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中国高速公路宏观布局和通行能力的分析
2012-12-05 来源: 网
1.胡焕庸线与中国高速公路分布线

  在齐齐哈尔、呼和浩特、银川、兰州、成都、昆明之间连一条曲线就是“中国高速公路分布线”,该曲线以东为高速公路密集区,在曲线以西主要高速公路廊带只有进疆的“丝绸高速”和进藏的“文成高速”。

  实际上高速公路是人类活动的产物,人类文化的一部分,必然符合人口分布规律。“中国高速公路分布线”可以用更简洁的“中国人口分布胡焕庸线” [2]来表述,也就是在‘瑷珲’和‘腾冲’之间连一条直线,中国东西侧人口比例是96:4。至2000年,不含缺少资料的外蒙古和台湾,东西侧的人口比例是94:6,这条人口线依然有效。这条线是中国社会生态的特征线。“中国高速公路分布线”与“中国人口分布胡焕庸线”如此重合是出乎预料的,但也是必然的。“中国高速公路分布线”是“中国人口分布胡焕庸线”在高速公路分布上的映射。

图1 中国高速公路布局方案图

  2.中国需要多少高速公路

  中国需要多少高速公路,和中国面积具有可比性的发达国家只有美国,分析一下中国和美国高速公路布局特征可知一二。

  2.1.中美高速公路比较

  中国规划国家高速公路约85000公里,各省(市)规划地方高速公路总量大约与国家高速公路相当。

  据统计,美国州际公路77条(含离岛10条)主线69261公里,247条辅助线8741公里,合计78002公里。另据统计至2007年美国全部州际道路系统约89270公里,其余高速和快速公路50845公里。还有统计资料美国高速公路约88700公里。

  (1)中国规划的国家高速公路主要集中在齐齐哈尔、呼和浩特、银川、兰州、成都、昆明以东的东部、中部地区,分布面积不到中国大陆面积的1/2。

  (2)大陆西部1/2地区规划的国家高速公路走廊带只有进疆的“丝绸高速带”和进藏的“文成高速带”,其余地区地理条件复杂,规划的高速公路极少。

  (3)中国规划的国家高速公路8万多公里,与美国现有州际公路相当。但是,美国州际公路东部、西部分布密度大致相同,东部稍稍密一些(见图3)。如此说来,中国东部国家高速公路的密度是美国州际公路的2倍。

  (4)除了国家高速公路以外,几乎各省都有省内规划的高速公路,其里程估计与国家高速公路相当。也就是说,中国东部国家和地方高速公路的密度是美国州际公路的4倍,而里程总量将是美国的2倍。台湾的面积密度和人口密度稍低,见表1和图4,台湾规划高速公路统计见表2。

  (5)美国还有1/2的土地是尚未耕种过的处女地,而有着5000年农业文明史的中国,东部每一块赖以生存的土地平均至少耕种过5000次,现在还养活着13亿人。

图2 中国高速公路建设趋势图

图3 美国州际公路分布图 图4 台湾高速公路布局 图5 安徽高速公路布局

  (6)美国2007年汽车保有量是2.9亿辆,中国2007年汽车保有量是5697万辆,按照高速公路总量的比例中国将会有汽车5.8亿辆,将是2007年保有量的10倍。

  (7)中国2007年高速公路通车里程5.39万公里,平均汽车密度是1056辆/公里;美国高速公路按8.87万公里计算,是3269辆/公里。中国高速公路的利用率是美国的1/3。

  2.2.结论

  (1)中国当前高速公路利用率太低,只有美国的1/3,还有长足的发展空间。

  (2)中国东部高速公路的建设步伐可以适当放缓,着手中国西部高速公路的长远规划。


  3.中美铁路与高速公路布局分析

  3.1.铁路里程

   全世界铁路通车里程111.52万公里;

   美国:22.77万公里,欧洲:22.23万公里,俄国:8.72万公里;

   中国: 2008年7.5万公里,2020年达到10.0万公里(或20年后达15万公里)。

  3.2.发展时序

   中国是先发展高速公路,后发展铁路;美国是先发展铁路,后发展高速公路。

  3.3.总体布局

   美国铁路‘东密西疏’,与中国高速公路布局相同,都是因为崛起时期工业集中于东部的原因;

   后发展的美国高速公路‘东西相当’,而后发展的中国铁路没有脱开工业布局的限制,依然是‘东密西疏’;

