?

節(jié)點優(yōu)勢度模型在干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化中的應(yīng)用

馬書紅，胡美芳，葛　永，湯薛艷

(長安大學(xué)　公路學(xué)院，陜西　西安　710064)

摘要：為對具有一定規(guī)模的干線公路網(wǎng)進行布局優(yōu)化，將空間相互作用模型及交通對城鎮(zhèn)發(fā)展影響的經(jīng)濟勢理論結(jié)合，構(gòu)建了節(jié)點優(yōu)勢度模型，并提出了基于該模型的干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化方法。該方法將節(jié)點優(yōu)勢度模型與疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹、空間連通圓理論結(jié)合,以此確定線路的走向與主要控制點，并結(jié)合經(jīng)驗進行逐步調(diào)整，最終通過重新測算不同布局優(yōu)化方案的節(jié)點優(yōu)勢度評價比選出最優(yōu)方案。應(yīng)用實例表明: 該方法具有理論上的合理性和實際上的可操作性，能切實起到優(yōu)化干線公路網(wǎng)布局的作用。

關(guān)鍵詞：交通工程；布局優(yōu)化；節(jié)點優(yōu)勢度；疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹; 空間連通圓; 干線；空間相互作用模型

0　引言

干線公路是公路網(wǎng)的主骨架，是區(qū)域交通的主要通道，承擔著長距離、高需求的交通運輸任務(wù)。目前，我國干線公路經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)逐漸從瓶頸制約向基本適應(yīng)轉(zhuǎn)化，但在路網(wǎng)達到一定規(guī)模后，結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整又對路網(wǎng)布局提出了新的要求。因此，如何繼續(xù)進行布局優(yōu)化與完善是一個亟待解決的問題。馬輝等[1]運用公平性指標對原始節(jié)點的重要度進行修正，并提出了相應(yīng)的干線公路網(wǎng)布局方案；陳波等[2]提出以公路網(wǎng)使用效率、運輸成本、土地占用機會成本和建設(shè)成本為決策變量，構(gòu)建公路網(wǎng)四因素指數(shù)，以便于布局方案的評價和比選；康文慶等[3]在考慮市域干線公路網(wǎng)特點的基礎(chǔ)上，將節(jié)點重要度法和交通區(qū)位法結(jié)合，提出了一種適合市域干線公路網(wǎng)布局的方法，論述了重要度法對過境交通需求引起的樹狀路網(wǎng)的附加聯(lián)絡(luò)線的確定意義；李娟[4]通過分析最優(yōu)樹和完全圖式布局方法的缺陷，提出了根據(jù)路線重要度和向量角的邊刪除法，進而實現(xiàn)了節(jié)點賦權(quán)網(wǎng)絡(luò)的布局優(yōu)化。上述方法分別就一定時期的路網(wǎng)布局優(yōu)化從不同角度進行了研究，但在路網(wǎng)達到一定規(guī)模后，如何在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上進一步完善路網(wǎng)功能，提高節(jié)點的通達效果和可達性還需進一步展開研究。而基于節(jié)點優(yōu)勢度模型的干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化方法綜合考慮節(jié)點的經(jīng)濟發(fā)展特性和周邊的交通聯(lián)系狀態(tài)，可通過重新測算不同布局優(yōu)化方案的節(jié)點優(yōu)勢度進行方案比選，保證干線公路布局與社會經(jīng)濟發(fā)展相匹配，并與疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹、空間連通圓理論結(jié)合，彌補傳統(tǒng)路網(wǎng)最優(yōu)樹分層布局方法的不足，保證每一層次之間的基本連通，線路走向與實際情況更貼近，節(jié)點的通達效果和可達性也有所提高。

1　新常態(tài)下干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化的影響因素與要求

在新常態(tài)下，我國經(jīng)濟發(fā)展方式、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)等發(fā)生了轉(zhuǎn)變，公路交通的發(fā)展水平需適應(yīng)不同的經(jīng)濟發(fā)展階段[5]，并且既有路網(wǎng)已達到一定規(guī)模，不會再進行大規(guī)模的新建，公路發(fā)展的重點應(yīng)轉(zhuǎn)向布局優(yōu)化與結(jié)構(gòu)完善，路網(wǎng)功能、品質(zhì)與效率提升是關(guān)鍵，以切實起到路網(wǎng)對經(jīng)濟發(fā)展的助力作用，推動區(qū)域社會、經(jīng)濟、交通等方面的現(xiàn)代化進程。

