道路网规划与设计.ppt

道路网规划与设计 总学时：24 学 分：1.5 教材：道路规划与勘测设计,参考文献：1.公路网规划（人民交通出版社1997）2.公路网规划与设计（人民交通出版社1990）3.高速公路规划与设计（高速公路丛书）4.交通工程导论（人民交通出版社）,道路网规划与设计,第一章 道路网规划设计概述 第二章 公路网规划与设计 第三章 城市道路网规划与设计,一、公路网规划的定义1.对一个国家或地区公路建设发展所做的长远安排，即规划方案或文件。2.指产生公路网规划方案或文件的过程，即步骤、内容、方法、模型等。二、公路网规划的意义1.节省行驶时间，降低成本，提高效益。2.保障国民经济和工农业健康发展。3.促进区域经济平衡发展。4.促进公路运输与其他运输方式协调发展。5.合理投放资金。6.节约土地，保护环境。,三、公路网规划的发展1.初期阶段偏重于线路的修复和连通，局部线路的分析诊断。2.中期阶段将规划与交通需求和土地利用结合考虑。“四阶段模型”偏重于理论分析与计算，复杂的公式，忽略了政策和经验的作用。3.现阶段利用大量基础资料，建立数据库程序和方法，将专家系统引进计算机，重视环境和政策因素。,四、我国公路网规划发展1.1964年，编制了国家干线公路规划草案 修建8.5万公里国道。2.80年代，对某些省域公路网进行规划试点。3.90年，制定了公路网规划编制办法，提出了“5纵7横”的国道主干线30年长远规划。4.91年，交通部颁布了关于编制1991年2020年全国公路网规划的通知。,五、公路网规划的学科性质1.社会性2.综合性3.交叉性六、需要的背景知识1.交通工程知识2.道路工程知识3.数理统计知识4.工程经济知识5.经济地理知识6.政策知识,第一章 道路网规划设计概述,1.1 道路网概念1.2 道路网规划与设计的基本原则和程序,1.1 道路网概念,1.1.1 公路网1.基本概念（1）公路网：指一定区域内的公路网络系统。区域内的城市或集镇及某些运输集散点被视为一个结点，公路网就是这些点相互之间的连线，各连线按一定要求联接起来形成的有机整体。（2）公路网应具备的条件：具有必要的通达深度和公路里程长度。应有与交通量相适应的道路技术标准和使用质量。具有经济合理的平面网络。（3）基本要求：四通八达，干支结合，布局合理，效益最佳。,2.公路网特性,集合性：公路网由点和线按一定的方式和要求组合而成。公路路线的不同连接方式与路网级别构成不同组合形式和级别的公路网系统。我国公路网分级表,关联性：公路网是一个有机的整体，各运输点和路线是 一个相互联系、相互制约的、具有一定规律的整体。目的性：应满足公路网的基本功能要求。（1）满足区域内的道路交通运输需求。（2）保证区域内的道路交通便捷、通达、快速、高效。（3）提供安全、舒适的区域道路交通服务。（4）维护生态平衡，保护交通环境。适应性：公路网规划服从于交通规划，发挥自身的特点和优势，与其他交通方式共同承担交通需求，并与国土开发和经济发展相适应。,3.公路网的结构形式 指路网的平面几何图形，即各个节点及节点间的路线走向组成。（1）公路网 三角形 棋盘形 并列形 放射形 扇形 树叉形 条形,1.1.2 城市道路网,1.城市道路网的特点（1）城市道路中的干道网构成城市用地的基本骨架。（2）城市道路网功能多样，组成复杂。交通功能 公共空间功能 防灾救灾功能 构成城市结构功能（3）景观艺术要求高。,2.城市道路网结构形式 城市道路网的结构形式是根据城市发展需要，满足城市规模、交通、土地利用及其他要求而形成的。（1）方格网式（2）环形放射式,（3）自由式,（4）混合式,1.2 道路网规划与设计的基本原则和程序,1.2.1 公路网规划与设计的基本原则和程序 1.基本原则（1）明确发展目标与规模;（2）实事求是,讲求科学;（3）以经济指标为准绳,讲求良好的经济效益。2.公路网规划设计的程序,3.公路网规划的内容（1）数据采集与整理（2）发展预测（3）方案设计（4）综合评价（5）跟踪调整,1.2.2 城市道路规划设计的基本原则和程序1.原则：（1）城市道路网的规划一定要与城市总体规划的用地发展紧密结合，并带有超前性。（2）应分析影响城市道路交通发展的外部环境。（3）城市道路网络系统应能适应城市将来的扩展，交通结构的变化和要求，认真考虑实施规划的可能性。,2.