公路交通网络及连通度在汽车运用工程学中的重要性

1.公路交通网络及其发展

公路运输系统是由公路交通网络、载运工具（汽车）、运输站场等设施设备按照一定规则构成的有机整体。公路交通网络是由各种不同等级、不同规格的道路构成的网状结构。按照服务区域和范围，公路交通网分多个层次，如：国道网、省道网、县道网。各层次公路交通网有机连接构成完整、方便、通达的公路交通网络，并与铁路、水路、航空、管道运输网络有机结合，构成国家综合交通运输网。完善的公路交通网络及公路运输系统，对于汽车运输效益和服务水平的提高具有重要意义，是从事汽车运输生产的载体和基本条件。

我国公路建设和公路运输的发展取得了巨大的成就。至2008年底，我国公路通车里程已达到了373.02万公里（km），其中高速公路通车里程达6.03万公里；公路客运量近269亿人次，占综合运输客运量的92%；公路货运量近192亿吨公里（t·km），占综合运输货运量的73%。公路运输在综合运输中的地位逐年上升，已占主导地位。

根据国务院“国家高速公路网规划”，从“八五”开始，国家将用几个五年计划的时间，建成总体布局为“五纵七横”的12条国道主干线，国道主干线将贯通北京和各重要城市，连接所有人口超过100万的特大城市和93%人口超过50万的大城市。至2010年，高速公路总里程将达到6.5万公里，一个完善的高速公路交通网络正在形成。

2.公路交通网络的结构

公路网络布局结构是以运输需求场所和运输站场为节点，以连接运输节点间的公路为边线，由节点和表示边线基本走向的线条所组成的图形来表示。公路网络的结构和完善程度对于汽车运输的效率和效益有关键性影响。

一般来说，在平原和微丘地区，路网布局结构以三角形（星形）、棋盘形（方格形）和放射形（射线形）较为普遍；由于受到山脉和河川的限制，在重丘地带和山区，路网布局结构往往为并列形、树杈形或条形。当主要运输节点偏于区域边缘时，路网布局结构常为扇形或树杈形；在狭长地带，区域公路网常为条形。而各种布局结构往往又相互组合形成混合型。

3.公路交通网络的要求

公路网络的布局结构应满足以下要求：

（1）满足国民经济发展的要求 公路网络的布局结构和建设必须服从于所服务区域社会经济发展的总战略、总目标。在不同发展阶段，区域公路网络应有相应的发展规模，应满足该阶段所服务区域内的社会经济发展对公路运输的需求，其布局结构应适应社会生产力分布的大格局和相应公路运输量和运输流向的空间分布。

（2）因地制宜，与区域自然条件相适应 公路网络布局结构应适应区域交通源的分布、交通流量和流向，并结合地形、地质、河流、综合运输布局、周边公路网以及原有公路网状况。

公路网络布局结构、主要公路线路走向、公路等级和通行能力应与公路交通的流量和流向相一致，以发挥最佳运输效益。地形、地质、河流影响公路造价，也影响公路的运输效益，因此应选择地形、地质状况较好的走向，并减少与河流的交叉。

（3）与综合运输网络协调发展 区域综合运输网络是由公路网、铁路网、水运网、航空网、管道网五种运输方式组成的，公路运输是综合运输系统中的一种运输方式。其布局结构相互协调、相互配合，才能发挥各种运输方式的长处，共同完成所服务区域的运输任务。同时，其线路布置上应减少相互干扰，避免过多交叉。

（4）不同层次公路网络协调发展 某层次公路网的布局结构必须服从于上一层次公路网总体布局的要求，各层次公路交通网络有机连接，才能构成完整、方便、通达的公路交通网络。如：省际（域）公路网布局结构，必须以国家干线公路网络布局为前提；城市区域公路网规划，必须以国家干线网络布局和省际（域）干线网络布局为前提。同时，区域间公路网络要协调发展，相互衔接，使之发挥最大效益；另外，新建公路网络应与现有公路网结合，使之得到充分利用，发挥最大作用。

