交通枢纽一般布局在【交通枢纽总体规划与布局】
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交通枢纽一般布局在【交通枢纽总体规划与布局】

2020-01-19 10:01:19 投稿作者: 点击:

第二章 交通枢纽总体规划与布局

一、交通枢纽概述

交通枢纽:在两条或者两条以上运输线路的交汇、衔接处形成的,具有运输组织与管理、中转换乘及换装、装卸储存、多式联运、信息流通和辅助服务等功能的综合性设施。作为交通运输的生产组织基地和交通运输网络中客货集散、转运及过境的场所,交通枢纽是提高客货运输速度的关键环节。

单式交通枢纽:服务于一种交通方式的枢纽,例如单一的铁路枢纽、水运枢纽、公路主枢纽、航空枢纽等。(图)

综合交通枢纽:服务于两种或两种以上交通方式的枢纽,是国家或区域交通运输系统的重要组成部分,是不同运输方式的交通运输网络相邻路径的交汇点,是拥有融铁路、公路、水运、航空、管道及城市交通等多种运输方式所连接的固定设备和活动设备为一体的运输空间结构,对所在区域的综合交通运输网络的高效运转具有重要作用。同时,综合交通枢纽对其所依托的城市的形成和发展有着很大的带动作用,是城市对外交通的桥梁和纽带,并与城市交通系统有着密切的联系。

综合交通枢纽的建设发展趋势:(举例说明)

1. 综合交通枢纽功能的复合性(多元化)。

2. 综合交通枢纽内涵的演进性。

3. 网络经济的发展将综合交通枢纽纳入全球性的物流配送体系中,它加强了综合交通枢纽与整个运输网络体系的联系。

4. 综合交通枢纽的建设呈立体化和综合化。

二、交通枢纽规划的主要内容

交通枢纽规划:在区域社会经济发展规划、城镇体系规划、城市总体规划以及土地利用规划等上级规划基础上进行的专门规划。

交通枢纽规划的主要内容:枢纽的总体布局规划和枢纽的规划设计

1. 交通枢纽的总体布局规划:属于长期发展规划,对交通枢纽的建设、运营和管理起宏观指导作用。

1) 关键问题:

交通枢纽与交通运输网络布局的协调性、与城市布局的协调性,

⏹ 枢纽规划布局中各种运输方式之间衔接是否合理紧凑、各站点布局分工协作

是否恰当,

⏹ 旅客转运换乘、货物中转是否便利等。

2) 交通枢纽总体布局规划的主要内容:

包括社会、经济与交通运输的调查与分析、发展预测、交通枢纽场站布局优化、枢纽系统设计、社会经济评价、建设项目实施序列计划和资金筹措等工作。

3) 层次划分:根据内容设计的领域和具体操作方式

(1)分析规划区域中各种交通方式的相互衔接关系,确定交通枢纽的主要功能、性质和不同方式交通枢纽的相互关系。

(2)在交通枢纽运转的系统效益最优的前提下,对各种方式交通枢纽的场站总体布局(数量、位置和规模)进行优化。并对交通枢纽中不同子系统的构成、运营管理进行初步规划和设计。

(3)在确定交通枢纽场站布局方案后,对交通枢纽建设的实施步骤进行规划,以保证交通枢纽的建设适当超前于交通需求的发展,又避免因交通枢纽建设过于缓慢或超前带来的经济损失。

[以上三个层次遵循了综合交通枢纽总体布局规划的客观规律,从宏观分析入手,逐步过渡到具体规划布局和实施计划的过程。]

2. 交通枢纽的规划设计:

对布局确定了的交通枢纽场站的具体功能、运作流程、相关的硬件设施和配套设施、组织管理系统等进行详细设计的过程,其运作流程如图2-1所示。

图2-1 交通枢纽规划设计流程图

三、交通枢纽规划的基本原则

1.充分考虑规划区域(城市) 在全国综合交通运输网中的地位

交通枢纽规划建设不仅应从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、产业布局的需要。同时,交通枢纽规划应充分体现规划区域的经济特点,并应适合该规划区域经济向规模化、集约化和高附加值化发展的要求。

2. 引导需求

交通枢纽规划应根据规划区域的发展战略和土地利用规划,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,使整个交通系统向综合交通运运输体系发展。