工作程序,第二章 公路网规划与设计,2.1 公路网的数学模型与技术指标2.2 社会经济与交通调查 2.3 发展预测2.4 规划方案设计2.5 规划方案综合评价2.6 建设实施方案设计2.7 跟踪调整,2.1 公路网的数学模型与技术指标2.1.1 公路网的数学模型一、模型结构 区域的公路网可表达为点和线的线性加权图式。其模型结构表达如下：路网元素属性（道路特性）路网元素之间空间关系 区域公路网（路网几何特性）（运输点+路段）环境对路网的作用（路网运输特性）路网与环境之间的作用（路网的交通特性）即：G=（V，U，W）式中：G区域公路网 V区域内运输点的集合（点集）U点集间连线路段的集合（边集）W公路路段上各种特性的集合（权集）包括道路特性、运输特性和交通特性。,二、路网模型的数学方法1.路网的几何特性路网的几何特性主要指路网中运输点和路段间的空间联系，用连通矩阵（ADJ）表示ADJ=aij其中：aij=0 运输点之间无公路直接相连 1 运输点之间有公路直接相连 2 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 5ADJ=1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 3 4,2.路网的道路特性 主要指公路的技术等级、路段距离、计算行车速度、路段通行能力和行程时间等。（1）路网等级矩阵DG=dgij 其中：dgij表示运输点i j间的路段技术等级，用1，2，3，4，5分别表达高速公路及一级、二级、三级、四级公路。如果两点间没有直通路段时，dgij=0，dgii=6。（2）路网距离矩阵DIST=dij 式中：0 i=j 时 dij=l i j且i j间有路段直接相连 i j且i j 间无路段直接相连,（3）路网时间矩阵TIME=tij式中：0 i=j 时 tij j=t ij且i j间有路段直接相连 i j且i j 间无路段直接相连（4）路网速度矩阵VICT=vij式中：vij=0 i j间无路段直接相连或i=j 时 v i j 间有路段直接相连（5）路网交通容量矩阵CAPA=Cij式中：Cij=0 i j间无路段直接相连或i=j 时 C i j 间有路段直接相连,3 路段的交通阻抗 路网的交通特性是由各路段的交通阻抗来表示。交通阻抗是指运输工具沿路段行驶的难易程度的量化指标，一般用行程时间、行程费用或两者的某种加权值作为衡量标准。（1）前苏联所采用的行车速度与交通量的经验公式为:V=5N 0.294 式中:V路段的行车速度（km/h）；N交通量（辆/h）。（2）美国交通规划中，广泛使用BPR曲线，数学表达式为：Tij=Nij*tij1+r（Nij/Cij）k 式中：Tij 路段上所有用户的总行程时间；Nij 路段上的交通量；tij 路段上平均自由速度的行程时间；Cij 路段上的实际通行能力；r、k 与规划具体条件有关的系数。,（3）我国交通部公路规划设计院在大量的调查资料的基础上，得出下列关系式：V=a N b 式中:V路段的平均技术车速（km/h）；N路段交通量（辆/d）。a、b 与公路技术等级有关的常数。设该路段距离为d，则路段的平均行程时间t与交通量N的关系式为：t=（d/a）N b 两组关系式均有一定的使用价值。,2.1.2 公路网规划和评价的技术指标 为便于对公路网规划进行宏观控制和方案比选，经常用到技术指标，主要有以下几种：1.公路网拥挤度：指公路网交通量与公路网通行能力之比，也称为公路网的适应性即整个路网适应负荷的能力。反映了路网上的拥挤或利用程度。式中：L i 各级公路里程长度（km）；V i，C i 各级公路的实际交通量和容许通行能力（pcud）。当VC0.7时，说明路网适应性好，交通通畅。当VC0.7时，则说明交通处于繁忙，且可能出现拥挤堵塞现象。这时应考虑对路网进行改造，使改造后的路网能适应道路运输需求，即使VC比降至0.7以下为宜。,2.公路网等级水平：指公路网的不同等级路段的加权平均值，描述了公路网平均等级状况。式中：J公路网等级水平；J i 道路技术等级系数，对应高速公路、一级、二级、三级和四级公路,分别取1，2，3，4，5；L i 各等级公路的里程长度（km）；LN公路网总里程（km）。该指标从整体上反应了公路网的技术等级水平，值越小，公路网整体技术等级越高。,3.公路网服务水平：服务水平是描述交通的运行条件及其对汽车驾驶者和乘客感觉的一种质量测定标准，是道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务质量。