公路网规划的理论及方法1公路网规划概述1.1 公路网的含义公路网一般特指某一区域内的公路网络系统，它有别于城镇市区内的道路网。
区域内的城市或集镇以及某些运输集散点(大型工矿、农牧业基地、车站、港口等)被视为结点，称为运输点。
这些运输点之间的连线称为公路路线。
公路网是指由规划区域内的运输点，以及连接运输点的所有公路，按一定的规律组合而成，并具有特定功能的有机集合。
合理的公路网一般应具备以下几个条件：1）具有必要的通达深度和公路里程长度；2）具有与交通量相适应的技术标准和使用质量；3）具有经济合理的平面网络。
由此可知对公路网的基本要求应该是：四通八达、干支结合、布局合理、效益最佳。
公路网作为一个系统，具有以下四个特征：1）集合性。
区域公路网由许多元素(运输点和公路路线等)按一定方式组合而成区域范围内运输点的规模和重要行不同，公路网的组合结构与级别亦应有所差别。
我国目前的公路网可以分为三个级别公路网等级表2）关联性。
构成公路网的全部运输点和公路，是相互联系、相互制约且具有一定规律性的整体。
路网中每新建或改建任意一条线路，均要受到全局因素的制约，因此公路网建设是一个动态的过程3）目的性。
区域公路网的主要目的(功能)是：满足区域内外的交通需求，承担区域内外的运输联系；维持区域内交通的通畅及保证交通运输的快速和高效益；确保交通安全和提供优质运输服务；方便人民生活；满足国防建设等。
4）适应性。
公路网必须适应于区域国土开发利用和经济发展规划．适应于区域综合运输系统发展规划．适应于公路运输的发展需要。
1.2 公路网规划的定义及目的公路网规划包含了两层涵义：第一层涵义是指对一个国家或地区(以下在不注明的情况下，统称区域)公路建设发展所做出的全面、长远的安排，也即该国家或该地区的公路网规划方案或文件；第二层涵义则是指拟订公路网规划方案或文件的过程，包括其步骤、内容、方法和模型等。
公路网规划的目的就是要从科学、实事求是的观点出发，分析模拟区域客货运输的交通状况，剖析公路网建设发展存在的问题及其根源，预测区域社会经济发展趋势和交通需求，制订合理可行的公路网规划方案和建设时序，为区域公路近期和长远发展建设提供决策依据。
1.3 公路网规划的性质公路网规划就其工作性质而言是一项十分复杂、涉及面极广的大型系统工程，其学科性质是指它所具有的内在本质特征。
从本质上讲，公路网规划属于一门软科学，社会性、综合性和交叉性是其明显特征。
1）社会性公路网规划不同于一般的道路、桥梁工程设计，它需将公路网系统作为一个整体与所在区域的社会经济系统联系起来研究，主要从国民经济和社会经济发展的需要来研究公路建设的必要性和具体实施方案，它不仅要考虑公路建设本身的经济效益，更要从区域的社会发展、环境保护、资源开发和国防建设等角度来研究公路建设的可行性。
2）综合性公路网规划的综合性主要体现在：在人员组成上，不仅要有专业的公路网规划研究编制技术人员，还要有相关的领导和顾问参加，同时要有统计、计划、经济、环保、公安交警等部门的人员协同配合；在研究方法和思路上，要博采众长、综合比较，避免简单草率等方面。
3）交叉性公路网规划可说是一门融自然科学和社会科学于一体的交叉科学，表现为系统工程学、区域规划学、经济地理学与交通工程学、工程经济学及道路工程学等学科的相互交织和渗透。
2 公路网规划的内容、程序和方法2.1 公路网规划的基本原则1）综合运输，协调发展在进行区域公路网规划时，首先要考虑各种运输方式的现状与发展规模，特别要注意规划区的铁路和水路的宏观总体协调规划。
2）结合实际，量力而行公路网规划必须遵循从实际条件出发的原则，“一次规划，分期实现”，既要保证公路建设适应区域交通运输的需要，同时也要切实可行，其积极意义在于保证公路建设按计划进行，并使得路网规划方案始终具有约束性和适应性。
3）讲究效益，保护环境4）系统分析，整体优化5）近期与远期相结合公路网建设是一个长期发展的过程，一个合理的公路交通系统建设规划应包括近期项目建设计划、中期项目建设规划、远期发展战略规划三个层次，并满足“近期宜细，中期有准备，远期可粗、有设想”的要求。
6）理论与实际相结合2.2 公路网规划的程序和主要内容公路网规划程序框图区域国土规划和区域综合交通规划是公路网规划的前提。
公路网是综合运输网间的运输量及其性质的约束。
因此，公路网规划的目标分析与确定，以及与之直接相关的远景交通量的预测，更直接依赖于规划区内的国土规划和综合交通规划。
交通量的产生、分布和分配模型的建立，是公路网规划的一项主要内容，也是公路网规划方案优化的直接根据，它同资料收集与问题诊断同属规划工作的前奏和基础。
公路网规划方案优化是规划工作中的另一项重要内容，其直接成果就是公路网规划方案的建立和决策。
公路网规划方案优化是以公路网交通量预测为基础，以公路网评价为根据，以交通工程学和最优化控术为手段，据此完成公路网规划的任务和目标。
公路网规划方案优化，在很大程度上将决定规划区远景公路建设的水平和公路运输的效果。
公路网评价作为规划工作的一个过程，在公路网规划中起着承上启下的主导作用。
作为规划工作的起点，通过对原有公路网的评价和定量分析，可为规划的目标分析和确定提供具体依据；作为规划工作的终点，通过对规划方案的评价，可为规划成果(公路网方案与实施计划)的论证、优化和决策提供各个方面的量化指标。
