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基于交通影響分析的物流園區(qū)規(guī)模定位研究
交通影響分析，是指定量分析給定使用性質和規(guī)模的土地在開發(fā)后對周邊交通系統(tǒng)所帶來的影響，以下是小編搜集整理的一篇探究物流園區(qū)交通量最優(yōu)化模型的論文范文，供大家閱讀參考。
摘 要：由于現(xiàn)有研究未考慮物流園區(qū)與周邊交通環(huán)境的關系而存在局限性，提出了基于交通影響分析的研究方法。以物流園區(qū)不能使路段流量超過其上限值為條件，建立了路網(wǎng)達到用戶均衡狀態(tài)時的物流園區(qū)交通量的最優(yōu)化模型，并采用改進的遺傳算法求解，最后用經(jīng)驗公式計算出物流園區(qū)的規(guī)模。經(jīng)算例驗證，該方法對物流園區(qū)受周邊交通環(huán)境制約時的規(guī)模定位研究是可行、有效的。
關鍵詞：交通影響分析;路段流量;用戶均衡;遺傳算法
引 言
近年來，規(guī)劃建設物流園區(qū)已成為我國物流產業(yè)發(fā)展的重要主題，很多城市掀起了建設物流園區(qū)的熱潮。然而，一些物流園區(qū)項目未經(jīng)科學論證和統(tǒng)一規(guī)劃就盲目建設，導致園區(qū)建成運營后嚴重惡化了周邊交通環(huán)境。另一方面，隨著城市化進程日益加快，交通量持續(xù)大幅增加，我國城市交通狀況日趨嚴峻，這要求物流園區(qū)等城市重大建設項目規(guī)劃時必須充分考慮對周邊交通環(huán)境的影響。
規(guī)模定位是物流園區(qū)規(guī)劃的重點內容之一，也是決定物流園區(qū)對周邊交通環(huán)境影響程度的重要因素之一。目前國內外已有學者對物流園區(qū)規(guī)模定位做了相關研究。夏純歡[1]以分行業(yè)的物流量預測為基礎，按功能劃分物流園區(qū)的類型和作業(yè)區(qū)，探索了作業(yè)量同規(guī)模的聯(lián)系，推導出物流園區(qū)規(guī)模。程世東等[2]分析了貨物的種類數(shù)、周轉量等因素與占地面積的關系，從微觀層面給出了確定物流園區(qū)規(guī)模的經(jīng)驗公式。李玉民等[3]用貨運量代替物流量來確定物流園區(qū)總規(guī)模，從實物量的角度給出物流園區(qū)用地總規(guī)模的經(jīng)驗公式。Eiich等[4]借助排隊論和非線性理論研究物流園區(qū)理想?yún)^(qū)位和規(guī)模，設計了雙層數(shù)學模型。但這些研究均未分析物流園區(qū)與周邊交通環(huán)境的關系，使得規(guī)劃的物流園區(qū)與周邊交通系統(tǒng)不匹配，物流園區(qū)規(guī)模不盡合理，因此存在一定的局限性。
交通影響分析，是指定量分析給定使用性質和規(guī)模的土地在開發(fā)后對周邊交通系統(tǒng)所帶來的影響，以評判給定的土地其開發(fā)強度是否合適[5]，即判定建設項目的規(guī)模是否合理。本文則基于交通影響分析，以周邊道路的服務水平不會因物流園區(qū)的建設而低于最低服務水平為條件，建立物流園區(qū)交通量最優(yōu)化模型，反推出路網(wǎng)處于用戶均衡狀態(tài)時路網(wǎng)容許的物流園區(qū)最大交通生成量，從而得出物流園區(qū)能夠處理的物流量，再根據(jù)公式計算物流園區(qū)的規(guī)模。
1 物流園區(qū)交通量最優(yōu)化模型的建立與求解
1.1 模型原理
在交通影響分析過程中，需要預測背景交通和建設項目交通。背景交通是指無建設項目時路網(wǎng)上各路段的交通量大小、構成及分布，項目交通是指建設項目產生和吸引的交通量大小及方向。然后以背景交通量為路網(wǎng)“預荷載”，按四階段法的思路，將項目交通OD量在路網(wǎng)上進行分配，得到有項目情況下路網(wǎng)的綜合交通量，再按照道路服務水平等級評判建設項目對路網(wǎng)的影響程度。
物流園區(qū)是貨物的集散中心，因此項目交通以貨物運輸產生的交通為主。根據(jù)貨物的OD表可得出貨運量的空間分布特性，再結合車輛出行比例、滿載率各類車輛的運量、轉換系數(shù)等因子將貨運量OD表轉換成物流園區(qū)與各OD點間的交通分布[6]。與交通影響分析不同的是，該模型將OD量作為能分配到路網(wǎng)上交通量的上限值而非實際值，并按照Wardrop第一原理——用戶均衡原理，逐漸為路段分配流量。若某路段上的綜合交通量達到上限值——路段最低服務水平時的交通量，則停止交通分配，此時分配到路網(wǎng)的OD量之和即為物流園區(qū)的最大交通量。因為經(jīng)過該路段的某條路徑必定是某OD對的最短路徑，若再繼續(xù)分配，則必選擇該最短路徑，使該路段的交通量超過上限值。若直到所有OD量都分配到路網(wǎng)上時，所有路段交通量都沒超過上限值，表明物流園區(qū)不會對周邊交通環(huán)境產生嚴重影響，則物流園區(qū)的最大交通量即為所有OD量之和。
