交通运输规划第九章运输枢纽布局规划

第九章运输枢纽布局规划第一节运输枢纽规划概述第二节运输枢纽布局的原则和程序第三节运输枢纽布局方法第四节公路主枢纽布局规划简介第一节运输枢纽规划概述一、运输枢纽的概念1、运输枢纽：在两种以上干线运输方式的衔接地区或几条运输线路的交汇处（点），同时承担一种或几种运输方式的枢纽功能，是由一个或几个运输站场及若干交通设施组成的综合整体，是交通运输的生产组织基地。可从两个交通理解该概念：（1）是运输联系的中心环节，它必须是从事两个以上地区旅客和货物运输的运输线路的交汇处，运输线路可以是同一运输方式的几条线路，亦可以是不同运输方式的几条干线；（2）是组织与管理功能，运输枢纽是处理不同运输方式的运输线路的旅客和货物的装卸(上下车)、中转服务、换乘与换装，运输组织与管理以及候机(车、船)服务、仓储服务等后勤服务。承担着枢纽所在区域的城市内部交通和对外交通的功能，完成直通作业、中转作业、枢纽地方作业等与运输相关作业的功能。是城市对外联系的桥梁和纽带，它对所依托的城市的形成和发展有着很大的带动作用，运输枢纽的形成和发展与其所在城市经济类型、在区域经济中地位和作用也有密切关系。2、运输枢纽由运输站场组成：运输站场是功能或用途比较专一的从事客货集散、转运及过境的场所，拥有为办理长途、短途、城市和企业客、货运输所需要的各种运输技术设备和设施的综合体，具有运输组织与管理、中转换乘换装、装卸储存、多式联运、信息流通和辅助服务等功能的综合性设施。3、运输枢纽的功能1)生产组织与经营管理功能；2)装卸储存功能；3)多式联运功能；4)通信信息功能；5)生产和生活辅助服务功能；6）地区间交通与经济联系功能。4运输枢纽的类型（1）按运输方式划分铁路—公路枢纽：两条以上铁路干线汇合而成，并由公路与铁路衔接的运输枢纽。铁路在其中起着骨干作用，公路承担集散作用。水路—公路枢纽：由河运或海运与公路枢纽组成，水运起主要的作用，公路承担集散作用。水路—铁路—公路枢纽：位于水运、铁路干线交汇处，在运输网中据重要地位。水陆联运的换装点、铁路与水运与公路等三种运输方式的结合部。此类枢纽中铁路、水运承担干线运输，公路承担集散运输的作用。（2）按在运输网路中的跨度分端点枢纽：以处理本地区的客货运输业务为主，为货主办理运输、信息、理赔等所有运输业务；区域间中转运输量少。中转枢纽：为办理区域间不同运输线路上的客货中转和直通运输业务为主，接收从端点枢纽或其他中转枢纽的到达货物；另一方面将货物按目的地分类并送往下一站；本地区区域性运量比例很少。混合枢纽：具有大量的本地区业务，同时还办理相关数量的区域间中转、直通客货运输业务。（3）按业务类别分客运枢纽：完成旅客运输的集散、中转、换乘以及行李托运等业务的场所。货运枢纽：完成货物运输的集散、中转、换乘以及仓储等业务的场所。客货综合枢纽：具有客运和货运业务处理能力的场所。（4）按枢纽组织层次分运输枢纽：由一个或几个运输站场及若干交通设施组成的综合整体，是一系列运输场站与港口的有机组织。运输场站与港口：具有专业性作业能力的场所，是构成运输枢纽的基本单位。（3）按运输枢纽服务对象分单式枢纽：枢纽只在一种交通网络上，只服务于同一种运输方式的枢纽。如铁路枢纽、公路枢纽、城市道路交通枢纽、城市公共交通枢纽、城市轨道交通枢纽、城市货运枢纽。复式枢纽：枢纽同时在两种或多种交通网络上且服务于多种交通方式，是各种交通方式之间各种组合而成的枢纽。运输枢纽规划是指：在一定的区域范围内对运输资源（主要指固定设施）进行配置，确定枢纽的空间位置、主要功能、生产规模等。1、拟解决问题（1）确定现在与未来的运输需求特征和运输供应状况；（2）明确运输枢纽在运输系统中的地位与功能；（3）运输枢纽的布局与优化。