城市快速交通（共11篇）
城市快速交通 篇1
0 引言
在城镇化快速发展的过程中, 城镇人口的增加、产业结构的优化和居民消费的提升, 促进运输需求不断增长, 对运输质量和效率的要求也越来越高。特别在快速城市化的城市群区域, 人员高度集聚, 经济活动活跃, 贸易交流频繁, 区域呈一体化发展态势, 交通运输面临的压力日益增加。为更好的发挥交通对经济社会的支撑、服务、引领作用, 有必要开展城市群交通发展研究, 使交通发展更好地适应快速城市化的发展要求。本文从交通与城市群发展相互作用的角度出发探讨、分析城市群交通特点、交通发展模式, 并结合苏南城市群进行案例分析。
1 交通与城市群空间发展
1.1 交通对城市化的能动作用
城市群区域空间结构是各个城市的经济结构、社会结构、规模结构、职能结构等在空间地域上的投影[1]。影响城市空间布局的4个因素为自然因素、可达性、建设发展和动态作用。其中可达性和动态作用与交通发展有直接关系。
交通发展与城市群演化是相互依赖、相互作用的过程。交通对城市群空间发展的引导作用主要体现在两个方面: (1) 促进了城市用地空间扩展, 并对扩展方向具有指向性的作用[2,3,4]; (2) 直接改变了城市的区域条件和辐射范围, 出现新的交通区位优势, 产生卫星城和新的城市功能区, 进而改变城市群的空间结构。
1.2 交通与城市群空间布局
城市的发展历程一般按照:单个城市—都市区、都市圈—城市群的规律发展演变。在城市发展初期, 为单核的中心城市。当单核城市集聚发展达到一定阶段, 城市人口和各种功能超越出了原来的城市范围, 中心城区的功能有向外疏解的需求, 这一需求表现为在周边形成多个卫星城市, 形成围绕核心城市布局的都市区。卫星城市的功能进一步增强, 城市用地进一步拓展, 二代、三代卫星城逐步出现, 都市区与都市区连绵成片, 形成大规模的城市群, 见图1。
卫星城大多沿着区域交通基础设施布局, 特别是沿着高速公路、铁路聚集, 形成城市聚集的发展走廊。在快速城市化时期, 城市空间发展往往具有突变性和非理性的现象, 城市发展方向在较大程度上受社会主导利益和人为选择的影响。这往往造成城市空间的无序蔓延, 产生各种交通问题, 如高速公路容量过于饱和、干线公路城镇化严重等。
2 城市群交通特点分析
对城市群交通进行研究时, 主要从中心城市与中心城市之间、中心城市与其外围城镇之间, 及城市群与都市圈内部2个层次。
2.1 城市群交通特点分析
城市群交通需求特征与城市群职能分工、等级划分等密切相关。快速城市化发展时期, 人力、能源、资源以及产业在各城市间合作交流, 交通需求发展迅猛。
因核心城市的分布排列不同, 城市群城镇体系布局表现为带状或网络状。城市群布局结构尽管存在很大的不同, 但主要运输走廊分布特征明显, 即表现为不同核心城市之间的高强度运输需求, 通常沿这些走廊地区也是产业集聚发展带。与需求相对应, 核心城市之间具有大容量的运输通道, 呈现“点-轴”式的网络布局[5], 见图2。核心城市间的交通发展模式为多方式的, 一般为铁路和公路组成的复合型运输通道。
2.2 都市圈交通特点分析
都市圈内部交通需求的变化与人口增长重心有极大的关联性。都市圈核心区由于居住人口外移和相对稳定的就业岗位, 人口增长相对较缓。外围地区人口形成新的增长极, 交通出行总量随之显著增加。由于人口的外迁, 郊区开发了大量的居住用地, 但工作岗位仍集中于中心区, 居住和工作的空间分离产生了高度集聚的通勤交通需求, 主要呈向心、放射状分布。
当城市人口、产业集聚到一定的规模, 为了疏导中心过于集中的交通压力, 一般在建成区的中心附近建设环路, 环路吸引车辆绕行以缓解环内的交通压力, 也增强了核心区周边的紧密联系。放射状通道拓展了城市的发展空间, 增加了城市外围地区至中心区的可达性, 促使城郊发展一体化。放射通道与环形网络形成互补, 促使城市不断以“环+放射”圈层状结构较为稳定地向外拓展, 交通网络密度也依据圈层由内向外递减。
3 城市群交通发展模式
都市圈核心城市之间表现为高度集聚的区域运输走廊。都市圈内部表现为围绕核心城市的放射状运输走廊, 具有明显的圈层特征。
3.1 城市群交通发展模式
城市群核心城市间的交通方式一般包括铁路和公路2种运输方式, 水运、航空运距较大, 一般作为城市群对外的交通方式。
铁路作为一种便捷、快速、大运量的交通系统, 能促使大城市、都市圈经济集聚, 使都市圈之间的空间联系密切而形成联合体空间格局。铁路作为连接都市圈之间的重要纽带, 对促进沿线城市一体化发展起着重要作用。服务城市群核心城市间联系的铁路包括3个层次, 分别是高速铁路/客运专线、国铁干线、城际轨道, 各层级轨道交通技术特性和功能定位见表1。公路运输方式包括高速公路和国省干线公路, 高速公路主要满足快速的客运交通需求, 国省干线公路主要承担区域中短程的货物运输。城市群与外部区域之间长距离、大运量的货运则主要依靠铁路和水运。
3.2 都市圈内交通发展模式
都市圈内部表现为围绕核心城市的放射状运输走廊, 具有明显的圈层特征。内圈层轨道交通处于主导地位, 中圈层适度发展快速公交BRT和都市圈轨道, 外圈层以小汽车出行模式为主。
内圈层, 及核心城市内部。由于高速公路对城市空间具有阻隔作用, 因此在核心城市外围建设高速公路环线, 一方面将过境交通外移, 另一方面使城市空间扩张被限制在边界以内。核心城市内部建立以城市轨道交通为骨架、城市常规公交为主体的运输方式。
中圈层, 及周边卫星组团。在周边卫星城市发展规模较小时, 尚不具有建设快速轨道交通的条件。因此在初期阶段, 积极发展以BRT快速公共交通为主的交通方式, 以增强核心城市与卫星城的通达性。快速化改造区域干线公路, 适应不同区段的交通需求特点, 灵活布局公路和城市道路断面型式。在卫星城市发展至较大规模时, 建设都市圈轨道或市郊轨道。
外圈层, 及外围中小城镇主要依赖于区域干线公路和镇村公路, 满足小汽车机动化的出行需求[6]。布局镇村公交线路, 增强公共交通对中小城镇的覆盖。
4 苏南城市群案例分析
4.1 苏南地区的城镇化进程
“苏南城市群”是包括苏州、无锡、常州、镇江以及南京等城市共同构成的一个城市集合体。苏南城市群城市化发展速度很快, 2000年城市化率已接近50%。城镇人口经过1990~2000年间的快速增长 (年均增长率8.9%) , 2000年后增长速度明显放缓。2010年苏南地区城镇化率达到71%, 城市集聚程度很高, 见表2。
从发展阶段来看, 苏南城市群开始进入城镇化S形增长曲线的稳定发展阶段, 未来苏南城镇化将从单纯的量的扩张转为偏向内涵和质的提升上来。
4.2 苏南城市群交通发展现状
1) 公路网络基本完备。2011年, 苏南高速公路网基本完成, 面积密度达到5.9km/100km2, 远高于发达国家水平 (德国为3.5km/100km2、日本为1.7km/100km2、英国为1.4km/100km2、美国为1.0km/100km2) 。随着公路的发展, 公路已经成为构架和诱发地区内联系的关键力量。公路运输地位的上升表明苏南城市群正在发生类似西方城镇密集地区的空间整体化过程, 也为各城镇空间的外向蔓延提供了促进机制, 加剧城镇建成区的相互毗邻。
2) 干线铁路形成轴向复合通道。苏南核心城市间形成由高速铁路、城际铁路、普通铁路构成的复合通道。以京沪高速铁路为主满足对舒适性和时效性有较高要求的中、长途客运出行需求;以沪宁城际轨道为主服务于核心城市之间的城际交通需求;以京沪普通铁路为主服务中、长途货运需求。
3) 都市圈网络形态基本形成。目前, 苏南城市群已形成两大都市圈:南京都市圈和苏锡常都市圈。南京都市圈形成以南京为中心, 沿高速公路和一级公路呈放射状向外扩散的圈层式空间布局。苏锡常都市圈形成苏州、无锡、常州为核心向外扩散的“鱼骨状”多中心网络空间结构, 见图3。
4.3 苏南城市群交通发展存在的问题
1) 缺少区域轨道运输方式。苏南城市群中心城市之间高速公路、干线铁路建设较为完备, 但中心城市与外围城镇之间主要通过公路连接, 缺少区域快速轨道交通网, 甚至有的外围城镇与中心城市间只有普通公路相连通, 客货运通道形式较为单一和缺乏, 网络结构不完整。
2) 干线公路交通功能混乱。干线公路是全开放式的, 在中心城市郊区化过程中, 中心城市空间的拓展使得环线的功能变得模糊, 国道和干线道路在城乡结合部开始沦为城市内部道路, 道路功能在无形中发生显著变化, 但道路形态还来不及变换, 使得交通压力剧增, 造成经常拥堵。在苏南密集城镇地区特别是大城市城区附近, 干线公路同时承担了过境、出入境、短途集散转换等各种交通需求, 造成功能混乱。
4.4 苏南城市群交通发展对策
当前, 苏南地区城镇轴带连绵化, 外围城镇群体空间分散化的趋势正在逐步加剧, 促进空间集约、提高空间利用效率将是未来苏南地区城镇发展重点。在这一阶段, 需要发挥快速交通的“层级引导”和“节点集聚”作用, 引导区域城镇形成紧凑型网络空间。
4.4.1 优先发展轨道交通
抓住高速铁路、城际铁路、城市轨道等重大快速轨道交通设施建设的契机, 加快苏南城市群内干线铁路、区域快速铁路和城市轨道的发展。在构建轨道网络时, 注意形成多层次、全功能的多级结构网络, 避免向单级集聚后, 造成城市人口的过度集中。
