彭輝，趙建華，靳朝陽(yáng)

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064)

基于集散效用和運(yùn)輸一體化樞紐布局優(yōu)化模型

彭輝，趙建華，靳朝陽(yáng)

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安710064)

分析了綜合運(yùn)輸樞紐規(guī)劃與綜合運(yùn)網(wǎng)規(guī)劃相互反饋的互動(dòng)機(jī)制，提出以城市集散節(jié)點(diǎn)為主導(dǎo)的綜合運(yùn)輸樞紐布局優(yōu)化思路，并以綜合運(yùn)輸集散、銜接綜合廣義費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立了樞紐布局選址優(yōu)化的混合整數(shù)規(guī)劃模型;通過(guò)模型求解，從大型綜合樞紐建設(shè)與綜合運(yùn)輸體系構(gòu)建的關(guān)系出發(fā)，引入了提高樞紐銜接效率和實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸一體化的分析思路。分析認(rèn)為:提出的綜合運(yùn)輸樞紐布局優(yōu)化模型構(gòu)建、求解簡(jiǎn)單清晰，容易得到全局最優(yōu)解，且能夠反映樞紐和對(duì)外運(yùn)網(wǎng)適應(yīng)性密切的互動(dòng)機(jī)制。

樞紐布局;互動(dòng)機(jī)制;廣義費(fèi)用;混合整數(shù)規(guī)劃模型

綜合運(yùn)輸樞紐規(guī)劃與交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是區(qū)域交通規(guī)劃中2個(gè)緊密聯(lián)系、互相影響的重要內(nèi)容。綜合運(yùn)輸樞紐在位置上是多種交通運(yùn)輸方式線路的交匯點(diǎn)，在設(shè)施構(gòu)成上是集車(chē)輛集散、到發(fā)線路、客貨運(yùn)中轉(zhuǎn)換乘以及配套服務(wù)設(shè)施于一體的設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)乘客、貨物集散、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸的交通吸引源、發(fā)生源，所有客貨運(yùn)運(yùn)輸需求必須經(jīng)過(guò)樞紐的一系列整裝、換乘、中轉(zhuǎn)等過(guò)程，才能完成全程的運(yùn)輸服務(wù)作業(yè)的過(guò)程。同樣，樞紐的存在又必須依托于綜合運(yùn)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，沒(méi)有綜合運(yùn)網(wǎng)的支撐，交通運(yùn)輸需求和樞紐的功能就無(wú)法實(shí)現(xiàn)［1-2］。

宏觀層面上，綜合交通樞紐的優(yōu)化布局必須以區(qū)域?qū)ν饨煌ㄟ\(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的合理規(guī)劃為前提，而綜合交通樞紐的規(guī)劃和建設(shè)又會(huì)影響其所在區(qū)域的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)。即使是一個(gè)達(dá)到最優(yōu)化的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，在布設(shè)了綜合運(yùn)輸樞紐以后，也可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的交通流分布發(fā)生改變，從而改變其原有的最優(yōu)平衡狀態(tài)。在綜合交通樞紐規(guī)劃過(guò)程，應(yīng)充分反映兩者之間的這種互動(dòng)的反饋關(guān)系［3］。因此，在進(jìn)行綜合樞紐規(guī)劃時(shí)，應(yīng)該使其與線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)相協(xié)調(diào)和相適應(yīng)，做到樞紐與其相銜接的各條交通運(yùn)輸線路同步建設(shè)，同時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造，以確保線路暢通，各環(huán)節(jié)的運(yùn)輸能力都能得到合理利用，并能相互調(diào)劑與補(bǔ)充［4］。微觀層面上，綜合交通樞紐的優(yōu)化布局以集散城市合理的城市總體規(guī)劃為前提，綜合交通運(yùn)輸樞紐的選址、規(guī)模以及形式的確定與城市用地布局、城市交通條件以及對(duì)外交通出行特征密切相關(guān)。這些因素的變化作用與綜合交通樞紐布局特點(diǎn)同樣也是相互影響、相互制約的關(guān)系，所以城市內(nèi)綜合交通樞紐的布局優(yōu)化必須充分考慮這些因素互動(dòng)的影響作用。目前在微觀層面的綜合交通樞紐布局優(yōu)化的研究主要運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)的成熟理論以及最新理論成果，主要研究成果集中在選址模型、布局模型以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型等方面。李旭宏等提出大型客運(yùn)樞紐的雙層布局優(yōu)化模型，該模型以城市交通的動(dòng)態(tài)平衡分配為底層模型，以城市內(nèi)對(duì)外綜合出行需求的綜合銜接換乘時(shí)間為上層目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)計(jì)了求解算法［5］;朱彥東等以城市內(nèi)對(duì)外出行需求的集散鏈的廣義費(fèi)用為目標(biāo)建立公鐵聯(lián)合布局優(yōu)化模型［6］;程世東闡述了確定樞紐城市功能定位的分析角度與方法，詳細(xì)論述了城市內(nèi)運(yùn)輸樞紐體系規(guī)劃的內(nèi)容與分析方法［7］。雖然目前國(guó)內(nèi)對(duì)微觀層面集散城市內(nèi)綜合運(yùn)輸樞紐布局優(yōu)化的理論研究取得了初步的成果，但是仍然存在以下局限:第一，城市交通的動(dòng)態(tài)隨機(jī)復(fù)雜特性的考慮給模型建模以及求解帶來(lái)很大的難度，在很多情況下只得到局部最優(yōu)解;第二，無(wú)法把樞紐的布局優(yōu)化與運(yùn)營(yíng)組織優(yōu)化很好地銜接結(jié)合起來(lái)。本文在分析城市樞紐布局與城市交通的反饋?zhàn)饔脵C(jī)制基礎(chǔ)上，建立以集散城市內(nèi)對(duì)外運(yùn)輸需求綜合廣義銜接費(fèi)用最小的樞紐規(guī)劃模型，以選址位置和相應(yīng)周轉(zhuǎn)量為變量，模型的求解結(jié)果不僅可以實(shí)現(xiàn)布局優(yōu)化，而且可以為樞紐的運(yùn)營(yíng)組織提供依據(jù)。

