咸寧市公路網(wǎng)(2010—2020年)布局方案研究

李 薇，劉衛(wèi)娟

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，湖北 武漢4300742.武漢工業(yè)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢430023)

咸寧市公路網(wǎng)(2010—2020年)布局方案研究

李 薇1，劉衛(wèi)娟2

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，湖北 武漢4300742.武漢工業(yè)學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢430023)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國大多中小城市格局和規(guī)模發(fā)生了很大的變化，相應(yīng)的城市道路網(wǎng)運輸體系也得到了較快發(fā)展。目前運用較多的公路網(wǎng)布局規(guī)劃方法適合于大城市的道路網(wǎng)規(guī)劃。因此，需要合理的適宜于中小城市的公路網(wǎng)規(guī)劃方法。本文通過實地考察咸寧市公路網(wǎng)運行現(xiàn)狀及其社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢，采用“節(jié)點重要度法”和“直線連接法”相結(jié)合的中等城市公路網(wǎng)布局方法，并對咸寧市2010—2020年公路網(wǎng)進行合理布局，提出完整布局方案。

中等城市;公路網(wǎng);布局方法

近幾年，隨著“中部崛起”、“城鄉(xiāng)一體化”、“新農(nóng)村建設(shè)”等國家發(fā)展政策的推行，我國許多中小城市社會經(jīng)濟發(fā)展速度驚人，交通基礎(chǔ)建設(shè)作為服務(wù)于社會經(jīng)濟發(fā)展的平臺，必然要求也具有相適應(yīng)的發(fā)展速度。然而，目前我國大多數(shù)中小城市交通建設(shè)遠遠落后于城市建設(shè)，對城市建設(shè)極為不利。

咸寧市位于湖北省東南部，長江中游南岸，湘鄂贛三省交界處，是湖北省的重要水陸交通樞紐和進入武漢市的南面門戶，在湖北區(qū)域與武漢市城市發(fā)展圈發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。咸寧市與武漢、黃石的連接將更為加強，區(qū)域間的社會經(jīng)濟聯(lián)系將更加緊密，這就需要道路交通提供強有力的保障和支持。

1 咸寧市社會經(jīng)濟現(xiàn)狀預(yù)測

準確的社會經(jīng)濟分析與發(fā)展預(yù)測是獲得交通需求預(yù)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。首先按照交通區(qū)劃分基本原則，咸寧市交通調(diào)查分區(qū)劃分如表1所示。

表1 交通分區(qū)表

對咸寧市社會就經(jīng)濟分析與發(fā)展預(yù)測使用指標包括國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口、工業(yè)生產(chǎn)總值。參考咸寧市交通運輸局提供咸寧市2005年至2010年年鑒，以及通過調(diào)查獲得的咸寧市現(xiàn)狀社會經(jīng)濟交通數(shù)據(jù)，采用指數(shù)平滑預(yù)測法［1］、灰色模型預(yù)測法［2］分別預(yù)測，最后取加權(quán)平均數(shù)獲得咸寧市規(guī)劃期限內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測數(shù)據(jù)，預(yù)測結(jié)果如表2所示。

表2 2010—2020年咸寧市各交通小區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值、人口、工業(yè)生產(chǎn)總值預(yù)測表

根據(jù)咸寧市社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測數(shù)據(jù)，建立多元線性回歸模型［3］獲得咸寧各交通小區(qū)交通發(fā)生吸引量預(yù)測值如表3所示。

表3 咸寧市各交通小區(qū)交通發(fā)生量及吸引量預(yù)測值/萬輛

2 咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計

對于公路網(wǎng)規(guī)劃，一般要充分利用現(xiàn)有的社會經(jīng)濟交通調(diào)查資料，預(yù)測區(qū)域交通總需求，采用優(yōu)化模型確定公路網(wǎng)規(guī)模以及各等級公路里程的比重，根據(jù)其功能、地位和作用，從整體上把握公路網(wǎng)大局，采用網(wǎng)絡(luò)理論的最優(yōu)樹原理確定各條線路走向;再用“四階段模型”進行線路交通量分配，并配置線路技術(shù)等級，擬定建設(shè)序列。

本文僅討論采用“節(jié)點重要度法”和“直接連接法”并結(jié)合專家決策法對咸寧市公路網(wǎng)進行規(guī)劃。在交通需求預(yù)測基礎(chǔ)上，采用國土系數(shù)法、彈性系數(shù)法以及時間序列法確定咸寧市全社會等級公里里程規(guī)模，用節(jié)點重要度法確定咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃節(jié)點，用直接連接法、費用最小優(yōu)化法確定咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃方案。對咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃按公路功能分為三個層次，第一層次為國省骨架公路，第二層次為市域公路，第三層次為縣、鄉(xiāng)(村)通達公路進行規(guī)劃。第一層次公路由上級規(guī)劃確定，第二、三層次公路是本次規(guī)劃的重點。針對咸寧市在不同規(guī)劃期(2015、2020年)的市域公路網(wǎng)進行了計算與分析。