在新常態(tài)下，以高速公路為骨架、干線公路為動脈、農(nóng)村公路為微循環(huán)的四通八達的公路網(wǎng)已初步形成，同時各個省市均在大力發(fā)展當?shù)氐奶厣?jīng)濟，加大旅游公路、產(chǎn)業(yè)公路的建設(shè)。這些地區(qū)承載的運輸需求也大幅度提升，農(nóng)村公路、旅游公路及產(chǎn)業(yè)公路的建設(shè)不能滿足運輸需求，而高速公路具有收費、封閉的缺陷。干線公路網(wǎng)作為聯(lián)系高速公路、農(nóng)村公路、旅游公路、產(chǎn)業(yè)公路的交通動脈，應(yīng)更好地發(fā)揮集散、銜接作用。

在新常態(tài)下，鐵路、航空、水運等運輸方式快速發(fā)展，卻不能實現(xiàn)門到門的運輸服務(wù)，而公路交通運輸因其機動、靈活的特點作用重大，其布局既要考慮與其他運輸方式站場的有效銜接，又要保證良好的路網(wǎng)可達性，因此有必要完善現(xiàn)有公路網(wǎng)布局方法，加快構(gòu)建綜合交通運輸體系[6]。

在新常態(tài)下，公路發(fā)展重點的轉(zhuǎn)變、地方特色經(jīng)濟的發(fā)展以及構(gòu)建綜合運輸體系的需求均對干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化提出新的要求，干線公路網(wǎng)布局應(yīng)在公路網(wǎng)體系中充分發(fā)揮承上啟下的作用，并提出更能體現(xiàn)節(jié)點發(fā)展情況的指標，將運輸節(jié)點更加合理地納入運輸通道系統(tǒng)，完善規(guī)劃布局方法。

2　節(jié)點優(yōu)勢度模型的建立

節(jié)點重要度指標不能反映節(jié)點周邊的交通聯(lián)系、不同運輸方式對節(jié)點發(fā)展的影響等，且納入節(jié)點重要度的各個指標需確定權(quán)重。因此綜合考慮干線公路、鐵路、水運等多種運輸方式，結(jié)合節(jié)點經(jīng)濟發(fā)展情況，建立節(jié)點優(yōu)勢度模型，作為干線公路網(wǎng)規(guī)劃的理論基礎(chǔ)。

2.1　節(jié)點的選擇及影響因素分析

在新常態(tài)下，干線公路網(wǎng)所發(fā)揮的作用與承擔的功能發(fā)生了重大變化。除縣級節(jié)點外，干線公路網(wǎng)需連接更小層次的運輸集散點。中心鎮(zhèn)、大型物流園區(qū)等雖為小層次運輸節(jié)點，但仍屬于省域經(jīng)濟發(fā)展中的重要增長極和潛在優(yōu)勢聚集點，而干線公路網(wǎng)的連通有利于打通這些地方的交通瓶頸。同時文獻[7]也指出，省域普通國省道連接重要區(qū)、市、縣、重要交通樞紐(港口、飛機場、火車站、公路客運站)、大型物流園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)等節(jié)點。基于以上分析，干線公路網(wǎng)布局應(yīng)站在發(fā)展的角度，將市、縣以及具有發(fā)展?jié)摿托枨蟮拇笮臀锪鲌@區(qū)、旅游景區(qū)和中心鎮(zhèn)等納入規(guī)劃，以更好地滿足公路交通服務(wù)需求。

