公路网合理规模的测算

式中：Lj——j级公路的里程，km； Aj——j级公路的造价，万元； Lj*——路网中j级公路里程下限值，km； L——路网总里程，km； Cj——j级公路未来路网设计通行能力，v/d；
j QNT ——未来路网的交通周转量，车∙公里/天；
Sj——j级公路规划路网的服务水平系数，即饱
和度。
例题：
已知数据如下表，求2005年，2010年，2020年各级公路预测值及总预测值。
1.影响因素分析
1.1人口数量、城市化水平及城镇分布: 公路交通的基本功能之一是 满足人的出行的需要, 发达国家的发展经验表明, 在一定的经济发展 水平情况下, 人口数量、城市化水平及城镇的分布与公路的发展有着 密切的关系。 1.2经济发展水平、经济结构及产业布局: 公路建设的目标是满足经 济与社会发展需求, 改善交通运输环境和质量, 为社会发展和经济建 设服务, 是公路建设的前提和出发点。 1.3土地资源及地理环境特征: 公路建设受区域地理环境特征——地 形地质特征、地理区位特征等影响。地理特征存在明显差异的不同地 区, 对公路的需求也不相同。
28357
2020
47657
4275
12731
31363
※按年平均增长率推算
L L0 (1 ) N
总规模年平均增长率：α = 国省道年平均增长率: α = 县乡道年平均增长率：α =
规模种类 预测年份 2005 2010 2020
-1=0.0115 -1=0.0069 -1=0.0124
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY
公路网合理规模的测算
——交通工程第五组成果展示
研究背景及意义：
公路作为社会经济活动最重要的基础设施之一，其发展 规模是一个国家或地区社会经济发展水平的重要标志。完 善便捷的公路网络不仅给人们的生活带来方便而且还能够 极大促进社会经济的快速发展。 然而，公路网建设必须符合或适度超前国民经济发展及 社会发展的需要，不同的社会发展阶段，应有相应的发展 规模，因此分析和研究区域公路网合理发展规模，对于把 握公路交通与经济发展的适应程度，找出公路建设与发展 过程中存在的问题与不足，明确今后公路交通的发展思路 、发展目标和建设重点，促进公路交通与经济的协调发展 ，实现公路交通的现代化和可持续发展等具有十分重要的 意义。总源自模国省道规模县乡道规模
41221 43653 48956
11607 12011 12862
26882 28591 32343
，容易产生偏差。
L K A P
式中：L——公路网总里程，km；
K——代表经济发展水平的系数；
A——区域面积，km2； P——人口数，万人。
其中，干线公路网合理规模为： L0 K0 A P 式中：L0——干线公路网合理规模，km； K0——经济发展水平系数。 经济发展水平系数K，K0可以用人均国名生产总值与路网规模的 调查资料进行统计回归分析确定。在进行公路网规划时，可参考发达 国家的经济发展水平及公路网建设规模。国内在进行省域、地市域公 路网规划时，通常采用以下回归模型：
网的一个等级结构。等级结构是否合理需要采用多目标规划来解决。
目标顺序为: ①公路建设所用资金最少; ②公路网单位里程平均
行程时间最小; ③公路网通行能力最大。采用单纯形法进行等级结构 优化, 模型的建立过程:
设j等级公路的单位里程建设费用为Aj，其中j=0,1,2,3,4,5分别 代表高速公路、以及公路、二级公路、三级公路、四级公路和等外公 路；ICC0为现有公路网的折算资金，Lj为未来公路网中的j级公路的 里程，则未来公路网的总里程L为：
经济分 析法
公路周 转量分 析法
时间序 列趋势 外推法
线性规 划法
弹性系数 法
结构类比 法
期望密度 法
国土系数 法
公路网车 辆密度法
年平均增 长量法
年平均憎 长率法
2.1经济分析法
2.1.1弹性系数法：弹性系数法是通过分析公路网总里程与国民经济之间的
变化率的联系，由对国民经济的增长率的预测来确定公路规模的增长率。该
SN——服务水平系数，即饱和度；
C0——普通二级公路通行能力（辆/日）。
2.3时间序列趋势外推法
该方法根据规划区域的公路里程的历史统计资料, 以时间t 为自 变量建立模型, 对未来的公路网里程数进行合理的预测和规划。
2.3.1.年平增长量法：
L L0 LgN
L0——起始年公路网总里程，km； ∆L——年平均增长量，km/年； N——年数，年。
K 6.87 0.0066GDP （R=0.98） K0 3.01 0.00032GDP（R=0.74）
式中：GDP——人均国内生产总值。
2.1.5.公路网车辆密度法:该法通过研究公路里程与车辆总数的关系来确定公路 网发展规模，计算公式为：
DN L / N
1/ DN末 / DN内 / DN外
※按照年平增长量法预测：
年份 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 68 46 53 109 210 144 256 271 13 13 13 13 13 0 0 0 0 14 9 12 25 142 18 58 11 61 37 53 52 73 125 198 249 总里程年增长量 高速公路 高速公路年 /km 里程/km 增长量/km 国省道里程年增长量/km 县乡道里程年增长量/km
LN末 DN末 N末
式中：DN——公路网车辆密度，km/辆；
L——公路网总里程，km；
N——车辆总数，辆； DN末——定能够经济水平下的车辆密度预测值，km/辆；
DN内——定经济水平下的车辆密度按国内模型的回归值，km/辆；
DN外——定经济水平下的车辆密度按国外模型的回归值，km/辆 α 、β ——国内外回归模型的修正系数，α +β =1；

