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第三章 高速公路规划管理
第一节 我国公路规划法规与管理体制
《中华人民共和国公路法》和交通部发布的《公路网规划编制办法》都对我国公路规划的意义、目的、任务、方法及管理体制作了比较明确的规定。虽然没有专门就高速公路做出具体规定，但高速公路的规划也必须在以上法律、法规的框架内进行。高速公路由于自身的特点，在规划时也要符合《土地管理法》、《城市规划法》、《水土保持法》、《环境保护法》、《文物保护法》等有关法律及相应政策规定。
一、公路网规划的意义
规划是为达到既定目标，在一定的资源约束条件下,较好地把握相关事物未来发展态势，由此做出若干可行方案并进行优化选择.公路网规划是公路建设科学管理大系统中决策系统的重要环节，是国土规划、综合运输网规划的重要组成部分，属于公路建设的前期工作.　　公路网规划属于长远发展布局规划，是制订公路建设中长期规划、编制五年建设计划,选择建设项目的主要依据;是确保公路建设合理布局，有秩序地协调发展，防止建设决策、建设布局随意性、盲目性的重要手段.高速公路规划就是在所论规划区域中在规划时间内对高速公路网络做出合理布局。它是区域交通运输系统规划的重要组成部分，也是区域国土规划、社会经济发展规划的主要内容之一。高速公路网络是区域公路干线网系统的主骨架，做好高速公路规划是做好区域干线公路网规划的重要内容,是促进公路运输与其它运输方式形成有机，配合、协调发展格局的有效保障，通过合理科学的规划使高速公路建设适应国民经济发展，同时使管理工作趋于程序化、规范化和科学化.
二、高速公路规划的任务
高速公路规划的主要任务是：通过深入细致的调查研究，系统地剖析、评价现有公路交通状况，在充分揭示公路建设发展内在矛盾的基础上,根据区域社会经济发展与公路交通客货流分布特点，科学预测交通量发展态势，提出高速公路发展的总目标和总格局,由此合理确定路线主要控制点和分期实施的建设序列，并提出确保实现规划目标的政策与措施。
三、高速公路规划的基本原则
1．先行于社会经济发展原则
高速公路是重要的基础设施,在规划伊始，就要对规划区域的土地利用性质、社会经济发展、城镇布局规划等进行全面了解和预测，按照社会经济发展的未来总体目标要求提出高速公路规划先行于社会经济发展的战略思想，由此定出高速公路规划的总体格局,
2．系统协调与长远发展原则
由铁路、公路、水运、民航和管道运输所构成的现代交通运输体系是一个庞大而复杂的系统。高速公路规划，必须以系统工程的观点，将区域内外的公路运输与其它运输方式视为相互联系的有机整体，并认真对待高速公路与一般公路间的关系。通过全面的综合分析，从整体上、系统上进行宏观控制和规划。同时，高速公路的规划建设又是一项耗资巨大、影响深远的工程，因此在规划过程中应有“高瞻远瞩、合理布局科学安排”的思想,这就能做到防止建设决策、建设布局的随意性、重复性及盲目性。
3．工程经济性原则
高速公路建设要占用大量土地、耗费多种筑路材料。制订规划时，应注意在满足发展目标、技术要求的同时,认真研究如何充分利用现有基础设施、珍惜土地资源、节约建设费用，使规划方案既满足社会经济发展战略目标的要求，又有良好的工程经济性.
