CN104933666A - 综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法。首先本发明将综合交通网络客运交通方式路段阻抗为4类，分别为：公路交通方式路段阻抗、铁路交通方式路段阻抗、水运交通方式路段阻抗、航空交通方式路段阻抗；其次，本发明根据每种交通方式运输特征和组织方式，确定了综合交通网络客运交通方式路段阻抗函数模型，其中各方式换乘交通阻抗构成参数由交通调查获取。本发明填补了我国综合交通网络四阶段交通需求预测中路段阻抗研究的空白，可为多模式综合交通网络路段交通量分配提供关键的理论支撑，能够为具有我国自主知识产权的综合交通规划软件开发提供科学合理的依据，具有十分广阔的应用前景。

Description

综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法

技术领域

本发明属于综合交通规划建设领域，尤其涉及一种综合交通网络客运交通方式路段交通阻抗确定方法。

背景技术

交通运输业是国民经济和社会发展的基础性产业和服务性行业。一个多世纪以来，伴随着经济发展和人类社会的进步，交通运输的实现形式发生了重大变化。从以“水运为主”、“铁路为主”逐渐发展到以现代铁路运输、公路运输、水运、民航运输和管道运输等五种运输方式组成的综合交通运输体系的系统集成。发展各种运输方式分工协作、协调配合的综合交通运输体系是当代运输业发展的新趋势、新方向。

综合运输体系能否使各个运输方式进行顺畅高效的协作配合，是影响综合运输效能高低的关键，这就要求对综合运输网络进行科学的规划。综合运输网络交通分配是综合运输网络规划的一个重要组成部分，所谓交通分配就是在已知综合运输网络和各方式路段特性函数，以及前期所预测的各区之间O-D分布量情况下，求得网络中各方式路段的交通流量及路段运行时间。随着经济的发展，人们的出行特征出现了多样化，综合运输网络流量的分配问题也受到多种因素的影响。在各种交通分配模型中，对交通分配起决定性作用的是交通网络上节点和路段上的交通阻抗。交通阻抗的获得方法、反映现实的程度都直接影响分配的合理性。在做交通网络分配时，作为出行决策的综合影响因素，交通阻抗的确定显得尤为重要。

在目前有关交通阻抗的研究中，城市道路和公路往往是主要考虑的对象，而其它的交通方式如铁路、航空、水运等则少有涉及。因为不同的方式都具有各自的特性，在单一运输模式下，交通阻抗的研究有时并不具有意义和实际应用价值。但随着综合交通运输的飞速发展，在进行全网客运流量分配时，各交通方式的阻抗将需要统一的描述。而现有的研究缺乏对综合运输网络中多方式路段交通阻抗的描述，因此研究综合运输网络客运交通方式路段阻抗确定方法对研究构建综合交通运输体系规划理论体系具有十分重要的理论价值和实践意义。

鉴于此，本研究针对综合运输网络客运交通分配中多方式路段阻抗的确定问题，展开了多模式多层次综合交通网络环境下客运交通方式路段阻抗研究，重点是探寻多方式路段阻抗的影响因素、表达形式并建立相应的数学模型。研究成果可为多模式综合交通网络“四阶段”需求预测技术提供关键的理论支撑，能够为具有我国自主知识产权的综合交通规划软件开发提供科学合理的依据，具有十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于针对综合交通网络交通需求预测过程中的交通分配问题，以数理统计理论和数据建模方法为技术手段，提供一种可用于综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法。

本发明所述的一种综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法，按如下步骤进行：

(1)通过交通调查确定综合交通网络客运交通方式路段阻抗各要素的指标数据，包括：

【公路路段】的长度L_ij、畅行速度V_ij、交通量Q_ij、实际通行能力C_ij、单位里程营运费用K_ij、单位时间价值λ。

【铁路路段】的长度L_ij、列车运行速度V_ij、列车单位里程票价α_j、单位时间价值λ。

【水运路段】的长度L_ij、轮船运行速度V_ij、轮船单位里程票价α_j、单位时间价值λ。

【航线路段】的长度L_ij、飞机运行速度V_ij、飞机单位里程票价α_j、单位时间价值λ、机场建设费β。

(2)确定综合交通网络公路交通方式路段交通阻抗

$F_{ij}=K_{ij}{L}_{ij}+\mathrm{\λ}\frac{L_{ij}}{V_{ij}}\[1+\mathrm{\α}{(Q_{ij}/C_{ij})}^{\mathrm{\β}}\]---\left(17\right)$