F式中：F公路服务水平（min/km）；Fi第i个路段服务水平（min/km）；Xi第i个路段平均交通量（pcu/d）；n公路网中路段个数；Di 第 i 路段里程（km）Ai 第 i 路段汽车平均行驶时间（min）,4.公路网密度：从公路网的建设规模方面反映路网的结构性能 按公路网当量里程与区域面积之比计算。当量里程是以标准二级公路为1.0，其它各级公路按适当交通量的上限换算成当量二级公路的总里程。式中：公路密度（km/km2）；Vi各级公路适应交通量的上限（pcu/d）；Li各级公路里程长度（km）；V0 标准二级公路适应交通量的上限（pcu/d）；F规划区域面积（km2）。,公路网平均车速：是公路交通中的公路系统、车辆系统和管理系统综合作用的结果。综合反映了路网的系统性能，是公路网服务质量的重要指标。式中：V公路网平均车速,km/h Vi公路网中第 i 路段平均行驶速度 km/h Li公路网中第 i 路段里程 km q i 公路网中第 i 路段交通量 veh/d,公路网连通度：指规划区域内各个节点间依靠公路交通相互连通的强度。通过考察网络交通节点的连通状况，从路网布局方面反映公路网的结构特点。式中：C规划区域内公路网连通度；L区域内的公路网总里程,km；H相邻两节点间的平均空间直线距离,km；A规划区域面积,km2 N规划区域应连通的节点数;非直线系数，各节点间的实际里程与直线里程之比。,7.公路网的铺面率：传统的铺面率指铺有路面的公路里程占整个路网总里程的比例。现行的定义为高级、次高级路面里程占全路网里程的比例。其计算公式为：式中：P p 公路网平均铺面率，%.高级、次高级路面里程,km.路网总里程,km.,8.公路网的可达性：指在规划区内从某一节点出发通过公路交通抵达任意目的地的行程距离、行程时间或交通费用的大小。城市交通规划中通常用单程出行时间或距离的倒数表示，公路网中通常用平均行程时间表示可达性。路网的平均出行时间T（或平均出行距离D）采用矩阵式表达，即 T=tij 或 D=d i j 式中：tij 路网中i、j点间的最短平均出行时间；d i j 路网中i、j点间的最短平均出行距离；路网中某一节点的可达性，由某一点开始至其他各点的平均出行时间 Ti(或平均出行距离D i)，即 式中：n为区域内的节点的数目。,整个路网的可达性指路网的总的平均出行时间 或（平均出行距离）。9.路网中位点的吻合性：指路网中平均出行时间最小的那一节点就是路网的中位点。如果所设计的中位点恰好与规划区的政治、经济中心相吻合，则可以认为路网的中位点吻合性好。,2 5 3 3 5 4 1 6 4 7 6 6 5 6 5 5 2.时间矩阵 0 3 5 6 6 6 3 0 5 7TIME=5 5 0 4 6 4 0 5 6 5 0 5 6 7 5 0,例：图中连线上的数字是运行时间，请写出路网简图的连通矩阵和时间矩阵，以及路网的平均出行时间矩阵。计算各点的可达性指标和路网的可达性指标，并说明哪一点为中位点。解：1.连通矩阵 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 ADJ=1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0,2 5 3 3 5 4 1 6 4 7 6 6 5 6 5 55.路网的可达性指标6.中位点：1点。,3.平均出行时间矩阵 0 3 5 6 6 6 3 0 5 9 9 7T=5 5 0 4 9 11 6 9 4 0 5 10 6 9 9 5 0 5 6 7 11 10 5 04.各点可达性指标 T2=5.50 T3=5.67 T4=5.67 T5=5.67 T6=6.50,2.2 社会经济与交通调查根据内容性质的不同，调查可分为一般调查和重点调查。2.2.1 一般调查内容1.政策方针调查 国家经济建设、国防建设的方针政策和规划区域的社会经济发展规划；国家、省（直辖市、自治区）正式批准的资源报告、国土开发规划、综合运输网规划及有关行业发展规划等；有关的人口政策、用地政策、资源政策、环保政策及交通运输政策等；国防建设需要；现行的公路工程技术标准、规范、定额、指标及基本建设法规等；当地政府及交通部门对公路的需求及改造方案的建议。,2.资源环境调查 矿藏分布、蕴藏量、质量特征（如：煤炭品种、发热大卡、石油的含硫含腊量、金属矿石的品种等）；主要工矿布局，产品产量、品种，当地销量，外销量，库存量和所需原料、材料、燃料的数量；公路建设所需的人力、物力现状及主要材料单价；现有公路建设人才的概况；环境保护(如森林保护、水土保护、野生动植物保护及文物保护等)的等级和范围。