1) 核心城市之间干线铁路布局。根据国家《长江三角洲地区城际轨道交通网规划》布局主骨架层轨道线路, 形成“三横四纵”的干线铁路布局。“三横”为京沪高铁、沪宁城际、南沿江城际;“四纵”为通苏嘉城际、盐靖锡宜城际、淮扬镇铁路、宁杭客运专线。本层线路以实现通过城际交通通道引导城镇集聚发展的要求为布局, 重点考虑满足沿江、沿沪宁地区发展带和都市圈中心市之间快捷联系需求, 见图4。
2) 核心城市与外围城镇间的区域快速轨道布局。南京都市圈极核圈层需求特征显著, 需要重点依托快速交通引导城镇沿轴线集聚发展, 增强核心城市对轴线地区的辐射带动作用。 (1) 适应南京都市圈城镇空间结构, 重点布局满足50km核心圈层城镇向心发展的城际出行需求的线路:南京—和县、南京—句容、南京—马鞍山、南京—溧水、南京—仪征线; (2) 对于轨道交通服务薄弱的天长—南京—高淳城镇发展轴, 布局城际线路引导集聚发展; (3) 结合南京地区重要交通节点禄口机场, 对南京-溧水、南京-高淳两线进行优化调整, 布局南京—机场—溧水—高淳线[7,8]。
苏锡常都市圈多中心网络化需求特征显著, 需要依托干线铁路布局鱼骨状的区域快速轨道。 (1) 依托沪宁轨道交通服务主轴, 围绕中心城市布局辐射下级节点的线路:常州—金坛、无锡—江阴、无锡—宜兴、苏州-张家港、苏州—常熟、苏州—昆山、苏州—太仓、苏州—吴江线; (2) 布局强化常泰城市组群内部联系的线路:泰兴—常州线, 结合昆太城市组群发展整合苏州至昆山、太仓2线; (3) 结合苏锡常地区交通节点硕放机场, 优化布局苏州—机场—张家港和苏州-机场-常熟线[7,8]。
4.2.2理顺干线公路功能
干线公路规划布局阶段应该统筹路网功能和城市功能, 坚持“靠城不进城”的原则, 与城镇保持一定的距离, 防止公路城镇化, 保障公路网总体运行效率, 同时也要充分考虑城市空间发展方向、产业布局, 保证干线公路对城镇、产业发展的支撑作用。
干线公路过境方式主要有:环形绕越式、内部穿越式、直线绕越式和混合型。应处理好干线公路与城镇节点的关系, 因地制宜, 根据城市规模和布局形态选择合理的过境方式。干线公路应与城市快速路、主干道衔接, 有效分离过境交通和城市交通, 方便城市对干线公路的利用。
5 结束语
随着城市化的快速发展, 城市群逐步形成, 如何发展城市群的交通值得研究。本文分析了城市群交通与城市空间发展的互动作用, 研究了城市群交通需求特点和发展模式。苏南城市群是国内高度城市化的地区之一, 本文以苏南城市群为实例, 分析发展的现状, 指出存在的问题, 提出未来的发展对策。研究成果对于城市群交通规划的近期改善和长远发展具有一定的指导作用。
参考文献
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城市快速交通 篇2
国办发[2003]81号
各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：
近年来，城市快速轨道交通（以下简称城轨交通）在我国得到较快发展，部分特大城市相继建成了一批项目，使城市交通状况有了明显改善，对充分发挥城市功能，改善环境，促进经济和社会发展起到了重要作用。
与此同时，一些地方也出现了不顾自身财力，盲目要求建设城轨交通项目的现象。有的未经国家审批，擅自新上城轨交通项目；有的盲目攀比，建设标准偏高，造成投资浪费；有的项目资本金不足，债务负担沉重，运营后亏损严重。为了加强城轨交通的建设管理，促进其健康发展，经国务院同意，现就有关问题通知如下：
一、坚持量力而行、有序发展的方针，确保城轨交通建设与城市经济发展水平相适应城轨交通项目具有一次性投资大，运行费用高，社会效益好而自身经济效益差的特点。因此，发展城轨交通应当坚持量力而行、规范管理、稳步发展的方针，合理控制建设规模和发展速度，确保与城市经济发展水平相适应，防止盲目发展或过分超前。现阶段，申报发展地铁的城市应达到下述基本条件：地方财政一般预算收入在100亿元以上，国内生产总值达到1000亿元以上，城区人口在300万人以上，规划线路的客流规模达到单向高峰小时3万人以上；申报建设轻轨的城市应达到下述基本条件：地方财政一般预算收入在60亿元以上，国内生产总值达到600亿元以上，城区人口在150万人以上，规划线路客流规模达到单向高峰小时1万人以上。对经济条件较好，交通拥堵问题比较严重的特大城市，其城轨交通项目予以优先支持。
二、加强城轨交通建设规划的编制、审批工作，严格项目审批程序
城轨交通发展直接影响到城市的布局结构和发展方向，应统筹规划、分步实施。所有拟建设城轨交通项目的城市（以下简称拟建城市），应在编制城市总体规划及城市交通发展规划的基础上，根据城市发展要求和财力情况，组织制订城轨交通建设规划，明确远期目标和近期建设任务，以及相应的资金筹措方案。规划由发展改革委员会同建设部组织审核后报国务院审批。
拟建城市必须重视和改进规划的编制和管理工作。要建立科学民主的决策机制，按照实事求是、量力而行的原则，提高规划编制水平，真正发挥规划对城轨交通项目建设和城市建设的指导作用。对规划建设城轨交通项目的线路，要搞好沿线土地规划控制，编制专项土地控制规划，防止新建建筑物对线路的侵占。
城轨交通项目的审批，要依据国务院批准的建设规划进行。拟建城市要根据国务院批准的城轨交通建设规划开展项目前期工作。项目按现行基建程序审批。原则上，城轨交通项目的资本金须达到总投资的40％以上。对社会保障资金有较大缺口、欠发教师及公务员工资、政府投资项目在建规模过大，与其筹资能力明显不适应的城市，其城轨交通项目不予批准。
三、严格控制建设标准，进一步降低工程造价
建设标准和工程造价高，是当前影响城轨交通发展的一个重要问题。城轨交通建设必须坚持经济、实用、安全的原则，严格控制工程建设标准。车站等设施装修要严格控制使用高档豪华材料。要通过提高规划、设计和施工水平，合理选择线路敷设方式、车站形式和换乘方式，采用科学的运营组织模式等措施，降低工程造价和运行费用。
四、切实加强城轨交通的安全管理，提高灾害防御和应急救助能力
要高度重视城轨交通建设、运营的安全问题，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，把确保城轨交通建设和运营安全作为头等大事切实抓好。在城轨交通项目的规划、设计、施工环节上，必须严格执行国家颁布的强制性标准，确保安全设施同步规划、设计和建设。在项目的立项、可行性研究阶段要认真进行安全、地质环境和地质灾害的评估，防止地质灾害等事故的发生。拟建城市要保证安全资金的投入，建立处理突发事件的应急机制，提高城轨交通灾害防御和应急救助能力。
五、改革建设经营管理体制，提高投资效益
城轨交通资金需求量大，仅靠政府单一投资渠道建设，难以满足城市建设发展的需要。要进一步开放城轨交通市场，实行投资渠道和投资主体多元化，鼓励社会资本和境外资本以合资、合作或委托经营等方式参与城轨交通投资、建设和经营，并采取招标的方式公开、公正地选择投资者。在融资渠道上，鼓励和支持企业采取盘活现有资产、发行长期建设债券和股票上市等方式筹集资金。城轨交通沿线土地增值的政府收益，应主要用于城轨交通项目的建设。
要改革现有国有城轨交通企业的经营体制，引入竞争机制，增强企业活力，提高管理水平和效益。要通过加强管理，理顺价格，开拓经营范围，提高企业自我积累、自我发展的能力，减轻城市财政压力，逐步实行自负盈亏。
六、坚持装备国产化政策，促进设备制造业发展
拟建城市要认真贯彻设备国产化的有关政策，积极采用国产设备，促进国内设备制造业发展。要不断提高城轨交通项目设备的国产化比例，对国产化率达不到70％的项目不予审批。进口的整车设备要照章纳税。原则上不使用限定必须购买外国设备的境外资金。必须进口的设备，要实行招标采购，所需外汇尽量使用国内银行外汇贷款。要通过规范城轨交通建设标准，完善技术政策和技术体系，规范和统一设备制式，为国内设备制造企业生产和研发创造条件。国内城轨交通设备生产企业，要加快人才培养和技术更新，通过技术引进和自主开发，提高设备制造能力和市场竞争力，确保为城轨交通项目及时提供所需设备。
中华人民共和国国务院办公厅
城市快速交通 篇3
城市轨道随着城市圈的扩张和城市硬设施升级，市民对于通勤时间和成本的要求成为其发展的内在驱动力。面对城市日益恶化的拥堵情况，政府策略从向空间要效率转为向管理要效率，通过交通管理控制智能化改善出行质量、提升交通运行效率。
公共设施建设将会持续加速，以适应城镇化的发展。随着城市人口的膨胀以及人民对城市生活要求的提高，城市轨道交通、医疗设施、排水系统等基础建设未来将会持续进行。一些推测认为，未来一线城市的人口增速远高于二、三线城市，因此轨道交通的需求尤为迫切，这部分对投资的拉动也最为明显。分析人士指出，如果中国的城镇化持续推进，那么轨道交通的投资在“十二五”之后将有着进一步扩张的可能。值得关注的行业包括轨道交通、钢铁、工程机械、城市管网和管道建设。