2、运输枢纽规划的主要内容运输枢纽布局规划，两个层次理解：（1）第一层次整体布局：一定区域内运输枢纽的布局，主要内容包括社会、经济、交通运输的调查与分析、发二、运输枢纽规划展预测，综合交通枢纽站场布局优化，枢纽系统设计、社会经济评价、建设项目实施序列和资金筹措等工作；该层次上的布局，是综合运输层次上的运输资源配置，具有共性，主要是确定运输枢纽数量、选址、功能的确定。属于长期发展规划，要考虑多式联运的问题。（2）运输枢纽内部规划，主要是进行运输枢纽的功能规划与系统设计，内容主要包括组织管理、通信信息、生产和辅助服务4个方面的内容。该层次上的布局具有很大的差别性。返回第二节运输枢纽规划原则和程序一、布局影响因素1、区域社会经济的发展；2、所在交通运输网络状况；3、生产力布局；4、人口、城市的分布；5、自然地理条件。二、布局原则1、符合区域社会经济发展战略目标和综合运输规划；2、运输枢纽间分工协作原则；3、运输枢纽与运输线路协调原则；4、运输方式之间的协调原则；5、城市发展协调原则；6、公益性与盈利性兼顾的原则；7、环境保护的原则；8、可持续发展原则。三、规划程序1、依据社会经济和交通运输的现状调查和预测分析，明确枢纽规划目标；2、依据运输需求特征与运输设施供应状况分析及预测，确定运输枢纽在综合运输系统中的地位和功能；3、规划总体设计：确定规划的思路与原则，建立规划模型，选择规划方法；4、制定布局方案和优化方案，从总体布局和内部规划两个层次确定枢纽的位置、数量、规模；5、方案评价；6、方案优化，并返回5；7、确定规划方案的实施计划和建设项目序列，形成最终规划方案。返回第三节运输枢纽规划方法一、问题描述1、运输枢纽布局问题两个层次：内部布局、总体布局；三个变量：枢纽数量、位置、规模。问题描述角度：约束条件、目标函数、变量关系函数。约束条件：运输需求、运输系统运行机制、费用函数等；目标函数：费用最小、功能最大、用户最佳等；变量关系函数：用决策变量建立的描述约束条件与系统目标之间关系的数学模型。则该问题可描述为：在运输需求、运输系统运行机制与费用函数约束下，确定最优数量、最优位置或最优规模等目标，并用数学模型表述该目标的整个过程。二、单一运输枢纽选址模型与方法1、基本假设：（1）假设一定分区的运输需求量集中于某一点；（2）运输网络节点之间的距离用直线距离表示；（3）由变动运输成本确定总运输费用。2、解决方法：因素分析法、重心法、成本法、线性规划等。（1）重心法基本思想：将规划区域划分为若干分区，假设一定分区的运输需求量集中于某一点，各需求点的运输量分别看成该点的重量，求分区的重心，该重心即为规划区枢纽站场的最佳位置。设规划区域内有n个交通发生点和吸引点，各点的发生量和吸引量为Qj，j=1，2，……，n。运输枢纽到j点的运输费率为Cj，各需求点和需设置枢纽站场的位置分别为平面坐标（x，y）和（xa，ya），则需求点与枢纽点之间距离：则使总运输费用最小的枢纽选址问题的目标函数可表示为：满足目标函数的（xa，ya）即为枢纽站场最优布局方案。常用的有三种：1）直角距离选址模型；2）欧氏距离选址模型；3）修正距离选址模型。aajyyxxdjjjdQCZmin1）直角距离选址模型规划区域只有一个工厂、仓库或城市时，直接取目标函数的dj：例：规划区域有三个需求地点A1，A2，A3，将规划区建立平面坐标后，三个需求地点的坐标是（5，2），（8，3），（6，5），现需要在规划区建设一个运输站场，各需求点与运输站场的运量分别是50，25，30，假设运输线路按照直线距离运行，求使总运输量最小的运输站场的位置？aajyyxxd2）欧氏距离选址模型规划区域较大时，取目标函数的dj：例：规划区域有三个需求地点A1，A2，A3，将规划区建立平面坐标后，三个需求地点的坐标是（5，2），（8，3），（6，5），现需要在规划区建设一个运输站场，各需求点与运输站场的运量分别是50，25，30，假设运输线路按照直线距离运行，求使总运输量最小的运输站场的位置？