4．环境保护原则
高速公路建设往往要占用大量耕地,沿线经过经济、社会相对发达地区和文物保护地区，无论是施工过程的环境保护,还是运营当中汽车废气、噪声及路面污水排放导流等，都应未雨绸缪,在规划过程中做出相应考虑。
四、高速公路规划的主要内容

1．公路网现状分析与评价
对高速公路规划涉及区域的自然地理条件和特征、社会经济发展水平、综合交通运输格局做出宏观系统分析，特别是对现状公路网的等级、交通现状、建设与管理状况，应详细调查和剖析，并做出评价。其目的在于发现公路交通存在的主要问题和找出解决问题的有效途径,并为高速公路网络规划提供重要依据。从道路的地位和作用看，区域公路网发展建设的作用有两方面：一是保证有效连通,促进区域经济发展；二是满足交通需求,提高运输效益。区域内高速公路主骨架形成后，对区域经济发展所起的巨大促进作用应特别做出评价。
2．社会经济发展趋势预测
通过对规划区域自然资源及生产力布局、城镇及人口分布、产业结构与经济发展水平的充分调查与综合分析，运用多种方法对社会经济发展总趋势和新特点做出科学预测,指出在规划期内公路运输将面临的新形势和客、货流状况，并明确因此而可能产生的新变化和新特点。
3．公路交通量预测
在区域社会经济发展趋势分析和预测基础上，研究综合运输与社会经济发展的相互关系。依据历史资料采用多种方法建立不同的数学模型,对规划区内的综合运输量、旅客运量和流向、大宗货物流量和流向及公路运输工具等一一做出预测,其中尤以公路运输为重点。根据未来公路客、货流量和流向分布特点,结合公路交通量的构成情况，对规划期公路交通量按不同线路进行分配,获得未来公路网上流量的预测。
4．高速公路布局优化
根据社会经济发展，紧密结合生产力布局、城镇分布及公路网现状特点，依据一定原理,对高速公路路线走向、重要控制点选择做出多种布局方案,通过比较,从中选优。
5．高速公路规划分期实施
在高速公路布局优化的基础上，根据规划期内建设资金、路网交通流量分布及路线地位、功能、作用等条件，对布局规划优化方案中的各条路线、路段做出建设序列安排。
6．实施高速公路规划的对策与措施
针对高速公路规划实施过程中面临的资金、技术、材料及其它等重要问题，需在其前期的可行性研究工作中进行详细的研究和论证。同时，对高速公路规划实施的管理体制,应提出基本对策与措施.
7．高速公路规划的综合评价
高速公路规划的综合评价主要包括技术评价、经济评价、社会发展影响评价、国防安全评价、环境影响评价等。通过高速公路规划实施可能产生的各种影响（正面或负面）的全面分析，对高速公路规划方案，做出综合性的评价。
8．跟踪调整
高速公路规划实施周期长.在这期间,由于经济发展速度、生产力布局、投资结构或国家有关政策发生变化，导致运输结构和公路交通需求与预期情况不符，致使路网结构、规模及路线等级对运输需求的适用性发生变化，此时,应区别情况，对所作规划进行全网、区域、局部或个别路线、路段的调整，以便充分利用有限资源，使运输供给最大可能地满足运输需求的变化。
五、高速公路规划的主要依据
1．国家政策法规
高速公路规划与建设是社会经济发展的重要组成部分，依法办事是各项事业发展的基本准绳。在高速公路规划过程中，必须以区域实际情况为基础，以国家政策与法律为依据，使规划真正起到指导建设安排的作用.《中华人民共和国公路法》、交通部发布的《公路网规划编制办法》以及各地方的规划法规和其他相关法律、法规都是高速公路规划的重要依据。
2．社会经济发展与综合交通运输规划
交通需求是社会经济发展的派生需求。高速公路规划建设既是区域社会经济发展的基础,又受到其发展水平的制约,因此，制订高速公路规划要以区域社会经济发展规划、国土规划、综合交通运输规划为依据,既满足要求又量力而行（当没有对应时期的社会经济发展规划时，则其发展趋势的预测工作显得格外重要）。
3．公路建设工作的有关技术标准和规定
高速公路规划是区域公路网规划的重要组成部分，因此，其编制程序应遵循《公路规划编制办法》的基本要求,在具体工作的过程中还应依据和参考《公路建设项目经济评价办法》、《公路建设项目交通量预测试行办法》、《公路工程技术标准》等行业技术规范。
六、高速公路规划的管理体制
公路网规划分别按国家、省（自治区、直辖市)、地(市)、县行政区划,由各级交通主管部门负责组织编制。国道规划由国务院交通主管部门会同国务院有关部门并商国道沿线省、自治区、直辖市人民政府编制,报国务院批准。省道规划由省、自治区、直辖市人民政府交通主管部门会同同级有关部门并商省道沿线下一级人民政府编制,报省、自治区、直辖市人民政府批淮，并报国务院交通主管部门备案。