,2.2.2 重点调查内容 1.社会经济调查 规划区域和各分区域的总人口、各产业人口、总面积、耕地面积、社会总产值、主要产品产值、国民收入及人均收入；规划区域的经济结构、产业结构、产业政策、城镇建制、布设格局及其发展方向；重大经济布局的调整和安排，新建、扩建、改建的大型工矿、汽车工业及电站等项目；主要产品的产量，如：煤炭、石油、金属矿石、钢铁、矿建成材料、水泥、木材、非金属矿石、化肥及农药、盐、粮食、日用工业品及其它。,2.交通运输调查 铁路、公路、水运、航空及管道等运输方式历年完成的客货运输量及所占的比重；公路交通运输部门完成的历年公路客货运量及周转量；非交通部门车辆完成的历年公路客货运量及周转量。当直接调查有困难时，可采用公路交通运输部门的车辆运输效率和社会车辆运输效率的抽样调查等方法推算；国家、省级公路的历年交通量和县、乡级公路的基年交通量；铁路、公路、水运、航空及管道等运输方式的基年运输“OD”表；铁路、公路、水运、航空及管道等运输成本、平均速度、实载率（使用率）以及汽车平均工作率、平均车日行程、平均运距等运营指标；汽车保有量。,3.基础设施调查 公路网各线路起讫点、主要经过点、里程、等级、路面、地形条件、大中桥、隧道、渡口、主要客、货站场规模和布局及适应状况等；公路网内交通事故情况（次数、伤亡人数、经济损失及事故多发路段）；铁路网各线路起讫点、主要经过点、里程、等级、通过能力、主要站场规模及适应状况；航道网各航道起讫点、主要经过点、里程、等级、通过能力、主要港口规模、吞吐能力及适应状况；航空线起讫点、里程、机场位置、通过能力及适应状况；管道起讫点、主要经过点、里程、通过能力；邮电设施密度及适应状况；铁路、航道、航空、管道及邮电设施的发展规划。,4.公路建设资金调查 国家投资；省（直辖市、自治区）自筹资金；民办公助、民工建勤；以工代赈筹资；贷款或合资；发行公路债券；其他筹集资金方式；省（直辖市、自治区）养路费收入情况；新建、改建公路造价指标情况。,2.2.3 资料整理与现状分析 通过收集的大量资料、数据，对规划区域内的公路网现状从政治、经济及技术等方面进行评价分析，提出调查报告，以明确公路网与本区域国民经济发展的适应性，以及公路网发展的方向、形式和规模等。调查报告的内容:1.文字说明 2.数据表 3.现状图,介绍起讫点（OD）调查 1.定义：OD（OriginDestination）调查，也称起讫点调查是一项为了解交通的发生和终止在有关区域里所做的调查，是广泛应用于土地利用交通运输系统规划的方法。2.OD调查的目的 通过掌握与规划区域有关的现状人、车和货物出行的起、终点和路径，出行目的、运输内容等情况。利用OD调查结果，结合土地利用、人口分布及经济指标等资料预测未来规划区域的交通需求，以作为道路网规划的依据。,OD调查基本概念（1）起点：一次出行的出发地点。（2）讫点：一次出行的目的地点。（3）出行：人、车、货从出发点到目的地移动的全过程，分别称为个人出行、车辆出行和货物出行，即通常 所说的客流调查、车流调查和货流调查。移动必须是有目的的；一个单程为一次出行；不受换乘影响，即一次出行可能包括几种交通形式（如 步行、自行车及乘车）；一次出行必须有且仅有一个出发点和一个到达点（目的点）。如从起点到第一个目的点（如商场购物）为一次出行，从第一个目的点到第二个目的点（工作单位）为第二次出行，此时第一次出行的目的点（商场）就成了第二次出行的出发点。,（4）出行端点：出行的起点和讫点。每次出行必须有且只 有两 个端点，出行端点的总数为出行次数的两倍。（5）境内出行：起讫点均在调查区范围之内的出行。（6）过境出行：起讫点均在调查区范围之外的出行。（7）区内出行：调查区分成若干个小区后，起讫点均在同 一个小区内的出行。（8）区间出行：调查区分成若干个小区后，起讫点分别位 于不同小区内的出行.,（9）小区形心：代表同一个小区内所有出行端点的某一集中点，是该小区的交通中心，而非该小区的几何图形形心。（10）期望线：为连接各小区形心间的直线，是反映人们期望的各形心之间的最短距离，与实际出行路线无关，按一定比例绘出的期望线宽度表示区间出行次数。（11）主流倾向线：是将若干条流向相近的期望线合并汇总而成，目的是简化期望线图，突出交通的主要流向。（12）调查区境界线：包围整个调查区域的一条假想线，表示调查区范围。