2.1 咸寧市公路網(wǎng)現(xiàn)狀

參考咸寧市交通運輸局提供2005—2010年年鑒以及咸寧市城市總體規(guī)劃(2010—2030年)以及對咸寧市公路網(wǎng)現(xiàn)狀進行分區(qū)調(diào)查所獲得數(shù)據(jù)，咸寧市現(xiàn)狀公路基本形成了以京珠高速公路為龍頭，以國省二級公路為主干，以縣鄉(xiāng)公路為分支的區(qū)域公路網(wǎng)絡(luò)體系?，F(xiàn)有106、107、316等3條國道285.775公里，省道10條，為武赤線(原武蒲線)、橫路線、咸通線、白界線、沿橫線、仙崇線(原蒲洪線)、崇趙線、南大線、咸合線(原咸潘線)、紅牌線，共計466.261km;縣道 45 條 1271.641km，鄉(xiāng)道 3485.751km，村道6364.893km。據(jù)2010年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，咸寧市公路網(wǎng)中四級及等外等級公路所占比例很大，超過80%。咸寧市公路網(wǎng)現(xiàn)狀最大的不足是公路等級結(jié)構(gòu)不合理，高等級公路里程少。

2.2 咸寧市公路網(wǎng)里程規(guī)模

公路網(wǎng)在不同的發(fā)展階段應(yīng)有確定的發(fā)展規(guī)模，它的發(fā)展與一定時期社會經(jīng)濟所處的發(fā)展階段狀況、規(guī)劃節(jié)點分布狀況及交通發(fā)展狀況密切相關(guān)。因此，在進行確定各層次公路理論目標長度時，主要應(yīng)考慮以區(qū)域社會經(jīng)濟指標建立相關(guān)的數(shù)學(xué)分析模型。

咸寧市公路網(wǎng)里程規(guī)模采用彈性系數(shù)法［4］、國土系數(shù)法［5］、時間序列模型［6］分別求得，最后取加權(quán)平均數(shù)。按照等效里程換算公式Leq=4Lsw+2L1+L2+0.5L3+0.2L4，其中 Leq—等效里程(km);Lsw—高速公路里程(km);L1—一級公路里程(km);L2—二級公路里程(km);L3—三級公路里程(km);L4—四級公路里程(km)求得。

表4 咸寧市規(guī)劃年份公路網(wǎng)總里程 /km

2.3 咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃節(jié)點選擇

公路網(wǎng)節(jié)點研究的任務(wù)是選擇確定公路網(wǎng)必須聯(lián)接的控制點(或地區(qū))。節(jié)點研究的方法主要有重要度法、動態(tài)聚類法、模糊聚類法等。在咸寧市域公路網(wǎng)規(guī)劃中，選取重要度法作為公路網(wǎng)節(jié)點研究的主要方法。

根據(jù)預(yù)測咸寧市，選擇人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值作為選擇運輸節(jié)點的定量分析標準。重要度定義為：

其中，Zi—第i節(jié)點的重要度;

Ri—第i節(jié)點的人口(萬人);

Ra—區(qū)域各節(jié)點人口的平均值(萬人);

Gi—第i節(jié)點工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值(萬元);

Ga—區(qū)域內(nèi)總的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值(萬元);

α1，α2—分別為第i節(jié)點以上兩項指標的權(quán)重。

路網(wǎng)節(jié)點的選擇以咸寧市所轄區(qū)域的市中心、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主，包括辦事處、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、火車站、港(渡)口等，同時適當?shù)目紤]咸寧市未來機場的可能點站。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)的影響范圍不是很大，基本上在本縣(市)范圍內(nèi)，若將鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)電放到整個咸寧市范圍內(nèi)來研究反而可能不利于各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的區(qū)分。咸寧市域內(nèi)各縣(市)重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)的選取以重要度分析為主，定性分析為輔。

咸寧市區(qū)經(jīng)濟較為發(fā)達，市區(qū)內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)系較為緊密，對市區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的連通和交通要求更高。對于市區(qū)重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)的選取，同其它縣有所不同，咸寧市區(qū)內(nèi)的重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)選擇以定性分析為主，重要度分析為輔，赤壁市可參照執(zhí)行。表5是經(jīng)過分析得到的咸寧市內(nèi)的重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點。