计划单列市的公路网规划纳入所属省、自治区的公路网规划中。
　　编制不同层次公路网规划时，下一层次公路网应服从上一层次公路网布局，跨行政区划的公路网，需在上一级交通主管部门指导协调下进行，避免公路网规划出现断头路。
　　各级交通部门应设置规划机构，以确保规划质量和规划工作不间断地深入开展.没有专门规划机构的，可委托持有设计证书的公路规划设计单位承担。
　　各级公路网规划编就后,由各级交通部门主持初审,征求各方意见，公路网中连接两个行政区划的公路需征求相邻省、自治区、直辖市交通部门的意见，并由上一级交通部门协调一致，经补充修改后报同级人民政府审批，并报上一级交通主管部门备案。
　　国道主干线系统和国家干线公路网规划编就后，由交通部组织各省、自治区、直辖市及各方面专家进行审查,经修改报国务院审批后组织实施。
　　批准后的公路网规划即成为公路建设的指导性文件,未经原审批部门批准不得任意修改；执行中如遇特殊原因确需修改时、必须经过科学论证，由原规划编制单位提出修改报告,由原规划审批机关审查批准。
　　公路网规划由三部分文件组成即公路网规划报告、图表、主要附件。规划报告外形尺寸按A4（210mmX297mm)装帧，图表与规划报告合并装订。上报文件要求铅印，封皮为白色软皮,审批后的规划文件封皮为湖蓝色。
　　编制公路网规划所需经费一律由各级交通部门的建设前期工作基金开支。
第二节 高速公路规划的理论与方法
一、公路规划的理论
制定科学的公路网规划及实施方案的目的，是为了提高公路网运输能力、满足公路交通需求和充分发挥投资效益，并且为领导决策提供科学的依据。作为公路网规划工作的基石，公路网规划的基本理论与方法，亦即公路交通系统的网络规划技术，目前在国内外已做了不少研究.国外学者各自根据本国的经济发展和交通状况提出了不同的方法。如在公路网合理发展规模方面,前苏联学者研究建立了地区发展水平、运输量和公路网合理长度之间的相关关系，提出了公路网合理长度的计算公式，另外还采用多元回归和相关分析法，建立了地方道路网密度的线性函数式；东欧学者根据国土和经济发展状况，提出了公式，式中L为公路长度,m为人均可利用土地面积,n为人均国民生产值，a、b为待定参数；西欧一些学者也提出了上述模型,但是由于国情不同,式中的待定参数有较大的差别；另外一些学者提出了模式,式中各符号意义与上述的指数模型相同；日本学者提出了国土系数理论，认为道路密度与人口平方根成正比，国道网线路长度与该地区的交通需求成正比，与建设及养护费用成反比并提出了各种模型的地区参数，为国道网规划提供了理论基础和计算方法。在公路网布局方面，前苏联科学家提出了运输费用最小的支线连接法，以后又提出星形组合法、渐近优解法。近年来，又有图论法等,其特点均是以经济效益最佳为原则，选取运输周转量、行程时间及营运费用作为目标函数来选定干道方向、支线偏角及最佳分向线。在公路建设决策投资的研究方面，芬兰学者选取道路建设总费用与道路使用者的总费用之和作为目标进行优化，运用线性规划方法确定了项目投资的优序排列。总之，国外学者在公路规划的理论研究方面虽缺乏系统性,但这些局部的研究成果对我国公路网规划工作和理论研究起到了积极的作用。
我国学者根据本国的特点，也提出了适合国情的公路网规划的理论和方法。目前，我国在公路交通网络规划技术的研究方面,在学术上大致可分为两大体系：即四阶段模式法和总量控制法。四阶段模式法是目前采用较多的一种方法，主要以长沙交通学院、东南大学、吉林工业大学及上海海运学院为代表。它是以OD调查(起终点调查)为基点，在确定公路交通现状OD分布的基础上,做出未来OD分布的推算。据此将预测到的OD流通过标定的模型分配到公路网上去，最后依据路网上路线流量的大小确定技术等级,做出建设排序。另一种体系是总量控制法,这是由西安公路交通大学提出的一种规划方法,它的基本思想是从宏观整体出发,以现状公路网的道路与交通特征参数来揭示它的主要问题和基本矛盾；以区域内的公路交通总需求来控制公路网建设的总规模;以区域内的社会经济发展和生产力分布特点，并结合综合交通运输规划，来确定公路网的总格局，并做出公路网建设分期实施计划。这是一种不从OD调查着手,充分利用现有的交通调查资料，通过多个总量预测为基础、路网布局合理为核心,综合评价择优为手段的规划过程。整个过程都是在理论研究与实际调查、模型建立与专家经验、定量计算与定性分析和远期规划与近期安排相结合中进行的。因而，能收到科学性与实用性相统一，总体目标与具体实施步骤相统一的效果.