（13）分隔查核线：为校核OD调查成果精度，在调查区内按天然或人工障碍设定的调查线，实测穿越该线的各条道路断面上的交通量，也称交通越阻线。,（14）OD表：表示起讫点调查成果的表格。当两个小区间的出行需要区分方向时（即不仅需要了解区间流量而且还要了解流向）采用矩形OD表。若不需区分方向则可采用三角形OD表。表中各要素Qij和qij为区间分布出行量，Qpi为小区发生出行量，QAj为小区吸引出行量，Qii和qii为区内出行量。矩形OD表 三角形OD表,4.OD调查内容OD调查包括对客流和货流的调查。（1）客流调查的主要内容有：起讫地点；出行目的，如工作、学习、购物、社交、文娱体育及杂务等；出行方式：步行、乘行（公交车、出租车及自行车等)出行时间：每天何时出行、时间长短；出行次数：日（年）平均出行次数；出行距离：乘行距离及步行距离。（2）货流调查的主要内容有：货源点与吸引点的分布；货流分类数量与比重；货运方式分配。,5.OD调查方法(1)划分交通小区并编号 将调查区域划分成若干个交通小区。区分得小，计算量大，成果精细；区分得大，计算量减少，但成果可能显得粗略，且可能掩盖区域内的交通特点。结合行政区划分小区，但也要考虑河流、铁道等天然或人工障碍做边界。一个小区的出行次数不宜超过全区总出行的10%-15%。规划区以内有直接影响的交通区小，规划区以外有间接影响的交通区大。,(2)出行的内外类别 按出行端点位于调查区内外的位置，可将出行分为四种类型：内内出行起讫点均在同一小区内的出行；内外出行起点在某一小区内，讫点在该小区外的出行；外内出行起点在某一小区外而讫点在该小区内的出行；外外出行起讫点均在某一小区之外但起讫线穿越该区的出行。,（3）实地外业调查 家庭访问法 发（收）表法 单位访问法 从电话簿上随机选取调查对象 路旁询问法（4）调查结果汇总 编制OD表 绘制交通发生统计图、期望线图 绘制相关曲线：整理出各种因素与OD量两两 相关曲线。,2.3 发展预测2.3.1 发展预测的主要内容 社会经济发展预测：对影响交通运输发展的社会经济系统进行目标估计。内容有：规划区域人口；社会总产值、工农总产值、国民收入、国民生产总值；人均国民收入、人均国民生产总值；工农业主要产品产量、固定资产投资额等。综合交通运输发展预测：根据国民经济发展状况，对规划区域及各个交通分区的五大运输方式总量的发生进行预测。内容有：全社会客、货运量和客、货运周转量；各运输方式的构成比例、运输强度；各运输方式客、货运输平均运距；大综运输物资的流量、流向及其货类构成；各运输方式的运输成本及经济运距。,公路运输发展预测：在社会经济发展规划和综合交通运输发展规划基础上进行。分析各种运输方式占全社会客、货运量的比值和发展趋势，预测公路运输量发展水平。主要内容有：公路运输量、交通量；全社会汽车运输技术经济指标；全社会各类公路运输工具保有量等。公路建设资金预测：对规划期内可能筹集支的资金作出估计。其主要来源有：国家投资、省（市）自筹；贷款集资；发行公路债券；民工建勤、民办公助等。,2.3.2 公路网交通量预测传统的远景交通量预测采用四阶段模式进行。即：交通发生预测：远景年限时各区域的交通发生次数。交通分布预测：远景年限时各交通区域之间交换的出行次数。交通方式划分预测：远景年限时各交通区域间将采取的交通出行方式。交通分配预测：远景年限时分配至各交通区域各条道路以至各个路段上的远景交通量。公路交通量预测与城市交通量预测的区别。,1.公路交通量预测（1）综合交通运输发展预测（2）公路网运输量预测（3）公路网交通量预测 发生吸引交通量 OD分布交通量 路段远景交通量,（1）综合交通运输发展预测*定性预测法：主要为专家法，即采用专家系统的经验为依据，对预测指标及其预测结果进行判断。并根据专家意见进行修正，直至基本满意为止。*定量预测法：主要为模型法。即根据历史资料建立数学模型进行预测。其结果同样必须征求专家的意见，进行判断和修正，直至满意为止。主要方法有：时间序列法：根据规划区域客、货运输的历史统计资料，以时间为自变量建立模型，对未来的客、货运输量进行预测。多项式：指数式：式中：y 预测目标，如规划年的客（货）运输量；t 自变量，即为年序号（其中t0为预测初年年序号）；ai、b 常数，根据历年观测资料应用最小二乘法求解。,因素分析法：根据目标和影响因素之间的对应关系，采用数理统计关系建立模型进行预测。式中：y 预测目标，如规划年的客（货）运输量；xi 影响因素，如社会经济指标、交通特征指标 等；a1、a2，am，k，常数，根据历年观测资料应用最小二乘法求得。