區域公路網

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摘要：本文主要介紹在對區域現狀公路網的分析與評價中，技術評價的主要特征及參數的計算與確定，從而對現狀公路網的功能和服務水平作出定量的評價表述。

關鍵詞：現狀公路網特征及參數分析與評價目前，在眾多的前期預工可研報告中，普遍存在對現狀公路網在技術方面的分析與評價不夠全面的情況，本文就起其技術評價中的四項特征指標（道路特征、交通特征、服務水平、通達程度）作一般性的介紹，以便在今后的工作中對區域現狀公路網分析和評價的更加全面完善。其目的在于發現問題、準確分析、評價現狀公路網的優劣程度。運用道路與交通特征參數對公路網上的交通流與組成公路網道路特征及路網所提供的服務水平，從宏觀上給以定量表述，從而為公路網現狀評價、公路改建或新建項目的制定和實施提供更加充分的論據。四項特征指標所包含的具體參數見圖1.

一、四項特征指標

1.公路網交通流特征參數

表述路段交通特征的物理量為路段交通特征參數，主要有交通量Q、交通密度K、車速V、車頭距h、通行能力C，其中Q、K、V為路段基本交通參數，這些集中反映了路段交通流的最基本特征。

公路網中每段道路由有限個路段組成，因此，整個公路網的交通特征與路段交通參數有直接的聯系，現用“網流量Qw、網車速Vw、網車流密度Kw來表述整個公路網的交通特征，稱之為公路網的基本交通參數。