此外，国内学者还在公路网规划的各个环节上做了许多有益的探讨，取得了一系列阶段性或局部性的成果.例如，在总结了前苏联规划方法的基础上提出了公路网规划的动态规划法。动态规划法系根据50年代初美国学者R．Bellman提出的动态规划原理来优化公路网规划方案的一种方法，这种方法体现了系统观点与优化思想。类比工业区位及农业区位学说，提出了交通区位原理，并依此进行了公路网的布局方案设计;利用已知的一些经验信息（如局部OD调查信息及运输方面的资料等）和现状路段交通量来推断公路交通量OD分布；在区位理论的基础上，通过借用测量学中的等高线概念，绘制路网交通量增长等值线图，并由此进行路网交通量的预测;运用多目标规划原理进行公路网的技术等级结构优化.此外，还在弗内斯模型、重力模型及交通量分配模型的标定与应用方面，在公路网的合理发展规模、投资决策模型、预测模型及评价指标体系、评价方法等方面,都做过较为深入的研究,并取得了富有创见的成果。
高速公路规划根据具体要求不同,通常有两类布设方法；一类是从效益出发，以连接大中城市、大型集散地为主,即选择路网结点和结点间连接路线的规划方法，我国高速公路长远规划基本上采用这种方法，重点解决与提高区域运输效率,满足生产发展需要.二是从均衡出发,以研究综合运输客货OD流为基础的规划,运用系统工程的原理,从经济发展分析入手,研究经济在时间和空间上对交通需求在时空上的影响，通过交通量需求预测，OD流分布预测、运输方式分担预测以及路线交通量分配等四个步骤,即四阶段模式法。把公路网的规划同经济发展有机地联系起来,在全国范围内均衡布设高速公路网，组成全国高速交通体系,这是当今国际上研究区域性交通规划应用较多的一种方法。目前，美国、日本等工业发达国家现阶段的高速公路网规划就是朝着这一方向发展的。
二、四阶段模式法
四阶段法的核心思想是从微观出发，以定量分析为主，通过OD调查获得现状客货流量和流向,应用有关模型进行趋势外推预测未来的客货流出行分布及其不同运输方式分担的比例，采用不同的配流方法对路段交通量进行分配预测,最后根据路段上的交通量分配值建立不同的目标函数，对高速公路的规划方案进行设计和选优，同时做出相应的建设序列安排.由于其在交通量预测中采用了出行生成、出行分布、运输方式划分及交通量分配四个步骤,因而被称为四步模式法或四阶段法。
1、基本程序和主要内容
四阶段模式法的基本方法起源于美国东北部道路通道规划的研究工作。几十年来，四阶段法已经发生了很大变化,不仅在有关模型的系统化方面有了进展，而且由于电子计算机的发展应用,使得更为复杂的经济、地理、社会等因素可以通过不同的组合对规划的某些步骤或各个步骤产生影响。同时，随着人们对交通运输与社会经济发展关系认识的深化，也要求高速公路设施的发展建设必须在区域的社会经济、政治和环境系统内，从综合运输的观点出发进行全面规划。由于这些变化和要求，使得高速公路的规划已变成连续、协调和综合的过程，其基本程序如图5—1所示
制定目标
现状调查
系统分析
交通量预测
综合评价与优选
规划方案设计

图5—1
规划目标是制定高速公路规划的重点，发展目标必须明确且合乎逻辑，否则在规划中将无法使用。它们也必须与不同的拟定方案有关，且可用具体的指标加以区别，这样才能从不同的规划方案中选出最优的方案.此外,明确的目标必须有相应的判断标准，以便为规划方案拟定前的准备及拟定后的试验和评价提供基础。
规划目标的确定一般应考虑两个方面，一是用户目标，如安全、快速、经济、舒适等，另一方面是社会目标，如减少环境影响、促进社会经济发展及节约能源和节省投资等.合理的发展目标，应是两者的协调统一，应与区域国土规划及综合运输规划的目标相一致。
调查阶段包括搜集有关区域历史及目前状况的数据,如经济活动、人口、土地利用、运输设施及其采用情况等，是规划过程中费用最高、费时最长的阶段。这些数据是整个规划工作的基础，将主要用于现状分析和构造各种出行需求分析模型，以预测未来的出行和交通需求。
采用四阶段法，需要重点做好土地利用调查和出行起讫点调查（OD调查).土地利用调查的目的是确定区域单位土地面积的利用情况,按其发展的客观需要进行分类，以便排出开发的先后顺序。同时还要了解与土地开发有关的法规(如区域划分、总体规划等）以及自然条件。OD调查的目的是全面了解区域内出行生成、出行方式、出行时间、出行目的等方面的规律性,以便为交通需求预测提供基础.
远景交通量的预测，包括区域内出行生成、出行分布、运输方式划分和交通量分配模型的建立，是四阶段法的主要内容，亦是规划方案设计与优化的直接根据，它同现状调查与系统分析同属规划工作的前奏和必要的工作过程.