一、樞紐集散的綜合運(yùn)輸過(guò)程解析

根據(jù)對(duì)外運(yùn)輸?shù)娜绦裕⒊鞘袃?nèi)對(duì)外運(yùn)輸需求集散銜接過(guò)程如圖1所示。

圖1 對(duì)外運(yùn)輸需求通過(guò)樞紐集散過(guò)程解析

對(duì)公路對(duì)外運(yùn)輸方式來(lái)說(shuō)，運(yùn)輸需求從交通生成源出發(fā)到綜合運(yùn)輸樞紐，要通過(guò)城市交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，到達(dá)樞紐后就是運(yùn)載工具整裝出發(fā)到達(dá)對(duì)外運(yùn)網(wǎng)的過(guò)程，同樣需要通過(guò)城市道路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于鐵路、航空、水運(yùn)等方式，從其全過(guò)程來(lái)說(shuō)需要城市交通系統(tǒng)或者集散銜接公路的連接使得運(yùn)輸需求從交通生成源到達(dá)樞紐，而其運(yùn)載工具通過(guò)樞紐自身銜接集散網(wǎng)絡(luò)與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)連接。通過(guò)對(duì)不同類型樞紐對(duì)外運(yùn)輸城市內(nèi)銜接集散過(guò)程的分析，雖然其形式不同，但是仍然可以拆解劃分為兩類:一類是各類運(yùn)輸需求到達(dá)樞紐的銜接過(guò)程，需要城市交通系統(tǒng)的銜接，是運(yùn)輸需求自主選擇到達(dá)樞紐的過(guò)程，此類運(yùn)網(wǎng)可以稱之為運(yùn)輸需求個(gè)體集散運(yùn)網(wǎng);另一類是從各類樞紐出發(fā)的運(yùn)載工具到達(dá)對(duì)外運(yùn)網(wǎng)集散銜接過(guò)程，是樞紐運(yùn)營(yíng)路線選擇的過(guò)程，此類運(yùn)網(wǎng)稱之為運(yùn)載工具集散運(yùn)網(wǎng)。運(yùn)載工具集散運(yùn)網(wǎng)與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)輸工具通過(guò)這個(gè)節(jié)點(diǎn)以后便有了明確的運(yùn)行方向，可以把這個(gè)節(jié)點(diǎn)作為集散運(yùn)網(wǎng)與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)的分界點(diǎn)。在全過(guò)程運(yùn)輸中，需要消耗時(shí)間和成本，作為綜合樞紐體系布局規(guī)劃的城市主導(dǎo)方，以社會(huì)最大效益為目標(biāo)［7］，應(yīng)著重考慮樞紐運(yùn)輸需求集散成本低、時(shí)間短的綜合目標(biāo)，所以本文考慮以時(shí)間和費(fèi)用消耗為指標(biāo)的廣義費(fèi)用作為規(guī)劃的目標(biāo)。當(dāng)運(yùn)輸需求個(gè)體集散與運(yùn)輸工具的集散需要通過(guò)城市交通系統(tǒng)時(shí)，本文確定集散時(shí)間消耗以城市道路系統(tǒng)的路阻延誤和成本消耗的綜合平均值，這樣就可以充分在布局優(yōu)化的基礎(chǔ)上同時(shí)減少了對(duì)城市交通的影響。

