吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (11): 3078-3087.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211392

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    下一篇

基于综合交通理念的主要干线公路网布局方法

裴玉龙(),宇文翀,刘静,迟佰强,刘锐   

  1. 东北林业大学 交通学院,哈尔滨 150040
  • 收稿日期:2021-12-16 出版日期:2023-11-01 发布日期:2023-12-06
  • 作者简介:裴玉龙(1961-),男,教授,博士. 研究方向:道路交通安全,交通规划,交通管理.E-mail:peiyulong@nefu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(51278158);国家自然科学基金重点项目(51638004)

Layout method of main arterial highway network based on comprehensive transportation concept

Yu-long PEI(),chong YU-WEN,Jing LIU,Bai-qiang CHI,Rui LIU   

  1. School of Traffic and Transportation,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China
  • Received:2021-12-16 Online:2023-11-01 Published:2023-12-06

摘要:

为解决传统节点重要度法在公路网布局方面的缺陷,提出了改进的主要干线公路网布局方法。建立公路拓扑网络,以综合交通指数、城市发展潜力等节点重要度指标进行节点层次划分,以综合运输通道服务水平等路线需求度指标进行赋值,采用改进Floyd算法探寻重要节点间需求度最大的路径,结合公路运输在综合运输中的分担情况确定公路的主要运输线路,进而形成主要干线公路网。以哈大齐绥城市群为案例进行主要干线公路网布局,结果显示:布局结果与现状对比,节点连通度提升1.32%,路网密度提高1.91%,区域行程时间节省5.3%。

关键词: 交通运输系统工程, 节点重要度, 改进Floyd算法, 干线公路网布局

Abstract:

In order to solve the defects of traditional node importance degree method in highway network layout, a new arterial highway network layout method was proposed. Firstly, the actual road network is transformed into a topological network composed of nodes and sections, and the nodes hierarchy is divided based on node importance indexes such as comprehensive transportation index and urban development potential. After that, the assignment is based on the route demand index such as the service level of the comprehensive transportation corridors, the improved Floyd algorithm is used to explore the path with the greatest demand among important nodes. Finally, according to the sharing of road transport in the comprehensive transport, determine the main transport lines of the road, and connect the cities along the line, eventually form the main arterial highway network. The scope of study is the region consisting of Harbin, Qiqihar, Daqing, Suihua. Compared with the current road network, the node connectivity increases by 1.32%, the road network density increases by 1.91%, and the time spent in regional transportation is saved by 5.3%.

Key words: engineering of commination and transportation system, node importance, improved Floyd algorithm, arterial highway network layout

中图分类号: 

  • U491.1

表1

节点综合枢纽等级划分及推荐值"

等级推荐值
国际性综合枢纽10~9
全国性综合枢纽8~7
区域性综合枢纽6~4
其他枢纽3~1

表2

节点层次划分标准"

等级数值
重要节点Ii>Iˉ+kS
一般节点IiIˉ±kS
不重要节点Ii<Iˉ-kS

图1

改进Floyd全连通示意"

表3

主要干线公路建设判别指标推荐范围"

等级推荐值
建设主要干线公路[Bˉ,)
不建设主要干线公路(-,Bˉ)

图2

主要干线公路路线优化示意"

图3

节点城市分布及现有运输通道连通网"

表4

节点划分结果"

等级节点编号
重要节点1、6、16、19、26、30、35
一般节点

3、4、5、7、8、11、12、13、21、22、23、24、25、27、28、

29、31、32、33、34

不重要节点2、9、10、14、15、17、18、20

图4

路段修建指数"

图5

规划主要干线公路示意"

表5

布局方案评价指标结果"