表5 咸寧市重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點

從區(qū)域內(nèi)各行政村、自然村的人口狀況，即能反映各節(jié)點功能強弱及地位高低的指標，以此為基礎(chǔ)，將節(jié)點分為兩個層次：第一層次節(jié)點為咸寧主城區(qū)和主要城鎮(zhèn)、主要港口等;第二層次節(jié)點為行政村和自然村及類似的節(jié)點，其中行政村為第二層節(jié)點中的重要節(jié)點。

表6 咸寧市公路網(wǎng)的層次節(jié)點分布

在“節(jié)點重要度法”和“直接連線法”相結(jié)合進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)樹布局原理，確定本次公路網(wǎng)的骨架，同時考慮到連通的便利，優(yōu)化公路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)層次，以及不同層次路網(wǎng)的規(guī)模、功能、規(guī)劃線路走向、主要控制點、技術(shù)標準等，將本次公路網(wǎng)布局統(tǒng)一按公路功能分為三個層次，第一層次為國省骨架公路，第二層次為市域公路，第三層次為縣、鄉(xiāng)(村)通達公路。第一層次公路由上級規(guī)劃確定，第二、三層次公路是本次規(guī)劃的重點。

2.4 規(guī)劃等級結(jié)構(gòu)計算與路線等級配置

確定出規(guī)劃路網(wǎng)里程總需求之后，還要計算出各級道路的結(jié)構(gòu)。路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)計算方法有最小費用法、最大通行能力法、單目標優(yōu)化法和多目標優(yōu)化法，這些方法各有優(yōu)缺點，其中共有的缺點就是將復(fù)雜的實際問題轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)學(xué)模型時。為了盡量減小其模型帶來的誤差，規(guī)劃使用最小費用優(yōu)化模型時反復(fù)進行比較來計算路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)。

最小費用優(yōu)化模型如下：

式中：LN為公路網(wǎng)規(guī)劃的總投資(萬元);Lj為級公路的規(guī)劃里程，km;Aj為級公路造價(萬元/公里);j為公路等級代碼，j=0，1，2，3，4，5 分別表示高速、一級、二級、三級、四級、等外公路;I0為現(xiàn)有公路折算總值;L＇為公路網(wǎng)總里程下限值，km;Lj0、Lj＇為 j級公路的約束條件(j級公路規(guī)劃里程的上、下限值)km;Q為未來路網(wǎng)的交通周轉(zhuǎn)量，車公里/d;S為規(guī)劃路網(wǎng)的服務(wù)水平系數(shù);Cj為j級公路通行能力，輛/d。

現(xiàn)有公路折算總值的計算：

式中：Ii為現(xiàn)有路網(wǎng)中第i段公路的造價，一般取現(xiàn)行相應(yīng)等級公路的造價，萬元/km;Li0為現(xiàn)有路網(wǎng)中第i段公路的里程，公里;βi為現(xiàn)有路網(wǎng)中第i段公路的利用率，常用下式表示：

式中：Ij+m→j表示從(j+m)級升級到j(luò)級的造價，萬元/km。

求得的咸寧市各規(guī)劃特征年各級公路里程需求，如表7所示。

表7 咸寧市各級公路規(guī)劃里程需求 /km

3 咸寧市公路網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案

3.1 咸寧市公路網(wǎng)近期(2010—2015年)規(guī)劃方案

近期公路網(wǎng)建設(shè)的重要任務(wù)是對外交通干線以及市區(qū)到各縣城間的高等級干線網(wǎng)的建設(shè)。確定近期建設(shè)項目的主要依據(jù)有《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》、《湖北省骨架公路網(wǎng)規(guī)劃》和《湖北省公路水路交通發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》等。近期公路建設(shè)的主要層次是骨架層的完善，重點解決公路網(wǎng)現(xiàn)狀交通問題，滿足咸寧市社會經(jīng)濟高速發(fā)展的需要，重在公路的建設(shè)和適度超前。

近期公路建設(shè)項目著重于咸寧、赤壁、崇陽、通山國省道等級的提高，緩解咸安區(qū)、赤壁和崇陽擁堵路段交通。2010—2015年規(guī)劃路網(wǎng)中高速公路達到129.5 km，一級公路207 km，二級公路1013 km。同現(xiàn)狀相比，咸安區(qū)、赤壁和崇陽區(qū)間段高等級公路網(wǎng)的里程得到較大的提高(見圖1)。