二、樞紐布局優(yōu)化模型構(gòu)建

(一)城市各個(gè)交通生成源與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)和集散運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)輸需求OD

以對(duì)外綜合運(yùn)輸需求分析為基礎(chǔ)，把各種方式對(duì)外需求OD轉(zhuǎn)化為城市各個(gè)交通小區(qū)到城市中各種方式集散銜接與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的OD。同時(shí)考慮綜合運(yùn)輸需求的中轉(zhuǎn)運(yùn)輸需求OD，進(jìn)行中轉(zhuǎn)需求分析:

第一，分析各方式樞紐之間的換乘、中轉(zhuǎn)量，形成以各方式樞紐為交通生成源和吸引源的綜合運(yùn)輸需求OD。

第二，分析各運(yùn)輸需求OD的去向構(gòu)成，形成城市中集散銜接運(yùn)網(wǎng)到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)輸需求。

第三，以各個(gè)交通小區(qū)、對(duì)外樞紐為生成源，以對(duì)外運(yùn)輸與集散運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)為吸引源，構(gòu)造基于綜合運(yùn)輸樞紐的城市綜合運(yùn)輸需求OD。

(二)廣義費(fèi)用矩陣

以樞紐為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，建立2個(gè)集散過(guò)程的廣義費(fèi)用矩陣，保證每個(gè)運(yùn)輸需求的滿足都要經(jīng)過(guò)樞紐的中轉(zhuǎn)和集散:

第一，建立從交通生成源到各個(gè)對(duì)外樞紐(包括備選新建對(duì)外運(yùn)輸樞紐)的廣義費(fèi)用矩陣。

第二，建立各個(gè)對(duì)外樞紐(包括備選新建對(duì)外運(yùn)輸樞紐)到各運(yùn)輸方式集散銜接運(yùn)網(wǎng)與對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用矩陣。

第三，廣義費(fèi)用的量化考慮2個(gè)集散過(guò)程的平均的時(shí)間消耗和成本消耗2個(gè)方面，用時(shí)間價(jià)值把時(shí)間轉(zhuǎn)化為費(fèi)用進(jìn)行求和便得到廣義費(fèi)用［8］，即

式中:Gij為交通小區(qū)i到節(jié)點(diǎn)j的廣義費(fèi)用;Vt為時(shí)間價(jià)值;tij為交通小區(qū)i到節(jié)點(diǎn)j所消耗的平均時(shí)間;Fij為從交通小區(qū)i到節(jié)點(diǎn)j所消耗的成本費(fèi)用。

(三)基本模型

以各個(gè)樞紐站現(xiàn)狀周轉(zhuǎn)能力和可擴(kuò)充能力的綜合能力以及備選新建樞紐場(chǎng)站的周轉(zhuǎn)能力為約束條件，以新建樞紐的選址以及各個(gè)樞紐的周轉(zhuǎn)量為優(yōu)化變量，求解綜合銜接集散最小廣義費(fèi)用的布局優(yōu)化方案。

目標(biāo)函數(shù)F(運(yùn)輸量產(chǎn)生點(diǎn)到樞紐場(chǎng)站的總費(fèi)用最小)為

約束方程為

式中:Aj為各場(chǎng)站到節(jié)點(diǎn)j的總到達(dá)量;Di為交通小區(qū)i到各場(chǎng)站的總發(fā)運(yùn)量;Cj為節(jié)點(diǎn)j的容量;Mkt為決策變量;Xikt為交通小區(qū)i到備選樞紐場(chǎng)站k的運(yùn)輸量，場(chǎng)站k類型為t;Ykjt為從備選樞紐場(chǎng)站k到節(jié)點(diǎn)j的運(yùn)輸量，場(chǎng)站k的類型為t;Gik為交通小區(qū)i到備選樞紐場(chǎng)站k的單位廣義運(yùn)輸費(fèi)用;Gkj為從備選樞紐場(chǎng)站k到節(jié)點(diǎn)j的單位廣義運(yùn)輸費(fèi)用。