3.适度超前

从交通经济学的观点看,交通基础设施投资可分为“追随型投资”和“开发型投资”。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。因此,交通枢纽规划既不能滞后于交通需求,也不能过度超前。〔阜阳机场耗资3.2亿元,旅客吞吐量2002年是920人,起降架次42次,一个多星期才有一架飞机起落。〕

4.强调多交通方式的综合协调

充分考虑交通枢纽在整个交通运输网络中的地位以及各种交通方式的相互协调、相互依托,从而保证整个运输过程的连续性,提高运输效率。交通枢纽规划应结合铁路、公路、水运和航空等交通方式在整个交通运输体系中的的分担比率,通过交通枢纽的合理规划布局使各种交通方式有机衔接,从而实现各种交通方式的相互协调和整个规划区域的规划目标。同时,还要确定建设项目的优先顺序和实施时间序列,作到有步骤、有计划的实施规划。

5.规划建设和管理运用并重

交通枢纽的规划建设中既要重视发展“硬件”,建设必要的运输服务设施,又要认真研究“软件”的开发设计,建立科学合理的组织管理系统,使枢纽的硬、软件系统结合为一个有机整体,真正实现融管理于服务之中这一科学有效的运行机制。

6. 满足规划区域(主要为城市) 总体规划原则

交通枢纽规划要符合城市的总体发展规划,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。

第二节 交通枢纽规划与交通运输网络规划的配合

1. 交通运输网络是在一定空间范围(国家或地区) 内由几种运输方式的线路和枢纽等固定技术装备组成的综合体。

是运输生产的主要物质基础,其空间分布、通过能力和技术装备体现了整个交通运输系统的状况与水平,在交通运输业的发展中占有十分重要的地位。其结构与水平直接影响着交通运输系统的功能。

2. 交通枢纽是分布在交通运输网络中的重要节点,交通枢纽必须依托于一个城市及其所在区域的交通运输网络。

3. 交通枢纽规划与交通运输网络规划是区域交通规划中两个紧密联系、互为补充的重要内容,两者具有密切的互动关系。〔其相互关系如图2-2所示。〕

⏹ 交通枢纽的优化布局必须以交通运输网络的合理规划为前提,而交通枢纽的规划和建

设又会影响其所在区域的交通运输网络的运转。

⏹ 即使是一个已经达到最优化的交通运输网络,在布设了交通枢纽以后,可能导致网络

的交通流分布发生改变,从而改变其原有的最优平衡状态。

⏹ 在交通枢纽规划过程中,应该在交通运输网络规划与交通枢纽规划之间建立一定的反

馈机制。应使交通枢纽与干线在建设上和能力上相适应,做到枢纽与相衔接的各条干线同步建设,同时进行技术改造,同时投入使用,确保线路畅通,各环节的运输能力都可得到合理利用,并能互相调剂与补充。

图2-2 交通枢纽规划与其他规划的关系

4. 交通运输网络规划是交通枢纽规划的主要依据。

交通运输网规划是根据国家工农业生产布局与客、货流规划,同时考虑政治、经济、文化和国防等各方面的要求所拟订的交通发展远景规划。在其分阶段发展中,交通运输网络规划应明确交通枢纽点的分布和车流集散规律,指出交通枢纽的性质、规模、范围及它们之间的大致分工,从而规定出交通枢纽在交通运输网络上的作用。在此基础上,结合城市规划和其它运输方式的要求以及交通枢纽所在地的地形、地质、水文等自然条件进行交通枢纽总图设计方案的比选。

交通运输网络规划中新线的分阶段建设,必然引起有关线路的部分交通流改变运行径路,从而对有关枢纽在交通运输网络上的作用产生巨大影响。〔例如, 在图2-3所示路网上

修建AE新线,一方面由于A枢纽和E枢纽都有新线引入接轨,枢纽引入干线方向增多,必然增加枢纽的工作量和作业的复杂性,从而在一定程度上影响枢纽的性质、规模及专业车站的分布和进、出站线路的引入。 另一方面,C枢纽则由于AE新线的分流,减轻了作业负担,使C枢纽布局相对简化,通过能力得到一定程度的加强。此外,AE新线的修建对相邻的其它有关枢纽B、F也有不同程度的影响。〕