方案设计与优化是四阶段法的另一项重要内容,其直接成果就是规划方案的建立和决策，在工作内容和方法上涉及设计、优化和决策等模型的建立与运算。作为高速公路规划的核心内容，方案设计与优化是以交通量预测为基础,以方案评价为根据，以交通工程学和最优化技术为手段来完成预期任务和目标的，在很大程度上将决定规划区远景年份高速公路建设的成果和公路运输的效果。
评价作为规划工作的一个过程，在整个规划中起着承上启下的主导作用。作为规划工作的起点，通过对原有公路系统的评价和定量分析，可为规划目标的分析和确定提供具体依据；作为规划工作的终点，通过对规划方案的评价，可为规划成果的论证、优化和决策提供各个方面的量化指标.
总的说来，四阶段法的基本程序和主要内容与后述的总量控制法基本相同,只是在交通量预测方法和规划方案设计方法方面有较大差异，下面将分别予以介绍。
2、交通量预测
四阶段法的交通量预测模式，是一种根据分区资料建立起来的集计性集合模式，它将交通流的形成过程分为出行生成、出行分布、运输方式划分和交通量分配四个环节，分别建立相应的模型加以描述和进行预测，从本质上讲，属于交通模拟方法。
⑴ 出行生成
所谓出行生成，就是从土地使用到出行过程中的一种过渡产物.如用地建造住宅或商场等，就会有出行生成，接着也会有出行的开始。
出行生成包括出行产生与出行吸引。因为两者的影响因素不同，前者以住户的社会经济特性为主,后者以土地使用的形态为主，故须将出行产生和出行吸引分别进行预测，以求其精确,也利于下阶段出行分布的工作.同时当住户的社会经济特性和土地使用形态发生改变时，也可用来预测交通需求的变化。
可以通过对分区土地使用、活动系统的变量数组的调查，建立出行产生和出行吸引的次数与有关社会经济变量(如居住人口、收入及车辆拥有量等）和土地使用形态变量的关系，构成出行生成模型。目前有两种常用的处理方法，即回归分析法和类别分析法.
① 回归分析模型
回归分析是一种统计学方法，它研究一个因变量与一个(或几个)自变量的关系。常用的预测模型大多数是线性回归模型.
回归分析模型预测得出的未来出行量，在近期比较可靠，随着期限的后移,可靠性会越来越差。未来自变量预测有一定困难，而未来因变量数据的准确与否和未来自变量的估计有关。通过分析可以看到，土地利用模式的改变（产业调整、生活方式变化、经济发展、社会娱乐及其他非由家出行比例增加等)必然导致依据调查年情况所导出回归系数的变异。由于规划者难以预料未来的变动情况，而使预测准确性蒙上了一层潜在误差，这是交通规划预测中的一大难题。
② 类别分析模型
类别分析突出家庭作为基本单元，起到制约作用，用将来生成率求得将来出行量，它能够处理出行生成与土地使用变量之间的非线性关系。
类别分析法首先在美国Puget Sound区域交通调查中提出，是一个居住土地使用的出行生成模型。西方国家经验证明：有三个土地使用变量即小汽车拥有量、家庭大小和家庭收入影响家庭出行生成。根据这些变量把家庭横向分类，并且由家庭访问调查资料计算每类的平均出行生成率。然后用位于该区的各种类别的家庭数乘以相应类别的平均出行率，总计每种家庭类别的出行量即可得到该区的出行量。这种方法多用于城市交通规划，用于高速公路规划则需依据实际情况重新选择有关变量。
该类模型具有直接易了解、适用范围广、可纳入政策敏感性因素等优点,但也具有模型检验困难（总方差未知）、每一小区规划年的资料预测繁杂困难、各类别中出行生成率假定不变有争议等缺点。
⑵ 出行分布
出行分布模型基本上可分为两种方法：增长系数法和综合法。增长系数法随其演变过程又可分为四种类型：常增长系数法、平均增长系数法、弗来特（Fratar）法及底特律（Detroit）法.综合法主要有两种类型：重力模型法和机会模型法。熵（Entropy）法则可包括以上两大类，能把它们从理论上统一起来。
增长系数法完全是基于出行始点与终点区的增长特性，利用现状OD表求算将来OD表.综合法则是将出行空间阻碍因素与地区增长特性一并考虑的模拟分析法。前者适用于小地区或区域之间出行不太受空间阻挠因素的影响、而只受地区间产生及吸引特性影响的出行空间分布形态，而后者则适应于地区出行空间分布形态同时受空间阻挠因素重大影响者使用，是
一种空间互动形态模拟分析的方法。它可利用现状OD形态选出一种模型，然后依据所预测的将来出行生成量推算将来的OD表.有关具体模型见第四章第三节所述.
