交通港站與樞紐主講第二章交通樞紐總體規劃與布局

一、概述二、交通樞紐規劃與運輸網絡規劃的配合

三、交通樞紐規劃與城市規劃的配合

四、交通樞紐規劃與自然條件的配合五、交通樞紐場站布局六、綜合交通樞紐場站布局規劃優化模型第一節概述一、交通樞紐概述交通樞紐：在兩條或者兩條以上運輸線路的交匯、銜接處形成的，具有運輸組織與管理、中轉換乘及換裝、裝卸儲存、多式聯運、信息流通和輔助服務等功能的綜合性設施。作為交通運輸的生產組織基地和交通運輸網絡中客貨集散、轉運及過境的場所，交通樞紐是提高客貨運輸速度的關鍵環節。單式交通樞紐：服務于一種交通方式的樞紐，例如單一的鐵路樞紐、水運樞紐、公路主樞紐、航空樞紐等。（圖）濟南站一、交通樞紐概述蘭州站一、交通樞紐概述鄭州站一、交通樞紐概述亞洲最大互通樞紐一、交通樞紐概述一、交通樞紐概述一、交通樞紐概述重慶公路客運站流亭機場一、交通樞紐概述大連港一、交通樞紐概述綜合交通樞紐：服務于兩種或兩種以上交通方式的樞紐，是國家或區域交通運輸系統的重要組成部分，是不同運輸方式的交通運輸網絡相鄰路徑的交匯點，是擁有融鐵路、公路、水運、航空、管道及城市交通等多種運輸方式所連接的固定設備和活動設備為一體的運輸空間結構，對所在區域的綜合交通運輸網絡的高效運轉具有重要作用。同時，綜合交通樞紐對其所依托的城市的形成和發展有著很大的帶動作用，是城市對外交通的橋梁和紐帶，并與城市交通系統有著密切的聯系。一、交通樞紐概述綜合性交通樞紐虹橋樞紐平面布置綜合性交通樞紐虹橋樞紐效果圖綜合性交通樞紐綜合交通樞紐的建設發展趨勢

1.綜合交通樞紐功能的復合性（多元化）。2.綜合交通樞紐內涵的演進性。3.網絡經濟的發展將綜合交通樞紐納入全球性的物流配送體系中，它加強了綜合交通樞紐與整個運輸網絡體系的聯系。4.綜合交通樞紐的建設呈立體化和綜合化。一、交通樞紐概述交通樞紐規劃：在區域社會經濟發展規劃、城鎮體系規劃、城市總體規劃以及土地利用規劃等上級規劃基礎上進行的專門規劃。交通樞紐規劃的主要內容：樞紐的總體布局規劃和樞紐的規劃設計。二、交通樞紐規劃的主要內容

1.交通樞紐的總體布局規劃：屬于長期發展規劃，對交通樞紐的建設、運營和管理起宏觀指導作用。1)關鍵問題：交通樞紐與交通運輸網絡布局的協調性、與城市布局的協調性，樞紐規劃布局中各種運輸方式之間銜接是否合理緊湊、各站點布局分工協作是否恰當，旅客轉運換乘、貨物中轉是否便利等。2)交通樞紐總體布局規劃的主要內容：包括社會、經濟與交通運輸的調查與分析、發展預測、交通樞紐場站布局優化、樞紐系統設計、社會經濟評價、建設項目實施序列計劃和資金籌措等工作。二、交通樞紐規劃的主要內容

3)層次劃分：根據內容設計的領域和具體操作方式（1）分析規劃區域中各種交通方式的相互銜接關系，確定交通樞紐的主要功能、性質和不同方式交通樞紐的相互關系。（2）在交通樞紐運轉的系統效益最優的前提下，對各種方式交通樞紐的場站總體布局（數量、位置和規模）進行優化。并對交通樞紐中不同子系統的構成、運營管理進行初步規劃和設計。（3）在確定交通樞紐場站布局方案后，對交通樞紐建設的實施步驟進行規劃，以保證交通樞紐的建設適當超前于交通需求的發展，又避免因交通樞紐建設過于緩慢或超前帶來的經濟損失。二、交通樞紐規劃的主要內容

