城市道路基础设施建设时序规划方法及实践

城市道路基础设施建设时序规划方法及实践董春娇;邵春福;胡超凡;刘新华;赵玥【摘要】The first condition of decreasing traffic jam and satisfying equilibrium of traffic demand and supply is deemed to the construction of urban transportation infrastructures. Urban road is the key to urban sustainable development. Currently, scarcity of reasonable evaluation of construclion sequencing and benefit is a main problem in the process of urban road construction. The methodology of urban road construction sequence planning is presented in this paper. With the consideration of the district condition and level of construction item, the importance degree is calculated by traffic district location-node importance model. By adopting the method of clustering analysis, the construction item is split into importance, inferior importance and commonly importance construction item cluster based on the result of importance degree.%城市道路是城市可持续发展的必要支撑,也是建立和维系城市交通供需平衡、缓解交通拥堵的基础条件.目前,城市道路建设存在前期缺乏科学的建设时序评价及比选,建成后缺少效益评估等问题.文章综合考虑建设项目所在区位条件及设施水平,应用交通区位-节点重要度模型计算建设项目重要度,并采用聚类分析的方法,根据重要度计算结果将建设项目分为重要,次重要和一般重要建设项目集合,最后给出应用案例.【期刊名称】《交通信息与安全》【年(卷),期】2011(029)004【总页数】5页(P10-14)【关键词】建设时序规划;交通区位理论;节点重要度;聚类分析【作者】董春娇;邵春福;胡超凡;刘新华;赵玥【作者单位】北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室北京100044;北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室北京100044;北京交通发展研究中心北京100044;北京交通发展研究中心北京100044;北京交通大学城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室北京100044【正文语种】中文【中图分类】U491随着经济的迅速发展,城市化进程的快步推进,城市交通基础设施资源的有限性与交通需求快速增长的矛盾日益突出。

交通基础设施供给能力不足,加之交通网络规划不合理,导致出现交通阻塞、居民出行时间长、交通事故率高等问题。

当前,多数城市已经开始注意到这些问题,并开始大规模的投资城市交通基础设施建设,期望通过新建、改扩建城市交通基础设施,改善现有的交通状况。

然而,大多数项目的建设往往都是通过定性分析确定,建设前缺少科学客观的建设计划方案。

形成这种决策趋势的原因在于,目前还没有形成一套系统的、完整的交通基础设施建设时序规划的理论与方法。

讫今为止,还未见城市道路建设时序确定方法的文献,仅有公路建设序列确定的相关成果。

我国公路网建设评价中最初采用基于有—无规划方案的技术评价和经济评价[1],后来增加了社会环境评价[2],现在多采用综合评价方法[3-5]。

综合评价方法研究呈多样性,交通部公路研究所采用模糊综合评价模型;东南大学和吉林大学建立了多层次模糊综合评价模型(FAHP)[6];西安公路大学采用系统聚类分析方法、模糊层次方法和神经网络分析技术。

每种方法都选取了一些相应的指标,并对相应的指标进行了量化分析,不同的研究单位评价指标选取不尽相同,也不全面,方法也仅限于个案的应用。

制定城市道路基础设施建设时序需要从多角度展开,进行系统的分析,因而需要进行多目标的综合评价,建立决策层次结构,在此层次结构上,运用系统分析的方法进行有效的分析。

本文提出的城市道路建设时序规划方法,从区位条件和设施水平两方面建立评价指标体系,应用区位理论-节点重要度模型确定建设时序,最后通过聚类分析,将建设项目划分成重要建设、次重要建设和一般重要建设项目集合。

通过方法的应用,可以实现城市道路建设时序规划的科学化、精细化,克服既往建设项目时序规划过程中过分依靠编制人员的经验和建设效果评价无据可依等问题。

交通区位理论与节点重要度法1.1 交通区位理论交通区位可以从观察和操作2个角度来定义[7],典型的交通区位概念应为:①从观察角度定义,交通区位是交通现象在地理上的高发(或大概率)场所,也可以把交通区位理解为一种交通“资源”所在地;②从操作角度定义,为达到某种经济目标,将交通线或站等项目设置在能达到目标的一定范围内的地理位置,这个位置就是交通区位。

交通区位线是地理因素赋予发展交通运输的一种潜在优势,这种潜在优势不会因社会经济发展的必然性及历史选择的偶然性而减少或增加,可见交通区位线表示的是由地理上的必然性因素起支配作用而发生的一种地理现象[8]。

通常交通区位线按其功能可分为交通区位径线、交通区位射线、交通区位环线、区域对外交通区位线、地域内部交通区位线和特殊区位线,其中特殊区位线又分为:①最短路区位线;②城市带区位线;③某种产业区位线;④功能区位线;⑤对外联系区位线;⑥地形区位线;⑦边界区位线;⑧组合区位线。