式中：F_ij—路段i的广义出行费用，即交通阻抗函数值，单位：元；

K_ij—路段i等级为j时单位里程营运费用，单位：元/km；

L_ij—路段i的长度，单位：km；

λ—单位时间价值，即单位时间创造的人均GDP，单位：元/h；

V_ij—路段i等级为j时的畅行速度，单位：km/h；

Q_ij—路段交通量，单位：pcu/h；

C_ij—路段实际通行能力，单位：pcu/h；

α,β——模型参数，取α＝0.15,β＝4.0。

(3)确定综合交通网络铁路交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij  (18)

式中：F_ij—铁路客运路段i的综合交通阻抗，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—铁路路段i长度，单位：km；

V_ij—类型j列车的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—该铁路路段i上的类型j列车单位行程票价，单位：元/km。

(4)确定综合交通网络水路交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij  (19)

式中：F_ij—航道客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航道客运区段i长度，单位：km；

V_ij—航道客运区段i航道等级j上航行的轮船速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—航道区段i类型航道j上轮船的单位行程票价，单位：元/km。

(5)确定综合交通网络航空交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+β+λL_ij/V_ij  (20)

式中：F_ij—航空客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航空某一区段实际飞行航线长度，单位：km；

α_j—区段i上的飞机单位行程票价，单位：元/km；

β—机场建设费，单位：元/km；

V_ij—区段i上航线等级j飞机的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法，针对综合运输网络客运交通方式路段阻抗的研究空白，根据各运输方式特征，研究多模式综合交通网络环境下客运方式联合运输过程中路段交通阻抗的表达形式，探寻综合交通网络客运交通方式路段阻抗的主要影响因素及其建模方法，系统性地建立综合运输网络中各运输方式路段的阻抗函数模型。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为综合客运交通网络示例图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：本发明研究一种综合交通网络客运交通方式路段交通阻抗确定方法，其流程图如图1所示，按如下步骤进行：

(1)通过交通调查确定综合交通网络路段交通阻抗各要素的指标数据，包括：

【公路路段】的长度L_ij、畅行速度V_ij、交通量Q_ij、实际通行能力C_ij、单位里程收费率M_ij、单位里程营运费用K_ij、单位时间价值λ。

【铁路路段】的长度L_ij、列车运行速度V_ij、列车单位里程票价α_j、单位时间价值λ。

【水运路段】的长度L_ij、轮船运行速度V_ij、轮船单位里程票价α_j、单位时间价值λ。

【航线路段】的长度L_ij、轮船运行速度V_ij、飞机单位里程票价α_j、单位时间价值λ、机场建设费β。

(2)确定综合交通网络公路交通方式路段交通阻抗

$F_{ij}=K_{ij}{L}_{ij}+\mathrm{\λ}\frac{L_{ij}}{V_{ij}}\[1+\mathrm{\α}{(Q_{ij}/C_{ij})}^{\mathrm{\β}}\]---\left(21\right)$

式中：F_ij—路段i的广义出行费用，即交通阻抗函数值，单位：元；

K_ij—路段i等级为j时单位里程营运费用，单位：元/km；

L_ij—路段i的长度，单位：km；

λ—单位时间价值，即单位时间创造的人均GDP，单位：元/h；

V_ij—路段i等级为j时的畅行速度，单位：km/h；

Q_ij—路段交通量，单位：pcu/h；

C_ij—路段实际通行能力，单位：pcu/h；

α,β——模型参数，取α＝0.15,β＝4.0。

(3)确定综合交通网络铁路交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij  (22)

式中：F_ij—铁路客运路段i的综合交通阻抗，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—铁路路段i长度，单位：km；

V_ij—类型j列车的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—该铁路路段i上的类型j列车单位行程票价，单位：元/km。

(4)确定综合交通网络水路交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij  (23)

式中：F_ij—航道客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航道客运区段i长度，单位：km；

V_ij—航道客运区段i类型航道j上航行的轮船速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—航道区段i类型航道j上轮船的单位行程票价，单位：元/km。

(5)确定综合交通网络航空交通方式路段交通阻抗

F_ij＝α_jL_ij+β+λL_ij/V_ij  (24)

式中：F_ij—航空客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航空某一区段实际飞行航线长度，单位：km；