2.交通樞紐的規劃設計：對布局確定了的交通樞紐場站的具體功能、運作流程、相關的硬件設施和配套設施、組織管理系統等進行詳細設計的過程，其運作流程如圖2-1所示。二、交通樞紐規劃的主要內容

二、交通樞紐規劃的主要內容

1．充分考慮規劃區域(城市)在全國綜合交通運輸網中的地位交通樞紐規劃建設不僅應從規劃區域社會經濟發展和交通運輸需求出發，還要滿足全國經濟發展、產業布局的需要。同時，交通樞紐規劃應充分體現規劃區域的經濟特點，并應適合該規劃區域經濟向規?；?、集約化和高附加值化發展的要求。2.引導需求交通樞紐規劃應根據規劃區域的發展戰略和土地利用規劃，積極引導城鄉一體化、多中心分散組團式城鎮體系的形成和發展，形成合理的交通結構，使整個交通系統向綜合交通運運輸體系發展。三、交通樞紐規劃的基本原則

3．適度超前從交通經濟學的觀點看，交通基礎設施投資可分為“追隨型投資”和“開發型投資”。若交通基礎設施建設滯后于經濟發展，則會阻礙經濟的進一步持續穩定發展；反之，若過分超前，則會降低投資效益，造成投資成本的損失。因此，交通樞紐規劃既不能滯后于交通需求，也不能過度超前。〔阜陽機場耗資3.2億元，旅客吞吐量2002年是920人，起降架次42次，一個多星期才有一架飛機起落?！橙?、交通樞紐規劃的基本原則

4．強調多交通方式的綜合協調充分考慮交通樞紐在整個交通運輸網絡中的地位以及各種交通方式的相互協調、相互依托，從而保證整個運輸過程的連續性，提高運輸效率。交通樞紐規劃應結合鐵路、公路、水運和航空等交通方式在整個交通運輸體系中的的分擔比率，通過交通樞紐的合理規劃布局使各種交通方式有機銜接，從而實現各種交通方式的相互協調和整個規劃區域的規劃目標。同時，還要確定建設項目的優先順序和實施時間序列，作到有步驟、有計劃的實施規劃。三、交通樞紐規劃的基本原則

5．規劃建設和管理運用并重交通樞紐的規劃建設中既要重視發展“硬件”，建設必要的運輸服務設施，又要認真研究“軟件”的開發設計，建立科學合理的組織管理系統，使樞紐的硬、軟件系統結合為一個有機整體，真正實現融管理于服務之中這一科學有效的運行機制。6.滿足規劃區域(主要為城市)總體規劃原則交通樞紐規劃要符合城市的總體發展規劃，在土地利用方面與城市用地功能保持一致，并留有發展余地，做到“新舊兼容，節省投資”，并注意減少污染，保護環境。三、交通樞紐規劃的基本原則