⑶ 运输方式划分
出行方式划分即交通工具分配与选择就是指人(或物)的出行次数在不同交通方式(交通工具)之间进行划分(分配或选择）。出行因目的不同，在空间上有起点及讫点的不同分布形态,而选择使用不同的交通工具，亦将影响其空间的分布形态。出行方式划分的影响因素较为复杂,与规划区域的交通工具种类、交通政策、出行产生与分布的实际情况以及交通方式本身的运营特性有关。
如何评价各种交通方式是否具有吸引力，除主要与各种交通方式的主观因素，如准点率、方便、舒适、安全、运价等有关外，还与出行者的社会经济特征(如收入水平）及所处的地理位置(住在城区还是乡村）及出行类型(上班、上学还是购物)等有关。由于影响因素复杂，真实地模拟选择交通方式有很大困难.

⑷ 交通量分配
交通量分配就是根据已知各分区之间的出行交换量，具体地确定它们所选用的路线，所使用的道路，也就是把各分区之间的出行分布（交换）量分配到各条具体道路上的方法。实际工作中常需要利用计算机来处理。在用计算机对公路网络进行分析前，需先把公路网抽象化，即把公路网抽象为点（交叉口、城镇、交通枢纽)和边(公路路段）的集合体，图5-3即为经过抽象后的某公路网络。
计算机对公路网的辨识及搜索,是通过把网络抽象为一个数学模型来进行的。通常的方法有邻接矩阵法、边目录法及邻接目录法。目前普遍采用比较省内存、搜索速度快的邻接目录法。
邻接目录法采用两个数组表示网络的邻接关系，一组为一维数组R（i）,表示与i节点相接的边的条数，另一组为二维数组V(i，j)，表示与i节点相邻接的第j个节点的节点号。图5—3所示网络的R(i)、v（i，j）两数组如表5-1所示
根据该两数组,计算机便能判别节点与节点之间的邻接关系。采用邻接目录法对网络进行搜索及网络特性运算(如最短距离分析,交通量、车速、饱和度等分析）比邻接矩阵法、边目录法要方便得多，并且网络越复杂，这种方法越有效.
对于交通量分配，国内外均进行过较深入的研究.教学规划方法、图论方法及计算机技术的发展，为合理的交通量分配模型的研究及应用提供了坚实的基础。国际上通常把交通量分配方法分为平衡模型和非平衡模型两大类，并以Wardrop第一、第二原理为划分依据。
Wardrop第一原理指出：“网络上的交通以这样一种方法分布,就是所有使用的路线都比没有使用的路线费用小”。Wardrop第二原理认为；“车辆在网络上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小”。平衡模型是近十年来才发展起来的。
如果出行分配模型满足Wardrop第一、第二原理，则该模型为平衡模型，其中满足第一原理的称为使用者优化平衡模型(User—Optimized E—quilibrium），满足第二原理的称为系统优化平衡模型（System—Optimized Equilibrium）。
如果分配模型不使用Wardrop原理，而是使用了模拟方法,则被称为非平衡模型.目前国内大量使用的是非平衡模型，平衡模型尚有待于进一步研究。
3、规划方案设计
方案设计的主要含意是布局优化，就是要确定一个合理高效的建设布局和实施方案,以对内充分发挥高速公路的特性与功能,形成运输优势；对外充分发挥社会功能,形成经济优势，实现交通功能和土地开发诱导功能的双重效应.
⑴ 高速公路布局的原则
根据高速公路的特点，在拟定高速公路布局方案时，一般应遵循以下原则：
①在地理空间上的分布与交通流的空间分布基本一致，处于运输大通道位置，同时其发展趋势是向网络状结构演进，以增强机动性，形成规模经济I
②与其它运输方式的运网保持良好的衔接：
③与其它公路的比例适当，能充分发挥公路网的利用效益，
④与城市交通体系有良好的衔接，且对重要城市而言,有尽可能高的
覆盖率；
⑤适应地理经济条件，尽可能节省投资.
⑵ 备选方案的拟定
在拟定备选方案时，首先应确定路网节点，然后再按照上述原则,拟定土地利用和高速公路系统的几种不同规划方案。所选择的布局类型将直接影响土地利用情况,反之亦然。每种土地利用形式可使用不同的网络结构，各种方案可包括高速公路规模、走向、新建或改建的任意组合。由于实际条件的限制,可行的备选方案数目总是有限的.实际工作中，还应尽可能有效地利用现有设施。
高速公路的间隔距离主要取决于城市或地区的人口、路线的通行能力及建设成本。随着高速公路间隔距离的减小，出行成本也减小，但建设成本则增加.在某一间隔距离点之外，建设成本的增加可能比出行成本的减小更快,因而造成总成本上升。总成本最低的是间隔距离点，也是确定新线之间或到老线的最优间隔距离。新建高速公路应与现有的高速公路和整个公路网相结合，这样可在没有重复的情况下对全区提供最大效率的服务.