,原单位系数法:采用社会经济指标体系中的易测指标，分析基年单位指标发生的客（货）运量，然后乘以该指标的预测值得到客（货）运量的预测值。式中：Y规划年预测客（货）运输量；y0基年客（货）运输量；E0i基年某社会经济指标值；E0 规划年该社会经济指标的预测值。,（2）公路运输量预测 运输方式分配模型：通过建立运输方式分配模型预测公路运输量。主要形式有：式中：Y方式分配率。x时间距离、费用、空间距离。a、b、c常数，可用现状方式分配的数据采用最小二乘法回归得出。,车辆效率法式中：Qit第t年i分区域货（客）运量（万吨、万人）Nit第t年i分区域货（客）汽车保有量（辆）Pit第t年i分区域货（客）汽车平均工作率（%）Git第t年i分区域货（客）汽车平均吨（客）位Cit第t年i分区域货（客）汽车年平均周转量（万吨公里/年或万人公里/年）Lit第t年i分区域货（客）汽车平均运距（公里）K常数。根据历史调查用最小二乘法回归得出,（3）公路交通量预测：包括发生吸引交通量预测、OD分布交通量预测、路线分配交通量预测。发生吸引交通量预测*运输量与交通量转换法：将规划年的运输量按照一定公式转换为公路交通量。Xit Wit 10000/（365 Pit it Git）式中：Xit 第t年i地区发生吸引交通量（辆/天）Wit第t年i地区发生运输量（万吨/年或万人/年）it 第t年i地区客（货）运汽车平均实载率,*弹性系数法：在调查得到现状发生吸引交通量的基础上，采用适当的弹性系数确定交通量的增长率，并以此计算规划年份的发生吸引交通量。Exi y/ix式中：Ex 弹性系数；i y 交通量发展速度（%）；ix 国民经济基础发展速度（%）。,OD分布交通量预测 根据各交通小区的现状发生、吸引出行量（现状OD分布）及前面预测的未来发生、吸引出行量确定各小区之间的流量和流向。预测方法主要有：增长系数法、重力模型 增长系数法：假设将来交通区与交通区之间的出行分布模式与现状分布模式基本一致，其分布量按某一系数增加或减少。*平均增长系数法：假设将来的的OD量按起讫点小区增长系数的平均值增长。,其分布模型：式中：i区至j区的预测OD量 i区至j区的现状OD量 Fii 区的出行发生增长系数 Gjj 区的出行吸引增长系数为了满足精度要求，还应用下式计算修正增长系数。公式简明易懂，缺点就是收敛较慢。,例题1：某区域三个交通小区，现状OD矩阵及通过出行产生预测获得的的交通小区的未来发生吸引总量如下表，试用平均增长系数法确定该区域的未来OD分布（取0.03.）。解：（1）平均增长系数：F1=16/8=2 F2=28/14=2 F3=40/10=4 同理：G1=16/8=2 G2=28/14=2 G3=40/10=4,（2）第一次计算：Q（1，1）=Q（1，1）*（F1+G1）/2=4*（2+2）/2=8 Q（1，2）=Q（1，2）*（F1+G2）/2=2*（2+2）/2=4 Q（1，3）=Q（1，3）*（F1+G3）/2=2*（2+4）/2=6 Q（2，2）=Q（2，2）*（F2+G2）/2=8*（2+2）/2=16 Q（2，3）=Q（2，3）*（F2+G3）/2=4*（2+4）/2=12 Q（3，3）=Q（3，3）*（F3+G3）/2=4*（4+4）/2=16 Q（2，1）=Q（1，2），Q（3，1）=Q（1，3），Q（3，2）=Q（2，3）第一次迭代未来OD矩阵,（3）第二次计算 Q（1，1）=Q（1，1）*（F1+G1）/2=8*（0.89+0.89）/2=7.12 Q（1，2）=Q（1，2）*（F1+G2）/2=4*（0.89+0.88）/2=3.54 Q（1，3）=Q（1，3）*（F1+G3）/2=6*（0.89+1.18）/2=6.21 Q（2，2）=Q（2，2）*（F2+G2）/2=16*（0.88+0.88）/2=14.08 Q（2，3）=Q（2，3）*（F2+G3）/2=12*（0.89+1.18）/2=12.36 Q（3，3）=Q（3，3）*（F3+G3）/2=16*（1.18+1.18）/2=18.88 第二次迭代未来OD矩阵,第三次迭代未来OD矩阵,*弗雷特法：由现状出行分布和增长系数通过迭代收敛计算得到 将来OD分布交通量。式中：交通小区 i 到交通小区 j 的分布交通量 第m+1次迭代值；交通小区 i 到交通小区 j 的分布交通量 第 m 次迭代值；,交通小区 i 的发生交通量增长系数第m 次迭代值；式中 为i 区将来发生交通量。