1.交通運輸網絡是在一定空間范圍(國家或地區)內由幾種運輸方式的線路和樞紐等固定技術裝備組成的綜合體。是運輸生產的主要物質基礎，其空間分布、通過能力和技術裝備體現了整個交通運輸系統的狀況與水平，在交通運輸業的發展中占有十分重要的地位。其結構與水平直接影響著交通運輸系統的功能。2.交通樞紐是分布在交通運輸網絡中的重要節點，交通樞紐必須依托于一個城市及其所在區域的交通運輸網絡。第二節交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃的配合第二節交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃的配合3.交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃是區域交通規劃中兩個緊密聯系、互為補充的重要內容，兩者具有密切的互動關系。交通樞紐的優化布局必須以交通運輸網絡的合理規劃為前提，而交通樞紐的規劃和建設又會影響其所在區域的交通運輸網絡的運轉。即使是一個已經達到最優化的交通運輸網絡，在布設了交通樞紐以后，可能導致網絡的交通流分布發生改變，從而改變其原有的最優平衡狀態。在交通樞紐規劃過程中，應該在交通運輸網絡規劃與交通樞紐規劃之間建立一定的反饋機制。應使交通樞紐與干線在建設上和能力上相適應，做到樞紐與相銜接的各條干線同步建設，同時進行技術改造，同時投入使用，確保線路暢通，各環節的運輸能力都可得到合理利用，并能互相調劑與補充。第二節交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃的配合第二節交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃的配合4.交通運輸網絡規劃是交通樞紐規劃的主要依據。交通運輸網規劃是根據國家工農業生產布局與客、貨流規劃，同時考慮政治、經濟、文化和國防等各方面的要求所擬訂的交通發展遠景規劃。在其分階段發展中，交通運輸網絡規劃應明確交通樞紐點的分布和車流集散規律，指出交通樞紐的性質、規模、范圍及它們之間的大致分工，從而規定出交通樞紐在交通運輸網絡上的作用。在此基礎上，結合城市規劃和其它運輸方式的要求以及交通樞紐所在地的地形、地質、水文等自然條件進行交通樞紐總圖設計方案的比選。第二節交通樞紐規劃與交通運輸網絡規劃的配合交通運輸網絡規劃中新線的分階段建設，必然引起有關線路的部分交通流改變運行徑路，從而對有關樞紐在交通運輸網絡上的作用產生巨大影響。在圖2-3所示路網上修建ＡＥ新線，一方面由于Ａ樞紐和Ｅ樞紐都有新線引入接軌，樞紐引入干線方向增多，必然增加樞紐的工作量和作業的復雜性，從而在一定程度上影響樞紐的性質、規模及專業車站的分布和進、出站線路的引入。另一方面，Ｃ樞紐則由于ＡＥ新線的分流，減輕了作業負擔，使Ｃ樞紐布局相對簡化，通過能力得到一定程度的加強。此外，ＡＥ新線的修建對相鄰的其它有關樞紐Ｂ、Ｆ也有不同程度的影響?！车诙澖煌屑~規劃與交通運輸網絡規劃的配合交通運輸網絡規劃對于研究確定有關交通樞紐的分工與協作以及交通樞紐分階段發展具有決定性的意義。如果只孤立地研究個別交通樞紐規劃而不從交通運輸網絡整體規劃的角度考慮有關樞紐的分工與協作,將會出現交通樞紐間分工協作關系不明，以致設備重復或設備規模不能滿足生產建設的要求。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合一、交通樞紐與城市對內外交通的關系交通樞紐總是以某一個城市為依托的，其功能就是連接城市內外交通，交通樞紐與所在城市的性質和功能有著密切的聯系，在進行交通樞紐布局規劃時，必須考慮城市交通系統與交通樞紐的相互關系。交通樞紐的運轉由旅客(或貨主)、運輸企業和政府三個部分共同參與。它不僅與交通樞紐所在區域的交通網絡的物理特征有關，還與三個參與樞紐運營的主體的相互關系有關。

[以貨物運輸為例，可以把交通樞紐的運轉分為樞紐內部的短距離散貨運輸和樞紐與交通運輸網絡上其它樞紐之間的長距離集中運輸兩部分，而樞紐就是聯系兩個階段的節點。]1.樞紐內部的短距離運輸:交通需求者(旅客或貨主)利用城市內道路進行，與交通需求者對運輸路徑和站點位置的選擇行為有關，與城市交通融為一體。此階段交通行為可用交通規劃理論進行描述。2.樞紐之間的長距離運輸：利用城市間的公路、鐵路、水路和航空線路等進行，交通需求者對這部分的關心程度較低，相反運輸企業會在這個階段對自己的運力、運輸線路的安排進行較為詳細的研究，保證運輸企業的經濟效益最大化。