(四)模型求解

本規(guī)劃模型為混合整數(shù)規(guī)劃模型，其中樞紐變量稱作0-1整數(shù)變量，各個(gè)交通生成源到各個(gè)樞紐的運(yùn)量為連續(xù)變量，允許取任何非負(fù)整數(shù)，一般線性規(guī)劃算法無(wú)法快速有效求解。

本文運(yùn)用Excel規(guī)劃求解模塊便可進(jìn)行求解，優(yōu)化變量有各個(gè)交通生成源到樞紐的運(yùn)量，共m×n個(gè)，從樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)量有m×s個(gè)以及有n×s個(gè)0-1整數(shù)變量。模型求解時(shí)，應(yīng)建立各交通小區(qū)到運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)輸量OD矩陣、各交通小區(qū)到樞紐的運(yùn)輸量OD矩陣與廣義費(fèi)用矩陣、各個(gè)樞紐到各個(gè)對(duì)外節(jié)點(diǎn)的OD矩陣和廣義費(fèi)用矩陣與樞紐類型選擇以及選址變量矩陣。求解該模型的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及變量如表1～6所示。

表1 各交通小區(qū)到運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸需求OD矩陣

表2 各交通小區(qū)到樞紐運(yùn)輸量OD矩陣

表3 各交通小區(qū)到樞紐廣義費(fèi)用矩陣

表4 樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸量OD矩陣

表5 樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)廣義費(fèi)用矩陣

根據(jù)模型構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，需要進(jìn)行以下設(shè)置:

第一，由各交通小區(qū)到樞紐運(yùn)輸量OD矩陣與各交通小區(qū)到樞紐廣義費(fèi)用矩陣相應(yīng)元素的乘積，以及樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸量OD矩陣與樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)廣義費(fèi)用矩陣相應(yīng)元素的乘積，可得到2個(gè)過(guò)程的廣義費(fèi)用變量矩陣。

第二，各個(gè)樞紐的存在與否取決于樞紐布局方案矩陣，對(duì)于現(xiàn)存的樞紐，相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置矩陣元素，即設(shè)置為1，其他新建為變量元素。

第三，分別用2個(gè)廣義費(fèi)用矩陣分別乘以相應(yīng)元素的行標(biāo)和列標(biāo)相應(yīng)位置的方案布局矩陣的相應(yīng)元素，沒(méi)有樞紐為0，有樞紐為1，得到2個(gè)方案變量下的廣義費(fèi)用變量，匯總就可以得到目標(biāo)函數(shù)。

約束條件設(shè)置:

第一，節(jié)點(diǎn)類型代表運(yùn)輸方式，樞紐同時(shí)代表運(yùn)輸方式，對(duì)交通小區(qū)到各個(gè)方式的運(yùn)輸量進(jìn)行分方式匯總，等于各方式承擔(dān)量。樞紐到節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸量變量矩陣各行求和等于各交通小區(qū)到節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸需求矩陣各列的求和。

第二，在備選新建樞紐集中，根據(jù)實(shí)際情況只能建立有限個(gè)(有時(shí)只有1個(gè))，可設(shè)立上限，對(duì)方案布局矩陣的求和小于某值。

第三，各個(gè)樞紐的匯總求和小于其周轉(zhuǎn)能力。

表6 樞紐布局方案變量矩陣

1．對(duì)樞紐進(jìn)行綜合效率和一體化程度提高的必要性分析

從系統(tǒng)的整體性出發(fā)，使若干相關(guān)部分或因素合成為一個(gè)新的統(tǒng)一整體的建構(gòu)、序化過(guò)程，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)因素整體協(xié)調(diào)、相互滲透，使系統(tǒng)各要素發(fā)揮最大效益，確保有效資源的最大化利用，同時(shí)產(chǎn)生綜合樞紐的集約化和規(guī)?；?yīng)。當(dāng)然，樞紐場(chǎng)站過(guò)度集中也會(huì)帶來(lái)規(guī)模過(guò)大，并且使大量集散客流、車(chē)流匯集于樞紐場(chǎng)站周邊相對(duì)狹小的區(qū)域內(nèi)，局部交通組織困難等問(wèn)題［3］。