图2-3 路网与枢纽规划示意图

交通运输网络规划对于研究确定有关交通枢纽的分工与协作以及交通枢纽分阶段发展具有决定性的意义。如果只孤立地研究个别交通枢纽规划而不从交通运输网络整体规划的角度考虑有关枢纽的分工与协作, 将会出现交通枢纽间分工协作关系不明,以致设备重复或设备规模不能满足生产建设的要求。

第三节 交通枢纽规划与城市规划的配合

一、交通枢纽与城市对内外交通的关系

交通枢纽总是以某一个城市为依托的,其功能就是连接城市内外交通,交通枢纽与所在城市的性质和功能有着密切的联系,在进行交通枢纽布局规划时,必须考虑城市交通系统与交通枢纽的相互关系。

交通枢纽的运转由旅客(或货主) 、运输企业和政府三个部分共同参与。它不仅与交通枢纽所在区域的交通网络的物理特征有关,还与三个参与枢纽运营的主体的相互关系有关。

[以货物运输为例,可以把交通枢纽的运转分为枢纽内部的短距离散货运输和枢纽与交通运输网络上其它枢纽之间的长距离集中运输两部分,而枢纽就是联系两个阶段的节点。]

1. 枢纽内部的短距离运输:交通需求者(旅客或货主) 利用城市内道路进行,与交通需求者对运输路径和站点位置的选择行为有关,与城市交通融为一体。此阶段交通行为可用交通规划理论进行描述。

2. 枢纽之间的长距离运输:利用城市间的公路、铁路、水路和航空线路等进行,交通

需求者对这部分的关心程度较低,相反运输企业会在这个阶段对自己的运力、运输线路的安排进行较为详细的研究,保证运输企业的经济效益最大化。

交通枢纽规划的最终目的,就是通过合理的交通枢纽场站布局, 来引导交通需求者和运营者的微观行为,使之符合综合运输系统社会效益最大化的宏观目标。

上层问题:政府的宏观行为

(如枢纽规划、配套政策等)

下层问题:需求者的微观行为

图2-4 交通枢纽运转机理示意图

二、交通枢纽规划与城市规划的配合

1. 交通枢纽承担着城市的内外联系,是城市整体的一部分。

交通枢纽与城市相共生,并在相互促进中不断发展。为使交通枢纽既方便城市生产生活又能充分发挥运输效能,交通枢纽的规划设计和建设必须与城市规划密切配合。

(1)交通枢纽规划应纳入城市规划,服从城市规划的总体安排,以便更好地为城市建设、工业生产、人民生活和旅行服务;

(2)城市规划应对交通枢纽的各项设备进行合理配置,务求各种运输方式的设备之间有方便和经济的联系,保证满足运营要求,以便提高运输效率,降低运输成本,尽可能地减少对城市环境与市政建设的影响和道路系统的交叉干扰。

2. 交通枢纽各项设备是城市总体的有机组成部分, 设备布置对城市结构的形成与发展有着重大影响,应在空间上紧密地与城市其它设施有机结合。

例如:

(1)直接与城市生产和生活有密切联系的设施,应设在市区内或市区边缘,并应与有关的城市功能区布局密切配合, 如铁路、公路的客运站和水运客运码头与居住区靠近, 货运站和码头与工业区、仓库区靠近等。

(2)不直接为城市服务、但又是前项设施所必须的辅助设施, 如客站、货站的进站线路, 铁路和水运的客运技术作业场所(客车船舶停放、清洗、整备的场坞)等应尽量不设在市区内,也不能远离市区,尽量减少对市区的干扰。

(3)与城市生产和生活无关的设施应尽可能布置在城市外围适当的地方。如铁路编组站、货物中转站与码头、集装箱转运基地等应尽量远离市区,并应便于运营。

3. 在枢纽内各种设备的布置上充分注意保护城市环境。

(1)危险品货物装卸站点应设于市区之外;

(2)粉末易扬货物不能设在盛行风向的上侧或最小风频的下侧位置;

