所
第三章 交通枢纽规划布局
3.1 交通枢纽港站规划布局概述
1.规划布局的主要内容
交通枢纽布局是指枢纽内部各种交通设施的合理配置，以实现整个交通枢纽的 运输效率最大化的目的。交通枢纽所在区域，由于受到交通发生吸引源的分布、交 通运输网络特点和自然环境等因素的影响，使得在同样的地域范围和同样的交通运 输网络上，布局不同的枢纽站场，会导致不同的交通运输效率和社会经济效益。因 此，交通枢纽的合理布局，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和方法，综合考虑交通发生吸引源的分布情况、交通运输条
5.枢纽规划布局的一般流程
确定枢纽目标、功能和布局原则
相关因素分析（人口、社会经济、用地规划、城 市功能分区、城市对外交通、生产力布局等）
规划区域运输需求分析与预测
枢纽站场现状分析
布
枢纽站场规划布局
局
方 案
提出各种布局方案
调
整 枢纽站场个数 枢纽站场规模 枢纽站场选址
既有方案的评价和优选
N
方案满意
➢ 求解过程考虑的因素过于简单化、理想化，很多问题都为考虑（如：系 统最优问题，节点到发问题，费率问题等）。
2.微分法 1）产生背景
在重心法的基础上，按照系统最优的理念，提出系统总费用最小化。
2）方法思想
各产生点到决策点间的费用和构成系统总费用，在连续的平面区域内，要 使得总费用有极小值，则可依托求偏导数的思想解决问题。
3.规划布局遵循原则
➢ 充分考虑规划区域在全国运输网络中的地位；（定位问题，是干什么的？能够 满足市场需求不？等等。） ➢ 引导需求（“城乡一体化、区域组团、城镇体系化”衔接点等）； ➢ 适度超前（为未来的发展提供空间，但要考虑有序性、预期性）； ➢ 多种运输方式相互协调（提高运输效率，规模化、系统化）； ➢ 规划、建设、管理三位并重（规划合理、建设质量高、管理水平现代化）； ➢ 遵从区域（城市）规划（顾全大局）。
4.枢纽规划布局的概念模型
基本思想——建模求解；结合网络设计和规划求解（运筹学）的基本手 段和理念，可以构想，通过构建一模型，设计算法，定能求出枢纽布局的数目、 设计到发量（规模）、具体位置等。
问题描述如下：
目标函数（obj.）：客运系统——旅客的最求目标（在枢纽内停留时间最短或完成 出行花费时间最短）
2）前提条件
该方法实质上就是要求以下几点 即可求解： ➢ 定义一个几何平面系统； ➢ 各点的坐标（点是指在区域内 相互间有业务量的点）； ➢ 点到点的运输量； ➢ 运输费率。
一般重心法求解结构图
3）模型表达
x
nБайду номын сангаас
C jW j x j
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C jW j y j
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C jWj
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货运系统——货物运输最求目标（在枢纽内作业费用最少或完 成运输花费成本最小）
技术作业系统——设施设备运行最求目标（最大的作业能力） 约束条件（st.）： ① 业务需求约束（客货源）
② 投资约束（枢纽点运行前期投资成本） ③ 运营费用约束（后期费用约束，是难点） ④ 其他约束（如用地约束、与周边衔接约束等） 注：① 旅客在枢纽内的停留时间主要包括购票、候车、托运、换乘或其他业务 所需时间等； ② 旅客出行时间花费包括枢纽内停留时间、其他方式乘车时间等； ③ 货物运输在枢纽内的作业费用主要包括装卸费、换装费、办理相关手续 时间消耗费用等； ④ 货物完成运输成本包括枢纽内作业费用、运输过程费用等。
j 1
4）特点分析
x, y — —决策点的平面坐标； x j , y j — —第j个产生点的横纵坐标值 ； W j — —第j个产生点到决策点的运 量； C j — —第j个产生点与决策点间的 运输费率。
➢ 只能对一元问题求解；