第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合交通樞紐規劃的最終目的，是通過合理的交通樞紐場站布局,引導交通需求者和運營者的微觀行為，使之符合綜合運輸系統社會效益最大化的宏觀目標。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合二、交通樞紐規劃與城市規劃的配合1.交通樞紐承擔著城市的內外聯系，是城市整體的一部分。交通樞紐與城市相共生，并在相互促進中不斷發展。為使交通樞紐既方便城市生產生活又能充分發揮運輸效能，交通樞紐的規劃設計和建設必須與城市規劃密切配合。（1）交通樞紐規劃應納入城市規劃，服從城市規劃的總體安排，以便更好地為城市建設、工業生產、人民生活和旅行服務；（2）城市規劃應對交通樞紐的各項設備進行合理配置，務求各種運輸方式的設備之間有方便和經濟的聯系，保證滿足運營要求，以便提高運輸效率，降低運輸成本，盡可能地減少對城市環境與市政建設的影響和道路系統的交叉干擾。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合2.交通樞紐各項設備是城市總體的有機組成部分,設備布置對城市結構的形成與發展有著重大影響，應在空間上緊密地與城市其它設施有機結合。例如：（1）直接與城市生產和生活有密切聯系的設施，應設在市區內或市區邊緣，并應與有關的城市功能區布局密切配合,如鐵路、公路的客運站和水運客運碼頭與居住區靠近,貨運站和碼頭與工業區、倉庫區靠近等。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（2）不直接為城市服務、但又是前項設施所必須的輔助設施,如客站、貨站的進站線路,鐵路和水運的客運技術作業場所（客車船舶停放、清洗、整備的場塢）等應盡量不設在市區內，也不能遠離市區，盡量減少對市區的干擾。（3）與城市生產和生活無關的設施應盡可能布置在城市外圍適當的地方。如鐵路編組站、貨物中轉站與碼頭、集裝箱轉運基地等應盡量遠離市區，并應便于運營。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合3.在樞紐內各種設備的布置上充分注意保護城市環境。（1）危險品貨物裝卸站點應設于市區之外；（2）粉末易揚貨物不能設在盛行風向的上側或最小風頻的下側位置；（3）交通建筑物特別是陸上線路和大型站場應選擇適宜地形修建，不應妨礙城市排水和郊區農業灌溉。（4）采取積極措施防止和減輕交通噪聲對居民聚居地段的干擾。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合4.交通運輸必須擁有通暢的疏運、集散條件。（1）要有緊密銜接和通暢的城市道路系統并在車站、碼頭前配有與集散量相應的廣場；（2）要求鐵路、港口、公路、機場能力上的協調，以利相互疏集。（3）車站、港口、機場是城市的大門，其選址及其配套的各項公共建筑的布置應統一規劃布局，組成完整的建筑群，形成和諧、壯觀的市容。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合5.交通是城市建設的先行，交通建設在時間上要超前，在規模和能力上要有一定的儲備，為遠景發展留余地。（1）城市交通用地的遠景規劃布局，包括原址用地擴大和建設新址兩個方面。（2）由于交通設施和城市各項用地與各類企業有廣泛的聯系，其位置的變動，涉及面較大，故一般以在原址擴大為宜，將車站附近用地、港口附近陸域和岸線進行規劃控制，對于規劃中已安排的新港、新站的用地，同樣需要控制和預留。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合三、交通樞紐布置形式與城市布局的配合1.交通樞紐的布置形式：按交通運輸干線與場站空間分布形態分（舉例說明）終端式樞紐：分布于陸上干線盡頭或陸地的邊緣處伸長式樞紐：干線從兩端引入呈延長式布局輻射式樞紐：各種干線可以從各個方向引入輻射環形樞紐：由多條放射干線和將其連接起來的環線構成輻射半環形樞紐：分布于海、湖、河岸邊基本原則：既考慮樞紐本身運營的需要與發展，又要力求避免干擾城市。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合2.鐵路樞紐布置形式與城市布局的配合