(3)交通建筑物特别是陆上线路和大型站场应选择适宜地形修建,不应妨碍城市排水和郊区农业灌溉。

(4)采取积极措施防止和减轻交通噪声对居民聚居地段的干扰。

4. 交通运输必须拥有通畅的疏运、集散条件。

(1)要有紧密衔接和通畅的城市道路系统并在车站、码头前配有与集散量相应的广场;

(2)要求铁路、港口、公路、机场能力上的协调,以利相互疏集。

(3)车站、港口、机场是城市的大门,其选址及其配套的各项公共建筑的布置应统一规划布局,组成完整的建筑群,形成和谐、壮观的市容。

5. 交通是城市建设的先行,交通建设在时间上要超前,在规模和能力上要有一定的储备,为远景发展留余地。

(1)城市交通用地的远景规划布局,包括原址用地扩大和建设新址两个方面。

(2)由于交通设施和城市各项用地与各类企业有广泛的联系,其位置的变动,涉及面较大,故一般以在原址扩大为宜,将车站附近用地、港口附近陆域和岸线进行规划控制,对于规划中已安排的新港、新站的用地,同样需要控制和预留。

三、交通枢纽布置形式与城市布局的配合

1. 交通枢纽的布置形式:按交通运输干线与场站空间分布形态分(举例说明)

① 终端式枢纽:分布于陆上干线尽头或陆地的边缘处

② 伸长式枢纽:干线从两端引入呈延长式布局

③ 辐射式枢纽:各种干线可以从各个方向引入

④ 辐射环形枢纽:由多条放射干线和将其连接起来的环线构成

⑤ 辐射半环形枢纽分布于海、湖、河岸边

基本原则:既考虑枢纽本身运营的需要与发展,又要力求避免干扰城市。

2. 铁路枢纽布置形式与城市布局的配合(以此为例,在讲课过程中可兼顾其他运输方式的枢纽)

(1)一站枢纽:与城市的关系较简单,一般城市沿主要干线一侧发展

图 2-5 一站枢纽在城市中的布置方案

(2)三角形和十字形枢纽

图2-6(a):城市基本上位于枢纽的某一象限内,互相干扰少,城市有一定发展余地;

图2-6(b):枢纽将城市分割为二,互相干扰较大;

图2-6(c):城市被十字交叉的铁路干线分割成多块互相干扰更加严重。

图2-6 三角形和十字形枢纽在城市中的布置方案

(3)顺列延伸式枢纽

受地形限制,城市用地呈狭长形带状发展

时,铁路枢纽往往沿城市纵向延伸,与城市有较

长的接触范围,这种枢纽有利于布置各专业站,

铁路干线应尽量沿城市边缘布置,以防止城市被分割

图2-7 顺列式枢纽在城市中的位置

(4)并列式枢纽:将客运站布置在市区一侧,编组站布置在市区边缘,两端复杂的进站线路疏解区应尽量避免设在市区内。

图2-8并列式枢纽在城市中的位置

(5)环形或半环形枢纽

城市一般在铁路环线内发展。当设有两重环线时,内环线主要为城市货运或客运服务, 设置或衔接客运站、货运站或货场;外环线为铁路运转服务, 设置编组站。环线的位置既不宜布置于市区内而影响城市发展,也要防止将环线移出城市过远而不便于城市使用, 另外,还要避免环线穿越风景疗养区。

(6)尽端式枢纽:要服从枢纽终端的港湾、矿区或工业区的布局。滨海地区尽端枢纽的引入应尽量沿城市内陆的边缘,避免分割城市与海湾的联系。

图2-9 尽端式枢纽在城市中的位置

四、交通枢纽场站布局与城市道路的配合

在城市规划中处理客运站、货运站与城市道路的关系时,

一方面要保证车站与城市各区

联系方便,使旅客和货物及时集运和疏散,另一方面又要尽量使集散的交通流不要与城市主要交通流发生干扰。

1. 客运站与城市道路的联系:主要通过站前广场来实现

(1)广场位于城市道路尽端, 图2-10(a)

(2)广场位于城市干道一侧, 图2-10(b)

(3)与几条辐射道路相联系的广场, 图2-10(c)