節(jié)點發(fā)展的快慢和功能的發(fā)揮與節(jié)點的規(guī)模、經(jīng)濟基礎(chǔ)、節(jié)點與周邊區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平的差異、周邊一定范圍內(nèi)的交通聯(lián)系等密切相關(guān)。首先，節(jié)點功能的發(fā)揮與節(jié)點的人口規(guī)模、區(qū)域規(guī)模、資源規(guī)模以及周邊公路網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模等息息相關(guān)。例如，目前我國有2 800多個縣級城市，其中約有70%的縣城人口規(guī)模距最佳城市規(guī)模還有一定差距，對周邊小城鎮(zhèn)的發(fā)展不能起到很好的帶動作用，因此縣級節(jié)點仍具有進一步發(fā)展的潛力[8]。其次，節(jié)點所屬的中心城市對其的推力及其自身規(guī)模的大小是節(jié)點發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。節(jié)點與其中心城市間的經(jīng)濟水平差異在一定程度上反映了中心城市對節(jié)點的輻射帶動作用。最后，干線公路、鐵路等的建設(shè)為沿線經(jīng)濟帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。因此，節(jié)點的發(fā)展主要與節(jié)點周邊一定范圍內(nèi)的交通聯(lián)系和節(jié)點到周邊的同級節(jié)點及上級節(jié)點的距離(時間)有關(guān)。

2.2　節(jié)點優(yōu)勢度模型的構(gòu)建2.2.1　理論基礎(chǔ)

節(jié)點優(yōu)勢度模型建立的理論基礎(chǔ)是空間相互作用模型和交通對城鎮(zhèn)發(fā)展影響的經(jīng)濟勢理論。

空間相互作用模型由重力模型和潛力模型組成[9]。其中，潛力模型的主要作用是測度定位于空間的既定點對某點所施加影響的總和。該模型通過比較區(qū)域中各節(jié)點吸引力的大小來描述其發(fā)展的優(yōu)勢和劣勢，同時可以檢驗節(jié)點周邊交通聯(lián)系的改變對其吸引力的影響[10]。

經(jīng)濟能量的一種表現(xiàn)趨向稱為經(jīng)濟勢。交通基礎(chǔ)設(shè)施的建立促使自然資源和社會資源產(chǎn)生一種向經(jīng)濟能量轉(zhuǎn)化的趨向，即交通促進經(jīng)濟勢的產(chǎn)生。由于具有線路長、流量大的特點，承擔客貨運輸重要任務(wù)的干線公路、鐵路、水運等會在其沿線產(chǎn)生強烈的經(jīng)濟勢。把一條交通線路視為一條載流導(dǎo)體，它對周圍地區(qū)的影響與自身的交通流量相關(guān)，與所研究地區(qū)至該交通線路的距離相關(guān)，同時與該地區(qū)的周邊環(huán)境相關(guān)。在實際研究中需考慮距離影響時，將場強與距離的平方視為反比關(guān)系較為合適。

2.2.2　模型構(gòu)建

充分考慮節(jié)點的經(jīng)濟發(fā)展特性及其與周邊的交通聯(lián)系情況，并將潛力模型和經(jīng)濟勢理論相結(jié)合，構(gòu)建節(jié)點發(fā)展優(yōu)勢度模型，其表達式為：

(1)

式中，As為節(jié)點s的發(fā)展優(yōu)勢度；Ks為一定范圍內(nèi)節(jié)點s的介質(zhì)函數(shù)，對特定的縣級節(jié)點在一定時期內(nèi)是一常數(shù)；μs為靈敏度系數(shù)，用于反映節(jié)點s對于其周邊一定范圍內(nèi)交通聯(lián)系的敏感程度；Isi為一定范圍內(nèi)第i條交通線路與節(jié)點s的聯(lián)系強度；βs為距離修正系數(shù)；αsi為交通聯(lián)系線路i距節(jié)點s的直線距離；f(ds)為交通阻抗函數(shù)。在實際應(yīng)用中，利用基于時間和運費的影響邊界界定模型[11]確定高速公路經(jīng)濟帶，經(jīng)計算取半徑為30 km的圓內(nèi)的交通聯(lián)系。

