沈山高速公路局域路网拓扑结构构建及承载能力分析.pdf

文章编号:():./.沈山高速公路局域路网拓扑结构构建及承载能力分析冷 雪任俊达(.辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市.辽宁省交通建设投资集团有限责任公司 沈阳市)摘 要:为分析沈山高速公路局域路网交通状况及特性从图论和复杂网络理论出发基于拓扑结构理论建立辽宁省沈山高速路网的拓扑结构同时采用区域路网基本容量模型和区域路网极限容量模型对局域路网承载能力和运营风险饱和度进行分析为沈山高速公路改扩建路网分流提供数据参考 关键词:局域路网拓扑结构 分布承载能力中图分类号:.文献标识码:引言沈山高速公路是国家高速公路网京哈高速公路中连通东北与华北、华中、东部沿海地区的交通运输大动脉承担东北地区 的进出关通道交通量是辽宁省境内交通量最大的公路运输走廊 高速路网交错纵横各道路的几何条件各不相同道路之间的连接关系和各交通关键节点的交通流运行特性复杂很难根据实际路网情况对路网的交通运行状态和通行能力、承载能力进行分析 文章通过建立沈山高速局域路网拓扑结构采用区域路网容量模型对沈山高速公路局域路网承载能力及运营风险饱和度进行详细研究 沈山高速局域路网拓扑结构构建基于路网的拓扑结构可以更好地分析路网的交通流运行特性和 分布这也是后续进行路网运营风险饱和度计算和构建路网承载能力计算模型的基础 在拓扑结构图中相邻且具有相同 选择的城市会简化为同一个拓扑图上的节点路网中的各条道路也被简化为直线直接连接各 点无需考虑道路几何条件对交通运行状态的影响也无需考虑 点内部交通流的相互影响便于分析路网特性 目前拓扑结构相关理论可分为图论基本概念、复杂网络基础理论、复杂网络基础模型等而将交通运输网络抽象为复杂网络模型的方法主要为原始法和对偶法 文章采用原始法建立沈山高速公路路网拓扑结构图根据辽宁省各城市之间的 数据将辽宁省分成表 所示的交通小区由于沈山高速公路各路段均为双向通车路段构建的高速公路拓扑结构图中的各条边均为双向因此可表示为无向图 某些区域内高速公路相交的节点间距离较短相对于整个道路网络与其他节点的影响较小因此在构建高速公路拓扑结构图时对于某些相交节点可以合并成 个节点通过边与其他节点相连 基于上述原因根据实际情况将小区 合并为 个节点(沈阳)小区 合并为 个节点(盘锦)小区 合并为 个节点(锦州)小区 合并为 个节点(葫芦岛)小区 合并为 个节点(铁岭)建立图 所示沈山路网拓扑结构图图 中节点旁编号表示节点包含的 小区编号路径上标注的数字表示两节点间路段的实际距离 局域路网承载能力计算目前局域路网承载能力计算模型可分为区域路网基本容量模型和区域路网极限容量模型 计算过程中需要给出局域路网拓扑各小区之间的 数据以及各 点之间的距离矩阵 为便于程序计算将合并后的各 点间的距离计作 将无道路连接的 点间的距离计作 由此可以得到路网各节点的 矩阵和距离矩阵 表 和表 为计算所用的部分矩阵表由于数据量大采用 编程计算分别运用区域路网基本容量模型和区域路网极限容量模型 年 第 期 北方交通表 辽宁省各城市拓扑结构节点划分小区编号所属地区包含地区沈阳沈阳市内南部及中部沈阳市区北部高花、大潘等茨榆坨、四方台等辽中县城、满都户、老观坨等台安台安县城及周围地区、黑山县盘锦高升镇盘锦市区、大洼、盘山、北镇锦州光辉乡凌海市锦州市区东部锦州市区、锦州港义县班吉塔葫芦岛高桥、塔山等葫芦岛市区东部葫芦岛市区西部兴城市、建昌县沙后所、望海等绥中县城及北部地区前卫、高岭等、绥中电厂万家镇铁岭铁岭市区、铁岭县开原、西丰昌图抚顺抚顺市区、清原、新宾本溪本溪、丹东大连等大连、营口鞍山鞍山辽阳辽阳市区、灯塔、辽阳县沈阳康平、法库新民阜新彰武阜新市区朝阳朝阳地区建平凌源图 沈山路网拓扑结构图计算整个路网不同的/(.