hadoop 交通规划 案例 交通规划的案例

文章目录

• 引言
• 一、概述
• 二、交通网络布局理论与方法

• 2.1 节点重要度
• 2.2 区位理论
• 2.3 线路重要度

• 三、交通网络布局与线路规划

• 3.1 交通网络布局
• 3.2 交通网络结构
• 3.3 交通网络布局规划评价

• 四、交通网络拓扑建模

• 4.1 网络及其拓扑表现
• 4.2 匝道和交叉口

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引言

交通网络的规划与设计可以决定城市的基本骨架，是交通规划的基础和重要工作。这一章内容包括网络布局的理论与方法、交通网络体系评价以及交通网络的数学建模知识与技术。

大纲的要求是理解并掌握网络布局理论与评价方法。

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一、概述

交通网络和交通枢纽等交通设施既作为国家、地区和城市经济社会发展的基础，也形成其基本骨架，因此网络布局和线路规划及其重要。

交通网络是流的载体。现状交通网络上的交通流量可以通过调查获取，而布局规划的将来交通网络上的交通流，例如断面流量、车站上下和通过客流以及枢纽内换乘客流等，需要通过计算机技术结合交通需求预测方法获得。此外，网络流作为运筹学理论的组成之一，进行科学计算必须完成数学建模。

交通网络的布局设计取决于制定怎么样的支撑和引导国家、区域和城市经济社会发展的战略。

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二、交通网络布局理论与方法

2.1 节点重要度

节点的重要度受区域政治、经济、文化、商业等多方面因素影响。为尽可能真实、全面反映节点重要度，通常选择人口（反映区域活动机能）、工农业总产值（反映区域产业机能）和社会物资产耗总量（反映社会的运输需求）或商品零售总额（反映区域的商业功能）等几项指标作为选择网络节点的定量分析标准。

节点重要度 $I_i$ 的计算公式为：$I_i=\sum_{i=1}^ma_l\frac{e_{il}}{e_l}$ 式中，$I_i$ 为节点 $i$ 的重要度；$e_{il}$ 为节点 $i$ 的第 $l$ 个要素的值；$e_l$ 为对象区域第 $l$ 个要素的均值；$a_l$ 为要素 $l$

由上式可知，节点重要度是一个相对于区域平均值的无量纲相对值。要素 $l$

2.2 区位理论

区位理论来源于德语的"standort"，是关于人类活动的空间分布及其空间中的相互关系的学说，是研究人类经济行为的空间区位选择及空间区内经济活动优化组合的理论。将区位理论应用于交通领域就是交通区位理论。交通区位是指交通线的“资源”所在。

交通线资源包含经济、社会、文化、历史、旅游、矿藏、交通拥堵等要素，并且有的已经被开发，有的还未被开发。但是，无论何时开发，也不管采用何种运输方式，只要建设交通线，就应该存在交通线“资源”的地方。丝绸之路从古代的驼马小道一直到后来的公路、铁路，尽管运输方式不断地改变，但线路所处的地理位置始终如一、千年未变。其原因就是因为丝绸之路上存在交通线的“资源”，是一条重要的交通区位线。

在交通网络中，交通区位线的重要度 $I_{ij}$ 利用下式确定：$I_{ij}=\sum_{m=1}^Ma_{ij}\frac{e_{ijm}}{e_m}$ 式中，$e_{ijm}$ 为区位线起点 $i$ 和终点 $j$ 之间第 $m$ 个要素的值；$e_m$ 为对象区域内要素 $m$ 的均值；$M$

交通网络中，区位线重要度应分路段分别计算。这时，$ij$ 为网络中的路段，$i$ 为路段的起点，$j$

2.3 线路重要度

利用节点重要度确定网络中重要节点的位置，利用区位重要度确定线路的轴向，利用线路重要度确定线路的等级。线路重要度按下式确定：$I_k=\sum_{i\in k}\sum_{j\in k}I_{ij}+\sum_{i\in k}I_i$ 式中，$I_k$ 为线路 $k$ 的重要度值，$i,j$ 为线路 $k$

由上述可知，通过计算节点和路段重要度的叠加计算线路重要度，以评价交通线路的重要程度，为布局线路和确定线路等级奠定理论基础。

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三、交通网络布局与线路规划

3.1 交通网络布局

交通网络的布局和线路规划应充分考虑节点重要度和线路重要度的值。具体而言，节点重要度用以确定交通枢纽和车站以及高速公路出入口等；线路重要度用以确定线路的走向和线路的等级，如高速公路、高速铁路、城市轨道交通、城市快速路等，完成交通网络布局。

3.2 交通网络结构

1. 城市交通网络基本形态

（1）方格网式

方格网式交通网是一种常见的交通网络形态，如下图所示。其优点是各部分的可达性均等，秩序性和方向感较好，易于辨别，网络可靠性较高，有利于城市用地的划分和建筑的布置。其缺点是网络空间形态简单、对角线方向交通的非直线系数较大。我国的北京、西安的城区道路网就属于这种形态。