2.2.3　參數(shù)標定

模型初步建立后，需對各參數(shù)進行標定。結(jié)合節(jié)點的基本特性并參考相關(guān)文獻，現(xiàn)提出如下標定方法：

(1)μs的標定

μs為靈敏度系數(shù)，反映所研究節(jié)點s對周邊交通線路的敏感程度，只與節(jié)點本身的特性有關(guān)。這一特性綜合反映了節(jié)點的資源豐富程度、市場發(fā)育狀況、居民生活水平、人的素質(zhì)以及產(chǎn)業(yè)分布狀況等諸多因素。在分析節(jié)點的發(fā)展時，由于交通和經(jīng)濟聯(lián)系緊密，人均GDP在分析交通問題時的應(yīng)用十分廣泛，故采用人均GDP來標定這一參數(shù)[12]。

(2)Isi的標定

Isi為分析范圍內(nèi)第i條交通線路與節(jié)點s的聯(lián)系強度，與該范圍內(nèi)交通出行的數(shù)量和頻繁程度關(guān)系密切，一般考慮用交通量標定Isi值，這里簡化為用線路的通行能力來代替，其合理性在于通行能力在一定程度上不僅反映現(xiàn)狀需求也反映發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(3)βs的標定

βs的作用是對節(jié)點s至交通線路的實際距離進行修正，地形特征不同則取值不同。在具體應(yīng)用時以交通規(guī)劃分析中的地形系數(shù)來代替。

(4)Ks的標定

在引力模型中，Ks為介質(zhì)常數(shù)，對于節(jié)點與一定范圍內(nèi)的交通聯(lián)系而言，其值和節(jié)點與其中心城市的產(chǎn)業(yè)梯度密切相關(guān)。本文以地級市為單位，其中以市區(qū)為中心城市，以市內(nèi)縣級城市、中心鎮(zhèn)等為外圍次級城市。產(chǎn)業(yè)梯度主要用于描述中心城市和外圍次級城市之間產(chǎn)業(yè)等級的高低、結(jié)構(gòu)差異和互補性。借鑒關(guān)于地緣經(jīng)濟關(guān)系的測度思路[13]，節(jié)點與其中心城市的產(chǎn)業(yè)梯度按式(2)計算：

(2)

式中，Xc1和Xs1分別為節(jié)點及其中心城市固定資產(chǎn)投資額占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例；Xc2和Xs2分別為節(jié)點及其中心城市第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例；Xc3和Xs3分別為節(jié)點及其中心城市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例。

(5)f(ds)的標定

f(ds)為節(jié)點s與周邊節(jié)點j(包括上級節(jié)點在內(nèi)的以節(jié)點s為圓心，半徑為30 km的圓內(nèi)的節(jié)點)之間的平均出行時間，其表達式為：

(3)

式中，tsj為節(jié)點s與第j個同級節(jié)點間的出行時間，j=1，2，3，…，n； Ts為節(jié)點s與上級節(jié)點間的出行時間；υ和ω為權(quán)重系數(shù)，其取值分別為υ=0.3,ω=0.7。式中的tsj和Ts用節(jié)點s與周邊節(jié)點的最短出行時間表示。

3　基于節(jié)點優(yōu)勢度模型的干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化方法

傳統(tǒng)的最優(yōu)樹路網(wǎng)布局方法是在節(jié)點、路段效益指標計算的基礎(chǔ)上，通過混層布局、分層疊加布局、逐層展開布局[14]，逐步將可反映線路效益的某項指標(如路線重要度)從大到小納入路網(wǎng)，使得最終路網(wǎng)效益最大。這種方法的缺陷是如果布局范圍內(nèi)各個節(jié)點差異顯著，容易造成效益排序靠前的路段往往與某一或某些節(jié)點相關(guān)，使得路網(wǎng)最優(yōu)樹經(jīng)常從某些節(jié)點連出大量放射線，不符合實際路網(wǎng)按路途遠近靈活逐步連接的情況，并且在分層布局過程中容易忽略每一層次之間應(yīng)保證的基本連通。而節(jié)點優(yōu)勢度反映了節(jié)點發(fā)展狀況和優(yōu)勢[15]，通過控制道路走向和等級滿足交通需求，達到強化優(yōu)勢節(jié)點、提升弱勢節(jié)點的目的。因此，將節(jié)點優(yōu)勢度、疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹和空間連通圓理論結(jié)合進行干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化，布局方案不僅可提高節(jié)點的通達效果和可達性，其規(guī)劃形態(tài)也更符合實際路網(wǎng)的幾何特征，布局思路如圖1所示。