交通小区 的吸引交通量增长系数第次迭代值；式中 为 j 区将来吸引交通量。应预先设定迭代收敛精度，当|1|时，所得之即为所求之值。,例2：已知 1、2、3三个区的现状分布交通量以及远景各小区的发生和吸引交通量，见表22。按Fratar法计算各小区未来OD分布交通量，收敛精度取0.01.现状OD表（）,解：则由 Li 和 Lj 的表达式可先算得：,相仿地，可算得。于是，根据公式可计算分布交通量的第一次近似值：相仿地可算得:,扩大OD表（）,从表可以看到，第一次近似值（）已经很接近给定值（）了，但并不满足题目给定的收敛精度，故需作迭代计算。以表之数值作为“现在OD分布”，则与前相仿有：同理可算得：,同理可算得其它区间分布交通量的第二次近似值，结果整理表。扩大OD表（）计算结果已满足规定的收敛精度要求：=0.01。分布计算到此结束。,2.4 公路网规划方案设计2.4.1概述1.定义：公路网规划方案的设计即进行路网的平面轮廓设计，确定规划期末公路建设应达到的布局和规模，主要考虑网络性质和等级结构组合的整体优化。2.内容：（1）结点研究（2）网络研究（3）线路研究（4）交叉口研究3.原则（1）公路网的布局、走向、等级应尽量与交通量的流向一致。（2）线路应尽量布设在地形、地质状况良好的地区。（3）公路网的布局应与铁路网、水运网、机场等布局配合协调。（4）区域公路网应考虑与周围地区的公路网布局协调。（5）尽可能充分利用现有路网。（6）一条公路可根据交通量分段采用不同等级，但指标应均衡，并相应有一定的长度。,4.方法：（1）经验调查法：经验调查法是根据实际情况，由若干具有丰富理论与实践经验、对规划区比较熟悉的专家构思，经过有限的调查测算，共同研究确定路网布局方案的一种方法。此方法受到人员及基础资料的限制，缺乏足够的定量分析，所得成果较粗略，一般只限于短期内的修建计划。（2）数理解析法：在一定范围内结合经济原理，以数学计算为依据，有一定的使用价值，但缺乏系统分析和整体优化。（3）系统分析法：系统分析法克服了前两种方法的缺陷和不足，使路网规划的科学性和系统性得到体现，是交通规划和路网规划的较先进方法，应用较广泛。,2.4.2 结点的规划1.经验法将某一指标作为选择结点的标准。定量：如：人口指标定性：经济状况，自然地理条件2.重要度法：定义：用重要度排定结点的顺序的方法。重要度：对区域内的结点相对重要性的在一种综合度量。我国一般选择人口、工业产值、社会物资产耗总量或商品零售总额等三项指标作为定量分析标准。,定义重要度公式如下：式中：Zi第 i 结点的重要度 Ri第 i 结点的人口 Ra区域内各结点人口的平均值 G i第 i 结点的工业总产值 G a区域内各结点工业总产值的平均值 Si 第 i 结点的社会物质产耗总量或商品零售总额 S a区域内各结点社会物质产耗总量或商品零售总 额的平均值,2.4.3 支线的联接 原理：使公路运输费用为最小，适用于公路支线与公路干线 的联接。在公路网规划中可用来确定路线走向。C 设C点与A、B两点间的运输量分别为 Q a和Q b，支线和干线的运输单价分 别为F z 和F g，C点到AB线的垂直长 L3 度CD为 L3,A B x C点与A、B运输量所需总运输费P为：L1 L2 P=若要P最小，令=0，即,因为：所以：由此看出：支线的位置与C点和A、B间的运输量和运价有关，支线偏于运输量较大的一侧。当QA=QB 时，则=00 或1800，取=00，则支线与干线垂直相连。当C点仅与其中一点（例如A点）有运输联系，则QB=0。如果支线与干线的运输单价相同，即FG=FZ，此时即=900。，显然是不合理的。所以上式的约束条件为：，若干线是已有公路，当新建支线与干线联接时，设支线造价为K（元/km），则应考虑支线的造价。,2.4.4 干道方向法 1.原理：在规划区域内诸运输节点中选定主要干线走向，并以此为公路网主骨架，再应用支线联接法将有关节点与干线 相连，从而形成路网平面布局。2.方法：干道方向法包括力多边形法和索多边形法等，这里主要介绍力多边形法。此法运用力多边形求合力的方法，以各运输节点间的客、货运输量Q、运输周转量W、交通量N或行程时间为“权”，作出力多边形，则合力方向即为公路干线方向。,力多边形法原理：以各运输点间的OD运输量Q、OD运输周转量W、OD交通量N或行程时间为权，作力多边形，合力的方向为干线方向。,2.4.4 星形组合法 1.