4.公路交通网络的主要技术指标

公路交通网络的技术评价指标分两类：一类是反映公路网结构性能的指标，包括：公路网密度、公路网连通度、公路网铺面率、公路网可达性等；另一类是反映公路交通网络使用功能的指标，包括：公路网平均车速、公路网拥挤度、公路网平均交通事故率、公路网服务水平等。

（1）公路网密度 公路网密度反映国家或地区的公路发展水平和路网结构的合理性，是评价公路交通网络的重要指标之一。常用评价参数如下。

①面积密度δ₁（km/km²），指单位面积拥有的公路里程长度，即：

②人口密度δ₂（km/万人），指单位人口拥有的公路里程长度，即：

③车辆密度δ₃（km/百辆），指单位车辆占有的公路里程长度，即：

④运输密度δ₄（km/万车公里），指单位运输周转量占有的公路里程数，即：

⑤经济密度δ₅（km/亿元），指单位经济产值占有的公路里程数，即：

式中 L——区域内公路总长度（km）；

A——区域国土面积（km²）；

P——区域总人口（万人）；

N——区域车辆保存量（百辆）；

T——区域客、货车周转量（万车公里）；

GDP——区域国内生产总值（亿元）。

上述参数中，面积密度使用最为普遍。但由于各区域的自然地理特征、经济发展水平和人口密度不同，因此有时使用其他评价参数。

（2）公路网连通度 公路网连通度为区域内各节点间由公路交通相互连通的强度。公路网密度从公路网建设规模方面反映公路网结构性能；公路网连通度则通过网络交通节点（公路交叉口或交通枢纽）的连通状况，从路网布局合理性的角度反映公路网的结构特点。公路网连通度计算公式为：

式中 C——规划区域内公路网连通度；(www.xing528.com)

L——区域内的公路网总里程（km）；

H——相邻两节点间的平均空间直线距离（km）；

A——区域面积（km²）；

N——区域内应连通的节点数；

ξ——非直线系数。

当C值接近1.0时，公路网布局为树状，各节点之间多为两路连通；C值为2.0时，公路网布局为方格网状，节点多为四路连通；当C值略大于3.0时，公路网布局为三角网状，节点多为六路连通。一般来说，公路网连通度C最好为2.0～3.0。

（3）公路网铺面率 公路网铺面率指铺有路面的公路里程占整个公路网总里程的比例。公路网铺面率与整个路网的通行能力和服务水平密切相关，既直接影响行车质量（如：行车的全天候性和舒适性等），又直接影响公路运输的经济效益。其计算公式为：

式中 P——公路网平均铺面率（%）；

∑L_p——铺有路面公路总里程（km）；

∑L——公路网总里程（km）。

（4）公路网可达性 公路网可达性指从某一节点出发，通过公路交通抵达任一目的地的行程距离、行程时间或交通费用的大小。

公路网中某一节点的可达性，指由该点开始至其他各点的平均出行时间T_i（h）和距离D_i（km）为：

式中 t_ij——i、j两节点间的最短平均行程时间（h）；

d_ij——i、j两节点间的最短平均距离（km）；

n——路网中节点数目。

整个公路网络的可达性，则用其总平均出行时间T或距离D来表示，即：

（5）公路网平均车速 汽车在公路网络中运行时，是公路网络系统、车辆技术性能和公路交通管理系统综合作用的结果，是反映公路网络服务质量的重要指标。计算公式为：

式中 V——平均车速（km/h）；

V_i——第i路段平均行驶车速（km/h）；

l_i——第i路段里程（km）；

q_i——第i路段交通量（辆/天）。

（6）公路网拥挤度 公路网拥挤度为公路网交通量与公路网容量之比，是用来表示公路拥挤或利用程度的指标，反映整个公路网与交通需求的适应情况。其计算公式为：

式中 S——公路网拥挤度；

Q——整个路网交通量（辆/天）；

C——整个路网的标准容量（辆/天）；

q_i——第i个路段实际交通量（辆/天）；

c_i——第i个路段设计标准交通量（辆/天）；

l_i——第i个路段里程（km）。

利用以上技术指标评价实际公路交通网络的结构性能、功能和完善程度时，应根据具体情况作适当取舍或修正。