本文依据交通区位理论,将道路节点所在的区位因素转化为区位因子作为节点重要度的一个指标参与运算,丰富了节点重要度计算的指标体系,提高了评价的科学性。

1.2 节点重要度法节点重要度法是交通规划的一种常用方法。

该方法从规划区域内节点分析入手,通过对节点重要度、线路重要度的计算,完成由点及线、由线及网的布局过程。

本文借鉴节点重要度的思想,通过评价网络拓扑结构、交通状况的优劣来确定各项城市道路建设方案的重要程度。

具体分析步骤为:首先,确定路网节点,根据城市道路交通基础设施的固有属性指标及区位条件指标来反映节点功能的强弱及地位的高低,计算各节点的重要度;其次,根据各路段连接的节点重要度计算路段的重要度;最后,由组成线路的路段计算线路的重要度。

城市道路建设时序规划指标体系2.1 指标选取原则节点重要度的计算中,建立一个科学、合理的指标体系,以全面、系统地反映各项目相对重要程度,对于最终建设时序规划结果的科学性和合理性有着重要的意义。

城市道路建设评价指标选择原则如下:1)系统性原则。

城市道路建设时序规划是一个多层次、多因素的复杂系统,单指标只能从某一侧面反映评价对象的性能,而不能反映系统整体效益和结构。

因此,所选择的指标应有较强的代表性,应该包括能够较好反映研究区域内交通基础设施建设供给和需求状况的指标,也包括能反映局部微观情况的指标,保证评价的系统性。

2)独立性原则。

评价指标体系要最简化、最小化,即保证各个指标之间的独立性。

3)可测性原则。

为保证评价方法有较强的通用性,所选择的指标应该能够容易被收集和计算。

4)科学性原则。

所建立的评价模式可以客观的反映城市道路建设的真实情况,既要有定量分析,也要有定性分析,做到定量与定性相结合。

指标体系的建立对建设时序规划非常重要,不同指标体系会使建设时序规划有不同的结果[9]。

因此,评价指标体系必须科学、客观、尽可能全面的考虑各方面因素和信息。

在选择评价指标时,除遵循上述原则外,还应该考虑相对性原则、可比性原则、导向性原则和非线性原则,以保证评价的全面性和可靠性。

2.2 城市道路建设时序规划指标体系基于上述原则,通过综合分析,从设施水平和区位条件两方面建立城市道路建设时序规划指标体系见图1。

其中,区位条件主要反映为节点所在行政区域、所处区段和是否位于重点发展产业区或边缘集团内,周围是否有主要客流吸引点及周边土地利用情况。

图1 城市道路建设时序规划指标体系示意图Fig.1 Evaluation index system of urban road construction基于交通区位-节点重要度的城市道路建设时序规划方法本文采用将区位因素量化,转化为区位因子,作为节点重要度一个基本指标参与重要度计算的方法,即交通区位-节点重要度模型。

城市道路建设时序规划步骤为步骤1。

节点选择。

城市道路建设时序规划中,确定计算节点是重要环节之一,节点划分太粗,会脱离实际影响精度;节点划分太细,则难以突出线路建设的重点。

综合考虑节点分布均衡、规模相当、数量适宜的基础上,选择具有一定表征的节点进行计算。

步骤2。

指标选取1)节点指标选取。

城市道路建设在网络空间布局上都表现为由节点构成,由于构成城市道路网络的节点数目较多,因此在选择节点指标时,应选择具有非线性和可测量性的指标。

2)线路指标选取。

城市道路通过确定线路重要度来比较各建设项目的重要度,因此需要选择相应的线路指标进行计算,线路指标的选择与节点指标的选择有相同的原则,由于节点指标的选择过程中已经充分考虑了与道路建设相关的指标,考虑计算的复杂性,线路指标应选择简单易操作的指标,且指标数量不宜过多。

步骤3。

数据标准化。

由于各指标的单位不同、量纲不同、数量级不同,会影响重要度的计算结果,甚至会造成决策的失误。

为统一标准,必须对所有指标进行标准化处理。

设Xmax j为m个节点中第j个指标的最大值,Xmin j为最小值,即:定义标准化数据为:经上述处理,标准化数据满足1,且不改变原有数据的差异性。

步骤4。

重要度计算1)节点重要度。

节点重要度受网络拓扑结构、单位投资费用和地理位置差异等多方面因素的影响,是综合诸多方面反映的结果。

为定量描述不同节点在路网中的重要程度,从不同角度反映节点功能强弱,节点i的重要度计算见式(3)。

式中:Ii为区域内节点i的重要度;aj为第j项指标的权重(采用层次分析法确定);eij 为节点i的第j项指标标准化后的值。

2)线路重要度。

网络中2节点间路段重要度INijk的计算公式为:式中:I Nijk为节点i、j间第k条路段重要度;Iko、Ikd为第k条路段的起点和终点重要度;Lijk为节点i与j间第k条路段的长度;α为修正系数。