⑶ 方案检验与评价
有了备选方案后，就可进行检验和评价，以确定满足预定规划目标且在技术和经济上可行的最优方案.方案检验的第一个项目是交通量分配.此时对每一个备选方案,在交通量预测模型中使用相应的规划路网,求出各条连线的交通量，并将分配交通量与通行能力进行比较，以检验其满足估计的交通量的能力，同时也可评价各分区间的可达性。
第二个主要检验项目是经济性,常采用成本效益分析法，将每个备选方案的建设成本与其产生的效益进行比较，以检验各方案的成本与规划目标所定指标的差异程度。
在评价过程中，还可检验社会经济、环境等其它因素.由于这些因素大多无法定量表示，因而常采用专家评分的办法加以确定,然后检验其与规划目标的差异大小.通过这些检验与评价，就可排除其它方案，而只保留几个较优的备选方案进行最后比选。
综上所述，四阶段法的规划方案设计是一种以基本原则为指导,以路段分配交通量为依据，以专家经验为基础的模拟比较过程，其基本步骤如图5—4所示。
4、规划方案的选优与实施
高速公路规划是一项多层次、多目标、多因素的复杂工作，常会根据发展战略、交通需求、投资规模、建设能力等约束条件，拟定出多个备选方案，而各个方案的不同指标的优劣程度又可能是互相交错的。因此如何根据多方面、多角度的综合考虑,全面衡量，从多个备选方案中找出相对比较合理的方案，以作为规划的最终结果,就是高速公路规划工作的重要内容之一，也称为规划方案的选优问题。
⑴ 规划方案的评价指标
评价指标是用以描述和反映规划方案各方面特性的一些物理量,是判别规划方案优劣及进行方案比选的基本依据。选择评价指标,应本着科学性、合理性和简明性的原则进行，既要全面反映规划方案的各种特征,又要便于获取和量化，各指标间还要相互独立，不能重复和交叉.对高速公路方案的评价，一般可从适应性、合理性、可行性和经济性等四个方面来综合考虑,每个方面所包含的具体指标可参见表5—2所列。其中适应性、可行性及经济性的指标为定量指标，可由具体数字计算得到，而合理性的指标则是定性分析指标，可由专家打分评定。由于高速公路规划涉及范围广、影响时效长，因而在进行方案的比选时,尤其要注意定性指标，不仅要考虑直接影响，而且要考虑间接影响，同时顾及近期和远期。合理性指标就是为反映国家政治、交通和技术等方面的政策要求而设置的，因此在选择方案时必须首先考虑。
在这些指标中，连通度是构成路网的边数与节点数目的比值，反映路网中各节点间的连通程度和布局格式;网效率与覆盖率则直接体现高速公路网的布局合理性和服务范围;拥挤度从宏观上反映了整个路网的负荷能力与交通需求的适应情况；拥挤里程率则反映了道路技术等级分布与交通量分布的适应情况;网车速则是服务水平的直接反映。规划方案在政治方面的合理性主要是指有利于加强国防,促进民族团结，保持国家安定；在经济方面的合理性则是指符合国家政策和社会经济发展规划，有利于促进规划区的资源开发和产业开发，有利于改善投资环境，扩大市场，促进区域经济的发展；在文化生活方面的合理性，则是指有利于加强地区间的文化交流，加强城乡联系，方便人们出行，增加就业,改变生活方式，提高收入等.可行性指标是建设总成本的反映.由于规划是宏观性的，因而其经济性指标较难测算,即使能算得一个数值，可信度也不高，所以意义不大,在实际中可省略.
