劉雄偉

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

公路運輸是綜合交通運輸中的重要組成部分，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)和保障作用。公路建設(shè)是一項建設(shè)周期長、投資巨大的工程，在建設(shè)資金和國土空間等發(fā)展要素剛性約束不斷趨緊的情況下，科學(xué)規(guī)劃公路網(wǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。在公路網(wǎng)規(guī)劃中，公路網(wǎng)規(guī)模的預(yù)測是其中的一項重要環(huán)節(jié)，對后續(xù)的公路網(wǎng)布局有著重要影響。2019年9月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》，提出我國要由“交通大國”建設(shè)成為“交通強(qiáng)國”。合理地確定公路網(wǎng)規(guī)模既能滿足交通需求，又能促進(jìn)交通高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步推動交通發(fā)展建設(shè)由追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變，為交通強(qiáng)國的建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 公路網(wǎng)規(guī)模影響因素及發(fā)展規(guī)律

公路網(wǎng)規(guī)模包括公路網(wǎng)的里程和等級結(jié)構(gòu)兩方面，公路網(wǎng)總里程主要表征路網(wǎng)中節(jié)點之間的連通性，公路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)指不同技術(shù)等級公路的里程所占比重，從量上表現(xiàn)為不同技術(shù)等級公路里程所占的比例，不同技術(shù)等級的公路里程組合方式會形成不同的公路網(wǎng)等級結(jié)構(gòu)。本文主要探析如何合理公路網(wǎng)的總里程。

1.1 公路網(wǎng)規(guī)模影響因素

影響區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)模的因素較多，關(guān)系比較復(fù)雜。主要包括社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口密度及分布、國土空間、城鎮(zhèn)體系特點和公路運輸需求等因素[1]，各種影響因素之間存在著相互促進(jìn)、相互制約的互動關(guān)系?？傮w上包括以下幾個主要因素。

1.1.1 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模之間關(guān)系密切，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平不同，對交通需求有較大不同，能籌集的公路建設(shè)資金也有較大差異，而公路的發(fā)展也會促進(jìn)或制約經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。

1.1.2 人口密度及分布

人口密度的大小和居民點的分布狀況對路網(wǎng)規(guī)模具有重要影響。人口密度和居民點數(shù)量及分布狀況直接影響交通需求的大小，在同樣道路服務(wù)水平下，人口密度大，居民點數(shù)量多且分布比較分散，交通需求較大，公路網(wǎng)總里程就較長。反之，交通需求較少，需要的路網(wǎng)總里程較短。

1.1.3 國土空間等發(fā)展要素

當(dāng)前，國土空間與資源環(huán)境約束趨緊，對交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國土空間規(guī)劃、交通基礎(chǔ)設(shè)施國土控規(guī)等相關(guān)文件對于三區(qū)三線、國土和自然資源的保護(hù)力度逐漸加強(qiáng)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的空間和時間要求都逐漸趨緊。公路網(wǎng)規(guī)劃中，合理確定路網(wǎng)規(guī)模的要求更加迫切。

1.1.4 城鎮(zhèn)體系特點

區(qū)域城鎮(zhèn)體系主要包括城鎮(zhèn)體系內(nèi)城鎮(zhèn)職能分工、規(guī)模等級和空間組織結(jié)構(gòu)三部分內(nèi)容。城鎮(zhèn)體系的發(fā)育程度決定公路網(wǎng)的發(fā)展水平和路網(wǎng)形態(tài)，而公路網(wǎng)與城鎮(zhèn)職能分工和規(guī)模等級相匹配，將支撐城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展，引導(dǎo)城鎮(zhèn)向合理方向發(fā)展，提高城鎮(zhèn)的可達(dá)性和交通區(qū)位優(yōu)勢。

1.1.5 公路運輸需求

主要包括客運交通需求和貨運交通需求兩方面，是對公路網(wǎng)規(guī)模最直接的影響因素，且具有隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平的不同產(chǎn)生階段性變化的特點。