铁路发展始终是基建中无法绕开的一项，尤其是以高铁为代表的客运网路系统的建设，以及以重载铁路为代表的货运系统铺设，之前一时停顿的高铁项目，如今已经重新启动。目前也很难改变铁路建设在我国当前格局形势下在刺激经济方面巨大的带动作用，同时也不能动摇其在整个固定资产投资链条中的重要地位。
据一些券商研究员的估算，未来3年内铁路每年的新增里程数都应在6800～7000公里左右，折合未来3年内仍然平均有约5700亿元的投资需要。单论高铁建设而言，预计今年新增营运里程数在3300公里左右，而13年新增里程数约在3700公里以上，14年也约有2000公里左右的新增里程数。全年铁路固定资产投资应当是一个“前低后高”的态势，其中涉及诸多相关上市公司。
除了高铁投资外，城市轨道交通的投资正逐年增多。据长江证券的报告，轨道交通的招标陆续启动，去年四季度和今年将是轨道交通建设招标的高峰期。截至去年11 月底，通过可行性研究报告的3634 亿元的项目，基本都已完成首次土建招标，部分已陆续开工，今年会进行后续的土建招标；而近期规划中的5400亿元项目，除了部分项目已先行招标外，多数将在今年招标并开工。
铁路、高铁、轨道交通类企业市场份额将继续提升
近年来，轨道交通线路迅速增多，受此影响，中国中铁、中国铁建、隧道股份等具有资金优势的大型公司的市场份额将继续提升，中国水电等大型建筑央企也将借助于资金优势逐步扎根，而一般的区域性公司市场份额则会下降。
中国中铁和中国铁建是我国轨道交通建设领域最大的两家公司，但它们的轨道交通业务收入占比较小。隧道股份的轨道交通业务收入占比超过40%，在长三角地区的市场份额约为20%，受益于轨道交通建设的新高潮，公司在昆明、南京、杭州、宁波、南昌等城市都有望获得大额轨道交通订单，公司的轨道交通业务有望大幅增长。
中国南车601766
总股本 1380300万股
每股净资产 2.28元
2011年每股收益：0.33元
2012年前三季每股收益0.21元
预计年报披露时间：3月29日
基本情况
国内轨道交通装备领域的双寡头之一，在机车、客车、动车组、城轨地铁车辆等轨道交通领域市占率均接近或超过50%。
特别关注
2013-2014年将迎来高铁通车里程的高峰，铁路动车组年需求将达到550亿-700 亿元，预料公司动车将获得一半份额，加之新产业板块超100 亿元的收入，增长确定性高。
中国北车601299
总股本：1032000万股
每股净资产 ：3.26元
2011年每股收益：0.36元
2012年前三季每股收益：0.24元
预计年报披露时间：4月29日
基本情况
国内轨道交通装备领域的双寡头之一。
特别关注
目前在手订单共计600 亿元，预计“十二五”期间铁路投资2.8 万亿元，其中18%-21%投资在铁路设备上（包括车辆设备和信号设备）。未来动车、城轨车辆每年增长不低于300 辆将成为公司稳定的收入来源，作为动车及城轨制造的龙头之一，未来前景看好。
海南高速000886
总股本98900万股
每股净资产 2.62元
2011年每股收益：0.158元
去年前三季每股收益0.09元
预计年报披露时间：4月25日
基本情况
公司是少数几个海南国资旗下上市公司之一。海南交通运输厅为公司实际控制人。明确将积极创造条件推动优质资产上市。
特别关注
目前，公司下属高速公路建设和养护管理、房地产开发销售、旅游服务业等三大主业，盈利主要依靠房地产行业。
同时，公司基础设施建设也为未来控制相关土地资源带来契机，分享土地升值和建设外溢价。
永贵电器 300351
总股本7860万股
2011年每股收益：1.26元
每股净资产 11.25元
2012年前三季每股收益0.77元
预计年报披露时间：4月19日
基本情况
公司是我国主要的铁路轨交车辆连接器制造供应商，是动车CRH2 型216芯连接器唯一国产供应商。2011 年受“7.23”事故影响，实现销售收入约1.9 亿元，同比增长7%。
特别关注
预计2013年，随着铁路建设投资恢复以及车辆招标临近，公司主营业务收入将进入高速增长期。据测算，13 年动车连接器市场空间有望接近6亿-10亿元，公司市场占比有望快速提升。受益城轨建设通车高峰来临，城轨车辆连接器需求旺盛，前景看好。
攀钢钒钛000629
总股本 3435900万股
每股净资产 1.80元
2011年每股收益：-
2012年前三季每股收益0.90元
预计年报披露时间：4月26日
基本情况
国内规模最大的铁矿石公司。据公司公告，白马矿二期、卡拉拉一期项目投产后，公司将形成年产2360万吨铁精矿的生产能力。
特别关注
尽管钢铁行业存在产能过剩问题，但消费规模如果不在短期内大幅缩水，对铁矿石需求将维持在一定水平上。城镇化各类基建项目为消费提供了支撑。公司已成为国内铁矿石储量和铁矿石采选能力领先、具有一定国际竞争力的特大型矿产资源龙头企业。
冀东水泥 000401
总股本 134800万股
每股净资产 8.69元
2011年每股收益：1.24元
2012年前三季每股收益0.18元
预计年报披露时间：4月16日
基本情况
水泥行业中的龙头企业，主营硅酸盐水泥、熟料及相关建材产品的制造、销售。
特别关注
城市快速公共交通线路规划探析 篇4
1.1 协调性原则
城市快速公共交通的规划运营, 在保持自身相对独立性的同时, 还应与城市基础设施建设、土地综合利用、人口流量大小、国家公共交通政策等客观因素保持相互的协调性, 这样才能确保更好、更快、更合理地建设与发展城市快速公共交通[1]。
1.2 整体性原则
城市交通是一个多需求、多目的、多层次、多功能的复杂体系, 任何一种交通方式都不可能满足城市交通的全部要求, 城市交通是由一个多种交通方式彼此配合构成的整体, 快速公共交通从功能上讲, 不是一个独立、封闭系统。因此, 在进行城市快速公共交通线路规划时, 必须树立交通一体化观念, 把城市快速公共交通纳入城市综合交通的子系统, 充分考虑与整个城市交通乃至区域交通的关系, 充分考虑与其他交通方式的协作和竞争对快速公共交通的影响。
1.3 可持续发展原则
无论何种交通方式, 都应注重保护人类赖以生存的自然环境, 实现城市交通的可持续发展。较其他交通方式而言, 城市快速公共交通本身具有能源消耗低、速度快等特点, 在规划建设与运营中, 应尽可能避免破坏城市生态环境;处理好能源浪费、尾气排放、噪声污染等系列问题;确保城市快速公共交通建设不会影响到城市居民的日常生产和生活。
2 城市快速公共交通系统规划技术方案
2.1 城市公交骨干网络规划
1) 公交骨干网络规划布局理念。在人们出行使用的交通工具中, 公交车占据十分重要的地位, 公共骨干网络建设要担负起居民中长远距离出行的职责。因此, 在城市公交骨干网络规划布局理念上应偏向纵向通道的发展, 同时还要兼顾城市市区人口数量与用地规模, 这样才有利于拓展城市的发展框架, 提高服务水准, 帮助城市缓解交通方面面临的压力。考虑到大城市交通资源非常有限, 在公交骨干网络设计中, 需要将轴线与向心性凸显出来, 并且每一个功能团之间都需紧密联系, 尽可能避免公交车穿越市区中心或市民在市区中心进行换乘。
2) 公交骨干网络构架。目前, 部分城市选择近乎十字形的公共交通骨架结构, 但这种骨架结构覆盖的范围较窄, 需要进一步改进与完善, 以更加符合人们的出行要求。一般来说, 城市公共交通网络布局结构是由交通轴线、截射、方格、射线以及方格环几个部分组成, 在进行城市公共交通网络构架设计时, 可根据城市用地和空间分布等实际情况, 结合已有的路网构架以及可以实现的路网构架, 在组成部分中做出针对性选择, 如有的城市选择“放射+环+部分方格”的网络构架模式等。
2.2 城市快速公交线网模式规划
一般地, 城市快速公共交通线网模式分为封闭式和开放式两种。图1属于封闭式线网模式, 从结构上来看很简单, 但其优缺点非常突出。该模式的缺点是在城市关键的快速公交站台设计配套的接驳支线, 假如支线公交处于城市快速公交覆盖范围之外, 无论是起点还是终点都非常不便, 所以, 乘客想要到达目的地, 就必须换乘公交车, 这样必定会涉及到换乘站台的建设, 最终导致主线与支线站台无法共用, 乘客换乘很不方便。该模式的优点在于支线不需要进入到专用的车道之中, 可以提升主线的快速服务水平, 将主线的作用最大限度地发挥出来。
图2属于开放式组合线网模式, 它是由多条线路相互叠加构成的, 也就是多条公交线路在快速公交专用车道上同时使用。但该模式的缺点在于专用车道过多, 频繁占据道路资源。线路多, 容易出现专用车道堵塞的尴尬局面, 同时, 常规公交在一定程度上也会影响专用公交车道作用的发挥, 以及使用效率的提升。但此类线网模式的优点在于能够覆盖较大的范围, 乘客不用多次进行公交车换乘, 公交车行驶的线路同乘客出行的方向基本吻合, 且车辆配置兼顾灵活性, 大大方便了乘客的出行[2]。
3 结语
目前, 针对城市快速公共交通的研究很多, 大部分都集中在线网与系统的规划上, 但是对细节的把握还有所欠缺。因此, 对于城市快速公共交通线路的规划还有待继续进行深入研究, 确保在面对不同线路、不同交通量和吸引量时都能妥善处理, 以推动城市快速公共交通的健康发展。
参考文献
[1]涂雨晨.南昌发展城市快速公共交通系统的研究[D].南昌:南昌大学, 2012.