这些指标都从不同侧面反映了规划方案的优劣程度，所以在分析评价时必须给予全面的综合考虑。由于方案选择是一个主观决策过程，因而除考虑客观指标外,还需考虑决策者的主观偏好，这就需要通过给各指标赋予不同的权重系数来解决。权重系数不是二个定值，对不同的地区、不同的路网及不同的发展战略思想都会有所不同,一般可通过调查,采用层次分析法（AHP）来确定。
⑵ 模糊选优原理
设有m个备选方案:A：,A：,…，A。；n个评价指标，则记第i个方案的
指标集合为Xi；(Jil，Ji2，●●·，工In)，i＝1，2,●●·，，n；再设评价比选的基准方案
为A。，则基准方案的指标集合为Xo＝（Xo，，．．T02，…，J。。).定义模糊集合A的
隶属函数为:
4‘叫：t2：笋,，。三三Xoj卜
其中Aoj‘A(X00三l;卸:A(xij）√＝1，2，…，”
则称Ne(i）；Ne（A。，A1)二1一∑O，ld刨一卸I为模糊向量A。与力i的贴
近度，式中uJ为第了个评价指标的权重：
∑oJ1
j二1
注意到d。j三1,所以贴近度计算式可写为:
贴近度反映了方案Ai与基准方案的指标A.的接近程度，只要合理确定基准方案的指标集合，就可根据贴近度的大小,排出备选方案的优先顺序。由于高速公路规划方案的评价指标物理含意明确，除了其值越大越好的指标外，就是其值越小越好的指标，不存在不能比较的问题；加之方案选择是从已有的数个方案中挑选“较好”的，而不是在未知的范围内寻求“最优”的，所以可取备选方案中各指标的最佳值作为基准方案的指标值,即J幼＝dp“工1i，x2i，…，I删)，．／‘1，2，…，，I。例如连通度、覆盖率、网车速等指标取最大值，而拥挤度、所需投资等项指标则取最小值,其余指标依此类推。那么按照择近原则，则贴近度越大的方案其综合功能就越优。
⑶ 案例分析
以某地区交通网络规划为背景，根据预测,结合考虑历史、政治方面及政策方向等诸项因素,初步拟定了三种规划方案,现选用七项指标来进行方案的评价和选择.拟定方案的各项指标值‘u
根据专家咨询和分析计算,得到各指标的权重及三个方案的各项指标值如表5—3所列，按前述方法取定的基准方案的各项指标值亦列于表5—3中.由基准方案的指标值，采用隶属函数计算到的三个方案的模糊向量值列于表5—4。最后利用公式：
各方案的模糊向量o，j 表5—4
计算得的各方案的贴近度亦列于表5—4由表中数字可见，各方案贴近度的大小顺序为:
所以方案优序为：方案A，优于方案A:优于方案A。，仔细分析一下基准方案的各项指标的取值,可见其中有四项来自方案A，的指标值,因而出现这个结果就不难理解了。当然权重系数也有影响，如果调整对各指标的偏好结构，方案排序也将产生相应的变化.这正是宏观方案评价选择的决策特点。
在全部规划方案经过评价和选出最优方案并被采纳后，就进入规划的实施阶段。实施阶段可根据最优方案的项目排序制定五年计划，并依据项目的重要程度安排进行可行性研究和设计。
在一个时期的规划实施完成后,应根据实际情况的变化对规划方案作相应的跟踪调整，鉴于高速公路发展建设的重大影响，这种调整必须因地制宜，适时进行。可是全网的、局部的，或个别路线、路段的，目的在于充分利用有限资源，使运输供给最大可能地满足运输要求的变化。
三、总量控制法
密切结合我国国情对公路网规划的理论与方法进行系统的研究，在以往还是个空白。近年来,随着改革开放的深入，公路建设迅速发展，这方面的研究日益受到人们关注.西安公路交通大学通过多年的研究和实践，首先提出了公路网规划的“总量控制法”。经国内30个省、市、县域的实践，收到了积极的成效。
总量控制法是从宏观上、整体上科学地把握规划区域内在规划期间里与公路交通运输密切有关的一些总量变化趋势,将预测的将来交通流量较好地分解到布局合理的公路网上去,并由此安排规划路网建设序列的一种规划方法.其优点是:思路清晰，理论完善，方法简便，符合国情，节省人力、物力及时间。但交通量在路线分配上,尚有进一步完善之处。
公路网规划的总量控制法其流程如图5-5所示.
公路网规划的总量控制法着重解决如下几个问题：对现状公路网的剖析和评价;现状公路网对区域未来经济发展的适应性；公路网与其它运输方式的有机结合;公路网建设的合理规模；公路网的合理布局；公路网的建设序列；公路网规划方案的综合评价;公路网建设资金的筹措。
在总量控制法的工作程序中,每一步都有其具体工作内容，相应地有其科学的理论与方法，本节将进行重点介绍
1、现状公路网分析与综合评价
⑴ 公路网特征参数
现状公路网分析是指运用一些参数（图5—6）,对当前公路网上的交通流状况、道路状况与公路网所提供的服务水平及其通达深度等方面,从宏观上、整体上给以定量的反映。同时，对公路网改扩建计划的制定及对现状公路网和未来公路网规划方案做出综合评价等建立较可靠的定量基础，并为领导决策提供科学依据。
①公路网交通特征基本参数
现用“公路网流量”、“公路网车流密度”及“公路网车速"（分别简称为网流量、网密度及网车速)作为描述整个公路网上交通流特征的物理量，称它们为公路网交通基本特征参数.
公路网流量 指组成