①網流量：是指組成公路網中各路段交通量的加權（里程權）平均值，用Qw（輛/日、小時）表示，公式如下：

式中qi——第i個路段上的交通量（輛/日、小時）

Li——第i個路段上的里程（km）

Lw——公里網的總里程（km）

Pi——里程權（Pi＝Li/Lw）

根據（1-1）式可以計算出公路網中各類技術等級公路的網流量，如：國道Q國、省道Q省、縣道Q縣的網流量。

Q國＝∑q國i.p國i

Q省＝∑q省i.p省i（1-2）

Q縣＝∑q縣i.p縣i

式（1-2）中，Q國、Q省、Q縣、p國i、p省i、p縣i分別表示國道、省道、縣道的路段交通量和相應的里程權。

容易證明：QW＝Q國。P國+Q省。P省+Q縣。P縣（1-3）

式中：P國＝L國/LW；P省＝L省/LW；P縣＝L縣/LW

其中：L國、L省、L縣分別表示區域內國道、省道、縣道的總里程。

網流量這一指標從客觀上反映了整個公路的交通負載情況。

②網車流密度：是指某一時刻公路網單位長度路段上所擁有的車輛數。用Kw表示（輛/km），其公式如下：

（1-4）

式中：N——某一時刻整個路網上的車輛數（輛）。

Ki——第i個路段的交通密度（輛/km）。

由式（1-4）知，網車流密度為各路段車流密度的加權平均值，權值同前。這一指標反映了公路網上車流的密集程度。

③網車速：是指各路段上平均車速的調和平均值，用Vw表示（公里/小時）。公式如下：

式中：Vi－第i個路段上車輛（公里/小時）。

Wi－第i個路段上車公里權（Wi＝qiLi/∑qiLi）

此參數是反映網流量在路網中運行快慢程度的指標。

可以證明：網流量、網車速度及網車流密度有下列關系

④網行程時間：是指公路網上車輛行使單位里程所需的時間，用Tw表示（小時/km），按下式計算：

以上是描述區域公路網中交通特征參數，具有實際意義，通過它們的計算可反映區域現狀公路網實際交通狀況。

2.區域公路網道路特征參數

與交通特征參數相類似，道路特征參數與路段特征參數有直接關系，可以用道路技術等級Jw，網容量Cw和路面鋪裝率Rw表示

①道路技術等級：是區域內各級公路的加權平均值。公式如下：

（1-8）

式中：Ji——第i個路段的技術等級，Ji取值一般為Ji＝0，1,2,3,4,5

對應的公路是高速、一級、二級、三級、四級、等外。

Pi——同前。

此項參數從總體上反映了區域路網的技術等級水平。

②網容量：實質是網流量Qw達到最大值時的值，即

Cw＝max{QW1，QW2，QW3，……Qwk}（1-9

式中：Qwk——區域公路網中某一種交通狀態k的網流量。由于網容量與路段及交叉口的多少相關，但對于大多數等級公路來說，交叉口間距一般較長，因此在實際應用時可不考慮交叉口的影響。網容量不應大于組成區域路網各路段容量的加權平均值，即：

（1-10）

對應于6種道路等級，則

式中：Ci－第i個路段的容量（輛/日（小時））

Cj－第j級公路的容量（輛/日（小時））

Pj－第j級公路里程占區域總里程的比重。

（1-11）

③路面鋪裝率：一般指區域公路網中，有路面里程與總里程之比，用Rw表示：

LR－高級、次級路面里程（km）

Lw－公路網總里程（km）

3.區域公路網服務水平及其參數

服務水平就是反映道路交通給道路使用者提供服務質量好壞的尺度指標。一般用路網事故率、路網平均運輸成本、路網飽和度、里程飽和率這幾項參數來反映區域公路網的服務水平。

①路網事故率，指車輛在公路網中行駛每億車次公里所發生的事故次數，用Aw表示，這項指標反映了區域公路網的安全性，按下式計算：

（1-12）

式中：A――路網中一年發生的事故次數。

――路網的年平均日車公里。

其中：Qj－第j級公路的網流量。

Lj－第j級公路的里程。

②交通容量比（擁擠度）：指公路網流量與最大網容量之比值。用Sw表示。公式為：

（1-13）

此項指標表明路網的適應性。一般情況下，當：

a.Sw＝0.1～0.75時，表示交通暢通無阻，適應性好。

b.0.75<Sw≤1.0時，表示尚能適應，但高峰時有阻車現象。

c.Sw>1.0時，表示不能適應交通需求，嚴重阻車。

③路網里程飽和率：指公路網中飽和度等于或大于1.0的路段長度與公路網總里程之比，用Zw表示即：

式中：Li－第i個飽和路段里程（km）。

Lw－同前。

4.區域公路的通達程度

區域公路網的通達程度，就是公路網中各個節點間的連接方便緊密程度情況，通常用路網密度、路網連通度和節點的通達性來表達。

公路網密度：依據公路網所在區域的面積、人口、經濟為基數來計算。分別稱為面積網密度r1、人口網密度r2、經濟網密度r3和綜合網密度r4.公路網密度是一個宏觀指標，正是從區域交通運輸經濟效益出發，試圖闡明路網密度的適應性。

路網連通度的值在平均意義上反映了公路網節點連通的強度。當DW接近1.0時，路網布局為樹狀，各節點多為二路連通；當DW為2.0時，路網布局為方格狀，各節點多為四路連通；當DW大于3.0時，路網布局為三角狀，各節點為六路連通。

節點的通達性：是度量一個節點與其它節點聯系難易程度的指標，用Dk表示（k為節點標號），其值一般用連接該點的網絡邊數表示，邊數越多，通達性越高。由于在公路網絡中，一條邊必須連接兩個節點，故不難證明各節點的平均通達性與公路網連通度有近似2倍的關系。

以上主要介紹了反映公路網道路和交通特征參數的計算方法，由它們就可構成公路網功能的技術評價指標體系。

二、區域公路網的綜合評價

區域公路網建設與發展的目標主要有兩方面，一是保證區域內外的有效連通，促進區域社會進步和經濟發展，二是滿足交通需求，提高運輸效益。區域公路網的評價，一般按照社會評價、經濟評價和技術評價三個組成部分來分析。評價的方法分單項指標法和綜合法兩種，而評價指標的選擇與計算，是整個評價系統的共性問題，亦是影響評價結果的關鍵所在。對于技術評價而言，主要應針對路網的內部結構和使用功能，其基本要求歸納為三點，可選用以下單項技術指標，即：公路網密度、網容量、網車速、行程時間、交通容量比（擁擠度）、路網等級、通行能力、里程飽和度、路網連通度、路網事故率等項指標加以分析評價。