原理：对相邻三点的三角形，按运输最佳原则求该三角形的最佳分向点，然后再与邻近运输点组成新的三角形，寻求其分向点，诸分向点相连则得路线走向，从而构成路网的布局方案。此法适用于规划区无明显的运输集散点，诸点之间的运输量也大的规划。星形组合法关键在于如何确定三角形的分向点。,1.罗氏法,原理：以单位长度行程时间最短为原则。设A、B、C三点之间的交通量Nij为已知，设O为分向点，其与三端点之间单位长度的行程时间为ti,路线上的行车速度为vi,vi的大小与交通量Nij有关。则有：NOA=NAB+NAC t1=1/vi NOB=NAB+NBC t2=1/v2 NOC=NAC+NBC t3=1/v3 T=t1+t2+t3+=180 从而求出最佳分向点。此法对于行程时间的计算，引用经验公式，而未能直接反映结点之间的距离。用罗氏法求最佳分向点，进而组成路网方案，因所选三角形的不同，得到的路网方案也有所差异。一般是从运输量较大的和数量较为均衡的三角形开始，某些偏远的次要节点，也可以用支线联结等法，就近与规划线相接。,2.坐标法,原理：以行程时间最短为原则，假设交通量或运输量两边相接近。直接按照距离L、车速 v和时间T的关系，建立相应数学模型，确定三角形的最佳分向点位置。选定A 为坐标原点（AB与AC的运量接近），取BC的中间点D，得AD的横坐标（BD=DC）。设分向点O在AD线上，O点至三端点距离的关系式：LAO=x LBO=LCO=车辆在LAO、LBO和LCO路上的行程时间 分别为t1、t2和 t3，总时间 T=;令：vi路段的车速（km/h）；Ni路段上的交通量（pcu/d）。,三路段上总行程时间是各段所有车辆行程时间之和，则：T=取dT/dx=0,可得T的最小值，据此可得：由AOB和AOC，据正弦定律可得：已知BD=DC,B、C两点在横轴上投影所构成的两三角形全等，所以：ABsin1=ACsin2则上式可改为：利用三角学的和差公式，上式展开后整理结果得：ctg-ctg=ctg1-ctg2 可得和值，=180-（+），据此可得O点位置。O点位置主要取决于路段上的交通量和车速。,3.误差三角形法 三角区内由于地形、地貌、地物的影响，理论计算的精确结果无实用价值，进行简。利用支线联接法、力多边形法找出方向线，求出交点即为方向点。,2.4.6 渐进优解法1.原理：从众多的运输组合方案中按公路营运费用最节省的原则，分步骤地选择方案，以求得总费用最低的路网布局方案。公路营运费用由道路费S1和运输费S2组成，S=S1+S2，而S1和S2两者又主要是随着道路的里程（运距）长短而有规律的变化。路网道路里程愈长（即路网密度大），则路网道路费S1随之增大；而另一方面，路网道路愈长，则运输距离将缩短，可使运输费S2减少。因此可得费用S和距离l的关系曲线，如图210所示，其中S1+S2的最小值S min，就是此法选取路网布局方案的依据。,方法：1.以规划区的运输联系图为原始路网方案，以首先排除一条线的方法，分别列出(n-1)个以上的方案，计算各方案的营运费S，取其中的最小值相应方案.2.以第一步的优解方案作为第二步优解的原始方案。第二步要求按排除任意两条线的原则，重新组合成(n-2)个以上的方案，逐方案计算营运费S，以其中费用最低的方案作为下一步骤的原始方案。3.第三步和以下步骤，分别排除三条和相应的条数，建立新的方案，按相同方法直到不必继续建立新方案为止，取最后步骤中营运费最少的方案作为设计的路网布局方案。注意：任何步骤中的新方案均不得中断原节点之间的运输联系，而且明显不合理或难以实施的方案应及时排除，每排除一次线可以绕行运输或设计新的线路，一般只需提出一个新方案即可，以减少计算工作量。,2.4.6 动态规划法 原理：即系列决策过程，分解为多阶段、多步骤，不论最初时刻的系列初始状态的决策如何，每一步骤均为最优化，也就是说后一步的最优，是以前一步的最优化为基础。动态规划可用于求最短勘测路线、最短运行时间、最小运输费用和最大通行能力等优化问题。公路网规划中，动态规划一般以行程时间作为目标为最好，行程时间能综合地表现出行程距离；行车速度、运输量及交通量的状况和条件。,B 19 4 15 9 8 8 0 7 2 5 6 15 2 13 6 7 1 6 2 6 3 7 17 5 14 4 10 8 13 3 7 5 6 A 20 4 18 3 15 1 19,2.5 规划方案综合评价2.5.1 评价系统的组成与综合评价工作流程1.评价系统的组成,公路网评价系统,公路网