、.、.、.)分别表示整个路网所处不同服务水平的基本承载能力和极限承载能力 由于沈山高速连接省界至沈阳因此还需统计这一路段的承载能力表 沈山路网各节点间 矩阵(部分)小区编号表 沈山路网各节点间距离矩阵(部分)小区编号 要计算改扩建影响路网的容量和省界至沈阳段路网容量只需确定路网范围内包含的 对 整个路网计算完成后将 对间的交通量相加即可得到所需路网范围的容量其中省界至沈阳段包含的 对有:()()()影响路网范围包含的 对有()()()()()()()()()()()()部分计算结果见表 和表 表 基于路网基本容量模型的承载能力计算/对 对间交通量单位路网总容量单位改扩建影响路网容量单位省界至沈阳段路网容量单位.北方交通 年 第 期续表 基于路网基本容量模型的承载能力计算/对 对间交通量单位路网总容量单位改扩建影响路网容量单位省界至沈阳段路网容量单位.表 基于路网极限容量模型的承载能力计算/对 对间交通量路网总容量改扩建影响路网容量省界至沈阳段路网容量.由于沈山高速影响区域路网无法获得部分道路现状流量数据无法针对区域路网承载力进行分析 因此选取省界至沈阳段的部分重要路网进行分析 在路网中省界至沈阳段道路包括沈山高速、和 部分重要路网的现状交通量数据见表 表 数据均为单向日交通量而路网承载能力表 省界至沈阳路段道路状况道路名称技术等级车道数主要交通流向现状交通量(小客车/日)负荷度/(/)服务水平备注此项目省界至葫芦岛段 高速公路北京 沈阳.三级已建葫芦岛至锦州段 高速公路北京 沈阳.三级已建锦州至盘锦段高速公路北京 沈阳.三级已建盘锦至沈阳段高速公路北京 沈阳.一级已建省界至葫芦岛二级公路北京 沈阳.三级已建葫芦岛至锦州二级公路北京 沈阳.三级已建锦州至北镇一级公路北京 沈阳.二级已建北镇至沈阳二级公路北京 沈阳.三级已建 锦州至盘锦二级公路锦州 盘锦.三级已建二级公路盘锦 沈阳.二级已建计算得到的结果为双向每小时交通量 为简化计算假设道路现状双向流量相同则可计算得到省界至沈阳段路网现状路网的平均小时交通量:()(辆/小时)将省界至沈阳段的计算结果汇总至表 表 计算结果汇总/路网基本容量单位 路网极限容量单位 现状交通量单位.结论()省界至沈阳段的现状交通量已超过目标/为.时的路网极限容量尚未达到.时的路网基本容量 如路网整体保持在二级服务水平路网容量不足说明现状较多路段的服务水平已低于二级服务水平()如路网均保持三级服务水平路网极限容量大于现状交通量 因此若要保证路段正常通行在整体达到三级服务水平的条件下路网中还需承担一定交通量/为.时该道路还可承担的极限交通量为 辆/小时无需大规模分流参考文献 刘庆法.路网环境下高速公路网容量提升及关键技术研究.西安:长安大学.孙丽婷.不同拓扑结构的简单路网中交通震荡的演化分析.北京:北京交通大学.(下转第 页)年 第 期 冷 雪等:沈山高速公路局域路网拓扑结构构建及承载能力分析加铺是经过检测评价保留原路全部或部分路面将其作为新路路基或路面的部分结构层在其上直接加铺优点是工程量较小、费用少、工期较短 挖除新建是将原路面结构完全挖除重新填筑路面结构其优点是有利于调整纵断但与原路加铺相比工期长、造价高 在实际改造中需结合旧路检测评价结果选择方案 结语目前辽宁省持续推进全省低等级公路改扩建工程建设持续“补短板、强弱项”稳步提升国省干线二级以上比重 低等级公路改扩建工程面临的实际问题较多文章仅针对改扩建设计进行了探讨以期为低等级公路改扩建设计提供一定参考参考文献 马赞.山区低等级公路升级改造技术研究.西安:长安大学.王婷婷郭彬 陈红.浅谈低等级公路改扩建设计.北方交通():.().(上接第 页)(.).北方交通 年 第 期