（1）一站樞紐：與城市的關系較簡單，一般城市沿主要干線一側發展第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（2）三角形和十字形樞紐（ａ）：城市基本上位于樞紐的某一象限內，互相干擾少，城市有一定發展余地；（ｂ）：樞紐將城市分割為二，互相干擾較大；（ｃ）：城市被十字交叉的鐵路干線分割成多塊互相干擾更加嚴重。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（3）順列延伸式樞紐受地形限制，城市用地呈狹長形帶狀發展時，鐵路樞紐往往沿城市縱向延伸，與城市有較長的接觸范圍，這種樞紐有利于布置各專業站，鐵路干線應盡量沿城市邊緣布置，以防止城市被分割第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（4）并列式樞紐將客運站布置在市區一側，編組站布置在市區邊緣，兩端復雜的進站線路疏解區應盡量避免設在市區內。

第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（5）環形或半環形樞紐城市一般在鐵路環線內發展。當設有兩重環線時，內環線主要為城市貨運或客運服務,設置或銜接客運站、貨運站或貨場；外環線為鐵路運轉服務,設置編組站。環線的位置既不宜布置于市區內而影響城市發展，也要防止將環線移出城市過遠而不便于城市使用,另外，還要避免環線穿越風景療養區。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合（6）盡端式樞紐要服從樞紐終端的港灣、礦區或工業區的布局。濱海地區盡端樞紐的引入應盡量沿城市內陸的邊緣，避免分割城市與海灣的聯系。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合四、交通樞紐場站布局與城市道路的配合在城市規劃中處理客運站、貨運站與城市道路的關系時,一方面要保證車站與城市各區聯系方便，使旅客和貨物及時集運和疏散，另一方面又要盡量使集散的交通流不要與城市主要交通流發生干擾。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合1.客運站與城市道路的聯系：主要通過站前廣場來實現(1)廣場位于城市道路盡端,圖2-10（ａ）(2)廣場位于城市干道一側,圖2-10（ｂ）(3)與幾條輻射道路相聯系的廣場,圖2-10（ｃ）第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合(4)多廣場與城市道路連接方式為了便于旅客乘降,在有地下鐵道的城市,客運站還應直接與地鐵連通,將旅客輸送到市中心。在國外還有的將客運站伸入市中心的地下,在地下設置多層的客運站,這樣就完全避免了與城市交通的干擾。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合2.綜合性貨運站或貨場進、出口處應修建輔助道路與城市貨運干道相聯接,避免將貨場直接布置在城市干道旁側。貨運站的道路應與鐵路線路平行布置,附近應有相應的市內交通運輸停車場。