非直线系数是指道路起讫点间实际交通距离与空间直线距离之比。

（2）带状

带状交通网是由一条或几条主要的交通线路沿带状轴向延伸，并且与一些垂直的次级交通线路组成类似方格状的交通网，如下图所示。这种交通网络形态可使城市的土地利用布局沿着交通轴线方向延伸并接近自然，对地形、水系等条件适应性较好。我国的兰州就属于典型的带状结构。

（3）放射状

放射状常被用于连接主城和卫星城之间，如下图所示。

（4）环形放射状

城市骨架交通网络由环形和放射交通线路组合而成，如下图所示。以放射状交通线路承担内外出行，并连接主城与卫星城；环形交通网承担区与区之间或过境出行，连接卫星城之间，减少卫星城之间穿越主城的出行。

（5）自由式

自由式结构如下图所示。该形态的路网结构多为因地形、水系或其他条件限制而使道路自由布置，因此其优点是较好地满足地形水系及其他限制条件。缺点是无秩序、区别性差，同时道路交叉口易形成畸形交叉。这种形态的路网适合于地形复杂及其他限制条件较为苛刻的城市。在风景旅游城市或风景旅游区可以采用自由式路网，以便于与自然景观的较好协调。重庆的道路网属于该种形态。

实际上，特大城市中，道路网并非严格按照上述形态布置，常常是由两种或两种以上简单路网形态的组合。

2. 城市交通网络形态与城市类型

（1）城市规模与路网形态

城市的规模通常用城市人口规模表示，该人口是指一定期限内城市发展的人口总数。我国的城市按照人口规模大致可分为特大城市（非农业人口 100 万以上）、大城市（非农业人口 50 万 ~ 100 万）、中等城市（非农业人口 20 万 ~ 50 万）、小城市（非农业人口 20 万以下）。

特大、大城市的道路网一般比较复杂，多为集中典型路网形态综合的混合式路网。原因有：其一，特大和大城市历史发展过程较长，用地规模大，地形、自然条件比较复杂；其二，我国古代的城市是以礼制建城，《周礼·考工记》中就有“国中九经九纬，九涂九轨”的思想。

（2）城市性质与路网形态

城市按照其主要的土地利用、经济位置等可分为：工业城市、中心城市、交通枢纽城市及特殊功能城市（如旅游城市等）。交通枢纽城市又可以分为铁路枢纽城市、海港城市、河埠城市和水上交通枢纽城市等。

（3）城市在区域交通网中的位置与路网形态

按照城市在区域交通网络中的位置和对外交通的组织形态，又可以把城市分为：交通枢纽、尽头式和穿越式城市。

（4）城市发展形态结构与路网布局形态

城市的基本布局形态一般分为：中央组团式、分散组团式、带状、棋盘式和自由式。由于我国现状城市化水平和基础设施水平相对较低，城市用地较少，所以绝大部分城市为中央组团式城市。

3. 区域交通网络形态

我国城镇化水平不断提高，区域经济发展迅速，并且已经形成了几个典型的城市群（如珠江三角洲），其他都市圈如长(沙)株(洲)(湘)潭地区等新型城市群正在形成，跨行政区域的社会交流和经济往来越来越活跃，对交通基础设施的依赖性也就越发强烈。区域发展的特点是具有较强的极化、城市群和地理特征。

鉴于城市群的上述特征，区域交通网络的形态也具有与之相适应的网络结构形态。珠江三角洲的区域交通网络结构为三角形；京津冀地区的交通网络为以北京为中心的较强放射形。

4. 国家交通网络

国家交通网络较区域交通网络更注重于国家的经济发展和地理条件。我国的经济发展形成了“东部沿海地区经济发达、中部次之、西部欠发达”的格局，而地理环境则是东部沿海平原和丘陵、中部山区和丘陵、西部高山和重丘。因此交通网络形成了东部高密度、中部中密度和西部低密度的框架。《国家公路网规划（2013 年 — 2030 年）》（简称“71118”网 —— 以北京为起点的 7 条放射线、11 条纵线、18 条横线）和八纵八横的国家铁路网都较好地说明了这个问题。

3.3 交通网络布局规划评价

交通网络是城市或区域的骨架，是保证用地功能发挥和保持拉动经济、保障可持续发展的基础设施，左右着城市或区域的发展方向或规模。因此，交通网络布局的合理性也应作为研究的问题之一。

交通网络布局规划评价主要是对其空间布局合理性和有效性进行综合评价，其内容主要有：综合交通网络体系和单一交通方式网络体系。

1. 综合交通网络体系及评价

为了支撑和拉动其社会经济、人流和物流的发展，一个国家、区域和城市要有一个合理的综合交通网络体系结构，以实现各种交通方式的竞争与协同配合。

国家交通网络应该根据国家产业、能源、资源和人口等的布局，以及交通方式的运输效能和合理运距，合理布局综合交通网络。我国的能源结构是北多南少，水资源则相反。南方经济相对发达，产品需要向北方运输。这就需要综合考虑能源结构和交通网络，尽量减少利用不经济运输方式的运输。

区域交通网络应从区域协调发展的角度布局交通网络体系、规划交通网络结构。

城市交通网络，尤其是大城市交通网络，应采用 TOD 发展模式和低碳交通策略构建交通网络体系，规划城市交通网络，实现居民出行的主体由城市公共交通承担，规划舒适的步行环境。