圖1 2010—2015年咸寧市公路網(wǎng)近期規(guī)劃方案

3.2 咸寧市公路網(wǎng)中期(2010—2020年)規(guī)劃方案

2016—2020年的建設(shè)的主要任務(wù)是加強干線之間的聯(lián)系，改善咸寧市道各縣市的高等級交通網(wǎng)絡(luò)，同時兼顧咸寧市主要對外交通干道的改善，聯(lián)系溝通主要的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，基本建成市域范圍內(nèi)的交通主干線的交通網(wǎng)絡(luò)。

規(guī)劃年間，咸寧市與湖南、武漢方向的交通量繼續(xù)增加，主要的交通集中于湖南、赤壁、武漢，通城、崇陽、武漢方向，同時通山至咸寧與武漢方向的交通量繼續(xù)增長。

公路網(wǎng)中期規(guī)劃方案主要目的是充分發(fā)揮骨架公路的交通功能，擴大骨架網(wǎng)絡(luò)影響范圍，同時又不讓過多的交通集中于主要交通干線上，即要有合同時又要有分的原則。中期方案需要重點考慮各縣市之間的高等級公路交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，以及溝通主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)的交通次干道、通道。初步形成“兩軸，兩聯(lián)結(jié)，5幅射”高等級骨架公路網(wǎng)。其中“兩軸，兩聯(lián)接，5幅射”主要為：“兩軸”——京珠高速和107國道復(fù)合軸，杭瑞高速和106國道復(fù)合軸;“兩聯(lián)接”——連接咸寧、通山的高速與一級公路，連接赤壁與崇陽的高速與一級公路;“5幅射”——分別為武漢方向、荊州方向、湖南方向、江西方向和黃石方向的一級公路市際輻射線。形成咸安、赤壁、崇陽、通山的半小時交通圈，通城至咸寧亦能在1個小時之內(nèi)(見圖2)。

圖2 2010—2020年咸寧市公路網(wǎng)中期規(guī)劃方案

4 結(jié)束語

以保持社會經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展為目的，使公路網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)與社會經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)，是進行公路網(wǎng)規(guī)劃方案的根本出發(fā)點。

本文根據(jù)調(diào)查所得的咸寧市社會經(jīng)濟以及公路網(wǎng)運營現(xiàn)狀，并對其未來發(fā)展趨勢進行合理預(yù)測。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，結(jié)合咸寧市在湖北省發(fā)展、中部發(fā)展的經(jīng)濟、地理區(qū)位優(yōu)勢，運用重要節(jié)點法和直線連接法，對咸寧市近期、中期以及遠期公路網(wǎng)進行合理布局，為咸寧市未來社會經(jīng)濟發(fā)展提供便利交通條件。

［1］ 王慈光.二次指數(shù)平滑法中確定初始值的簡便方法［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報.2004，39(3)69-272.

［2］ 盛宇.中小城市交通需求預(yù)測模型研究［D］.南京：河海大學(xué)，2006.

［3］ 趙明.縣鄉(xiāng)公路網(wǎng)規(guī)劃方法研究-以鎮(zhèn)江市縣鄉(xiāng)公路網(wǎng)規(guī)劃為例［D］.西安：長安大學(xué)，2008.

［4］ 郭曉峰.國土系數(shù)法在公路總里程預(yù)測中的應(yīng)用［J］.公路，2005(2)：77-80.

［5］ 李慧，林榮娜.彈性系數(shù)法在公路工可交通量預(yù)測中的應(yīng)用［J］.西華大學(xué)學(xué)報.2006，25(5)：28-29.

［6］ 盧理.時間序列加法模型［D］.成都：西南交通大學(xué)，2007.

Research on layout method of Xianning highway network(2010-2020)

LI Wei1，LIU Wei-juan2
(1.School of Econonics and Management，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China;2.School of Civil Engineering and Architecture，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China)

With the development of society and economy，the city scale and infrastructure construction in mostly small and medium-sized cities in China has been greatly changed;Consequently the urban road network transport system has been developed rapidly.However，most prevailing road network layout methods were suitable for big city road network planning.So reasonable suitable road network layout methods should be proposed soon.Based on the investigation of traffic and the development trend analysis of economic and society in Xianning，we put forward a method for planning XianNing highway network that is combine the“node important degree method”with“l(fā)inear connection method”，and put forward the Xianning 2010-2020 road network layout.

medium-sized city;highway net;layout method

U 121

A

1009-4881(2011)04-0084-06

10.3969/j.issn.1009-4881.2011.04.022

2011-10-08.

李薇(1985-)，女，碩士研究生，E-mail：lillian414@126.com.