2014年美国增长最快速城市 篇5
中产平均年薪：6.4万美元
2013年人口增长率：2.5%
未就业率：4.89%
2.罗利 北卡罗来纳州
中产平均年薪：6.48万美元
2013年人口增长率：2.15%
未就业率：5.69%
3.凤凰城 亚利桑那州
中产平均年薪：6.42万美元
2013年人口增长率：1.67%
未就业率：6.4%
4.达拉斯 得克萨斯州
中产平均年薪：6.67万美元
2013年人口增长率：1.91%
未就业率：5.83%
5.盐湖城 犹他州
中产平均年薪：6.22万美元
2013年人口增长率：1.33%
未就业率：4%
6.丹佛 科罗拉多州
中产平均年薪：6.49万美元
2013年人口增长率：1.75%
未就业率：5.95%
7.奥格登 犹他州
中产平均年薪：5.6万美元
2013年人口增长率：2.05%
未就业率：4.03%
8.夏洛特 北卡罗来纳州
中产平均年薪：6.19万美元
2013年人口增长率：1.92%
未就业率：6.96%
9.奥兰多 佛罗里达州
中产平均年薪：5.57万美元
2013年人口增长率：1.82%
未就业率：5.76%
10.休斯顿 得克萨斯州
中产平均年薪：7.21万美元
2013年人口增长率：1.82%
未就业率：5.75%
11.西雅图 华盛顿州
中产平均年薪：7.14万美元
2013年人口增长率：1.1%
未就业率：5.78%
12.亚特兰大 佐治亚州
中产平均年薪：6.25万美元
2013年人口增长率：1.27%
未就业率：7.07%
13.普罗沃 犹他州
中产平均年薪：5.54万美元
2013年人口增长率：2.48%
未就业率：4.04%
14.珊瑚角 佛罗里达州
中产平均年薪：5.21万美元
2013年人口增长率：2.41%
未就业率：6.22%
15.棕榈湾 佛罗里达州
中产平均年薪：6.33万美元
2013年人口增长率：1.53%
未就业率：6.6%
16.博伊西 爱达荷州
中产平均年薪：5.53万美元
2013年人口增长率：1.66%
未就业率：5.39%
17.明尼阿波利斯 明尼苏达州
中产平均年薪：6.34万美元
2013年人口增长率：1.01%
未就业率：4.37%
18.北港 佛罗里达州
中产平均年薪：5.14万美元
2013年人口增长率：1.42%
未就业率：6%
19.圣何塞 加利福尼亚州
中产平均年薪：10.05万美元
2013年人口增长率：0.51%
未就业率：6.26%
20.圣安东尼奥 得克萨斯州
中产平均年薪：5.83万美元
2013年人口增长率：1.83%
未就业率：5.72%
城市快速交通 篇6
1 南京市城市快速扩展特征分析
1.1 南京市城市快速扩张的时间特征
1.1.1 人口增长特征
1990年代以来, 南京市人口增长呈现不断加快趋势。2000-2007年, 南京市总人口从582万人增长到741万人, 年均增长率为23.64‰;1990-2000年南京市总人口从485万人增长到582万人, 年均增长率为18.54‰。1990-2000年南京市户籍人口从501.82万人增长到544.89 万人, 年均增长4.3万人, 增长率为8.58‰;2000-2007年, 南京市户籍人口由544.89万人增长到617.2万人, 增长率为13.27‰;2000年以后, 南京市户籍人口年均增长在8～12万, 是1990年的2倍多。暂住人口从1995年开始进入爆发式增长期, 10年间增长了3倍多。按暂住半年以上统计, 南京市2007年暂住人口约124.1万人, 较2000年增长56万人, 年均增长8万人 (见图1) 。
1.1.2 经济增长特征
城市空间扩展是城市经济发展的需求, 体现生产布局的延伸和扩大及新经济活动区的开拓。2007年南京市地区生产总值达到3 284亿元, 2000年以来年均增长速度达到18%, 2000-2007年南京市地区生产总值年均增长速度达到18.4%, 分别高于全国、全省同期平均水平7个和3.9个百分点, 高于改革开放以来12%的平均增速和“十五”期间12.8%的平均增速, 见图2。
2000年底南京市人均地区生产总值18546元 (合2649美元, 美元兑人民币汇率按1∶7计算) , 2007年增加至53500元 (合7643美元) , 年均增长速度达到16.5%, 见图3。
1.2南京市城市快速扩张的空间特征
1.2.1 南京市城市空间扩展分析
南京市城市空间扩张在经历了以工业镇建设 (1949-1965年) 、工业区建设 (1955-1978年) 、乡镇企业发展 (1979-1989年) 为主带动城市扩张之后, 1990年开始进入了以开发区带动城市扩张的阶段。特别是在1995-2004年, 南京市进入快速扩张时期, 都市圈的空间框架初步拉开。1995年全市建成区面积为259km2, 在“疏散、三集中”和“一城三区”战略指导下, 南京市建成区的发展空间跨越老城拓展到都市发展区, 一城三区成为空间扩展的重点。
2000年以来, 随着沿江发展战略及跨江发展战略的深入实施, 和“迎接十运会, 建设新南京市”契机的到来, 南京市实现了建城2480多年的历史性突破。“一城三区”战略已经初见成效, 都市发展区框架初步拉开。城市发展逐步跳出老城, 河西新城、仙林新市区、东山新市区、浦口新市区成为城市发展的重心。
1.2.2 建设用地增长特征
在解放前后, 南京市城市建设用地规模仅为40km2, 至80年代初期也仅为120km2, 这期间城市建设用地年均增长不超过2.5km2。改革开放以后, 城市社会经济发展迅速, 城市建设开始突破明城墙的范围。2000年南京市区建设用地已达到375km2, 市区城镇建设用地总面积2005年为575km2, 至2007年达到682km2 (不含已批未建用地) 。2000-2007年城市建设用地年均增长达到40km2, 是历史上增长最快的时期。
2 南京市城市快速扩展下交通系统发展分析
2.1南京市城市交通发展的定量分析
选取机动车保有量、出行总量和人均出行次数以及出行方式结构3个指标对南京市城市扩张过程中交通系统的发展进行定量分析。
1) 机动车保有量变化。近几年来, 南京市机动车数量快速增长。1990-2000年, 机动车总量 (包括摩托车和货车等) 从10.5万辆增长到31.5万辆, 10年增加21万辆。2001-2004年增长加快, 3年间又增加近27万辆, 平均每年增加9万辆, 约为90年代年均增长量的4倍多。车辆拥有率迅速增长, 机动化过程加速, 见图4。
2) 出行总量和人均出行次数。南京市民出行总量与人均出行次数总体呈现稳步上升趋势。主城居民一日出行总量从1986年的299.2万人次增长到2005年的627.7万人次, 尤其是1999年后年均增长7.3%。人均出行次数从1986年的1.65次日上升到2005年代2.73次日, 1999-2005年, 南京市主城居民出行总量年均增长5.4%, 见图5。
3) 出行方式结构。2007年南京市居民机动化出行比例达到32.71%, 比10年前的1997年15.78%上升了一倍多。其中私家车出行比例飞速增长, 占总出行方式的4.99%, 而1997年私家车出行几乎为0。公交出行比重稳步上升, 由1997年的8.2%上升到2007年的21.56%。自行车、步行依然是南京市民的主要出行方式, 但自行车的出行比重已由97年58%下降到2005年的41%。机动化出行日益增加, 公交出行比例的快速增加, 见图6。
2.2南京市城市交通现状的定性分析
1) 潮汐式交通状况显著。近年来, 聚集在南京市主城、旧城区的人口和工业正在逐渐向周围城区疏散转移, 但居民居住地与就业地之间的空间分离, 使人们的社会经济活动范围扩大, 增加了居民的非弹性出行距离;同时造成上下班高峰期主城中片 (即公共活动集中区) 与城市其他片区 (即居住集中区) 、主城与都市圈之间潮汐式交通显现 (方向不均匀系数最大达70%) 。
2) 主通道交通流集中。由于主城中片与城市其他片区之间的河 (秦淮河、护城河) 、湖 (玄武湖、莫愁湖) 、山脉 (紫金山、宁镇山脉等) 等天然屏障和城墙、铁路以及各风景、古迹和具有纪念意义的受保护用地等人工屏障的影响, 潮汐式交通流集中在东西向、南北向及斜向的几个主要交通要道上, 交通瓶颈问题更加突出。
3) 向心交通强大、穿越交通与向心交通重叠市中心。南京市城市的结构特点、用地布局以及主城中区的特殊地理位置, 决定了主城中区既是公共活动集中区, 也是南京市城市交通的重心。城市客流主要集中在新街口——鼓楼——山西路一线, 加上城市主干道骨架网的交通流与中心区内部交通和向心交通重叠, 很容易造成中心区交通拥挤与堵塞。
4) 跨区客流构成比重加大。就业地与居住地的分离, 造成了城市片区内出行相对下降, 而跨区远距离出行比例加大。
3 城市扩展对交通系统的影响分析
1) 人口和经济的增长引起交通需求的增长。 城市在扩展过程中, 人口和经济的增长会影响交通需求的增长, 一方面, 经济增长导致劳动力需求的快速增加, 并由此吸引了大量外来常住人口, 城市人口总量相应急剧增加, 导致机动车的保有量增长。另一方面, 经济增长促进社会活动的增多, 居民出行率上升, 人口总量增长与居民出行率的上升, 无疑会带来交通需求的累积增加。
2) 城市空间的快速扩展促使交通方式结构改变。城市空间的拓展, 在扩大居民活动空间的同时, 也促使交通出行方式结构发生显著变化。一方面, 城市规模不断扩大、人口密度继续提高、经济发展水平的迅速提升以及交通设施供应能力快速发展, 促使居民出行方式的机动化水平必然提高, 尤其是舒适、“门到门”的社会客车、出租车等个体机动化出行方式比例将显著增加, 公共交通也由于公交优先发展战略的推进, 在城市交通中的主导地位将进一步得到强化。另一方面, 步行、非机动车由于受自身因素的制约, 出行比例将会下降。
3) 城市形态结构及其布局影响城市的客流特征。城市扩展在空间上表现为城市形态布局和结构的改变, 而城市形态布局和结构的改变表现为不同类型用地在空间结构上的变化, 产生了不同交通量的空间分布和交通出行, 从而影响着城市的客流特征。以南京市为例, 随着“一城三区”发展战略的实施, 南京市主城、旧城区的人口正在逐渐向周围城区疏散转移, 早晚高峰以工作出行为目的的朝汐式交通现象将愈演愈烈, 对老城与新区之间通道形成巨大压力, 造成主通道交通拥堵、向心交通集中、跨区客流大等交通现象。
4 结束语
在城市的快速扩张过程中, 由于城市经济、人口、空间形态等交通系统外部因素的发展变化, 影响了交通系统的特征如出行总量、人均出行次数及客流特征的变化。因此, 分析交通系统的变化, 必须要用整体的思维, 通过分析交通系统特征变化的外部因素, 研究城市快速扩张过程中交通系统特征的影响, 为实现城市与交通系统和谐互动发展奠定基础。
摘要：分析近20年南京市城市扩展过程中人口、经济增长特征, 以及城市快速扩展的空间特征。利用南京市总体规划、交通白皮书、交通年度报告的相关数据, 分析南京市在快速城市化的过程中交通系统特征的变化。指出城市交通系统的特征变化实际上是由于外部的城市扩展所引起, 在机动化的发展过程中要注重城市与交通的协调发展。
关键词：城市扩展,交通系统,演变研究
参考文献
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[8]朱巍.成都市城市交通与城市空间结构整体优化研究[J].现代城市研究, 2005 (5) :22-28.