评价指标原始方案布局后方案
路网连通度2.17142.2000
路网密度/(km·km-20.02090.0213
行程时间/h58755564
1 姜攀, 杨家其, 房瑞伟. 城市群综合运输通道布局优化双层模型[J].吉林大学学报: 工学版, 2017, 47(4): 1061-1067.
Jiang Pan, Yang Jia-qi, Fang Rui-wei. Bi level programming model for optimization of urban agglomeration comprehensive transportation corridor layout[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2017, 47(4): 1061-1067.
2 Najafi A, Richards E W. Designing a forest road network using mixed integer programming[J]. Croatian Journal of Forest Engineering: Journal for Theory and Application of Forestry Engineering, 2013, 34(1):17-30.
3 Mukherjee S. Statistical analysis of the road network of India[J]. Pramana, 2012, 79(3): 483-491.
4 马书红, 胡美芳, 葛永, 等. 节点优势度模型在干线公路网布局优化中的应用[J]. 公路交通科技, 2016, 33(8): 133-139.
Ma Shu-hong, Hu Mei-fang, Ge Yong, et al. Application of nodal superiority degree model in optimization of arterial highway network layout[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2016, 33(8): 133-139.
5 Tian Z, Jia L, Dong H, et al. Analysis of urban road traffic network based on complex network[J]. Procedia Engineering, 2016, 137: 537-546.
6 李艳红, 袁振洲, 陈静云, 等. 基于多目标决策的综合运输通道组合运能优化[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2009, 39(6): 1480-1485.
Li Yan-hong, Yuan Zhen-zhou, Chen Jing-yun, et al. Combined capacity optimization of comprehensive transportation corridor based on multi objective decision making[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2009, 39(6): 1480-1485.
7 Sun X N, Chen S, Mai Y Y, et al. Reliabiliy of road network layout and optimization methods based on the connectivity[J]. Advanced Materials Research, 2013, 779: 544-549.
8 Deng Y, Ma R, Zhang H M. An optimization-based highway network planning procedure with link growth probabilities[J]. Transportmetrica A: Transport Science, 2017, 13(8): 708-726.
9 董春娇, 郑炎, 王晟由, 等. “点、线、面一体化”的区域慢行交通线网规划方法[J]. 北京交通大学学报, 2020, 44(6): 66-73.
Dong Chun-jiao, Zheng Yan, Wang Sheng-you, et al. Planning method of regional non-motorized traffic network with integration of point, line and area[J]. Journal of Beijing Jiaotong University, 2020, 44(6): 66-73.
10 Ma C, Ma C, Ye Q, et al. An improved genetic algorithm for the large-scale rural highway network layout [J/OL]. [2022-01-18].
11 王佳敏, 吴海燕. 基于Prim算法的农村公路布局重要度最大树的求解与应用[J]. 公路, 2019, 64(6): 162-166.
Wang Jia-min, Wu Hai-yan. Solution and application of the largest tree in the layout of rural highway based on prim algorithm[J]. Highway, 2019, 64(6): 162-166.
12 魏瑶, 王元庆, 王涛, 等. GIS支持下的县乡公路网布局重要度解算方法[J]. 测绘地理信息, 2019, 44(6): 19-22.
Wei Yao, Wang Yuan-qing, Wang Tao, et al. Method of GIS-supported optimization tree for county highway network layout[J]. Journal of Geomatics, 2019, 44(6): 19-22.
13 . 公路工程技术标准 [S].
14 杨沙, 李帅. 经济新常态下区县公路网规划方法探讨[J]. 公路, 2020, 65(2): 166-171.
Yang Sha, Li Shuai. Discussion on the planning method of district and county road network under the new normal economy[J]. Highway, 2020, 65(2): 166-171.
15 王占中, 任园园. 基于协同理论的公路运输与国民经济适应性[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2011, 41(): 101-105.
Wang Zhan-zhong, Ren Yuan-yuan. Adapt-ability of road transport and national economy based on compatibility theory[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2011, 41(Sup.1): 101-105.
16 訾海波. 上海空间新格局下的综合性节点城市交通功能提升策略研究——以五个新城为例[J].上海城市规划, 2021(4): 37-43.
Zi Hai-bo. Study on the promotion strategy of comprehensive node city transport function under the new spatial pattern: a case study of new town in Shanghai[J]. Shanghai Urban Planning Review, 2021(4): 37-43.
17 中共中央, 国务院. “十四五”现代综合交通运输体系发展规划[EB/OL]. (2022-01-18).[2022-02-23].
18 中共中央, 国务院. 国家综合立体交通网规划纲要(2021-2035)[EB/OL]. (2021-02-24).[2022-02-23].
19 冯焕焕, 邓建华, 葛婷. 引入驾驶风格的熵权法多属性换道决策模型[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(2): 139-144.