考慮各個(gè)集散節(jié)點(diǎn)以及區(qū)域的各種運(yùn)輸方式交通運(yùn)輸集散特性和中轉(zhuǎn)特性，提出建立集各種運(yùn)輸方式于一體的大型綜合交通運(yùn)輸樞紐的必要條件:

第一，集散節(jié)點(diǎn)和區(qū)域的各種方式的集散總量條件:建成集多種交通方式站場(chǎng)于一體的綜合運(yùn)輸樞紐，要充分考慮其規(guī)模集聚效應(yīng)對(duì)各個(gè)方式集散

(五)結(jié)果分析

總量的要求。太小的運(yùn)輸方式集散總量不能很好地體現(xiàn)綜合交通運(yùn)輸樞紐的規(guī)模效應(yīng)，同時(shí)樞紐配套服務(wù)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)開(kāi)發(fā)同樣也需要一定的客貨運(yùn)總量條件。

第二，集散節(jié)點(diǎn)和區(qū)域各種運(yùn)輸方式之間的中轉(zhuǎn)或者換乘總量條件，對(duì)多種交通運(yùn)輸方式場(chǎng)站進(jìn)行綜合和集中，會(huì)直接減少中轉(zhuǎn)客貨運(yùn)量的銜接距離和時(shí)間，但同時(shí)使其他非中轉(zhuǎn)客貨流集散距離增加，必須本著客貨運(yùn)輸需求的中轉(zhuǎn)、集散、換乘的方便性和經(jīng)濟(jì)性的總體減少的目標(biāo)進(jìn)行綜合交通樞紐集中和綜合的必要性分析。

第三，集散節(jié)點(diǎn)和區(qū)域各種運(yùn)輸方式多式聯(lián)運(yùn)和換乘中轉(zhuǎn)的總成本效益以及集約化建設(shè)規(guī)劃和獨(dú)立規(guī)劃建設(shè)的總體成本;從成本效益角度來(lái)看中轉(zhuǎn)換乘客貨運(yùn)收益最大，但要綜合考慮其他方面投資成本的增加。

2．方案驗(yàn)證和評(píng)價(jià)

以確定新樞紐的選址方案以及產(chǎn)生2個(gè)銜接過(guò)程產(chǎn)生運(yùn)輸量OD為基礎(chǔ)，可以分析方案對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響，各個(gè)OD的集散對(duì)城市交通的影響，進(jìn)而分析方案的綜合社會(huì)效益，如果方案不可行，需要重新設(shè)定篩選條件，重新進(jìn)行布局優(yōu)化。

3．確定樞紐的地址、規(guī)模

本模型的求解便可以得到樞紐的最佳選址，并且通過(guò)對(duì)第j個(gè)樞紐的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量進(jìn)行匯總，則總的周轉(zhuǎn)量W為

式中:Likt為交通小區(qū)i到備選樞紐場(chǎng)站k的實(shí)際距離;Lkjt為備選樞紐場(chǎng)站k到節(jié)點(diǎn)j的實(shí)際距離。

由此可知，該樞紐的客運(yùn)周轉(zhuǎn)量規(guī)模為進(jìn)行相關(guān)銜接場(chǎng)所、配套服務(wù)設(shè)施初步規(guī)模的推算提供了依據(jù)。

4．為樞紐的運(yùn)營(yíng)組織提供依據(jù)

根據(jù)模型最優(yōu)解中的運(yùn)輸需求第二個(gè)集散過(guò)程(亦即樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸量OD)的運(yùn)輸量OD進(jìn)行分析，可以為各個(gè)樞紐線路運(yùn)營(yíng)的優(yōu)化提供依據(jù)。

(六)案例分析

以典型的中心棋盤(pán)形、外圍環(huán)形的城市道路網(wǎng)為例，準(zhǔn)備現(xiàn)狀對(duì)外運(yùn)輸需求分析數(shù)據(jù)、現(xiàn)有樞紐以及備選新建樞紐地址以及相應(yīng)周轉(zhuǎn)能力數(shù)據(jù)，如圖2、表7、8、9所示。

由表7、8可知:2個(gè)銜接集散過(guò)程的運(yùn)輸量OD矩陣進(jìn)行匯總可以得到各個(gè)樞紐的運(yùn)能擴(kuò)展規(guī)模以及運(yùn)營(yíng)組織安排等進(jìn)一步的優(yōu)化方案。由表9可知:有必要在位置10建1個(gè)汽車(chē)站和火車(chē)站，在進(jìn)行了一體化和綜合性、建設(shè)性、必要性分析后，有必要對(duì)2個(gè)類型的樞紐進(jìn)行一體化建設(shè)，提高其銜接水平，充分發(fā)揮其集約化效益。