公路网规划的基本内容，已在上述规划程序中得到说明，总的概括是：预测、评价、网化和优选，比较具体的步骤是：①区域技术经济调查分析；②公路网的远景交通量预型；③公路网线路(包括新建线路和原有线路改建)平面布局和等级结构方案的设计；④公路网评价系统模型的建立与运用；⑤公路网目标优化模型的建立与运用；⑥公路网方案决策模型的建立与运用；⑦公路网实施计划和投资优化决策模型的拟定和运用。
2.3公路网规划的方法目前应用较广泛的公路网规划理论与方法主要有三类：四阶段法、结点法和总量控制法。
1）四步骤法四步骤法实质上是一种交通需求预测方法。
该法以微观经济学理论为基础，通过现状OD调查、交通数据采集和历史资料分析，研究区域经济在时间和空间上的发展对交通需求的影响，建立需求预测模型。
四阶段法将交通需求分析分解为发生量和吸引量预测、OD分布预测、运输方式分担预测和路网交通量分配四个步骤，把公路网规划同经济发展有机地联系起来。
四步骤法的有效性较多依赖于OD 交通流量资料，分析结果强调以改善交通运行状况为目的进行网络和线路规划。
从单纯的技术角度而言，四步骤法以它的理论体系，为我们提供了到目前为止最为成熟的路段交通量预测分析技术。
但作为一种公路网规划中交通需求预测的理论方法而言，基于现状的交通需求预测本身并不能成为规划的目标，而只能作为一种辅助决策或政策分析的基本手段，只有与公路网络分析相结合，才能更好地发挥其在公路网规划中的作用。
下面以山东省公路网规划为例分析公路网交通需求发展预测：（1）山东省公路交通需求预测从理论上讲，当规划区域具有基年和预测年与公路OD 量同口径的铁路、水运等其他方式OD 资料时，可以同城市交通方式划分预测一样，直接建立起不同方式分担量的预测模型。
但是，实际操作中，尤其是在进行区域公路网规划时很难满足上述要求。
因此，目前国内在进行公路网规划时，基本上采用的是定性分析加上专家经验来确定公路运输在综合运输量中的分担比率，这样做显然带有很大的主观性。
在此采用运输方式比例总量控制法，首先根据规划区 域历年公、铁、水等方式运量分担及设施水平统计资料建立总量分担模型．以确定公路运输在综合运输中的总体分担率、分担量，然后将未来非公路方式分担量按各小区当前的非公路方式运量比例分配到各小区，并根据未来交通设施水平、布局的规划建设情况作适当调整，再在各小区未来综合运输量中扣除各小区未来非公路方式运量，即可得未来各小区公路运输量。
①全省公路运输分担率预测根据1978～1992年山东省公路客、货分担量及相应的公路网密度，采用Logist 模型建立如下公路运输总量分担模型。
a 、公路客运：53.564411.1(145460.7)x Y e -=⨯+（相关系数r=0.97） 式中：Y ——公路客运分担率，%；X ——公路网密度，km /2kmb 、公路货运：27.767811.2(179.6766)x Y e -=⨯+ 式中：Y ——公路网货运分担率，%； X ——公路网密度，km /2km②各小区公路客货运量预测首先按下式将全省未来非公路客货运量配到各小区：0(00((0i i i V V V R V =∙客、货）客、货）客、货）（客、货） 式中： 0V （客、货）—— 全省现状非公路客、货运总量，万人、万吨；0(i V 客、货）—— 第i 小区现状非公路客、货运量，万人、万吨；i V （客、货）—— 第i 小区预测年非公路客、货运量，万人，万吨；(i R 客、货）—— 第i 小区未来非公路客、货运分担率调整系数，考虑到第i 小区未来区域铁路、水运、航空等非公路运输方式设施和通行能力变化的影响，在该小区非公路客、货运现状分担率基础上调整比例；(1)V T Y =-（客、货）（客、货）（客、货）式中：T （客、货）——全省未来全方式客、货运总量，万人、万吨； Y （客、货）——全省未来公路客、货运分担率，%。
②山东省公路交通分布预测山东省公路网交通分布预测选用双约束重力，并在以县市为单位的交通小区上进行标定。
山东省公路网交通量分布预测步骤如下：第一步：求得客运发生量及吸引量，根据各小区公路全年运输预测结果，由现状OD 调查所得各小区交通发生、吸引量的比例求得各小区规划期的客货运发生量及吸引量。
第二步：货运量、客运量与运输车辆数的转换。
货运量与客运量数的转换方式为：货车发生量=货流发生量×10000×2n /(365×1n )货车吸引量=货流吸引量×10000×2n /(365×1n )式中：1n ——货车的平均载货量，从现状OD 调查得出的数据，在2000年、2010年、2020年三个年份，分别取3.5、4.3、5.0；2n ——车型换算系数，根据目前换算标准及调查材料，取值为2。
客运量与客运车辆数的转换方式如下：客车发生量=客流发生量×10000×2n /(365×1n ) 客车吸引量=客流吸引量×10000×2n /(365×1n )式中：1n ——客车的平均载客量，从现状OD 调查得出的数据，在2000年、2010年、2020年三个年份，分别取7.6人/车、7.2人/车、6.9人/车；2n ——道路上的客车车型换算系数，预测时的值分别取1.16、1.10、1.05。