2/122aajyyxxd3）修正距离选址模型为了接近实际，将模型中的直线距离引入比例因子k，将直线距离转换为近似的运输网络里程：例：某一运输企业要在甲地区建立一个货运中心，为五个货运站提供运输服务。各货运站的空间位置、运输量、费率如下表，求运输成本最小的货运中心位置。2/122aajyyxxkd货运站地点编号总运量费率坐标x坐标yA1120000.0538A2230000.0582A3325000.07525A4410000.07564A5515000.07588（2）成本分析法目标函数：总成本最小每个待选站点的总费用为：计算出每个场站的总费用，从中选择总运输成本最小的点作为最佳的场站选址。以上方法均属于传统的布局方法，该方法优缺点：（1）能较好反映枢纽的运转机理；（2）缺乏从路网整体角度研究枢纽，只从静态的、抽象的角度研究枢纽场站的规划与布局，没有考虑枢纽所处交通运输网络的动态变化对枢纽布局带来的影响；（3）无法反映交通运输网络的节点层（枢纽）与其他层面（路网和路段）的互动关系（4）对交通枢纽的不确定性和复杂性缺乏足够认识，从而忽视本系统与其他系统的有效衔接和整合（5）计算结果可靠性较差，通常只能为定性分析提供参考新方法:尝试应用交通规划、交通流理论来反映交通枢纽所在区域交通运输网络的动态变化特性，从枢纽运转机理和枢纽与网络之间动态关系入手，交通规划的四阶段理论+物流学的物流网点选址模型+运筹学。新方法的优缺点：（1）主要研究区域枢纽与区域交通运输网络的相互关系；（2）没有涉及与国家交通运输网络的关系；（3）没有考虑枢纽内不同交通运输方式之间站点的物流和客流的换乘；（4）仍处于探索阶段，有待进一步研究。三、多个枢纽站场布局问题及数学模型复杂问题简单化为：（1）客货流的组织？枢纽间关系？运输线路与站场、仓库、客户间关系？（2）枢纽站场的数量？位置？（3）枢纽站场的规模？服务区域？功能？几种常见的解决该问题的办法：1、分组重心法2、数学模型3、混合整数规划1、分组重心法基本思路：将复杂问题简单化求解步骤：（1）确定分组原则，将服务对象按照一定的原则划分为若干群组，服务对象群组数量等于枢纽场站数；（2）将一个服务对象群组分配给一个特定的枢纽场站，形成多个单一枢纽选址问题；（3）运用单一重心法确定单一枢纽选址问题的枢纽位置，从而确定多个枢纽的位置。例：某公司需建两个配送中心，满足市场需求，顾客位置分为4个地区，各地区位置及需求量如下表，求两个配送中心的最佳位置？解：按照距离原则，即相互之间距离最近的服务对象组合起来进行分组。（1）根据客户地区位置可求得顾客区域距离矩阵：根据上述距离矩阵可以进行如下分组：1和3，2和4（2）按照单一运输枢纽选址，分别求解：服务与第一组的配送中心最佳位置在地区3；服务与第一组的配送中心最佳位置在地区4。01782517045108450612510610返回2、数学规划对于大型的、关系复杂的枢纽选址问题，考虑在特定的约束条件下，依据给定的判优准则，运用管理科学、运筹学的手段，从众多可用的备选方案中选出最佳的方案。例：在一个地区的快速货运系统中，需要根据服务时间的目标要求，选址目标是使货运服务站到客户的开车时间少于30min，下表中是各个备选货运站开车到其周边地区的行驶时间。现求一个主枢纽周围几个服务区内选择货运服务站位置，最少需要几个货运服务站？各位于什么位置？解：（1）找出满足条件的服务区：（2）选取决策变量xj，j=1，2，……，6建立货运服务站数目最小的目标函数：（3）该问题是一0-1整数规划问题，最优解为：x=(0,1,0,1,0,0)即在地点2，4建立枢纽为最优。否则被选中备选地点j01jx备选地点周边服务区备选地点周边服务区1A,B4C,D,E2A,B,F5D,E