3.1　節(jié)點優(yōu)勢度

節(jié)點i和節(jié)點j的連接道路稱為路線Rij，并定義路線Rij的路線優(yōu)勢度為：

(4)

式中，Ai和Aj為節(jié)點i和節(jié)點j的優(yōu)勢度；Lij為節(jié)點i和節(jié)點j的直線距離。

路線優(yōu)勢度表示網(wǎng)絡(luò)中路線發(fā)展?jié)摿Φ拇笮?，其值越大說明該路線的優(yōu)勢越明顯，將其連接更有利于激發(fā)兩端節(jié)點的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2　疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹

疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹通過引入能體現(xiàn)上層節(jié)點優(yōu)勢度和地理位置的虛擬節(jié)點，將能代表上層節(jié)點層屬性的因素納入下層路網(wǎng)最優(yōu)樹的計算中，從而得到層層相扣的最優(yōu)樹，保證了相鄰層次路網(wǎng)最優(yōu)樹的有效銜接。虛擬節(jié)點優(yōu)勢度值為上層所有節(jié)點優(yōu)勢度的平均值，空間位置為規(guī)劃區(qū)域的形心[16]。

其計算方法為：如圖2所示，實心圓點為第1層次節(jié)點，空心圓點為第2層次節(jié)點。確定第1層次路網(wǎng)最優(yōu)樹后，將第1層次節(jié)點抽象為一個虛擬節(jié)點(節(jié)點1)。將節(jié)點1納入第2層次節(jié)點中計算兩兩之間的路線優(yōu)勢度，根據(jù)路線優(yōu)勢度從大到小依次加入路網(wǎng)，直至第2層次節(jié)點均連通。如需要加入的路段含虛擬節(jié)點時，例如需將路段1-2加至路網(wǎng)最優(yōu)樹時，則將節(jié)點l換成最靠近節(jié)點2的上一層次節(jié)點，即將路段2-3加至路網(wǎng)最優(yōu)樹中，最終形成第2層次節(jié)點的疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹。

3.3　空間連通圓理論

空間連通圓指形成路網(wǎng)最優(yōu)樹時，以將要納入路網(wǎng)的路段為直徑畫出的圓。其在路網(wǎng)最優(yōu)樹中的應(yīng)用如圖3所示。

圖3中，路段1-2為將要納入路網(wǎng)最優(yōu)樹的路段，則以路段1-2為直徑畫圓，圓中包含3和4兩個節(jié)點，選擇節(jié)點優(yōu)勢度較大的節(jié)點(假設(shè)其為節(jié)點3)，則刪除路段1-2替代為以3為中轉(zhuǎn)點的路段1-3和3-2。繼續(xù)以路段1-3和3-2為直徑畫圓(在此僅以路段3-2為例)，圓中有節(jié)點4，因此刪除路段3-2并替代為以4為中轉(zhuǎn)點的路段3-4和4-2。檢查發(fā)現(xiàn)，在以路段3-4和4-2為直徑的圓中不存在其他節(jié)點，從而結(jié)束空間連通圓計算。

本文將疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹、空間連通圓理論與節(jié)點優(yōu)勢度相結(jié)合，疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹客觀考慮了上層節(jié)點對下層節(jié)點的影響，空間連通圓解決了從優(yōu)勢節(jié)點到一般節(jié)點間存在大量放射線的問題，線路走向與實際情況更貼近。文獻[16]通過計算得出基于空間連通圓的最優(yōu)樹布局方法，在區(qū)域道路網(wǎng)空間形態(tài)、連通節(jié)點數(shù)、連通度和路網(wǎng)密度等方面，均較傳統(tǒng)的路網(wǎng)最優(yōu)樹有明顯改進。干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化的步驟已在圖1中展示，現(xiàn)將節(jié)點優(yōu)勢度模型在干線公路網(wǎng)布局中的關(guān)鍵問題解釋如下：

