設(shè)區(qū)市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模研究

吳 菲，陳景雅

（河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京210098）

縣道公路網(wǎng)規(guī)劃推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，承擔(dān)著“上承國省干線，下接農(nóng)村公路”的功能。新型縣道公路網(wǎng)評價(jià)系統(tǒng)正式頒布，現(xiàn)有縣道公路均基于當(dāng)時(shí)行政區(qū)劃及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件劃分。現(xiàn)有縣道網(wǎng)嚴(yán)重落后于農(nóng)村公路發(fā)展，功能未全面發(fā)揮，同時(shí)評價(jià)指標(biāo)的改變使既有縣道網(wǎng)與宿遷市區(qū)經(jīng)濟(jì)、行政區(qū)劃和國省道網(wǎng)間存在矛盾。由于縣道網(wǎng)功能、區(qū)域、使用年限的特殊性，導(dǎo)致不能盲目套用以往的經(jīng)驗(yàn)和公式，需與時(shí)俱進(jìn)，選取新型指標(biāo)評定。

“十二五”和“十三五”期間是宿遷市區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展的契機(jī)，實(shí)現(xiàn)更高小康水平和現(xiàn)代化建設(shè)。城鎮(zhèn)化進(jìn)程較快，縣級物流和公交需求量與日俱增，居民出行需求和要求顯著提升。縣道公路交通作為服務(wù)性基礎(chǔ)設(shè)施，引導(dǎo)居民出行，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展，需作為新一輪區(qū)域規(guī)劃的重中之重。

宿遷市區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滋生一系列現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園、物流中心等新型區(qū)域節(jié)點(diǎn)，既有的公路尚未完全覆蓋新型節(jié)點(diǎn)，同時(shí)《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013—2030年）》和《江蘇省省道公路網(wǎng)規(guī)劃（2011—2020年）》已經(jīng)正式出臺(tái)，上位路網(wǎng)大幅度調(diào)整，國省干線服務(wù)深度和覆蓋力度進(jìn)一步加深，縣道與國省道間銜接有待完善?？傊r(nóng)村經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展和上位公路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整，江蘇省下達(dá)新一輪縣道網(wǎng)的編制工作，科學(xué)明確宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)功能和定位切實(shí)需求，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新性轉(zhuǎn)型。為了保證各層次路網(wǎng)銜接匹配，給予宿遷農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展安全、暢通、快速和舒適的交通環(huán)境，同時(shí)理順現(xiàn)有縣道公路網(wǎng)體系，確保農(nóng)村公路分級養(yǎng)護(hù)的順利實(shí)施，研究宿遷縣道公路網(wǎng)的規(guī)劃方法十分必要。定量和定性的方法測算規(guī)劃年縣道公路網(wǎng)規(guī)模里程，對方案進(jìn)行系統(tǒng)全面評價(jià)，確保規(guī)劃方案的合理性。以宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)劃為例分析縣道網(wǎng)規(guī)模預(yù)測系統(tǒng)，對今后縣道網(wǎng)規(guī)劃起到借鑒作用。

1 規(guī)模預(yù)測

縣道公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測的方法很多，主要是基于慣性原理、相關(guān)原理和類推原理衍生出的一系列具體模型。常用方法有：連通度法、生長曲線法、人口密度法、經(jīng)濟(jì)指數(shù)模型法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［1］等?？紤]數(shù)據(jù)獲得性和合理性，方法簡易性等因素，選取具有代表性的節(jié)點(diǎn)連通度法、國土系數(shù)法和彈性系數(shù)法進(jìn)行對比探討，與區(qū)域發(fā)展相協(xié)調(diào)的規(guī)模［2］。

1.1 節(jié)點(diǎn)連通度法

公路網(wǎng)連通度指公路網(wǎng)的邊數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)目的比值，反映路網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)通達(dá)程度和網(wǎng)化程度［3］。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)幾何形狀結(jié)構(gòu)分析，建立公式（1），公路網(wǎng)合理規(guī)模的連通度DN模型［4］

式中：LN為區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)總里程，km；A為扣除水域的國土面積，km2；ξ為區(qū)域公路網(wǎng)的變形系數(shù)，平原地區(qū)取1.1。

當(dāng)連通度接近1時(shí)，路網(wǎng)布局大體呈樹狀結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)間多為兩路連通，路網(wǎng)極不完善；當(dāng)連通度接近2.0時(shí)，路網(wǎng)布局大體呈方格網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)間多為四路連通，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)較完善；當(dāng)連通度接近于3.0時(shí)，路網(wǎng)布局大體呈三角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，各結(jié)點(diǎn)之間多為六路連通，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)非常完善，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示［5］。綜合考慮宿遷市區(qū)的實(shí)際狀況，節(jié)點(diǎn)連通度為1.8～2為四路連通較為合理。

表1 路網(wǎng)連通度平均標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Average standard of the network connectivity