2. 单一交通方式网络体系及评价

国家和区域的铁路、公路、航空、水运等交通方式通过综合交通枢纽实现客流换乘和货物转运。城市范围内的道路、轨道交通、公共交通、非机动车交通和行人等，均需要其相应的交通网络。网络体系结构的主要评价指标如下：

（1）进行交通网络布局评价是主要遵循的原则

1）静态指标与动态指标相结合。静态指标是指网络密度、面积率、各等级网络的比例等。动态指标是对网络服务的交通流因素的评价指标。

2）科学性定量评价与专家经验判断相结合。

3）符合我国的经济发展水平，避免过高确定目标。

（2）评价指标

1）交通设施用地率 $(\%)$

交通设施用地率即交通设施用地面积 $(S)$ 占城市假设用地面积的比例。《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ 137 — 2011）规定我国规划人均交通设施用地面积不应小于 $12.0m^2/$

2）网络密度 $(km/km^2)$

网络密度评价交通网络的服务的公平性和服务质量水平，分为公路网密度、铁路网密度、城市道路网密度等。是指单位用地面积内交通网络的长度，表示区域中交通网络的疏密程度。

我国的城市道路网密度普遍偏低。原因在于：一是我国经济基础薄弱、资金不足和政策导向等，致使城市基础设施建设水平低；二是从城市结构布局看，我国的城市多为用地紧凑、人口高度密集型城市，道路用地也收到很大程度的影响。

3）干道网间距 $(km)$

干道网间距即两条干道之间的间隔，对道路网密度起到决定作用。我国没有规定城市干道的间隔，国际上各国采用的标准也不一致。根据国外城市道路网规划建设经验，确定道路网布局应该考虑以下内容：a. 交通流的连续性；b. 城市用地，中心区干道间距不应过小。

4）路网结构

路网结构是指城市快速路、主干路、次干路和支路在长度上的比例，衡量道路网的结构合理性。其比例值推荐为 $\leq 5\%,27\%-30\%,32\%,33\%-36\%$。

5）道路面积率 $(\%)$

道路面积率即城市道路用地面积 $(S_1)$ 占城市建设用地面积的比例，要求为 $10\%-30\%$。

6）人均道路面积 $(m^2/$人$)$

人均道路面积是指城市居民人均占有的道路面积，这一指标与交通设施用地率是相对应的，道路广场用地为 $7-15m^2/$人。

7）道路网的可达性

道路网的可达性（Accessibility）是指所有交通小区中心到达道路网最短距离的平均值。该指标值越小，说明其可达性越好，路网密度越大，即 $\overline{L}_a=\frac{1}{N_z}\sum_{i=1}^{N_z}L_i$ 式中，$N_z$ 为交通小区数；$L_i$ 为交通小区 $i$

8）道路网连接度

道路网连接度是指道路网中路段之间的连接程度，用下式表示：$J=\frac{2M}{N}$ 式中，$M$ 为道路网路段数；$N$

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四、交通网络拓扑建模

为了预测交通网络的交通量，将实际或规划的交通网模型化是一件及其重要的工作，以利于进行科学计算和直观显示。网络可以描述道路和交叉口、铁路和车站、电话线和网络布局等物理构造，以及各种信息流及其节点之间的概念性结构。然而，无论是哪种结构，网络都是由点（道路交叉口、铁路车站和电话局等）集和与此连接的线（道路、铁路和电话线等）组成，并将点的集合称为节点 (Node) 集，用 $N$ 表示；将连接节点的线段的集合称为路段 (Link or Arc) 集，用 A 表示；因此，网络可以用由节点和线段组成的有向图 $G(N,A)$

在交通网络中，节点集 $N$ 由发生节点集 $R$ 、吸引节点集 $S$ 和交叉口之类的交汇节点等组成。一般，用正整数 $n$ 表示和识别。对于将交通小区内诸指标进行集计处理的交通需求预测方法，发生、吸引节点表示交通小区人口密集或政府行政机关的几种的地点。将这些发生、吸引节点对与 $RS$ 对应，并称之为 $OD$

另外，路段集合 $A$ 对应着实际道路路段、或由几条道路区间合并成一条假想的道路路段，有时代表为了计算高速公路收费的假想路段，有时在公共交通网络中表示换乘或等待时间的假想路段。一般，路段集 $A$ 的要素 $a$

4.1 网络及其拓扑表现

对于下图中左幅部分所表示的轨道和道路共存的实际交通网络，可以用右幅表示。

4.2 匝道和交叉口

一般情况下，在进行交通规划中交通需求预测时，需要对交叉路口和高速公路匝道的交通流动情况进行必要的分析，以便于进行交叉路口通行能力计算、交通信号配时和环境评价等。因此需要把握交叉口内部和匝道内格方向的交通流动。对于下图左幅部分所示交叉口，在交通需求预测阶段，一般采用右幅部分所示可以满足要求。然而，如果研究对应交叉口的信号控制方案及其效果，则必须进一步详细表达成图 4-15 所示模型。