(1)劃分節(jié)點層次時根據(jù)節(jié)點優(yōu)勢度計算結(jié)果，通過SPSS軟件運用離差平方和法進行聚類分析。

(2)從第1層次開始按路線優(yōu)勢度從大到小，基于空間連通圓將相應(yīng)路段依次納入路網(wǎng)最優(yōu)樹。除第1層次外，其他層次還要加入虛擬節(jié)點以反映上層節(jié)點對下層節(jié)點連通的影響，該最優(yōu)樹允許回路產(chǎn)生，最終布局一般成網(wǎng)。然而此后需根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的具體情況并結(jié)合規(guī)劃人員的經(jīng)驗對規(guī)劃路網(wǎng)的路線逐步調(diào)整，進而得到更為具體的方案。

(3)以 OD調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)得到各交通小區(qū)交通的發(fā)生和吸引量與社會經(jīng)濟指標的相關(guān)關(guān)系，由TransCAD軟件得到未來年的路段分配交通量，最后根據(jù)公路工程技術(shù)標準確定道路等級。

(4)方案比選時重新測算不同方案的節(jié)點優(yōu)勢度，以優(yōu)勢度整體提升比例最大為目標函數(shù)選擇最優(yōu)布局方案，即：

(5)

式中，bs為優(yōu)化后節(jié)點s的優(yōu)勢度；as為優(yōu)化前節(jié)點s的優(yōu)勢度。

4　案例分析

以陜西省漢中市為例，驗證節(jié)點優(yōu)勢度模型在公路網(wǎng)布局優(yōu)化中的應(yīng)用。漢中市干線公路網(wǎng)現(xiàn)狀布局圖如圖4所示。

漢中市下轄1區(qū)10個縣，即漢臺區(qū)、南鄭縣、城固縣、洋縣、西鄉(xiāng)縣、勉縣、寧強縣、略陽縣、鎮(zhèn)巴縣、留壩縣和佛坪縣。其中，旅游景區(qū)和大型工業(yè)園區(qū)在縣級節(jié)點內(nèi)部或距離較近的，不再重復(fù)考慮。漢中市節(jié)點優(yōu)勢度計算結(jié)果如表1所示。

注：經(jīng)濟數(shù)據(jù)取自《2014年陜西省統(tǒng)計年鑒》、《2014西安統(tǒng)計年鑒》及陜西省2013年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，產(chǎn)業(yè)梯度計算時取漢中市為中心城市。

按照節(jié)點優(yōu)勢度大小經(jīng)過聚類分析后將其分為3層，分別為優(yōu)勢節(jié)點、一般節(jié)點和弱勢節(jié)點。具體分層結(jié)果如表2所示。

計算各層次節(jié)點間的路線優(yōu)勢度并應(yīng)用疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹與空間連通圓理論后，確定漢中市干線布局中線路的大致走向與主要控制點，如圖5所示。

橫1：佛坪縣-蔡倫墓祠-洋縣-城固縣-漢臺區(qū)-勉縣-略陽縣-略陽工業(yè)集中發(fā)展區(qū)；

橫2：寧強縣-寧強縣循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園-南鄭縣-漢臺區(qū)-南沙湖景區(qū)-西鄉(xiāng)縣-午子山風(fēng)景名勝區(qū)；

縱1：佛坪縣-西鄉(xiāng)縣-午子山風(fēng)景名勝區(qū)-鎮(zhèn)巴縣；

縱2：張良廟—紫柏山景區(qū)-留壩縣-漢臺區(qū)-南鄭縣；

環(huán)1：略陽工業(yè)集中發(fā)展區(qū)-略陽縣-留壩縣-蔡倫墓祠-西鄉(xiāng)縣-寧強縣循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)-寧強縣；

環(huán)2：留壩縣-漢臺區(qū)-南鄭縣-勉縣；

環(huán)3：留壩縣-勉縣-略陽縣。

根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的具體情況逐步調(diào)整后，給出兩種布局優(yōu)化方案(見圖6)。