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合五、交通樞紐既有設備的利用與改造1.鐵路站場改造客運站的改造：①原址擴建。②在不改動線路布局的前提下，客運站選址另建。③遷址建站，拆除部分干擾嚴重的線路。④客運站連同線路一同外遷新建。貨運站改建：當車站貨場在貨源方向的對側，引起城市交通流跨過鐵路；貨運站與編組站的相對位置與車流方向相反，造成大量折角車流；貨運站設在居民稠密的市區，距工業區、倉庫區過遠，等等。改建鐵路貨運站應注意按專業化分工建設高度機械化作業的作業區，并與城市工業區等密切配合，如將大型卸煤作業區與城市熱電站緊密結合，建筑材料到達站與城市大型構件廠、機械攪拌站部署在一起。車站之間的聯絡線：應保證運行便捷，但又應盡量不穿過市區；不得不伸入市區時則應力避與主干道路相交叉。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合2.港口碼頭的改造客運與貨運碼頭的調整：與鐵路作法相同。按其與城市關系進行統一規劃，與所在城市有關的設施宜設在市區，無關的設施設于非市區的對岸或郊區。在用地部署上應增加陸域作業場地，就近建設港口后方設施；擴展水域，并按“深水深用”原則作好遠近期安排。特別應注意為居民靠近水面留有足夠岸線。必要時可將原有設施加以拆除，或對規劃設計加以修改，留出必要面積建設濱海（河）公共綠地，修建公共設施。3.加強城市公交樞紐規劃建設城市公共交通是保證交通樞紐內各種交通方式相互銜接與集散當地客、貨流的重要環節。為加強城市公共交通能力，除增加機動車輛外，還須合理安排市內街道網，有時也包括市內水道。在城市規劃中，必須為車站、港口、飛機場等客、貨流集中的地區布置城市交通干道，應避免直接位于環城干道旁，但又不能距環路過遠。第三節交通樞紐規劃與城市規劃的配合一、工程地質條件1.對陸上運輸的線路、車站、港口碼頭的地基和周圍地段的穩定性有重要影響。2.樞紐內的主要設備，必須考慮其基底土壤的堅固性和穩定性，必須對工程地質情況作詳細勘測，定出措施。3.當站場或建筑物的部分用地或其邊緣布置在沼澤地帶或土質松軟地帶時，應仔細研究其構造。一般如淤泥厚度不超過15m時，仍可布置站場建筑物，但工程上要作特殊處理，查明其是否吸收雨水或地下水，可否將其疏干后再行決定站場路基的布置范圍，或決定是否繞避這種地區。第四節交通樞紐規劃與自然條件的配合第四節交通樞紐規劃與自然條件的配合二、水文地質條件水文因素中的流量、水深及其季節性變化，直接影響到水運、港址的選擇、碼頭位置及規模等。地下水的高度對于鐵路、公路、管道的路基穩定性也有一定影響。樞紐內站場標高受所在地區江河水位標高的直接影響，一般可分為兩類:一類屬于自然條件的江河洪水位及內澇水位，這是根據歷史上洪水位資料推算百年周期的水位來確定的；另一類是因國家大規模水利建設筑壩蓄洪抬高了水位，這是根據攔洪壩最大蓄水位來確定的。必須同時根據以上兩種水位來確定各地區的確切水位。第四節交通樞紐規劃與自然條件的配合站場線路的標高一般應在最高水位之上。但有時采取防洪排澇措施，可以減少為抬高站場線路標高而需要的大量土石方工程。特別是原有站場線路標高較低時，改建時更應從實際出發，采取下列有效措施：(1)利用當地的江河堤防控制洪水位，使站場標高位于江河洪水位之下，而由內澇水位控制。