城市快速交通 篇7
1 城市快速轨道交通建设的社会、经济和环境效益
城市快速轨道交通能大幅度提高公共交通出行比例,缩短公众出行时间,提高机动车车速,对城市交通状况有明显的改善作用,同时减少事故率,保障交通安全,具有显著的社会效益。与公共汽车等其他公共交通相比,城市快速轨道交通具有安全、舒适、准时的特点,其正点率可达95%。由于城市快速轨道交通系统是全封闭的交通系统,具有专用的运行线路,不受其他车辆、行人、道路等因素的干扰,其本身事故发生率比地面交通事故要少得多,安全运行率高达98%。
城市快速轨道交通建设有利于促进就业、推动相关产业发展。根据已建成的城市快速轨道交通的情况来看,平均每千米可提供就业岗位约150个。城市快速轨道交通建设规划的实施,将促进沿线地区经济建设的快速发展,特别是为第三产业的发展带来大量商机。城市快速轨道交通线到达的城市边缘新建的居住区、工业区或商贸区,还将带动配套的经济基础设施建设,同样会扩大投资需求,创造大量就业机会。
除此之外,城市快速轨道交通人均占用道路面积少,能根据不同路段的地面交通和土地供应状况,从地面、高架、地下三种通行方式中选择合适的一种,尽量少与其他建筑物和运输方式争夺用地,避免土地资源紧缺的问题。城市快速轨道交通采用电力为能源,能大大减少机动车对城区大气的污染。
2 城市历史文化保护的重要性
城市历史文化是城市历经百年甚至数百年历史辗转、积淀而形成的,往往集中突现了古代和近代中国殖民地和半殖民地、封建和半封建社会城市发展的轨迹,是城市发展脉络和不同时期历史特征的体现,对中国古代、近代、现代历史和社会发展产生过重要影响和作用,尤其是一些近现代建筑,由于历史的原因,呈现出独特的异国文化和国际文化的交融和积汇(如武汉、青岛、上海等历史文化名城)。在这种源远流长、博大精深的历史背景下,丰厚的城市历史文化底蕴和具有历史见证意义的城市历史文化建筑显得尤为值得关注和保护。1976 年联合国教科文组织(UNESCO)于内罗毕通过的《关于历史地区的保护及其当代作用的建议》,强调“历史区域及其环境应当视为一种不可再生的普遍的遗产”[1],号召采取必要步骤保护、保存和修复历史性城镇和地区。由此可见,城市历史文化保护意义之深重。
保护城市历史文化的核心在于保护历史文化街区和历史文化建筑。对城市历史文化街区的保护应以整体规划和设计、明确分区和布局为主,根据不同文态环境的性质(如历史的或现代的等),规定不同风貌分区的范围。任何风貌分区单元之内,确定统一的文化景观和建筑基调,作为该分区环境风貌的主导。
3 城市快速轨道交通建设对城市历史文化的影响
3.1 城市快速轨道交通建设对城市历史文化的保护作用
城市历史街区和历史文化建筑集中区往往为老城区,道路相对狭窄、曲折,对于居民出行的制约性大。由于城市历史文化保护区所承载的地面交通容量主要由保护建筑分布、街道格局和周边环境条件等先天因素决定[2],强制性道路设施扩容将对保护建筑产生十分不利的影响。城市快速轨道交通可以帮助避免这类问题,一方面能解决居民出行量大、出行不便的现象;另一方面通过合理选择地下线或高架线运输方式有效减缓道路扩容对保护建筑的危害。
3.2 城市快速轨道交通建设对城市历史文化的不利影响
1)对城市历史文化景观的影响。
城市快速轨道交通是现代科技的产物,其设计风格与以历史文化为底蕴的城市风格不相一致。一般来说,对于城市快速轨道交通地下线,影响景观的工程因素主要为车站、风亭,其景观因子有外形、结构以及整个建筑带的协调性。对于地上线,影响景观的工程因素主要为高架轨道、桥梁和车站。高架轨道的主要景观因子为高架轨道的高度、所在道路红线宽度以及与将来规划建设的建筑物的距离;桥梁主要为轨道沿线设计的互通立交、分离立交和各类桥涵,其景观因子为桥梁的高度、结构、距离建筑带的距离;其他影响景观的工程因素包括隧道出口、车场等。这些建筑如果在设计中与周围建筑风格差异较大,将可能成为破坏整个历史文化街区风貌的建筑。
2)对城市历史文化建筑的影响。
城市快速轨道交通建设对城市历史文化建筑的影响主要表现为地铁振动引起的对城市历史文化建筑的破坏。地铁车轮振动经钢轨、扣件、轨枕、道床、梁柱、桥基等轨道结构传递到隧道结构,由隧道结构传入周围地层,经地层介质传递,引起地面振动并以弹性波的形式沿地表传播,产生地面振动,进而引起沿线临近地面建筑物的振动。城市历史文化建筑(特别是古建筑)以Ⅲ类建筑居多,抗震性能差,对振动影响较为敏感,振动水平要求较高。地铁振动长期影响将可能超出古建筑材料“疲劳极限”,进而使古建筑出现裂缝等损坏,降低古建筑的寿命,这种影响对于古建筑将是不可逆转的。根据地铁运行振动预测结果,以地铁运行在土层地基中时源强值为87.0 dB为基准,当地铁运行速度达到60 km/h时,在采用普通道床的情况下,隧道侧向距离60 m或垂直距离30 m范围内的Ⅲ类建筑均可能存在振动超标,不利于地面城市历史文化建筑的长久保护。
4 城市历史文化保护对策与措施
4.1 线路规避
在设计城市快速轨道交通线路走向时,优先考虑避让历史文化街区、历史文化保护建筑、文物古迹保护单位等,从根本上避免对城市文化风貌和建筑的影响。对于难以规避的路段,也应通过线路的局部调整,尽量使线路沿交通干线敷设,避免轨道交通下穿文物古迹和保护建筑。
4.2 景观融合
城市快速轨道交通施工过程中,应加强地面工程景观设计和融合,风亭及车站出入口等建筑形式、体量、高度和色彩的设计要与周边环境保持协调一致,从而整体上与城市文化风格相辅相成。对于高架轨道,其景观设计应以满足交通功能为前提,突出轨道的外形结构、线条与周围环境的协调性,同时兼顾轨道沿线两侧的绿化、美化和环境保护的功能。
4.3 合理施工
城市快速轨道交通线路涉及历史文化街区和优秀历史文化建筑时,隧道爆破施工的振动影响可能成为制约线路走向的重要因素,可通过采用振动影响相对较小的施工技术加以缓解。目前各国轨道交通的隧道施工一般优先考虑TBM法,只有在TBM法不适宜时才考虑采用钻爆法。
4.4 加强防护措施
城市快速轨道交通对城市历史文化建筑的振动影响除了通过调整隧道与城市历史文化保护建筑的侧向距离和隧道纵向埋深加以减缓,还可通过工程设计达到减振效果。结构振动控制措施是目前城市快速轨道交通振动控制的主流方向,经过多年实践,其技术已经日趋成熟。国内一般主要从轨道构造、扣件形式等方面考虑减振,通过采用不同的减振措施,可实现6 dB～30 dB的减振效果,使轨道交通振动程度满足城市历史文化建筑的保护要求。
5 结语
城市快速轨道交通为城市发展带来新的活力,城市历史文化是城市发展的历史积淀,通过合理规划和设计、科学分区和布局,可使城市快速轨道交通建设和城市历史文化保护和谐共存、互相推动,实现城市新旧风貌的有机融合,实现发展与保护协调一致。
参考文献
[1]李剑,唐亚红.城市文化遗产保护与城市发展[J].山西建筑,2009,35(18):28-29.