α_j—该区段上航线类型j的飞机单位行程票价，单位：元/km；

β—机场建设费，单位：元/km；

V_ij—该区段i上飞机的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h。

本实施例用附图2所示的区域综合交通网络路段及其交通数据来展示本方法的工作流程。

首先通过交通调查，采集多模式多层次综合交通网络路段及其相关属性信息。见表1-4。

表1公路路段阻抗各要素的指标数据

i	j	Lij	Vij	Qij	Cij	Kij	λ
								4	5	1000	30	600	1000	0.20	21
7	3	900	60	2000	4000	0.20	21
								9	2	700	80	3000	6000	0.30	21
10	3	800	60	2400	4000	0.20	21
								11	4	600	40	2100	3000	0.20	21
13	1	1000	100	4000	8000	0.37	21
								16	1	900	100	4000	8000	0.37	21
19	2	700	80	3000	6000	0.30	21
								21	2	800	80	1500	6000	0.30	21
22	3	600	60	2800	4000	0.20	21
								23	4	900	40	1800	3000	0.20	21
24	6	700	20	1500	5000	0.25	21
								25	3	800	60	1600	4000	0.20	21
28	1	600	100	2400	8000	0.37	21
								29	4	900	40	900	3000	0.20	21

表2铁路路段阻抗各要素的指标数据

i	j	Lij	Vij	aj	λ
						3	1	900	300	0.46	21
5	3	700	120	0.29	21
						14	2	800	200	0.48	21
26	1	600	300	0.46	21

表3水运路段阻抗各要素的指标数据

i	j	Lij	Vij	aj	λ
						1	1	600	30	3.50	21
6	5	800	13	2.50	21
						8	2	1000	25	3.00	21
18	6	900	10	2.50	21
						20	3	700	20	2.80	21
27	7	800	10	2.50	21
						30	4	600	15	2.70	21

表4航空路段阻抗各要素的指标数据

i	j	Lij	Vij	aj	β	λ
							2	1	1000	1100	1.15	580	21
12	2	900	800	1.20	580	21
							15	3	700	650	1.40	580	21
17	2	800	800	1.20	580	21

其次根据公式(21-24)确定综合交通网络客运交通方式路段阻抗，如下表5所示。

表5综合交通网络交通阻抗计算值

Claims (5)

1.一种综合交通网络客运交通方式路段阻抗确定方法，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)确定综合交通网络公路交通方式路段交通阻抗；

(2)确定综合交通网络铁路交通方式路段交通阻抗；

(3)确定综合交通网络水运交通方式路段交通阻抗；

(4)确定综合交通网络航空交通方式路段交通阻抗。

2.根据权利要求1所述的一种综合交通网络客运方式路段交通阻抗确定方法，其特征在于，步骤(1)中确定综合交通网络公路交通方式路段阻抗按如下步骤进行：

(1.1)确定综合交通网络公路交通方式路段运输费用函数

$F_{ij}^1=K_{ij}{L}_{ij}---\left(1\right)$

式中：—路段i的运输费用函数值，单位：元；

K_ij—路段i等级为j时单位里程营运费用，单位：元/km.人；

L_ij—路段i的长度，单位：km；

(1.2)确定综合交通网络公路交通方式路段出行时间费用函数

$F_{ij}^2=\mathrm{\λ}\frac{L_{ij}}{V_{ij}}\[1+\mathrm{\α}{(Q_{ij}/C_{ij})}^{\mathrm{\β}}\]---\left(2\right)$

式中：—路段i的出行时间费用函数值，单位：元；

λ—单位时间价值，即单位时间创造的人均GDP，单位：元/h；

V_ij—路段i等级为j时的畅行速度，单位：km/h；

Q_ij—路段交通量，单位：pcu/h；

C_ij—路段实际通行能力，单位：pcu/h；

α,β——模型参数，取α＝0.15,β＝4.0；

(1.3)确定综合交通网络公路交通方式的路段阻抗函数

$F_{ij}=F_{ij}^1+F_{ij}^2---\left(3\right)$

即： $F_{ij}=K_{ij}{L}_{ij}+\mathrm{\λ}\frac{L_{ij}}{V_{ij}}\[1+\mathrm{\α}{(Q_{ij}/C_{ij})}^{\mathrm{\β}}\]---\left(4\right)$