1.2 公路網(wǎng)規(guī)模發(fā)展規(guī)律

發(fā)達(dá)國家的公路發(fā)展歷程表明，公路發(fā)展主要包含緩慢發(fā)展期、快速發(fā)展期和飽和發(fā)展期3個階段[2]，快速發(fā)展期和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平具有密切關(guān)系?？傮w上來說，公路網(wǎng)規(guī)模發(fā)展隨著年份而逐年遞增，發(fā)展前期主要以數(shù)量增長為主，而發(fā)展后期主要以質(zhì)量增長為主。受國土面積等因素限制，公路網(wǎng)總規(guī)模具有極限性。

2 公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測方法

2.1 國土系數(shù)法

依據(jù)國土系數(shù)理論，國土系數(shù)法以公路網(wǎng)所在區(qū)域的國土面積、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人口等指標(biāo)來計算研究范圍內(nèi)的公路網(wǎng)長度[3]，其計算公式為：

式中：L為預(yù)測的公路網(wǎng)總里程，km；P為所在區(qū)域總?cè)丝?，千人；A為區(qū)域總面積，km2；K為公路網(wǎng)系數(shù)。

根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者研究，公路網(wǎng)系數(shù)K被認(rèn)為與區(qū)域人均GDP呈線性關(guān)系，通常是先根據(jù)該區(qū)域歷年的公路網(wǎng)規(guī)模、人口數(shù)和面積，利用國土系數(shù)法公式反推歷年的公路網(wǎng)系數(shù)K，然后采用回歸分析方法得出K與人均GDP間的函數(shù)關(guān)系模型：

該模型將對公路網(wǎng)規(guī)模影響較大的區(qū)域土地面積、人口和人均GDP等主要影響因素都考慮在內(nèi)，方法簡單，可操作性強(qiáng)。不足之處在于考慮的經(jīng)濟(jì)因素較少，對公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度有一定影響。

2.2 生長曲線模型法

根據(jù)前面分析，公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)模的遞增性、極限性和3個發(fā)展階段與生長曲線函數(shù)相符，采用生長曲線模型法預(yù)測效果較好，函數(shù)模型如式（3）所示。

式中：y為公路網(wǎng)總里程，km；ζ為非直線系數(shù)，取值和連通度法一致；D為公路網(wǎng)密度，km/百萬km2；A為規(guī)劃區(qū)域面積，km2；a、b為大于零的參數(shù)；t為時間參數(shù)。

生長曲線模型法一般采用類比的方法標(biāo)定模型參數(shù)，定性和定量相結(jié)合，考慮的影響因素比較全面，比較符合實際。但在類比法標(biāo)定模型參數(shù)時，受研究者個人主觀經(jīng)驗影響較大，對預(yù)測結(jié)果影響較大。

2.3 連通度法

又稱節(jié)點法，是從宏觀上反映路網(wǎng)中節(jié)點之間的連通情況[4]。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)幾何學(xué)原理，連通度法模型如式（4）所示。

式中：L為路網(wǎng)規(guī)模；K為路網(wǎng)連通度；N為區(qū)域內(nèi)節(jié)點數(shù)；A為區(qū)域面積，km2；ζ為路網(wǎng)變形系數(shù)，即節(jié)點間公路實際長度與直線距離之比，由地形條件決定。

路網(wǎng)連通度K是代表公路網(wǎng)中節(jié)點間連接形態(tài)的參數(shù)。當(dāng)K接近1時，路網(wǎng)布局形態(tài)大體上為樹狀結(jié)構(gòu)，節(jié)點之間多為二路連通，節(jié)點之間的連接性較差；當(dāng)K接近2時，路網(wǎng)布局形態(tài)大體上為方格網(wǎng)狀，節(jié)點之間多為四路連通，規(guī)劃路網(wǎng)中節(jié)點之間連接性較好；當(dāng)K接近3時，路網(wǎng)布局形態(tài)為三角狀，節(jié)點之間多為六路連通，節(jié)點之間的連接性好，路網(wǎng)布局完善。

2.4 綜合模型法

綜合模型法是考慮各個研究區(qū)域的不同特點，對不同預(yù)測模型的預(yù)測值賦予不同權(quán)重來計算最終的公路網(wǎng)規(guī)模，模型如式（5）所示。