城市快速交通 篇8
为了满足日益增长的交通需求, 许多城市加大了对道路基础设施建设的投入。由于城市快速路具有机动性强、通行能力大、节省出行时间的特点, 对于交通出行具有很大的吸引力, 快速路的建设无疑成为缓解城市交通拥堵的一种手段。但是, 随着交通负荷的增大, 城市快速路交通事故频发导致安全水平降低这一问题越来越严重。
本文通过对哈尔滨市3条城市快速路交通事故数据的分析、总结, 得到快速路交通事故的特性。在此基础上, 提出以饱和度、平均行车速度等作为评价指标, 运用主成分分析法对城市快速路的安全水平进行评价的方法。
1 快速路交通事故特性分析
由于采用了设置中央分隔带的断面形式, 机动车行驶在快速路上受对向车流的干扰很小。同时, 全封闭式的管理保证了机动车行驶基本不受行人和非机动车的影响。因此, 快速路上的交通事故多为机动车事故。下面将以哈尔滨市快速路交通事故数据资料为依据, 对快速路交通事故的特性进行分析。
1.1时间分布特性
2001年哈尔滨市全年共发生快速路交通事故4 945起, 事故发生随时间变化的规律如图1所示。通过图1可以看出, 快速路交通事故集中发生的时间段为07:00～08:00、10:00～11:00, 14:00～15:00、19:00～20:00。与调查得到的交通量数据资料对比发现, 上述时间段是1 d中平均小时交通量最高的时段, 因此, 可以定性的认为, 快速路交通事故的发生与事故发生时路段的小时交通量有密切关系。
1.2事故形态分析
有统计研究表明, 快速路上的交通事故形态主要有追尾、刮擦、正面相撞、侧面相撞、撞固定物以及翻车等, 其中追尾事件占所有事故总数的半数以上, 其次为刮擦事件[1]。
通过分析哈尔滨市快速路交通事故数据资料可以看到, 全年发生的交通事故中, 追尾相撞占到全年事故总数的52.3%, 其次为同向刮擦事件, 如图2所示。这说明快速路交通事故发生的又一个相关因素是行驶在快速路上的车辆与车辆之间的平均行车速度, 这是导致追尾事故形态多发的主要原因。
1.3事故原因分析
由表1可见, 超速行驶导致的交通事故在所有快速路事故中所占比例最高, 其次为违章转弯和不按规定让行, 以上3项事故原因累计达到44.93%。这也证明了平均行驶速度是导致快速路交通事故的一个相关因素。
1.4事故与交通组成
与高速公路交通组成中货运车辆为主的特征不同, 城市快速路上的交通组成比较单一, 以小客车为主。虽然大型车 (主要是大货车) 在快速路的交通组成中所占比例较少, 但是与之相关的交通事故比例是其组成比例的2倍多, 表2为实际车种比例与交通事故车种比例的统计调查结果。由此可见, 大货车的混入对快速路的行车安全造成了不利的影响[2]。
2 快速路交通安全评价方法
交通安全可以用交通安全度来表征。交通安全度即交通安全的程度, 是使用各种统计指标, 通过一定的运算方式来评价客观的交通安全情况[3]。常见的交通安全评价方法有专家经验法、相对事故率法、模糊评价法、主成分分析法等[4]。
2.1评价指标的选取
根据快速路道路自身的特点, 结合快速路交通事故的特性分析, 本文拟选取以下指标作为快速路道路交通安全评价的自变量。如图3所示。
通过对城市快速路交通事故的特性分析不难发现, 本文所选评价指标与交通事故的发生均具有一定的关系。其中行车道宽度、车道数、路面摩擦系数、交通饱和度、大型车混入率、平均行车速度、车辆超速率等指标属于定量指标, 可以通过调查的方式直接或间接获得, 而标线完好率和标志设施可以通过专家评分法获得。
2.2评价方法的选择
道路交通安全评价是一项复杂的工作, 需要采集大量的数据作为评价的基础。由于评价指标较多, 并且各个变量指标之间存在着一定的联系和线性相关性, 这样会造成信息的相互重叠、相互干扰, 使得评价结果产生累加。由于采用模糊评价等方法使得计算复杂, 而主成分分析不但可以解决变量之间线性相关的问题, 而且会使问题简化[5]。因此, 本文采用主成分分析的方法, 并以上述指标为评价变量, 给出城市快速路安全评价综合函数。
2.3交通安全评价模型
1) 以本文采用的评价指标构造一个9维随机向量, 设为x= (x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9) , 选取N条快速路路段进行数据采集, 则可以构造一个原始数据矩阵X= (X1, X2, …, XN) 。X是一个N×9维矩阵。
2) 将各个评价指标的数据进行标准化处理, 得到标准化后的矩阵R。
3) 计算矩阵R的特征值以及特征向量。
4) 选取m个主成分, 使得P个主成分的方差之和占全部方差的比例超过95%。
5) 构造安全评价函数。以每个主成分的方差贡献率为权重系数构造Y=a1y1+a2y2+…+amym, 式中:ai为第i个主成分所对应的方差在总方差中所占的比重。
需要说明的是, 主成分的含义通常是根据各个指标xi的含义及其在主成分中的系数的大小和符号来决定的。比如, 如果一个主成分中xi的系数较大, 则表明这个主成分主要反映的是该指标xi的信息。如果系数为正数, 则表明该指标与该主成分作用相同;反之则逆向。
3 应用实例
为了便于比较分析, 本文利用哈尔滨市3条快速路的相关数据资料, 对这3条路共9个路段的交通安全状况进行评价, 每条路选取3条路段, 路段编号为1～9。将原始指标值采用文献[6]中的方法标准化处理, 得到表3。利用SPSS数据分析软件对这9个样本进行主成分分析, 取累计方差贡献率为95%, 得到各个主成分的系数及方差贡献率, 如表4所列。由此得到3个主成分y1、y2、y3, 与路段指标子集的线性关系式分别为式 (1) ～式 (3) , 路段安全评价函数为式 (4) [7]。根据式 (1) ～ (4) 计算得到南直路、公滨路以及和兴路共9个路段的安全评价结果, 如表5所列。
由评价结果可以看出, 南直路路段1和路段2在其他指标不变的情况下, 提高路段2的路面摩擦系数值, 则其最终的安全水平结果优于路段1;路段2和路段3在其他指标不变的情况下, 仅提高路段3的交通饱和度, 最终评价结果低于路段1。以此类推, 评价指标的改变均会对路段的安全水平产生影响, 说明本文选取的指标对于评价道路安全水平是合理的。从总体上比较南直路、公滨路、和兴路可以发现, 和兴路的安全水平相对最好, 其次是南直路, 公滨路相对最差。这个结果与运用相对事故率法得出的结论基本一致。
4 结束语
本文通过对哈尔滨市快速路交通事故的数据进行提取分析、总结, 得出了快速路交通事故的时间分布特性、事故形态特性, 并对事故发生的原因进行分类汇总, 最终确定了用于快速路交通安全评价的9项指标。同时, 运用主成分分析法建立了快速路交通安全评价模型, 并通过对比分析, 验证了所选评价指标的合理性。与相对事故率法得出的结果对比, 验证了本文建立的评价模型用于快速路的交通安全评价是合理的。
主成分分析法只能用于多条路段进行比较评价, 无法单独对某一条路段进行评价。同时, 由于数据有限, 文中只是定性说明了各个评价指标对交通安全水平的影响, 有必要进一步研究各个评价指标对交通安全水平的影响系数。
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城市快速交通 篇9
1 武汉市快速路规划及建设情况
十二五期间, 武汉将致力于快速路网建设, “畅通一环, 建设二环, 贯通三环”, 形成“3环6联12射”的格局, 其中二环以内建成“2环5联9射”139公里的快速路系统。环线与快速放射线、联络线相交成网, 形成“环网结合、轴向放射”的快速路系统, 总里程达270公里。
2 智能交通业务通信现状
目前, 武汉市智能交通业务的通信主要有自建光网络和租用网络两种方式, 其中视频监控业务、ETC不停车收费业务为自建光网络, 而电子警察、信号灯控制系统、卡口系统、交通诱导信息系统等主要通过租用网络运营商VPN网方式。网络结构上看, 目前均为树桩结构点对点通信, 各智能交通业务的数据汇聚至各分控中心, 最后传输至总控中心。
由于树桩拓扑结构是点对点的单链路通信, 系统可靠性低, 当链路发生故障时, 该点通信即中断, 不利于日常智能交通管理业务的开展。另一方面, 该拓扑结构下系统扩容难度较大, 特别是对于环状快速路的智能交通业务通信平台的构建, 若使用该树状拓扑结构, 每当前端增加一个节点时, 就必须新建一条新链路, 建设成本高、管道资源紧张等限制了其扩容。
综上, 当快速路网建成后, 针对快速路网的布局特性, 现有的通信网络结构已不适应新的需求, 需构建环状网络结构, 具有自愈功能的主干传输网。
3 武汉城市快速路智能交通业务主干传输网的构建
安全可靠的主干传输网络作为智能交通业务的支撑平台, 选择具有自愈功能的环网, 在主干传输网中任一点光缆损坏时可自动恢复至环网的反方向进行传输。
武汉城市快速路网呈“环+放射”的结构, 因此, 为提高主干传输网络的可靠性和稳定性, 围绕环线构建主干环网并通过放射线和联络线构建联系主干环网的链路, 使各环相互连接, 提高环网的自愈能力。根据该网络形态, 可选择MSTP (基于SDH的多业务传输平台) 和ASON (智能光网络) 两种平台。
3.1 MSTP环网的构建
MSTP是指基于SDH平台[1], 同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送, 提供统一网管的多业务平台。MSTP发展过程中经历了三代技术, 其中第二代是目前使用最为广泛的MSTP产品。
武汉规划的快速路呈环加放射的物理结构, 因此, 依托该物理结构可沿4条城市快速路环线组建MSTP环网, 该环网分核心层、汇聚层构建。
核心层由各环网的传输核心节点——环线分控中心核心设备组成, 负责提供核心节点间的中继。应具有大容量的业务调度能力和多业务传送能力, 以及较高的安全性和可靠性。
汇聚层由汇聚节点和核心节点设备组建而成, 负责各环线的业务汇聚和疏导, 该汇聚层是各环线所有业务的接入网络的汇聚中心, 为转接和汇聚环线上及放射线、连接线上的接入业务。应具有较大的业务交叉能力和汇聚能力, 使网络有良好的可扩展性。
3.2 ASON网络的构建
ASON (Automatically Switched Optical Network) 即自动光交换网络[2], 是新一代光传送网络, 也称智能光网络。该技术在传统的光网络 (如SDH、DWDM、OTN等) 的基础上, 通过引入控制平面使其具有智能的功能, 即光传送网能够根据用户的呼叫请求, 在控制平面的路由与信令机制的引导下, 按照用户的业务要求 (如服务等级协定SLA) , 自动完成源端用户与目的端用户之间光传输通道的建立。