(2)與城市水利規劃密切配合，共同確定降低內澇水位。(3)修筑防洪路堤或排洪溝。第四節交通樞紐規劃與自然條件的配合鐵路正線或公路路基一般不宜兼作防洪路堤，以防洪水沖塌路基而中斷車輛運行。如需兼作防洪路堤，則應對路基作特殊設計，并在沿線有關橋涵處加修閘門。站場沿山坡布置時，為排除山洪威脅，可在路基高坡一側修建排洪溝，接通河道，引洪入河，保護站場路基不受沖刷。第四節交通樞紐規劃與自然條件的配合三、工程取土問題地處平原或地勢低洼地區的交通樞紐，由于洪水位或內澇水位的控制，修建站場和進、出站線路立體疏解等工程，必然引起大量的土石方工程，使填方、取土發生很大困難。在研究樞紐設計方案擬定站場標高時，必須與取土問題同時研究。取土地段過遠，不僅會延長工程進度，增加工程造價，而且會引起運輸和勞力等一系列工程組織問題。交通樞紐站場工程取土地點應選擇在城市規劃建筑用地范圍以外。必須注意不使農田水利受到影響,并結合工程改地造田。城市建設工程或水利工程常有不同數量的棄土,應與有關單位互相配合,盡量利用棄土。取土應選擇質地良好而且便于開采的土壤。第五節交通樞紐場站布局一、交通樞紐內部布局的基本要求1.應服從交通運輸網的規劃，從交通運輸網布局的全局出發，研究合理利用各種運輸能力，并考慮樞紐在交通運輸網中承擔的任務以及與相鄰樞紐合理分工，不使設備重復或因設備不足而影響運輸通暢。2.充分保證各種交通方式之間的相互協調。3.方便城市的生產和居民生活，避免和減少不良影響。4.在能力上要留有余地。二、交通樞紐場站布局方法概述交通樞紐場站的合理布局，是根據對社會經濟發展和交通需求的預測結果，利用交通規劃和網絡優化理論和方法，綜合考慮交通發生吸引源的分布情況、交通運輸條件以及自然環境等因素，對交通樞紐場站的數量、地理位置、規模和與其它樞紐的相互關系進行優化和調整，以實現整個交通樞紐系統的運輸效率最大化。單純的數學物理模型，如解析重心法、微分法以及交通運輸效益成本分析法等；最優化方法，如線性規劃、混合整數規劃新方法:交通規劃的四階段理論+物流學的物流網點選址模型+運籌學第五節交通樞紐場站布局三、數學物理模型與效益成本分析法1.一元交通樞紐場站布局的重心法一元交通樞紐場站布局：在規劃的樞紐服務范圍內只設置一個站點的布局問題。重心法和微分法就是求解一元樞紐場站布局問題的典型模型。重心法是一種模擬方法，將運輸系統中的交通發生點和吸引點看成是分布在某一平面范圍內的物體系統，各點的交通發生、吸引量分別看成該點的重量，物體系統的重心就是樞紐場站設置的最佳點，用求幾何重心的方法來確定交通樞紐場站的最佳位置。第五節交通樞紐場站布局其數學模型如下：設規劃區域內有n個交通發生點和吸引點，各點的發生量和吸引量為Wj，坐標為(xj，yj)(j＝1，2，……，n)。需設置樞紐場站的坐標為(x，y)，樞紐系統的運輸費用為Cj。根據平面物體求重心的方法，樞紐場站最佳位置的計算公式如下：第五節交通樞紐場站布局重心法的特點：簡單，它將縱向和橫向坐標視為獨立的變量，與實際交通系統的情況相去甚遠，求出的解往往是不精確的，只能作為交通樞紐場站布局的初步參考。2.一元樞紐場站布局的微分法：前提條件與重心法相同，但系統的總費用F為：