在此模型中，假設物流園區(qū)建成運營之前和之后的路網(wǎng)高峰小時重疊。在實際運用中，如果物流園區(qū)建成運營之后的路網(wǎng)高峰小時發(fā)生變化，則須研究路網(wǎng)交通變化規(guī)律，確定新的高峰小時。
1.2 變量說明
1.3 模型建立
物流園區(qū)交通量的最優(yōu)化模型可描述如下： 式(1)為目標函數(shù)，表示物流園區(qū)的交通產生量、吸引量之和最大化;式(2)和式(3)表示各路段的綜合交通量不能超過路段交通量上限值;式(4)和式(5)表示OD對r，s間第k條路徑上的廣義阻抗費用，α和β為常數(shù);式(6)和式(7)為用戶均衡原理的數(shù)學表達式;式(8)表示OD對r，s間實際的項目交通量應不超過項目交通量需求;式(9)表示路徑流量的非負約束。
1.4 基于改進遺傳算法的模型求解
傳統(tǒng)遺傳算法在應用中存在很多局限性，如過早收斂、接近最優(yōu)解時收斂較慢。因此，本文對算法做了一些改進，采用改進的遺傳算法求解上一節(jié)建立的最優(yōu)化模型，算法具體步驟如下：
1)利用罰函數(shù)法將模型轉化為無約束的最優(yōu)化模型：
2 物流園區(qū)規(guī)模的確定
物流園區(qū)規(guī)模定位是物流園區(qū)規(guī)劃的一個重要內容，但由于影響規(guī)模定位的因素很多，目前還沒有一套成熟的標準和方法。一種普遍采用的方法是，先將貨運量轉化為物流需求，再利用經(jīng)驗公式計算得出物流園區(qū)的規(guī)模。因此，先根據(jù)車輛出行比例、滿載率各類車輛運量、轉換系數(shù)等因子，將上一節(jié)求出的物流園區(qū)最大交通量轉化為貨運量[10]，從而得到物流園區(qū)在周邊交通環(huán)境制約情況下的最大物流量，最后得出物流園區(qū)的規(guī)模。
在求得物流園區(qū)與各小區(qū)間的允許項目交通量后，根據(jù)各類車輛出行比例、轉換系數(shù)，可計算出物流園區(qū)與各小區(qū)間各類車輛的出行數(shù)。
物流園區(qū)的每日處理的貨運總量：
其中，P為高峰時貨運量占全天貨運量的比例。物流園區(qū)規(guī)模的計算公式：
其中：S為物流園區(qū)規(guī)模(單位：公頃);γ為物流園區(qū)周轉系數(shù)，由物流園區(qū)的類型決定;ε為物流園區(qū)單位生產能力用地參數(shù)(單位：公頃/萬噸)，表示每日處理一噸貨物需要物流園區(qū)的面積;λ為物流園區(qū)作業(yè)場面積占總面積的比重。
3 案例分析
圖1是某市規(guī)劃的一個物流園區(qū)的區(qū)位圖，該園區(qū)將于2015年建成，其貨物流向主要有6個，為圖中標記的第1～6個小區(qū)。經(jīng)預測，目標年各方向的高峰小時貨運量需求如表1所示，目標年各條路段的高峰小時背景交通量和負荷度如圖1所示。
通過建立模型并計算得出目標年各條路段的高峰小時綜合交通量和負荷度，如圖2所示。從圖2可以看出，有3條路段的負荷度已經(jīng)達到了0.75(用黑色五角星標記)，為路段允許的最大負荷度。此時，實際的高峰小時項目交通量已經(jīng)達到最大值。由式(13)和(14)求得物流園區(qū)與各方向之間的實際貨運量，如表2所示。
由式(15)和(16)求得物流園區(qū)每日處理的貨運量為Q=3 042t，物流園區(qū)規(guī)模為S=215.28(ha)。
4 結束語
物流園區(qū)不是一個孤立的系統(tǒng)，其發(fā)展必須與所處的交通系統(tǒng)相適應。因此，確定合理的物流園區(qū)規(guī)模時必須考慮周邊道路流量變化情況。本文在利用傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式計算物流園區(qū)規(guī)模的方法基礎上，以交通分配的用戶均衡為原則，建立了物流園區(qū)交通量的最優(yōu)化模型，并結合交通影響分析，保證了路段流量在上限值范圍內。改進的遺傳算法克服了傳統(tǒng)算法的一些不足，提高了運算效率和準確度。算例表明本文的思路和方法對物流園區(qū)受周邊交通環(huán)境制約時的規(guī)模定位研究是可行、有效的。
參考文獻：
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