ASON网络由智能网元、TE链路、ASON域和SPC (Soft Permanent Connection) 组成。
智能网元是ASON网络的拓扑元件。相对于传统网元, 智能网元增加了链路管理功能、信令功能和路由功能。智能网元的节点ID是其在控制平面内的唯一标识。节点ID格式与IP地址格式相同, 但节点ID与网元IP不能在同一网段内。
ASON域是为了选路由和管理的目的对网络进行功能分割产生的子集。它由多个智能网元和多条TE链路组成。一个智能网元只能归属于一个智能域。
SPC (Soft Permanent Connection) 是介于PC (Permanent Connection) 和SC (Switched Connection) 之间的业务连接。用户到传送网络部分由网管配置, 而传送网络内部的连接由网管向网元控制平面发起请求, 由智能网元的控制平面通过信令完成配置。
ASON作为传送网领域的新技术, 相对于传统MSTP网络, 在业务配置、带宽利用率和保护方式上更具优势。ASON在传输网中引入了信令, 并通过增加控制平面, 增强了网络连接管理和故障恢复能力, 它支持端到端业务配置和多种业务恢复形式。
3.3 MSTP与ASON的对比分析
ASON同传统光网络的区别在于它增加了一个控制平面, 通过控制平面中各个模块的相互作用, 能够实现智能的控制, 从而快速地为业务建立连接, 同时还能实现自动拓扑发现等功能。ASON具备以下一系列重要的性能特点。
(1) 由于传统光传输网采用的都是固定的光链路连接模式, 对带宽的指配基本上是静态的, 而ASON则不然, 其特点在于动态和全网的整体优化。这一“静”一“动”, 就导致了网络规划方法的本质差异。
(2) 传统传输网络规划是基于单条业务点到点的思想来组织全网通路的, 因此规划结果从全网来看往往不是最优的, 尤其是对于像移动核心传输网这样存在成千上万条业务的复杂网络, 非优化的结果往往浪费了大量的传输资源。
(3) ASON的规划方法是以现代优化理论为基础, 是基于网络全局和流量工程来进行规划, 其结果可较好地趋于全网最优。在满足业务需求的情况下, 使用尽量少的资源, 从而减少投资成本。
3.4 武汉市快速路智能交通业务MSTP与ASON的整合应用
快速路智能交通系统是逐步建设的, 在前期采用了MSTP环网作为三环线的骨干环网, 今后随着监控范围的进一步扩展, 二环、内环以及四环线及相关的过江桥梁均将纳入大的路桥监控系统中, 骨干网络将逐步由现有的MSTP环网向ASON智能光网络进行过渡。因此, 基于软件的控制平台ASON和基于硬件的多业务传送平台MSTP的“软硬结合”, 共同为智能交通系统提供安全可靠的通信平台。
智能交通系统统一的网管平台能同时管理智能网元与非智能传统网元, 智能网元能同非智能传统网元共同组成传统MSTP环网, 智能网元的任意时隙业务资源能根据需要配置成静态非智能业务或者动态智能业务, 从而实现了MSTP与ASON的有机结合。
4 武汉市快速路智能系统通信平台发展展望
智能交通系统的通信平台, 除主干传输网是平台的关键外, 还应注重接入网可靠性和安全性的保障、智能化系统运营维护、资源共享和实施步骤等, 快速环路智能交通系统通信平台建设应该重点关注以下几点:
4.1 安全可靠的接入网建设
在接入网建设中, 可根据前端设施分布情况, 建设自愈环状接入网或点对点双链路接入网, 提高接入网在单一链路发生故障时的通信保障能力。
4.2 智能化系统运营维护
在通信平台的接入网建设中, 应推广使用无源光网络系统[3], 建设智能化网管平台, 结合通信设施GIS平台, 提高故障自动报警能力, 可有效提升系统运营维护的智能化水平。
4.3 资源的共享和综合利用
目前公安、交管、城投等部门均建设了大量的智能交通设施, 如何实现视频信息资源的共享, 减少重复建设成为迫切需要解决的问题。在通信平台建设中, 应充分考虑该需求, 提升资源共享和综合利用水平。
4.4 统一规划、分步实施
快速路智能交通系统投资大、分布广, 系统建设一般是分期分批完成, 很难确保采用统一的网络架构。因此, 在建设前期需制定统一规划, 充分的考虑各种过渡方案, 在完成旧系统升级的同时, 合理地利用原有系统的相关设备。此外, 系统建设还需要考虑与今后更先进的技术兼容。因此, 在建设前必须具有前瞻性的规划设计, 合理的构建智能交通系统的网络架构, 既能有效地保护前期投资, 又能确保技术的先进性。
参考文献
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快速城市化与撤点并校 篇10
这一政策的初衷，是针对农村学龄人口大幅下降的现实，通过集中资源办学以提高农村教育质量，其合理性是毋庸置疑的。但是，它在实施过程中逐渐走样变形，出现了“一刀切”和过度撤并的问题。例如，广西柳州市的鹿寨县，全县239所学校撤并后只保留33所，即撤并84%的学校。各乡镇原则上只保留一所寄宿制小学，在县城建设一个教育集中区。山西吕梁市石楼县原有349所中小学，撤并的规划是保留42所，即撤并88%的学校。陕西省吴起县2005年有185所小学，目前仅剩10所，撤并的规模达95%。“学校进城”成为许多地方的共同口号。在地广人稀的内蒙古，许多地方苏木（乡）、嘎查（村）的学校全部没有了，所有初中小学都合并到旗，牧民只能到旗里买房或租房陪读。
学生“上学远”增加了安全隐患，并产生新的流失辍学，这是过度撤并学校最外显的问题。大规模“学校进城”造成农村教育“城挤、乡弱、村空”的局面。当农村学校日益荒芜凋敝之时，城镇的学校人满为患，出现前所未有的“大班额”现象。有的小学班额就超过100人，教师资源严重匮乏，无法保证教育质量。
寄宿制学校是解决学生上学远的主要方案。然而，低龄儿童过早寄宿，意味着对他们正常的家庭生活、家庭教育的剥夺。由于经费投入不足，许多农村寄宿制学校缺乏食堂、开水房、洗澡间等基本条件，造成学生营养不良、身体和心理健康、情感、安全等诸多问题。进城陪读是另一个解决方案。但是，无论上寄宿制学校还是家长进城陪读，都大大增加了农民家庭的经济负担，抵消了义务教育免费的好处。
学校进城还导致农村学校的集中化程度和重心越来越高，正在改变农村的教育生态。由于层层“掐尖”，优秀的学生和教师资源不断向上流动，从农村流入乡镇和县城，再流入地级市和省会城市。具有垄断性的巨型学校、超级中学主要设立在省会城市和地级市，致使农村学生进入优质高中和名牌大学的机会逐渐降低。
将学校从农村“连根拔起”，对农村社会的影响远远超越了教育自身。家长进城陪读，不仅影响生产劳动、老人赡养，而且导致离婚率上升和家庭破裂，这在内蒙古牧区相当突出。牧民的孩子进城上学后，不但吃不到肉，学习母语变得困难，并且将来难以回到草原。如同农民说的“生产荒了，婆姨荒了，老人荒了，孩子荒了”。
可以看到，各地推进撤点并校有两种不同的动机。一种是顺应农村学生人数减少而适当撤并学校；另一种情况则是人为地加剧撤并农村学校，其动机往往是非教育的。这一政策之所以获得强有力的行政推动，学校撤并的规模越来越大，是由于学校撤并可以明显减少地方政府的教育经费支出；另一方面，它正在演化为一项新的政绩“运动”。在地方政府“城市化率”的攀比中，撤点并校成为拉动县镇人口增长和经济发展的有力工具。当前不少地方的“大手笔”，是将乡镇学校大多撤销，在县城集中建立“教育园区”，从而拉动县城的房地产，聚集人口，以追求“撤县建市”等目标。这使我们看到了90年代“效率优先”的“教育产业化”路线在新形势下的复活。
今天，在快速城市化进程中，农村教育正面临巨大的困惑和危机。尚未撤并的农村学校也笼罩在不知明天的惶惑不安之中，人心浮动。无论校长、教师还是地方政府，都无力回答这样的提问：新农村还需要学校吗？农村教育的现代化难道就是取消农村教育？
过度撤并农村学校之风必须降温和刹车，国家主管部门的意见发出了明确的信号，但更重要的，是需要破解农村教育的危局，探索新形势下农村教育的科学发展之路。山西晋中市通过均衡教育资源、教师流动、示范校高中指标下放等“好政策”救活了农村学校。吉林省通榆县通过提升农村教育质量，出现了县城学生回流农村、返乡就读的现象。这一事实证明，如果不是抽血拔根，而是培土施肥，固本强基，农村学校完全可以恢复生机，而不是“将就木”。当然，真正克服危机，还需要探索兼顾公平、质量的农村教育资源配置方法，需要探索真正适合农村需要的活的教育、以学生为本的教育、能够改善生活的教育。
城市快速交通 篇11
关键词：城市快速路,交通异常事件,自动检测,RBF神经网络
城市快速路交通异常事件是指城市快速路上的偶发事件, 发生时间或位置不可准确预测的、造成道路通行能力临时下降的交通状况, 如交通事故、车辆抛锚、货物散落等。根据美国联邦公路管理局统计, 城市快速路的交通拥挤中, 由交通事件引起的超过70%, 因为城市快速路的交通量相对较大, 容易引发交通事件, 甚至造成二次事故[1]。因此, 对快速路交通事件进行研究具有十分重要的意义。
要降低异常事件对交通的影响, 除了采取措施减少事件的发生外, 最重要的就是尽早的发现事故、清除事故, 缩短事故持续时间, 从而减少事故对交通的影响[2]。据美国加利福尼亚运输局报告表明, 在非高峰的自由流条件下, 如果提前1 min发现并清理交通事件, 至少可减少4～5 min的延误。因此, 必须尽可能的对交通异常事件进行提前自动检测。
1 城市快速路交通异常事件检测方法及现状
自20世纪60年代起, 美国、欧洲、日本等国家和地区就开始了交通异常事件自动检测的研究, 30多年来, 国外大约有40多个研究机构对交通事件检测进行研究, 并且形成了各种各样的检测方法和技术, 主要可分为自动检测技术 (Automatic Incident Detection, AID) 和非自动检测技术 (NAID) [3]。在20世纪80年代, California大学的学者们发现人工神经网络可用来检测事故发生的概率。在90年代早期, California等大学就开始筹建用于AID算法的神经网络。在Orange县城进行的测试表现出比California算法更好的性能。从California观测站收集的800组数据可以看出, 该算法要优于California算法, 0.075%的误报率意味着每11 h才有一次误报[4]。