由公式（1）推算得縣道公路網(wǎng)里程LN的測算公式（2）

由于式（2）基于節(jié)點(diǎn)預(yù)測規(guī)模，可知LN服務(wù)于節(jié)點(diǎn)需求，部分功能與國省道重合。故需扣除國省道里程才為實(shí)際縣道網(wǎng)里程。通過式（2），根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平，現(xiàn)狀為1.58，與江蘇省平均水平，2015年和2020年綜合選取DN為1.8 和2，節(jié)點(diǎn)數(shù)94 個(gè)，土地面積1 904 km2，變形系數(shù)1.1，規(guī)劃普通國省道270.54 km。計(jì)算相應(yīng)縣道公路網(wǎng)規(guī)模，具體如表2。

采用節(jié)點(diǎn)連通度計(jì)算宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模介于567～660 km間。基于節(jié)點(diǎn)連通度法，取2015年取567 km，2020年取660 km。

表2 宿遷市區(qū)縣道網(wǎng)規(guī)劃規(guī)模推測表Tab.2 Forecasting table of county road network planning scale in Suqian City

1.2 國土系數(shù)法

國土系數(shù)法是“道路長度與人口和面積的平方根及其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)成正比”，從區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、人口、面積等社會(huì)經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)計(jì)算區(qū)域合理理論公路長度［6］，建立公式（3），公路網(wǎng)合理規(guī)模的國土系數(shù)模型

式中：Li為公路網(wǎng)規(guī)模，km；Ai為區(qū)域面積，km2；Pi為人口，萬人；Ki為公路網(wǎng)系數(shù)；Li，Ki，Pi分別為第i年的相應(yīng)的值。

鑒于近五年，宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模變化波動(dòng)極小，現(xiàn)采取三級以上（包括高等級公路）等級公路扣除國省道規(guī)模為歷年的縣道公路網(wǎng)計(jì)算規(guī)模。

根據(jù)現(xiàn)有歷年的公路網(wǎng)規(guī)模、人口和面積計(jì)算歷年的公路網(wǎng)系數(shù)，再進(jìn)行擬合分析，得出地區(qū)生產(chǎn)總值與公路網(wǎng)系數(shù)成線性關(guān)系［7］，即

式中：G為地區(qū)生產(chǎn)總值，億元。

通過未來年地區(qū)生產(chǎn)總值，代入式（4），得出未來年公路網(wǎng)系數(shù)K，再代入式（3），計(jì)算出2015年和2020年縣道公路網(wǎng)規(guī)模，具體值如表3所示。

表3 國土系數(shù)法預(yù)測縣道網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測表Tab.3 Forecasting table of county road network planning by the coefficient method

采取國土系數(shù)法預(yù)測宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模介于574～854 km間，其中2015年為574 km，2020年取854 km。

1.3 彈性系數(shù)法

彈性系數(shù)法是研究公路里程增長率與經(jīng)濟(jì)規(guī)模增長率的關(guān)系來預(yù)測未來年公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)模［8］，建立公式（5），公路網(wǎng)合理規(guī)模的彈性系數(shù)模型

式中：Lt為公路里程增長率，%；e為公路里程增長對經(jīng)濟(jì)增長的彈性系數(shù)；E為經(jīng)濟(jì)增長率，%。

由于彈性系數(shù)e的取值直接影響著縣道網(wǎng)規(guī)模的增長，區(qū)域經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又影響著彈性系數(shù)，因而需結(jié)合宿遷市城市發(fā)展目標(biāo)和定位，使得彈性系數(shù)更加精準(zhǔn)。

根據(jù)宿遷市區(qū)歷年縣道網(wǎng)公路里程（現(xiàn)采取三級以上（包括高等級公路）的等級公路扣除國省道規(guī)模）和人均GDP計(jì)算出歷年的彈性系數(shù)在0.11～0.12間。新一輪縣道公路網(wǎng)規(guī)劃規(guī)模增加主要來源于已竣工路段和鄉(xiāng)村道提升，增長迅速，因而e取較大值0.12。

通過未來年人均GDP增長率，代入公式（5），得出縣道公路網(wǎng)里程增加率，進(jìn)而計(jì)算未來年的公路網(wǎng)總規(guī)模，具體如表4所示。

表4 彈性系數(shù)法預(yù)測縣道網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測表Tab.4 Forecasting table of county road network planning by elastic coefficient method

采取彈性系數(shù)法預(yù)測宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模為541～1 017 km，其中2015年為541 km，2020年為1 017 km。