➢ 解的实用性不强，往往与实际存在较大差距，一般可作为其他方法的 初始解；
件及自然环境等因素，对①枢纽站场的数目、②地理位置、③规模、④与其他枢纽
的相互关系进行优化和调控，实现整个交通枢纽运输效率的最大化。
2.布局的基本要求
➢ 服从交通运输网络的规划（考虑运输网络整体的系统化）；
➢ 保证各种运输方式之间的相互协调（通达性）；
➢ 考虑生产力布局（在能力上留有余地，以适应社会、经济发展，同时也不能造 成浪费）；
Y 推荐方案
3.2 交通枢纽规划布局理论与方法
发展历程（三个阶段）：单纯的数学物理方法——运筹学等——现代交通流 理论、现代交通规划学。
3.2.1 数学物理方法 1.重心法
1）方法定义
是一种模拟（平面几何）的方法，它将运输系统中的交通产生点看成是分布 在某一平面范围内的物体系统，各点的交通产生量看成该点的重量，物体系统 的重心就是枢纽场站设置的最佳点，用求几何重心的方法来确定交通枢纽场站 的最佳位置。
求的满意解。
5）特点分析
➢ 弥补了重心法没考虑系统总费用的缺点；
➢ 迭代法求解是有终止的，N次后的解可能更优，因此所求解只是满意解（局部 最优解）；
➢ 其一元问题的实质没变，其他因素也未做更多考虑。
3.重心法与微分法的改造 1）对多元问题求解的改造
连续性的枢纽选址问题往往是多元的，按照平面区域的分布原则，可以 对重心法进行改造，对应前提如下： ➢ 满足连续性枢纽布局决策的一般原则，即不超出一个给定的平面区域范 畴，各节点对间运算满足传统重心法计算法则； ➢ 整体平面区域可以按照多元枢纽布局需求特征进行分割，在每一个分割 的小区中分别存在一个枢纽决策点； ➢ 各分割小区不影响需求节点对的相互关系。
3）模型表达
n
12
F C jWj (x x j )2 ( y y j )2
j 1
F — —系统总费用
4）模型求解
n
C jW j x j
(x xj )2 (y yj )2 1 2
F 以 Fx
0 建立关于x,
0
y的联立方程组，求得
y
x j1
n C jW j
(x xj )2 (y y j )2 1 2
j 1
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n
C jW j y j
j 1
n
C jW j
j 1
(x xj )2 (y y j )2 1 2 (x xj )2 (y y j )2 1 2
在此基础上，定义一个初始可行解（重心法所求），采用迭代法，经过N次
迭代，对所求解进行反馈比较，在N个解中哪个使得系统的总费用最小，即为所
第三章 交通枢纽规划布局
3.1 交通枢纽港站规划布局概述
1.规划布局的主要内容
交通枢纽布局是指枢纽内部各种交通设施的合理配置，以实现整个交通枢纽的 运输效率最大化的目的。交通枢纽所在区域，由于受到交通发生吸引源的分布、交 通运输网络特点和自然环境等因素的影响，使得在同样的地域范围和同样的交通运 输网络上，布局不同的枢纽站场，会导致不同的交通运输效率和社会经济效益。因 此，交通枢纽的合理布局，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和方法，综合考虑交通发生吸引源的分布情况、交通运输条
5.枢纽规划布局的一般流程
确定枢纽目标、功能和布局原则
相关因素分析（人口、社会经济、用地规划、城 市功能分区、城市对外交通、生产力布局等）
规划区域运输需求分析与预测
枢纽站场现状分析
布
枢纽站场规划布局
局
方 案
提出各种布局方案
调
整 枢纽站场个数 枢纽站场规模 枢纽站场选址
既有方案的评价和优选
N
方案满意
➢ 求解过程考虑的因素过于简单化、理想化，很多问题都为考虑（如：系 统最优问题，节点到发问题，费率问题等）。
2.微分法 1）产生背景
在重心法的基础上，按照系统最优的理念，提出系统总费用最小化。
2）方法思想
各产生点到决策点间的费用和构成系统总费用，在连续的平面区域内，要 使得总费用有极小值，则可依托求偏导数的思想解决问题。