式中：L為綜合模型法確定的公路網(wǎng)總里程，km；ki為第i種模型的權(quán)重；m為預(yù)測模型的數(shù)量；Li為第i種模型確定的公路網(wǎng)里程，km。

模型的權(quán)重根據(jù)所處區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會和地理特征的不同，所取的模型權(quán)重不同，一般采取德爾菲法確定模型權(quán)重。優(yōu)點是預(yù)測時能定性和定量相結(jié)合，和實際結(jié)果較相符；缺點是一定程度上受主觀影響，可能導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果與實際有一定偏差。

3 評價方法

單純采用技術(shù)指標(biāo)評價只能發(fā)現(xiàn)單方面存在的問題，不能全面評價預(yù)測結(jié)果的優(yōu)劣。本文采用模糊多層次綜合評判法[5]，定性與定量相結(jié)合，將多個評價指標(biāo)進(jìn)行綜合，得到綜合的評價結(jié)果。

模糊多層次綜合評判法一般包括構(gòu)造評價指標(biāo)體系、確定評價等級、構(gòu)造判斷矩陣和確定權(quán)值、模糊計算并做出決策4個步驟。

4 實例驗證

本文以運城市鹽湖區(qū)農(nóng)村公路路網(wǎng)規(guī)劃（2019—2030）項目為例，以鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)為研究對象，根據(jù)文中介紹的方法，結(jié)合鹽湖區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、農(nóng)村公路現(xiàn)狀及與綜合交通運輸體系的關(guān)系，預(yù)測2030年鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)總里程如下。

表1 運城市鹽湖區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表2 運城市鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)總里程2030年推薦值 km

根據(jù)公路網(wǎng)規(guī)模影響因素及發(fā)展規(guī)律，結(jié)合鹽湖區(qū)實際，得出鹽湖區(qū)公路網(wǎng)規(guī)模評價指標(biāo)體系如圖1所示。指標(biāo)體系劃分采用多層次指標(biāo)，一級指標(biāo)主要包括技術(shù)評價、社會評價和經(jīng)濟(jì)評價共3個指標(biāo)，并構(gòu)建二級指標(biāo)體系。技術(shù)評價是采用農(nóng)村公路網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行評價，主要包括公路網(wǎng)密度、公路網(wǎng)連通度和行政村通達(dá)率等公路網(wǎng)規(guī)模、布局等指標(biāo)；社會指標(biāo)主要是評價預(yù)測的結(jié)果對社會發(fā)展的影響，包括交通脫貧及交旅融合發(fā)展、環(huán)境及國土空間開發(fā)、促進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施等方面；經(jīng)濟(jì)評價主要是評價預(yù)測結(jié)果在經(jīng)濟(jì)效益方面的影響，包括里程與經(jīng)濟(jì)彈性系數(shù)、投資比重、節(jié)約客貨運輸時間和減少事故效益等指標(biāo)。

圖1 鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)規(guī)模評價指標(biāo)體系

運用層次分析法（AHP）確定各個指標(biāo)權(quán)重，最后運用模糊評判法對指標(biāo)體系進(jìn)行模糊計算并評價，具體如表3所示。

根據(jù)Bi=Ai×Ri，一級模糊評判矩陣為：

二級綜合評判向量為：

表3 鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)規(guī)模評價表

根據(jù)隸屬度最大原則，此次模糊計算結(jié)果最大值為0.24，對應(yīng)的評價等級為較好，因此認(rèn)為鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測結(jié)果較好。

5 結(jié)論

公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測是區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃中的一個重要環(huán)節(jié)，預(yù)測結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性對于公路網(wǎng)規(guī)劃有著重要意義。本文在分析各種常用公路網(wǎng)規(guī)模預(yù)測方法優(yōu)缺點基礎(chǔ)上，采取運用德爾菲法確定權(quán)重的綜合模型法確定預(yù)測的推薦值，提高預(yù)測的精確度。最后建立評價指標(biāo)體系，采用模糊多層次綜合評價法進(jìn)行綜合評價。以山西省運城市鹽湖區(qū)農(nóng)村公路網(wǎng)為例，結(jié)果表明預(yù)測方法具有較好的適用性，對公路網(wǎng)規(guī)模的預(yù)測具有一定的借鑒意義。