上述影响因素中, 经济发展水平、经济结构、产业布 局、人口数量、城市化水平及城镇分布等因素是在不断变
化的, 而土地面积、地理特征则是相对稳定的。这些因素
对公路网规模的影响相互关联, 在一定时期, 上述各因素 所反映的综合国情, 决定了公路的合理发展规模。
2.公路网合理发展规模预测
合理规 模预测 方法
方法能够很好地把经济的发展反映到公路网的规划中，具有不错的实际应用
价值。
PL Pj
L L0 (1 P)n
式中：θ ——路网总里程与国内生产总值之间的弹性系数；
PL——公路网总里程增长率； Pj——国内生产总值的增长率；
L——规划年的公路网总里程 ，km ；
L0——基年的公路网总里程 ， km 。
LN末——定经济水平下的公路网总里程，km；
N末——定经济水平下的车辆总数，辆。
2.2公路周转量分析法
此法通过研究客货周转量和公路运输能力、服务水平的关系来确 定公路网的发展规模。首先对交通周转量进行预测，计算公式为：
QNT 1 P WP F WF ( ) 365 N P P N F F
（1）
L总里程 431.642857 1
L高速公路 224.3333
L国省道 75.2142857 1
L县乡道 300.642857 1
将求得的代入公式（1）即可求得：
年份
总规模
高速公路
国省道
县乡道
2005
41183
910
11603
26854
2010
43341
2032
11979
式中：QNT——公路网交通周转量（车公里/日）
WP——公路客运周转量（人公里）；
WF——公路货运周转量（吨公里）； β F,β P——公路网承担的客货运交通量比重； α p——公路网客运平均容量（人/车）； Α F——公路网货运平均容量（吨/车）； Np,NF——公路客货运实载率。
上述各参数可通过运输统计资料分析和调查确定。这样，以普通 二级公路为标准的公路当量里程就可按以下公式求得。 L= QNT/(SN · C0) 式中：L——公路当量里程（km）； QNT——公路网交通周转量（车公里/日）；
1999
2000 2001 2002 2003 2004
346
3133 500 379 70 458
13
13 13 320 342 686
0
0 0 307 22 344
144
44 34 280 -1 263
202
2968 -173 99 71 194
计算出各项的年平均增长量如下： L L0 LgN 由此得出，
2.1.3期望密度法:随着社会经济的发展，交通需求会不断增加。不同 的经济发展阶段需要不同的公路网密度，合理的公路网密度可由下式
确定：
Hd kPd (PGNP)
Pd——人口密度，人/km2；


式中：Hd——公路网期望密度，km/km2；
PGNP——人均国民生产总值，万元/人； k、α 、β ——待定系数。
2.1.2结构类比法:类比法通过分析与规划区域未来社会经济状况相类 似的区域的公路网发展状况，以此来确定规划区域的合理路网规模。
该方法通过确定类比变量、类比对象、因素及类比关系来实现。
L f ( I , P, A)
式中：L——道路总里程，km；
I——人均经济指标，万元/人； P——总人口，万人； A——地区面积，km2。
L Lj
5 j 0
总建设费用F为：
5 j 0
F Aj L j ICC0
折算资金ICC0为一常数，则公路网等级结构优化可抽象为如下数学模 型： 目标函数：