為了獲得更好的干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化效果，根據(jù)式(5)從兩種布局優(yōu)化方案中選擇最優(yōu)方案。經(jīng)計算，方案1的優(yōu)勢度整體提升比例為10.2，方案2為12.5，因此方案2優(yōu)于方案1，為最終方案。

5　結(jié)論

本文將空間相互作用模型及交通對城鎮(zhèn)發(fā)展影響的經(jīng)濟勢理論結(jié)合，提出了節(jié)點優(yōu)勢度模型，其理論基礎(chǔ)深厚。該模型綜合考慮了節(jié)點的經(jīng)濟發(fā)展特性和周邊的交通聯(lián)系狀態(tài)，相對于節(jié)點重要度指標考慮更全面，且無需確定權(quán)重。并且將節(jié)點優(yōu)勢度模型與疊層路網(wǎng)最優(yōu)樹、空間連通圓理論結(jié)合，解決了傳統(tǒng)路網(wǎng)最優(yōu)樹分層布局中不能客觀考慮上層節(jié)點對下層節(jié)點布局的影響以及路網(wǎng)節(jié)點連通過于機械的問題，布局形態(tài)與線路的實際走向更貼近。同時對于不同的布局優(yōu)化方案，節(jié)點優(yōu)勢度模型可通過重新測算節(jié)點優(yōu)勢度選擇出最優(yōu)方案。

參考文獻：

References:

[1]　馬輝，王建軍，付會萍，等. 基于公平性的干線公路網(wǎng)布局方法[J].長安大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2013，33(1)：78-84.

MA Hui,WANG Jian-jun,FU Hui-ping,et al. Layout Method of Arterial Highway Network Based on Fairness [J].Journal of Chang’an University: Nutural Science Edition,2013,33(1):78-84.

[2]　陳波，吳群琪，孫啟鵬，等. 基于四因素指數(shù)的區(qū)域公路網(wǎng)布局形態(tài)比較分析[J].公路交通科技，2015，32(3)：117-123.

CHEN Bo,WU Qun-qi,SUN Qi-peng,et al. Comparative Analysis of Regional Road Network Layout Based on 4-factor Index[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development,2015,32(3):117-123.

[3]　康文慶，晏啟鵬，許世雄. 重要度聯(lián)合區(qū)位市域干線公路網(wǎng)布局法[J].公路交通科技，2006，23(4):99-102.

KANG Wen-qing,YAN Qi-peng,XU Shi-xiong. Associated Method of Important Degree-traffic Area Location for Regional Trunk Road Network Layout[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development,2006,23(4):99-102.

[4]　李娟. 重要度在公路網(wǎng)布局優(yōu)化中的應(yīng)用[J].鐵路運輸與經(jīng)濟，2007，29(7)：10-11.

LI Juan. Application of Importance Degree on Optimization of Highway Network Distribution[J].Railway Transport and Economy,2007,29(7):10-11.

[5]　許乃星，蒲之艷，張靜晶，等.公路交通與經(jīng)濟發(fā)展適應(yīng)性評價研究[J].交通運輸工程與信息學(xué)報，2011，9(3)：79-86.

XU Nai-xing,PU Zhi-yan,ZHANG Jing-jing,et al. Adaptability Evaluation for Highway Transportation and Economic Development[J].Journal of Transportation Engineering and Information,2011,9(3):79-86.

[6]　姜鎮(zhèn).綜合運輸體系下城市公路網(wǎng)絡(luò)布局方法研究[J].交通標準化，2014(13)：11-15.JIANG Zhen. City Highway Layout Method in Integrated Transportation System [J]. Transportation Standardization, 2014 (13):11-15.[7]　薛萌.省域干線公路網(wǎng)規(guī)劃綜合排序研究[D]. 西安：長安大學(xué)，2012.

XUE Meng. Research of Comprehensive Ranking of Provivincial Trunk Road Network Planning[D].Xi’an: Chang’an University,2012.

[8]　馬書紅. 縣級中小城鎮(zhèn)客運交通發(fā)展淺析 [J]. 交通標準化，2006(10)：211-214.