式中：F_ij—路段i的广义出行费用，即交通阻抗函数值，单位：元；

K_ij—路段i等级为j时单位里程营运费用，单位：元/km；

L_ij—路段i的长度，单位：km；

λ—单位时间价值，即单位时间创造的人均GDP，单位：元/h；

V_ij—路段i等级为j时的畅行速度，单位：km/h；

Q_ij—路段交通量，单位：pcu/h；

C_ij—路段实际通行能力，单位：pcu/h；

α,β——模型参数，取α＝0.15,β＝4.0。

3.根据权利要求1所述的一种综合交通网络客运方式路段交通阻抗建模与表达方法，其特征在于，步骤(2)中确定综合交通网络铁路交通方式路段阻抗按如下步骤进行：

(2.1)确定综合交通网络铁路交通方式运输费用函数

$F_{ij}^1={\mathrm{\α}}_j{L}_{ij}---\left(5\right)$

式中：—铁路客运路段i的出行费用值，单位：元；

α_j—铁路路段i类型j列车单位行程票价，单位：元/km；

L_ij—铁路路段i长度，单位：km；

(2.2)确定综合交通网络铁路交通方式出行时间费用函数

$F_{ij}^2={\mathrm{\λL}}_{ij}/V_{ij}---\left(6\right)$

式中：—铁路客运线路i的出行时间费用值；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

V_ij—路段i上类型j列车的运行速度，单位：km/h；

(2.3)确定综合交通网络铁路交通方式路段交通阻抗

$F_{ij}=F_{ij}^1+F_{ij}^2---\left(7\right)$

即：F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij   (8)

式中：F_ij—铁路客运路段i的综合交通阻抗，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—铁路路段i长度，单位：km；

V_ij—类型j列车的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—该铁路路段i上的类型j列车单位行程票价，单位：元/km。

4.根据权利要求1所述的一种综合交通网络客运方式路段交通阻抗确定方法，其特征在于，步骤(3)中确定综合交通网络水运交通方式路段阻抗按如下步骤进行：

(3.1)确定综合交通网络水运交通方式路段运输费用函数

$F_{ij}^1={\mathrm{\α}}_j{L}_{ij}---\left(9\right)$

式中：—航道客运路段i的运输费用函数值，单位：元；

L_ij—航道客运路段i长度，单位：km；

α_j—航道客运区路段i上j类型航道上轮船的单位行程票价，单位：元/km；

(3.2)确定综合交通网络水运交通方式路段出行时间费用函数

$F_{ij}^2={\mathrm{\λL}}_{ij}/V_{ij}---\left(10\right)$

式中：—航道客运路段i的路段出行时间费用函数值，单位：元；

V_ij—该航道路段i航行的某轮船速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

(3.3)确定综合交通网络水运交通方式路段交通阻抗

$F_{ij}=F_{ij}^1+F_{ij}^2---\left(11\right)$

F_ij＝α_jL_ij+λL_ij/V_ij   (12)

式中：F_ij—航道客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航道客运区段i长度，单位：km；

V_ij—航道客运区段i类型航道j上航行的轮船速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

α_j—航道区段i类型航道j上轮船的单位行程票价，单位：元/km。

5.根据权利要求1所述的一种综合交通网络客运方式路段交通阻抗确定方法，其特征在于，步骤(4)中确定综合交通网络航空交通方式路段阻抗按如下步骤进行：

(4.1)确定综合交通网络航空交通方式路段运输费用函数

$F_{ij}^1={\mathrm{\α}}_j{L}_{ij}+\mathrm{\β}---\left(13\right)$

式中：—航空客运某一区段的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航空某一区段i上实际飞行航线长度，单位：km；

α_j—该区段上航线类型j的飞机单位行程票价，单位：元/km；

β—机场建设费，单位：元/km；

(4.2)确定综合交通网络航空交通方式路段出行时间费用函数

$F_{ij}^2={\mathrm{\λL}}_{ij}/V_{ij}---\left(14\right)$

式中：—航空客运某一区段i的路段出行时间费用值，单位：元；

V_ij—该区段i上飞机的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h；

(4.3)确定综合交通网络航空交通方式路段交通阻抗

$F_{ij}=F_{ij}^1+F_{ij}^2---\left(15\right)$

F_ij＝α_jL_ij+β+λL_ij/V_ij   (16)

式中：F_ij—航空客运区段i的综合路阻函数值，即广义出行费用，单位：元；

L_ij—航空区段i实际飞行航线长度，单位：km；

α_j—区段上航线类型j的飞机单位行程票价，单位：元/km；

β—机场建设费，单位：元/km；

V_ij—区段i上飞机的运行速度，单位：km/h；

λ—单位时间创造的价值，即单位时间人均GDP，单位：元/h。