Feng Huan-huan, Deng Jian-hua, Ge Ting. Multi-attributes lane-changing decision model based on entropy weight with driving styles[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2020, 20(2): 139-144.
20 贺泽亚, 吴必虎, 刘瑜. 基于社交网络签到数据的城市空间相互作用和节点吸引力研究[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2017, 53(5): 862-872.
He Ze-ya, Wu Bi-hu, Liu Yu. Study of spatial interaction and nodal attractions of municipal cities in china from social media check-in data[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2017, 53(5): 862-872.
21 Boccaletti S, Latora V, Moreno Y, et al. Complex networks: structure and dynamics[J]. Physics Reports, 2006, 424(4/5): 175-308.
22 . 收费公路车辆通行费车型分类 [S].
23 张宇, 曹卫东, 梁双波, 等. 中国春运城际出行网络结构特征与城市角色识别——基于多元交通客流的测度[J]. 地理研究, 2021, 40(9): 16.
Zhang Yu, Cao Wei-dong, Liang Shuang-bo, et al. Structure characteristics of intercity travel network and identification of city role during the Spring Festival travel rush in China: based on the measurement of multiple traffic passenger flows[J]. Geographical Research, 2021, 40(9): 16.
24 程申. 基于空间连通圆的干线公路网布局优化方法研究[D]. 西安: 长安大学公路学院, 2010.
Cheng Shen. Arterial highway network layout method study based on spacial connected circle[D]. Xi'an: Highway School, Chang'an University, 2010.
[1] 张健,李青扬,李丹,姜夏,雷艳红,季亚平. 基于深度强化学习的自动驾驶车辆专用道汇入引导[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(9): 2508-2518.
[2] 郑植,袁佩,金轩慧,魏思斯,耿波. 桥墩复合材料柔性防撞护舷试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(9): 2581-2590.
[3] 李建华,王泽鼎. 考虑路径耗时的城市汽车分布式充电桩选点规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2298-2303.
[4] 李洪涛,王琳虹,李俊达. 公路交叉口照明和限速对视觉搜索能力的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2287-2297.
[5] 巫威眺,曾坤,周伟,李鹏,靳文舟. 基于多源数据和响应面优化的公交客流预测深度学习方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 2001-2015.
[6] 程国柱,盛林,赵浩,冯天军. 基于危险度分析的信号交叉口专用相位设置条件[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 1962-1969.
[7] 何永明,陈世升,冯佳,万亚楠. 基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 2016-2028.
[8] 薛志佳,王召阳,张久鹏,晏长根,许子凯,张英立,黄晓明,马涛. 泥石流作用下道路结构韧性分析及提升[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(6): 1773-1781.
[9] 刘振亮,赵存宝,吴云鹏,马迷娜,马龙双. 数据驱动的公路桥梁网络全寿命抗震韧性评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(6): 1695-1701.
[10] 贾洪飞,徐英俊,杨丽丽,王楠. 商品车多式联运联盟成员选择及利益分配[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1060-1069.
[11] 孙超,尹浩为,汤文蕴,褚昭明. 交通需求估计下的检测器布局和手机数据扩样推断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1070-1077.
[12] 常玉林,徐文倩,孙超,张鹏. 车联网环境下考虑遵从程度的混合流量逐日均衡[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1085-1093.
[13] 姚荣涵,徐文韬,郭伟伟. 基于因子长短期记忆的驾驶人接管行为及意图识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(3): 758-771.
[14] 肖雪,李克平,彭博,昌满玮. 基于决策-规划迭代框架的智驾车换道行为建模[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(3): 746-757.
[15] 马敏,胡大伟,舒兰,马壮林. 城市轨道交通网络韧性评估及恢复策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 396-404.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李寿涛, 李元春. 在未知环境下基于递阶模糊行为的移动机器人控制算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2005, 35(04): 391 -397 .
[2] 李红英;施伟光;甘树才 .

稀土六方Z型铁氧体Ba3-xLaxCo2Fe24O41的合成及电磁性能与吸波特性

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 856 -0860 .
[3] 张全发,李明哲,孙刚,葛欣 . 板材多点成形时柔性压边与刚性压边方式的比较[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 25 -30 .
[4] 杨树凯,宋传学,安晓娟,蔡章林 . 用虚拟样机方法分析悬架衬套弹性对
整车转向特性的影响
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 994 -0999 .
[5] 冯金巧;杨兆升;张林;董升 . 一种自适应指数平滑动态预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1284 -1287 .
[6] 刘寒冰,焦玉玲,,梁春雨,秦卫军 . 无网格法中形函数对计算精度的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 715 -0720 .
[7] 杨庆芳,陈林 . 交通控制子区动态划分方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(增刊2): 139 -142 .
[8] 李月英,刘勇兵,陈华 . 凸轮材料的表面强化及其摩擦学特性
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1064 -1068 .
[9] 张和生,张毅,温慧敏,胡东成 . 利用GPS数据估计路段的平均行程时间[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 533 -0537 .
[10] 曲昭伟,陈红艳,李志慧,胡宏宇,魏巍 . 基于单模板的二维场景重建方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1159 -1163 .