圖2 城市路網(wǎng)、對(duì)外運(yùn)網(wǎng)以及樞紐布局

表7 各交通小區(qū)到樞紐運(yùn)輸量OD

表8 樞紐到對(duì)外運(yùn)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)輸量OD

表9 樞紐布局方案矩陣

三、結(jié)語(yǔ)

本文提出的樞紐布局優(yōu)化思路，以綜合統(tǒng)一規(guī)劃為原則，充分考慮了樞紐布局與城市對(duì)外運(yùn)網(wǎng)布局、各方式集散系統(tǒng)以及城市道路系統(tǒng)的互動(dòng)機(jī)制，同時(shí)引入多種方式運(yùn)輸樞紐一體化規(guī)劃布局分析方法。構(gòu)建的綜合運(yùn)輸樞紐布局優(yōu)化數(shù)學(xué)模型求解過(guò)程簡(jiǎn)單，避免了城市交通的龐大性、復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性給模型求解帶來(lái)的困難;模型求解的結(jié)果不僅能得到最優(yōu)的布局優(yōu)化方案，還可以為確定城市中整個(gè)樞紐系統(tǒng)的功能合理分工、運(yùn)營(yíng)方案以及集散線路設(shè)置提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。由于該模型求解變量多，為了使求解過(guò)程簡(jiǎn)單，本文把2個(gè)集散過(guò)程的廣義費(fèi)用在考慮城市集散路網(wǎng)系統(tǒng)交通現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上設(shè)定為常量，如何在模型中引入考慮城市交通動(dòng)態(tài)特性簡(jiǎn)單可行的流量-廣義費(fèi)用函數(shù)是以后需深入研究的問(wèn)題。

［1］彭輝，朱力爭(zhēng)．綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)及規(guī)劃［M］．成都:西南交通大學(xué)出版社，2006．

［2］陸化普，陳宏峰，袁虹，等．綜合交通樞紐規(guī)劃:基礎(chǔ)理論與溫州的規(guī)劃實(shí)踐［M］．北京:人民交通出版社，2001．

［3］陳大偉，徐中，李旭宏．區(qū)域綜合貨運(yùn)樞紐布局優(yōu)化模型［J］．華南理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，37(11):31-36．

［4］王雪標(biāo)．城市綜合交通樞紐的分類與布局［J］．綜合運(yùn)輸，2008(5):24-26．

［5］李旭宏，肖為周，陳大偉，等．大城市對(duì)外客運(yùn)樞紐布局優(yōu)化模型［J］．交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2010，10(2):75-81．

［6］朱彥東，單晉，李旭宏．面向交通資源整合的大城市公鐵樞紐聯(lián)合布局模式［J］．交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2008，8(3):86-90．

［7］程世東．綜合運(yùn)輸樞紐規(guī)劃研究?jī)?nèi)容及分析方法［J］．綜合運(yùn)輸，2010(11):14-17．

［8］Peng H，Zhao J H，Li Y D，et al．Passenger flow assignment model in comprehensive transportation net work based on connection and transfer efficiency in distribution nodes［C］//IEEE．Business management and international conference on electronic information，New York:IEEE，2011:108-112．

Layout optimization model of hub system based on distribution utility and transportation integration

PENG Hui，ZHAO Jian-hua，JIN Zhao-yang
(School of Highway，Chang'an University，Xi'an 710064，Shaanxi，China)

This paper analyzes the recuperative interaction mechanism between comprehensive transportation hub planning and comprehensive transportation networks planning and proposes the layout optimization concept led by distribution nodes city．The layout optimization model of comprehensive transportation hubs is constructed by taking comprehensive distribution and connecting time as object，which is mixed integer optimization model．From the aspect of relation between comprehensive transportation hubs and comprehensive transportation system，the paper introduces the analysis concept of promoting the connecting efficiency and realizing transportation integration．The case proves that the model can be easily constructed and clearly solved，and the global optimal solution of the model can be easily obtained．What's more，the model can reflect the interaction mechanism between comprehensive transportation hub and external road networks．

transportation hub layout;interaction mechanism;general cost;mixed integer planning model

U115

A

1671-6248(2012)03-0037-05

2012-04-20

陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(SJ08E223)

彭輝(1963-)，男，陜西扶風(fēng)人，教授，工學(xué)博士。