第五節交通樞紐場站布局通過對總運費F取極小值，得到新的極值點。求解公式：微分法需要以重心法的結果為初始解，不斷迭代。直到前后兩次迭代的解誤差不超過設定范圍，得到最佳結果。從數學上可以給出交通樞紐場站的具體位置，但這個結果僅僅是數學解，還需要放到實際的交通系統中去進行進一步的調整。3.成本分析法在已經具有一個樞紐場站位置的選擇集的前提下，以樞紐系統的總成本最小為目標，通過簡單的財務計算，比較選擇最佳的位置。該方法假設有n個交通發生點，分別具有發生量(Wl，W2，W3，…，Wn)，用一定準則已經得到m個待選場站位置(Pl，P2，P3，…，Pm)，每個場站的建設、運營成本為(Rl，R2，R3，…，Rm)。假設單位噸公里運費相同且為F，其余運輸條件相同，各交通發生點到場站的距離用矩陣D｛dij｝(i=1，2，3，…，m),(j=1，2，…，n)表示。則每個待選站點的總費用為：第五節交通樞紐場站布局計算出每個場站的總費用，從中選擇總運輸成本最小的點作為最佳的場站選址。4.小結：上述方法簡單易行，在研究樞紐場站選址方法的早期得到廣泛應用，但由于它們是用簡化抽象的數學模型模擬樞紐運行機制，在實際運用中具有下述缺點：(1)在求解過程中都以靜態的總費用最小為選優目標，運輸費率為固定值，既沒有考慮實際的路網結構，也沒有考慮客貨流在線路上的互相交織混雜對交通流在路網上分配結果的影響。實際上，路網上每個路段的流量不同，其通行時間、運輸費用也不同，單一的費率無法反映樞紐運轉的實際情況。第五節交通樞紐場站布局(2)重心法和微分法為純粹的數學解析方法，它求解采用的距離是平面上的幾何距離，而實際的交通網絡并非如此，往往導致求出的所謂數學解沒有實際意義，只能作為下一步分析的最粗略的初始解。(3)成本分析法實際只是一個簡單的場站選址成本比較法，除了具有上述費用計算的不足外，由于它必須先得到一個待選站點集合，又面臨如何合理劃分樞紐所在區域的客貨流通服務區，如何得到待選站點初始解等問題。第五節交通樞紐場站布局四、運籌學模型與方法1.多元樞紐場站布局的混合整數規劃法第五節交通樞紐場站布局設在一個供需平衡的系統中有m個發生點Ai(i＝1，2，3，…，m)，各點的發生量為αi；有n個吸引點βj(j=1，2，…，n)，各點的需求量為bj；有q個可能設置的備選場站地址Dk(k=1，2，3,…，q)。發生點發生的交通量可以從設置的場站中中轉，也可以直接到達吸引點。假定各備選地址設置樞紐場站的基建投資、中轉費用和運輸費率均為已知，以總成本最低為目標確定樞紐場站布局的最佳方案。第五節交通樞紐場站布局多元樞紐場站布局的數學模型為：第五節交通樞紐場站布局約束方程為：Wk＝1表示K被選中，Wk＝0表示K被淘汰XiK，YKj，Zij≥0這是一個混合整數規劃模型，可以用“分支定界法’’求解模型。這種方法在理論上是非常完善的，但仍然是對實際問題的簡化，沒有考慮樞紐場站規模的限制、建設成本、運營費用的非線性等實際影響因素。即使如此，由于考慮了樞紐場站基本建設投資，出現了0-1型整數變量，模型的建立和求解仍然很復雜，因此混合整數規劃模型只能用于比較簡單的交通網絡中。第五節交通樞紐場站布局2.運輸規劃模型多元樞紐場站布局模型因為考慮了樞紐場地的基建投資、從而出現了0-1變量，導致必須采用比較復雜的混合整數規劃法求解。但如果從—個較長的時間段來考慮，這部分建設投資對整個選址過程的經濟效益的影響并不大，可以不在目標函數中考慮。這樣混合整數規劃模型就簡化成如下線性規劃模型：第五節交通樞紐場站布局約束方程為：XiK，YKj，Zij≥0該方法敘述明確，但事先需要確定備選站點集合的數量及位置，以及節點之間的運輸價格。由于不同區域、不同運輸方式、不同貨物的運輸價格差異較大，使得運輸價格的確定具有相當的難度，模型中通常取一個宏觀的統計值來統一表征運輸價格。這樣做的缺點是無法對運輸價格的變化產生相應的反映，同時也無法衡量交通樞紐所處交通網絡的變化對樞紐規劃的影響。在定量計算模型中，已經是比較可行的方法了。第五節交通樞紐場站布局3.CFLP(CapacityedFacilityLocationProblem)法是對交通樞紐的場站規模有限的情況提出，運用運輸規劃模型，使計算工作大大簡化。基本思想是：首先假設交通樞紐的場站布局方案已經確定，即給出一組初始場站集合，根據該初始方案，按照運輸規劃模型求出各初始場站系統的發生、吸引范圍，然后在各場站的服務范圍內分別移動場站到其它備選地址，以尋找各服務范圍內總成本最小的新場站位置，再將新場站位置代替初始方案，重復上述過程直至整個交通樞紐的場站服務范圍內的總成本不能再下降為止。第五節交通樞紐場站布局4.總結

(1)模型建立在對現實路網高度抽象和簡化的基礎之上；

(2)模型的計算都需要網絡中的“運輸費用”這一關鍵參數；

(3)模型的計算結果缺乏與實際交通網絡的動態反饋機制；

(4)模型沒有區分不同交通方式，僅僅是從數學理論的角度進行分析。第五節交通樞紐場站布局一、解決問題的思路：1.基本交