MA Shu-hong. Discussion on the Development of Passenger Transport in Medium and Small Towns at County Level[J]. Transportation Standardization,2006 (10):211-214.

[9]　尼茨坎普 P. 區(qū)域和城市經(jīng)濟學(xué)手冊[M].北京：經(jīng)濟科學(xué)出版社，2001.

NIJKAMP P. Handbook of Regional and Urban Economics[M].Beijing: Economic Science Press,2001.

[10]馬書紅，周偉，王元慶. 基于潛力模型和經(jīng)濟勢理論的衛(wèi)星城發(fā)展研究 [J]. 城市問題，2008(1):29-33.

MA Shu-hong,ZHOU Wei,WANG Yuan-qing. Research of Satellite Town Development Based on Potential Enerty Model and Theory of Economic Power[J]. Urban Problems,2008 (1):29-33.

[11]蔣霞英.高速公路對沿線產(chǎn)業(yè)集群的影響與政策研究[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2006.

JIANG Xia-ying. Research on Influence of Expressway on Industrial Clusers and Policy Recommendations [D]. Xiangtan:Xiangtan University,2006.

[12]王殿海，汪志濤. 交通大動脈經(jīng)濟勢理論研究 [J]. 公路交通科技，1999，16(3):81-83.

WANG Dian-hai,WANG Zhi-tao.Research on the Theory of Economy Potential Energy along Transportation Artery[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development,1999,16(3):81-83.

[13]石憶邵. 從單中心城市到多中心城市: 中國特大城市發(fā)展的空間組織模式 [J]. 城市規(guī)劃匯刊，1999(3):36-39.

SHI Yi-zhao. Form Monocentric City to Polycentric City: Spatial Organzation Pattern in Development of Great Chinese City[J].Urban Planning Forum, 1999(3):36-39.

[14]余國才，周偉.公路網(wǎng)布局優(yōu)化的理論與方法[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報，1998，18(3)：45-49.

YU Guo-cai,ZHOU Wei. Theory with Method of Highway Network Lay-out Optimization[J]. Journal of Xi’an Highway University,1998,18(3):45-49.

[15]馬書紅，周偉.衛(wèi)星城發(fā)展優(yōu)勢度模型及其應(yīng)用研究[J]. 武漢理工大學(xué)報: 交通科學(xué)與工程版，2009，33(6)：1100-1103.

MA Shu-hong,ZHOU Wei. Theories and Application of New Towns Planning based on Superiority Degree Model[J]. Journal of Wuhan University of Technology: Transportation Science & Engineering Edition, 2009,33(6):1100-1103.

[16]程申.基于空間連通圓的干線公路網(wǎng)布局優(yōu)化方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2010.

CHENG Shen. Study of Arterial Highway Network Layout Optimization Based on Spatial Connected Circle[D]. Xi’an: Chang’an University,2010.

Application of Nodal Superiority Degree Model in Optimization of Arterial Highway Network Layout

MA Shu-hong, HU Mei-fang, GE Yong, TANG Xue-yan

(School of Highway, Chang’an University, Xi’an Shaanxi 710064, China)

Abstract：In order to optimize the layout of arterial highway network with a certain scale, combining the spatial interaction model with the theory of economy potential energy related to the impact of transport on urban development, we constructed the nodal superiority degree model, and put forward a method for optimizing arterial highway network layout based on this model. The method determines the line alignment and main control point by combining nodal superiority degree model with the theory of laminating highway road network optimization tree and spatial connected circle together, then it makes gradual adjustment with experience, and it selects the optimum scheme by recalculating the nodal superiority degree of different layout optimization schemes at last. The application example shows that the proposed method has theoretical rationality and practical operability, it can really play an effective role in optimizing layout of arterial highway network.

Key words：traffic engineering; layout optimization; nodal superiority degree; laminating highway road network optimization tree; spatial connected circle; arterial road; spatial interaction model

收稿日期：2015-09-14

作者簡介：馬書紅(1975-)，女，河北藁城人，副教授. (msh@chd.edu.cn)

中圖分類號：U491.1+3

文獻標識碼：A

文章編號：1002-0268(2016)08-0133-07

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.08.020