图2-10站前广场与城市道路连接方式

1—站房; 2—广场; 3—城市道路。

(4)多广场与城市道路连接方式, 图2-11

图2-11多广场与城市道路连接方式

为了便于旅客乘降, 在有地下铁道的城市, 客运站还应直接与地铁连通, 将旅客输送到市中心。在国外还有的将客运站伸入市中心的地下, 在地下设置多层的客运站, 这样就完全避免了与城市交通的干扰。

2. 综合性货运站或货场:进、出口处应修建辅助道路与城市货运干道相联接, 避免将货场直接布置在城市干道旁侧。货运站的道路应与铁路线路平行布置,

附近应有相应的市内交

通运输停车场。

图2-13 货运站与城市道路相互位置

五、交通枢纽既有设备的利用与改造

1. 铁路站场改造

客运站的改造:①原址扩建。②在不改动线路布局的前提下,客运站选址另建。③迁址建站,拆除部分干扰严重的线路。④客运站连同线路一同外迁新建。

货运站改建:当车站货场在货源方向的对侧,引起城市交通流跨过铁路;货运站与编组站的相对位置与车流方向相反,造成大量折角车流;货运站设在居民稠密的市区,距工业区、仓库区过远,等等。改建铁路货运站应注意按专业化分工建设高度机械化作业的作业区,并与城市工业区等密切配合,如将大型卸煤作业区与城市热电站紧密结合,建筑材料到达站与城市大型构件厂、机械搅拌站部署在一起。

车站之间的联络线:应保证运行便捷,但又应尽量不穿过市区;不得不伸入市区时则应力避与主干道路相交叉。

2. 港口码头的改造

客运与货运码头的调整:与铁路作法相同。按其与城市关系进行统一规划,与所在城市有关的设施宜设在市区,无关的设施设于非市区的对岸或郊区。在用地部署上应增加陆域作业场地,就近建设港口后方设施;扩展水域,并按“深水深用”原则作好远近期安排。特别应注意为居民靠近水面留有足够岸线。必要时可将原有设施加以拆除,或对规划设计加以修改,留出必要面积建设滨海(河)公共绿地,修建公共设施。

3. 加强城市公交枢纽规划建设

城市公共交通是保证交通枢纽内各种交通方式相互衔接与集散当地客、货流的重要环节。为加强城市公共交通能力,除增加机动车辆外,还须合理安排市内街道网,有时也包括市内水道。在城市规划中,必须为车站、港口、飞机场等客、货流集中的地区布置城市交通干道,应避免直接位于环城干道旁,但又不能距环路过远。

第四节 交通枢纽规划与自然条件的配合(简介)

一、工程地质条件

1. 对陆上运输的线路、车站、港口码头的地基和周围地段的稳定性有重要影响。

2. 枢纽内的主要设备,必须考虑其基底土壤的坚固性和稳定性,必须对工程地质情况作详细勘测,定出措施。

3. 当站场或建筑物的部分用地或其边缘布置在沼泽地带或土质松软地带时,应仔细研究其构造。一般如淤泥厚度不超过15m 时,仍可布置站场建筑物,但工程上要作特殊处理,查明其是否吸收雨水或地下水,可否将其疏干后再行决定站场路基的布置范围,或决定是否绕避这种地区。

二、水文地质条件

水文因素中的流量、水深及其季节性变化,直接影响到水运、港址的选择、码头位置及规模等。地下水的高度对于铁路、公路、管道的路基稳定性也有一定影响。

枢纽内站场标高受所在地区江河水位标高的直接影响,一般可分为两类:一类属于自然条件的江河洪水位及内涝水位,这是根据历史上洪水位资料推算百年周期的水位来确定的;另一类是因国家大规模水利建设筑坝蓄洪抬高了水位,这是根据拦洪坝最大蓄水位来确定的。必须同时根据以上两种水位来确定各地区的确切水位。

站场线路的标高一般应在最高水位之上。但有时采取防洪排涝措施,可以减少为抬高站场线路标高而需要的大量土石方工程。特别是原有站场线路标高较低时,改建时更应从实际出发,采取下列有效措施:

(1)利用当地的江河堤防控制洪水位,使站场标高位于江河洪水位之下,而由内涝水位控制。

(2)与城市水利规划密切配合,共同确定降低内涝水位。

(3)修筑防洪路堤或排洪沟。

铁路正线或公路路基一般不宜兼作防洪路堤,以防洪水冲塌路基而中断车辆运行。如需兼作防洪路堤,则应对路基作特殊设计,并在沿线有关桥涵处加修闸门。

站场沿山坡布置时,为排除山洪威胁,可在路基高坡一侧修建排洪沟,接通河道,引洪入河,保护站场路基不受冲刷。

三、工程取土问题

地处平原或地势低洼地区的交通枢纽,由于洪水位或内涝水位的控制,修建站场和进、出站线路立体疏解等工程,必然引起大量的土石方工程,使填方、取土发生很大困难。在研究枢纽设计方案拟定站场标高时,必须与取土问题同时研究。取土地段过远,不仅会延长工程进度,增加工程造价,而且会引起运输和劳力等一系列工程组织问题。

交通枢纽站场工程取土地点应选择在城市规划建筑用地范围以外。必须注意不使农田水利受到影响, 并结合工程改地造田。城市建设工程或水利工程常有不同数量的弃土, 应与有关单位互相配合, 尽量利用弃土。取土应选择质地良好而且便于开采的土壤。

第五节 交通枢纽场站布局

一、交通枢纽内部布局的基本要求

1. 应服从交通运输网的规划,从交通运输网布局的全局出发,研究合理利用各种运输能力,并考虑枢纽在交通运输网中承担的任务以及与相邻枢纽合理分工,不使设备重复或因设备不足而影响运输通畅。

2. 充分保证各种交通方式之间的相互协调。

3. 方便城市的生产和居民生活,避免和减少不良影响。

4. 在能力上要留有余地。

二、交通枢纽场站布局方法概述

交通枢纽场站的合理布局,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、交通运输条件以及自然环境等因素,对交通枢纽场站的数量、地理位置、规模和与其它枢纽的相互关系进行优化和调整,以实现整个交通枢纽系统的运输效率最大化。

⏹ 单纯的数学物理模型,如解析重心法、微分法以及交通运输效益成本分析法等; 最优化方法,如线性规划、混合整数规划 新方法:交通规划的四阶段理论+物流学的物流网点选址模型+运筹学

三、数学物理模型与效益成本分析法

1. 一元交通枢纽场站布局的重心法

一元交通枢纽场站布局:在规划的枢纽服务范围内只设置一个站点的布局问题。重心

法和微分法就是求解一元枢纽场站布局问题的典型模型。

重心法是一种模拟方法,将运输系统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。其数学模型如下:

设规划区域内有n 个交通发生点和吸引点,各点的发生量和吸引量为 Wj ,坐标为(xj,yj) ( j=1,2,„„,n) 。需设置枢纽场站的坐标为(x,y) ,枢纽系统的运输费用为Cj 。根据平面物体求重心的方法,枢纽场站最佳位置的计算公式如下:

重心法的特点:简单,它将纵向和横向坐标视为独立的变量,与实际交通系统的情况相去甚远,求出的解往往是不精确的,只能作为交通枢纽场站布局的初步参考。

2. 一元枢纽场站布局的微分法:前提条件与重心法相同,但系统的总费用F 为: n

F =∑C j W j [(x -x j ) 2+(y -y j ) 2]2

j =1

通过对总运费F 取极小值,得到新的极值点。求解公式为:

∑C W x [(x -x ) j j j j n 2+(y -y j ) 2]2

x =j =1

n ∑C W [(x -x ) j j j

j =1

n

j j j j 2+(y -y j ) 2]22∑C W y [(x -x )

y =j =1

n +(y -y j ) 2]∑C W [(x -x ) j j j

j =12+(y -y j ) 2]2

微分法需要以重心法的结果为初始解,不断迭代。直到前后两次迭代的解误差不超过设定范围,得到最佳结果。从数学上可以给出交通枢纽场站的具体位置,但这个结果仅仅是数学解,还需要放到实际的交通系统中去进行进一步的调整。