1.單項指標分析評價法

單項指標分析評價法就是給各項指標相應于不同的適應情況的標準，而后把計算求得的實際值與標準值相比較來確定各項指標的適應程度，最后得出有關結論。根據評價工作的需要，可以把區域公路網的適應的評價語言，劃分為（好、較好、一般、較差、差）五種情況。評價標準的確定因素較廣，于人們的感受和主觀成份較大，不確定性顯著，部分指標難以用固定的數值來度量。但為了便于在實際中應用，根據專家調查結果，采用集值統計法。

其它指標的評價，可根據有關規范中的技術指標加以對比分析、論定。

2.公路網適應性的綜合評價

因公路網的評價系統是社會評價、技術評價和經濟評價三個子系統組成，而每個子系統又包含有若干個指標，它們分別從某一方面表示路網系統方案的特性。各個單項指標乃至一個子系統，均難以對公路網作出滿意的綜合評價，具有一定的模糊性，為此，應對公路網整體作出客觀的優劣評價，常用的方法是價值法，而在這種方法中，又有多種結構模型，對現狀公路網的評價，則采用其中的模糊數學結構模型較合理的模型。

①指標域

X＝{x1，x2，x3}

評語域：

Y＝{Y1Y2Y3Y4Y5}

是X×Y上的模糊關系矩陣，其元素rij表示第i個指標相對于第j評語的隸屬度；A＝{a1，a2，a3}是指標X上的模糊向量，指標權重；B＝{b1，b2，b3，b4，b5}是評價語域Y上的模糊向量，評價結果，則稱式（2-1）模糊變換為綜合評價模型。

公式：B＝A*R（2-1）

取模糊矩陣的合成運算為一般矩陣的運算規則，根據最大隸屬原則，如有bk＝max{b1，b2，b3，b4，b5}則路網的綜合評價結果為YK（K=1，2，3，4，5），依據參數Db＝b最小＋b次小（2-2）

和模糊關系向量Ri{ri1，ri2，ri3，ri4，ri5}就可以對公路網的綜合適應性及各項指標的適應性作出進一步的分析。上述綜合評價模型可按實際需要增減，對于現狀公路網的評價，取擁擠度、路網技術等級、連通度這三項指標可以滿足要求。

②公路網的綜合評價，重點在于分析各項指標相對于路網分布情況的模糊性，因此各項指標的隸屬度，可按其在路網分布的實際情況來確定。參考表2中的評價標準，根據路網中路段的飽和度和技術等級在相應范圍內的里程分布比例，將路網連通度DW的標準放大1.0倍，按照路網圖上通達性在這個標準相應范圍內的節點數與路網節點數的比值，即可圈定DW的隸屬度，從而確定模糊矩陣R值。

權重系數的確定目的主要用來反映各項指標的作用和不同影響，一般通過專家咨詢來確定，根據具體情況可分別采用專家小組或發表調查方法，把調查結果匯總整理后，即可得到各項指標權重系數。

依據上述原理，通過發表調查方法即可得到公路路網飽和度、技術等級即連通度的權重數。

以上主要介紹了公路網的綜合評價方法，由這些即可對區域公路網做出較為全面的技術分析和綜合評價，從而為區域公路網是否需要進行改建或新建提供更充分的論證依據。

參考文獻：

1.《公路建設項目可行性研究報告編制辦法》1996年

2.《公路網規劃與設計》人民交通出版社1995年

3.日本《交通工程學》人民交通出版社1994年

4.玄北周等編《情報分析與預測》

5.《中國公路投資優選分析及可行性研究方法》世界銀行

6.《統計學原理》