专家和学者对交通异常事件检测算法进行了系统的分析和研究, 主要分为不借助模型的人工检测方法和通过模型的自动检测方法[5], 如图1所示。
对NAID系统的异常检测方法有:
1) 通过CCTV直接观察;
2) 巡逻车现场观察;
3) 事件车或其它车司机通过中间环节线直接报告给控制中心。
对AID系统的异常检测方法是根据采集的数据信息, 由算法判断是否有异常事件发生。
交通事件自动检测算法的性能是交通事件管理系统的核心, 也是智能交通系统实施中能否成功运行的重要评价指标之一, 常见的交通异常事件检测算法有:状态识别算法、统计预测算法、突变理论算法以及高级事件检测技术等。
状态识别算法是依靠预设好的相关关键参数阈值, 通过关键参数超出阈值的异常突变来辨识交通状态的异常变化, 最终发现潜在的交通事故。如加州算法, 当由上游与下游占有率计算的三个特征值同时超过阀值即报警。加州模型一般作为比较与评价新模型的参数。
统计预测算法是先根据历史数据对未来交通状况做一个短期预测, 然后将实时采集到的数据与预测值进行比较, 如果两者之间存在较大变化, 则认为有突发事故产生。算法主要包括时间序列法、标准正态偏差法、双指数平滑法、滤波模型法和贝叶斯法。
突变理论算法是基于交通事故发生时交通参数所表征的交通状态发生了突然变化, 同时通过比较同一时刻道路相邻断面交通状态的不同, 最终确认事故发生。交通参数对交通状态的表征依靠速度一流量 (或占有率——流量) 关系, 如McMaster算法。
高级事件检测技术, 基于一些具有自我约束或自我学习能力的算法, 来智能的对事故状态做出判断, 算法主要有神经网络和模糊集。神经网络技术的出现, 为交通事件自动检测算法提供了新的解决方法。
2 城市快速路交通异常事件检测性能指标
城市快速路交通异常事件检测系统是根据实时采集的数据信息, 由一组复杂的算法与设定的事件门限值进行比较, 自动判断交通事件是否发生, 以便采取有效的措施来保证城市快速路的通畅。事件检测系统的关键部分是事件判断算法。合适的算法取决于交通量的大小与数据采集设施标准, 这两者极大地影响着检测精度。
为了及时获取在线信息, 缩短交通事件反应时间, 交通异常自动事件检测系统的评价性能指标有[6,7]:
1) 误报率 (False Alarm Rate, FAR) 。
指在某特定时间段内, 误报事件总数占测试事件总数的百分比, 即
式中:FN为误报警次数;DN为给定时间段内检测到的事件数。
2) 检测率 (Detection Rate, DR) 。
指一定时间内正确检测到的事件数占实际发生的事件总数的百分比。即
式中:DR为检测率;DN为算法检测到的事件数;AN为实际发生的事件数。
3) 平均检测时间 (Mean Time to Detect, MTTD) 。
指一定时间内, 从事件发生到被算法检测到的时间差的平均值, 即
式中:MTTD为平均检测时间;TI (i) 为事件i实际发生的时间;AT (i) 为算法检测到事件i的时间;n为算法检测到的真正事件数。
DR、FAR被用来描述事件检测算法的效能, MTTD被用来描述事件检测算法的效率。通常提高检测率的性能, 误报警率也会随着升高。同样, 如果误报警率下降, 算法的灵敏度也就降低并且检测率也下降。通常情况下, 算法的检测时间越长, 检测效果就越好。但是增加检测时间, 检测率和误报警率都会下降。由于存在着这些关系, 算法必须权衡FAR、DR和MTTD这三个方面来进行性能评估, 并且通常没有一个必然的最佳选择。在评估过程中通常应用性能指标PI这个参数, 较低的PI值表明更好的特性。当DR<100%, FAR>0%及MTTD>0时, 评价公式为
式中:参数m、n、p均大于0且分别代表DR、FAR和MTTD的重要性。这些参数典型取值为m=1, n=1, p=1。取值越大代表该参数越重要。
交通事件检测的任何一种算法均无法避免产生误报, 而检测率、误报率和平均检测时间之间有不可避免的取舍问题。算法评估是指在不同的评价指标取值下对算法进行测试, 直到取得一个综合的最优性能值。因为参数值彼此间具有矛盾性, 所以很难找到最优值。通常将检测率的增长不会导致误报警率的很大增长的点确定为最优的参数值点。当需要校准的参数多于2个时, 需要进行优化处理。
3 基于RBF的交通异常事件自动检测算法
3.1RBF在交通事件检测的应用
人工神经网络算法是模拟人脑的思维过程, 进行并行处理获得最终结果。神经网络方法是从真实的有代表性的交通流数据出发, 归纳出交通流的规律, 即给定交通流参数的某些样本点, 神经网络利用给定的样本点进行学习, 进而求出近似的交通流特性。目前, 在异常事件检测方面应用较广的神经网络主要有两种:BP (Back Propagation Neural Network) 神经网络径向基函数和RBF (Radial Basis Function) 神经网络。
RBF神经网络是由J.Moody和C.Darken于20世纪80年代末提出的一种神经网络, 它是具有单隐层的3层前馈网络[8]。RBF网络是一种3层前向网络, 由输入层、若干个隐层和输出层组成, 层与层之间是全连接的, 由输入到输出的映射是非线性的, 而隐层空间到输出空间的映射是线性的, 而且RBF网络是局部逼近的神经网络, 可大大加快学习速度并避免局部极小问题, 适合于实时控制的要求。采用RBF网络构成的控制系统, 可有效提高系统的精度、鲁棒性和自适应性。因此, 本文采用RBF神经网络算法来对交通异常事件进行检测。
3.2RBF网络算法
RBF神经网络是具有单隐层的3层前馈网络。多输入单输出的RBF网络结构如图2所示。
图2中, X=[x1, x2, …, xn]T为网络的输入向量, H=[h1, h2, …, hm]T为网络的径向基向量, 其中hj为高斯基函数, 即
网络输入与输出之间的映射关系为:f (x) :Hn→H.
式中:wj=[w1, w2, …, wm]T, (其中j=1, 2, …, m) 是第j个基函数与输出节点的连接权值。构造和训练一个RBF神经网络就是要使它通过学习, 确定每个隐层神经元基函数的中心Cj, 宽度bj从隐层到输出层的权值向量wj, 从而建立所研究系统的输入到输出映射。
RBF网络逼近的性能误差函数为:
所有样本误差
式中:p为输出样本数。
其中一个样本误差
式中:tpm为输出层第m个神经元的期望输出。
算法步骤如下:
1) 初始化权值wj;
2) 按式 (5) 计算出第p (p=1, 2, …) 个网络的输出ypm;
3) 按式 (6) 计算出误差Ep, 若对所有的p, Ep<ε, 则结束学习, 否则转入下一步;
4) 修正连接权值wj,
然后转入步骤2) 。
RBF神经网络是通过MATLAB工具箱中的newrb () 函数来实现[9], 其调用格式为:net=newrb (P, T, goal, spread, MN, DF) 。其中, P、T分别为输入样本向量和输出样本向量;goal为网络的目标误差, 默认值为0;spread为一扩展常数, 默认值为1.0;MN为神经元个数的最大值;DF为训练过程的显示频率, 并利用sim () 函数来对神经网络进行仿真。
4 算法仿真与分析
4.1数据预处理
仿真中, 使用的实验数据来自广州某城市快路的实测数据, 采集时间为2007年1月8日～2008年3月6日。首先对数据进行预处理, 剔除交通事件中对交通异常状况影响比较小的事件, 只考虑正常影响交通流的事件, 这样可以更加合理地证明RBF神经网络算法的有效性。
一般情况下, 需对样本数据进行归一化 (正则化) 处理, 这样可以使分散、跨度大的样本数据跨度缩小, 以便进行建模和仿真。使用命令normalizing可以把数据归一化到[0, 1]之间。因此, 对采集的时间、流量及占有率作归一化处理, 通常取流量q=2 000辆/h车道为“1”来对流量这一较大数值进行归一化处理。
对处理后的508组数据进行分组, 取前280组有无事件发生数据作为RBF神经网络算法的训练数据, 后228组有无事件发生数据作为验证数据。
4.2仿真过程及结果分析
在Matlab中, RBF网络训练的基本原理是:隐层神经元从0个开始训练, 通过检查输出误差使用网络自动增加神经元, 训练样本每循环计算一次, 就使用网络产生最大误差的训练样本作为权值向量wj产生一个新的隐层神经元, 然后重新计算, 直到误差达到要求或最大隐层神经元数为止。取目标值goal=0.01, spread=1.0, MN=20, DF=25, 通过神经网络函数net=newrb (P, T, goal, spread, MN, DF) 仿真后, 得到一个有10个隐层神经元的网络模型。
当RBF神经网络训练完成后, 通过函数Y1=sim (net, P1) 对该网络模型的上述实测样本数据进行拟合。其中P1和Y1分别为验证数据的输入样本和网络输出。
实测样本数据和网络训练输出拟合曲线如图3所示。
经上述仿真知, RBF网络训练的均方误差为MSE=0.408 74/1e-010, 拟合均方误差为MSE=0.009 551 38。由图4的误差变化曲线可以看出, 当训练至第38步的时候, 网络模型已经满足精度要求。
可见, 验证结果和训练结果能很好的拟合。交通异常事件自动检测算法判别的可能结果包括:无异常事件正确检测、有异常事件正确检测、无事件错误报警和有事件漏检。其中后2种属于误报。
对算法进行评价的3个指标:误报率、检测率和平均检测时间的训练检测结果如表1所示。
使用RBF神经网络对城市快速路交通异常事件自动检测, 通过实测数据作为样本数据训练, 训练结果表明RBF神经网络具有很高的检测率和较低的误报率。
5 结束语
到目前为止, 在AID检测算法中并没有一种算法完全优于其它算法, 不同的算法在不同的条件下各有优劣。神经网络算法不需要人为建立事件检测模型, 不需要人们自己去分析城市快速路上发生事件和不发生事件时交通流各有什么特点, 而只需选定学习样本数据格式和人工神经元网络学习时的某些参数, 就可让神经网络自动学习, 从而避免了传统算法因人为建立的模型与实际情况不符导致检测不准确的情况。根据大量实测数据进行网络训练, 实际数据与仿真结果的比较证明, 建立的RBF神经网络拟合精度较高, 对于其他形式的交通异常事件检测具有一定的参考意义和实际应用价值。
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