3. 成本分析法

在已经具有一个枢纽场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,比较选择最佳的位置。

该方法假设有n 个交通发生点,分别具有发生量(Wl,W2,W3,„,Wn) ,用一定准则已经得到m 个待选场站位置(Pl,P2,P3,„,Pm) ,每个场站的建设、运营成本为(Rl,R2,R3,„,Rm) 。假设单位吨公里运费相同且为F ,其余运输条件相同,各交通发生点到场站的距离用矩阵D {dij }(i=1,2,3,„,m),( j=1,2,„,n) 表示。则每个待选站点的总费用为:

C i =R i +∑d ij FW j (i =1, 2, 3,..., m )

j =

1n

计算出每个场站的总费用,从中选择总运输成本最小的点作为最佳的场站选址。

4. 小结:

上述方法简单易行,在研究枢纽场站选址方法的早期得到广泛应用,但由于它们是用简化抽象的数学模型模拟枢纽运行机制,在实际运用中具有下述缺点:

(1)在求解过程中都以静态的总费用最小为选优目标,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线路上的互相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,单一的费率无法反映枢纽运转的实际情况。

(2)重心法和微分法为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,而实际的交通网络并非如此,往往导致求出的所谓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。

(3)成本分析法实际只是一个简单的场站选址成本比较法,除了具有上述费用计算的不足外,由于它必须先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。

四、运筹学模型与方法

1. 多元枢纽场站布局的混合整数规划法

交通交通吸引点

设在一个供需平衡的系统中有m 个发生点Ai (i=1,2,3,„,m) ,各点的发生量为αi ;有n 个吸引点βj (j=1,2,„,n) ,各点的需求量为bj ;有q 个可能设置的备选场站地址Dk(k=1,2,3, „,q) 。发生点发生的交通量可以从设置的场站中中转,也可以直接到达吸引点。假定各备选地址设置枢纽场站的基建投资、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场站布局的最佳方案。

多元枢纽场站布局的数学模型为:

min F =∑∑C iK X iK +∑∑C Kj Y Kj +∑∑C ij Z ij +∑(F K W K +C K ∑X iK )

i =1K =1K =1j =1i =1j =1K =1i =1m q q n m n q m

约束方程为:

∑X

K =1q iK +∑Z ij ≤a i j =1m

X +=∑∑Y ∑Z Y

m q m n ∑X

i =1i =1K =1m iK Kj =1i =j 1Kj ij ≥b i iK -MW K ≤0 Wk =1表示K 被选中,Wk =0表示K 被淘汰

X iK ,Y Kj ,Z ij ≥0

这是一个混合整数规划模型,可以用“分支定界法’’求解模型。

这种方法在理论上是非常完善的,但仍然是对实际问题的简化,没有考虑枢纽场站规模的限制、建设成本、运营费用的非线性等实际影响因素。即使如此,由于考虑了枢纽场站基本建设投资,出现了0-1型整数变量,模型的建立和求解仍然很复杂,因此混合整数规划模型只能用于比较简单的交通网络中。

2. 运输规划模型

多元枢纽场站布局模型因为考虑了枢纽场地的基建投资、从而出现了0-1变量,导致必须采用比较复杂的混合整数规划法求解。但如果从—个较长的时间段来考虑,这部分建设投资对整个选址过程的经济效益的影响并不大,可以不在目标函数中考虑。这样混合整数规划模型就简化成如下线性规划模型:

min F =∑∑(C iK +C K ) X iK +∑∑C Kj Y Kj +∑∑C ij Z ij

i =1K =1K =1j =1i =1j =1m q q n m n

约束方程为:

∑X

K =1q iK +∑Z ij =a i j =1n i=1,2,…,m

∑Y

K =1q Kj +∑Z ij =b i i =1m j =1,2,…,n

∑X

K =1

q q iK +X K =d K K=1,2,…,q ∑Y

K =1Kj +X K =d K K=1,2,…,q

XiK ,YKj ,Zij ≥0

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的难度,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映,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。在定量计算模型中,已经是比较可行的方法了。

3.CFLP(Capacityed Facility Location Problem)法

是对交通枢纽的场站规模有限的情况提出,运用运输规划模型,使计算工作大大简化。 基本思想是:首先假设交通枢纽的场站布局方案已经确定,即给出一组初始场站集合,根据该初始方案,按照运输规划模型求出各初始场站系统的发生、吸引范围,然后在各场站的服务范围内分别移动场站到其它备选地址,以寻找各服务范围内总成本最小的新场站位置,再将新场站位置代替初始方案,重复上述过程直至整个交通枢纽的场站服务范围内的总成本不能再下降为止。