2 規(guī)模確定

由于資金、土地、環(huán)境等因素制約著公路網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，因而公路網(wǎng)密度并非無限制增加，需考慮宿遷市區(qū)的綜合水平和現(xiàn)階段規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)。通過表5得出：近期規(guī)劃，節(jié)點(diǎn)連通度、國土系數(shù)法和彈性系數(shù)法，預(yù)測結(jié)果相近，說明接近實(shí)際縣道網(wǎng)規(guī)模；遠(yuǎn)期規(guī)劃，彈性系數(shù)法，理想考慮經(jīng)濟(jì)增長引起公路里程增加，忽略區(qū)域政策、資金運(yùn)轉(zhuǎn)等原因?qū)е鹿防锍淘黾邮芟?，?dǎo)致公路里程偏大?？傮w來說，國土系數(shù)法近遠(yuǎn)期均較準(zhǔn)，主要是由于宿遷經(jīng)濟(jì)水平仍處于快速發(fā)展的階段，自身未達(dá)到飽和狀態(tài)。

表5 縣道公路網(wǎng)規(guī)模Tab.5 County road network scale km

結(jié)合宿遷市區(qū)實(shí)際發(fā)展情況和不同的預(yù)測模型綜合評價(jià)，得出：2015年，宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模推薦值為541～574 km；2020年推薦值為660～854 km。

3 規(guī)模評價(jià)

通過預(yù)測縣道公路網(wǎng)規(guī)模，衡量各項(xiàng)指標(biāo)，為規(guī)劃方案提供充分的理論依據(jù)。根據(jù)江蘇省縣道公路網(wǎng)規(guī)劃手冊上闡述，需進(jìn)行技術(shù)評價(jià)，使得縣道公路網(wǎng)規(guī)模合理性，效益最大化。

技術(shù)評價(jià)主要從路網(wǎng)通達(dá)性和公路技術(shù)特性進(jìn)行評價(jià)［9］。路網(wǎng)通達(dá)性，規(guī)劃目標(biāo)落實(shí)后，縣道網(wǎng)將快速進(jìn)入干線公路網(wǎng)特性，實(shí)現(xiàn)宿遷市區(qū)分層次的快速出行；路網(wǎng)技術(shù)評價(jià)是從路網(wǎng)密度、區(qū)域網(wǎng)值、路網(wǎng)連通度和等級指標(biāo)對宿遷市縣道公路網(wǎng)規(guī)劃成果進(jìn)行評價(jià)［10］。

由表6和表7可知，宿遷市區(qū)的面積密度、人口密度、經(jīng)濟(jì)密度、綜合密度較蘇南偏高，說明人均縣道持有率和縣道密度較高，總體來說宿遷市區(qū)縣道網(wǎng)的路網(wǎng)密度較合理，處于江蘇省中等偏上的水平；2020年區(qū)域網(wǎng)值略等于現(xiàn)有江蘇平均水平和蘇南地區(qū)，從0.90提升到1.234～1.598，說明本輪縣道網(wǎng)規(guī)劃實(shí)施效果明顯；路網(wǎng)連通度處于1.8～2.5間，節(jié)點(diǎn)由兩路連通，逐漸像四路和六路連通過渡，處于較好水平，但仍與江蘇發(fā)達(dá)地區(qū)存在差距，說明存在一定的進(jìn)步空間，加強(qiáng)與新增節(jié)點(diǎn)的銜接和連通；路網(wǎng)等級達(dá)到2.0 以上，說明本輪縣道規(guī)劃道路等級主要以二級為主，三級為輔，道路服務(wù)性能較好?？傊?guī)劃后路網(wǎng)比現(xiàn)狀路網(wǎng)的技術(shù)特性有較大幅度提升。

表6 路網(wǎng)技術(shù)評價(jià)Tab.6 Technical evaluation of county road network

表7 江蘇各地區(qū)縣道網(wǎng)技術(shù)評價(jià)Tab.7 Technical evaluation of regional county road network in Jiangsu

4 結(jié)論

1）宿遷市路網(wǎng)規(guī)模較為合理。文中通過節(jié)點(diǎn)連通度法、國土系數(shù)法和彈性系數(shù)法3種方法預(yù)測縣道網(wǎng)規(guī)模，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)修正，宿遷市區(qū)縣道公路網(wǎng)規(guī)模推薦值：2015年取541～574 km，2020年取660～854 km。通過規(guī)模評價(jià)可知，路網(wǎng)連通度和路網(wǎng)密度都較現(xiàn)狀大幅度提升，布局成方格網(wǎng)形狀，基本合理。

2）3種模型的適用性在近期與遠(yuǎn)期規(guī)劃中有所差別。3種模型的對比分析，得出：近期規(guī)劃，建議3種預(yù)測模型均可；遠(yuǎn)期規(guī)劃，建議采用節(jié)點(diǎn)連通度法和國土系數(shù)法預(yù)測縣道規(guī)模。利用科學(xué)合理的模型預(yù)測宿遷市區(qū)的縣道公路網(wǎng)規(guī)模，從路網(wǎng)密度等角度進(jìn)行技術(shù)評價(jià)，形成一個(gè)層次清楚、功能完備的縣道公路網(wǎng)規(guī)劃方法體系，為縣道公路網(wǎng)的建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù)工作提供參考，為今后蘇北地區(qū)的縣道公路網(wǎng)規(guī)劃起到借鑒作用。

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