4. 总结

(1)模型建立在对现实路网高度抽象和简化的基础之上;

(2)模型的计算都需要网络中的“运输费用”这一关键参数;

(3)模型的计算结果缺乏与实际交通网络的动态反馈机制;

(4)模型没有区分不同交通方式,仅仅是从数学理论的角度进行分析。

第六节 综合交通枢纽场站布局规划优化模型(简介)

一、解决问题的思路:

1. 基本交通方式:公路运输系统

2. 优化基本交通方式的枢纽布局,带动整个综合交通枢纽的优化。

3. 用“交通发生地—交通场站”和“交通场站—目的地”两个阶段来模拟对综合交通枢纽

的使用,使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,从而提高综合交通枢纽的运转效率。

二、第一阶段模型

假设1:交通需求者对不同交通方式场站的选择,取决于该次出行的距离。

假设2:每个交通场站内部的运营管理已经达到最优状态。

计算步骤:

步骤1:确定综合交通枢纽的服务范围:客货流通区。

步骤2:以公路交通枢纽为基准,根据土地使用特性划分综合交通枢纽内部的客货运交通小区。

步骤3:确定交通路网。以各小区内起关键作用的交叉路口、港口、铁路客货运站、机场为节点,以客货流通小区内主要对外运输干道和各小区间的主要干道为边。

步骤4:公路交通枢纽交通小区的交通量发生、吸引预测。

步骤5:交通分布预测。

步骤6:客货运交通量分配。

步骤7:初步确定客货运枢纽场站的备选位置。

三、第二阶段模型

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。

需对综合交通枢纽的总运输量、分交通方式运输量进行预测,进而确定公路交通枢纽组织量、适站量。

计算步骤:

步骤1:综合交通枢纽交通小区的运输量的发生、吸引预测。

步骤2:确定运输网络。

步骤3:确定广义费用矩阵。

步骤4:客货运枢纽站场理论位置和规模的计算。

计算的数学模型如下:

目标函数:

min F =∑∑(C iK +C K ) X iK +∑∑C Kj Y Kj +∑∑C ij Z ij

i =1K =1K =1j =1i =1j =1m q q n m n

约束方程为:

∑X

K =1

q q iK +∑Z ij =a i j =1n i=1,2,…,m ∑Y

K =1Kj +∑Z ij =b i i =1m j =1,2,…,n

∑X

K =1q iK =∑Y Kj K =1q K=1,2,…,q

XiK ,YKj ,Zij ≥0

此阶段计算结束后,可以得到一个综合交通枢纽中的公路主枢纽站场的布局方案。但是,一旦交通网络中出现了新的站场,交通网络的物理结构和交通流分布形态上都可能发生新的改变。而之前的站场优化是基于没有站场的交通网络进行的,为了消除这个偏差,切实反映交通网络运行的实际情况,合理诱导客货流的分配,还要返回第一阶段,重新确定增加了站场的交通网络,再分配一次。比较前后两次分配的路段交通流的偏差,如果满足一定的准则,则接受所得的站场集合,否则再循环进行第一、二阶段的计算,直至前后两次交通量分配结果的偏差满足要求。

小结

综合交通枢纽规划是一个受多种因素影响和约束的过程,上述的理论计算结果是经过多次抽象后得到的,它们还不能完全代表实际情况。

应根据理论计算结果,在国家宏观政策和上级规划的指导下,结合综合交通枢纽所在区域的实际土地利用情况和交通干道分布情况,对计算得到的场站规划布局方案进行分析调整,最后确定场站的实际布局方案。

思考题

1. 交通枢纽规划的主要内容是什么?

2. 交通枢纽规划的基本原则有哪些?

3. 交通枢纽规划应如何与交通运输网络规划相配合?

4. 交通枢纽规划应如何与城市规划相配合?

5. 交通枢纽规划与自然条件的关系如何?

6. 比较分析交通枢纽场站布局各类量化计算模型的基本思想及局限性。

7. 综合交通枢纽场站布局优化模型的基本思路是什么?

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