   美国后发展的高速公路跳出了先发展的铁路布局模式;中国后发展的铁路无法跳出先发展的高速公路布局模式,二者基本在同一交通走廊带中,甚至基本平行。特别是在沟谷冲溪地形条件中互相穿插,跨越构造物众多,互抬建筑标高。

   以扬(州)绩(溪)高速公路宁(国)绩(溪)段76km为例,可通行的走廊带狭窄,建设皖赣铁路时已与G205线交叉达5处,建设高速公路时又与皖赣铁路交叉达5处,如果铁路提速或高速化又要与高速公路交叉。布线空间狭小,相互之间交角最大只能达到30°~45°,一处跨越单线铁路路堤,竟设计了90m跨径的上跨桥,公铁双方管理部门都觉得不妥。既做大了高速公路的工程造价,施工期又对铁路运行安全构成威胁。安徽省交通厅与上海铁路局共同协商推荐,跨越皖赣铁路的高速公路桥以简支安装结构为主,缩短现场施工期;跨径不宜超过30m,既节约了投资又保证了施工操作的可靠程度。

  3.4.网格分布

  美国铁路以工业中心为枢纽,呈‘放射状’分布;而高速公路改变成‘方格’分布;中国高速公路采用美国高速公路的‘准方格’分布;铁路也随之采用‘准方格’分布。

  3.5.结论

  (1)中国高铁应与高速公路统一规划,在同一个走廊带中合理布局,使公共交通工具和个人交通工具互补,解决中国交通里程人口平均密度过低的状况。

  (2)中国陆地交通方式不会只走高速公路这一条路,必须要开发大运量的现代交通方式,建立稠密人口出行新模式,这是一个不能回避的、没有先例的课题。

图6 美国铁路分布图 图7 中国高铁规划图

4.高速公路车型与车道分析

   中国高速公路从修建开始一直以四车道为主,很少修建6~8车道高速公路。近年来开始有四改六、四改八之风。确实是交通量饱和导致了服务水平降低吗,考察如下。

  4.1.服务水平

   JTG B01 2003条文说明,表1-1规定,高速公路服务水平量化分析为如下,

  L=1000/D=1000V/C D

  式中各参数见表3。


  4.2.设计通行能力

   JTG B01 2003条文说明,表 1-4规定,设计车道通行能力,基本车道通行能力2200(pcu/h/ln)(四级服务水平),设计车道通信能力1600(pcu/h/ln)(二级服务水平)。JTG B01 2003条文说明,式1-2规定,计算4车道适应的交通量可达4.5~5.5万(pcu/d),

  AADT=C D×N/(K×D)

  式中顾委参数见表4。按设计车道通行能力计算预测年均日交通量如表4。


  4.3.服务水平和车道数分析

  4.3.1.设计速度

   高速公路设计以二级服务水平为通行能力的依据,(最大安全)设计(行驶)速度120km/h,实际行驶速度 ≥90km/h。

   汽车开到120km/h是安全的,120km/h就是安全标准——设计最高限速;当然,一部分路段几何条件可能允许车速高于120km/h。

   但是最低车速必须大于90km/h,否则服务水平就要下降,90km/h——设计最低限速。

  4.3.2.汽车实际行驶速度

   小客车设计行驶车速度能达到120km/h以上。

   大货车设计行驶车速差距较大,高的可达120km/h以上,超载货车最低实际只达到40km/h;在互相超车时,该路段高速公路只达到四级服务水平。

  4.3.3.心理承受能力

   国内早期高速公路交通量大都小于1万辆/天,只有二级服务水平交通量的1/4,车速可以达到设计车速120km/h,属于自由流动状态。

   一旦受货车超车阻塞,突然进入不稳定流动状态,公路使用者的心理不能承受。但是到公路使用末期,公路使用者还是不得不接受不稳定流动状态。

  4.3.4.当前对策

   等到货车车型升级完成,超载率下降,是一个远期解决方案。

   为了解决货车行驶速度差距较大,互相超车,阻塞超车道,影响服务水平的问题,近期的解决方案只有增加现有4车道高速公路车道数。新建高速公路至少有6车道,这是一个近期解决方案。妥善处理近期和远期二者的切合点是至关重要的。

  4.3.5.经验流量

   根据在国内的调查,

   小客车行驶在高速公路上不见来往车辆,估计交通量<5000辆/天;

   小客车行驶在高速公路上可见来往车辆,估计交通量约10000辆/天;

   小客车行驶在高速公路上因货车阻塞超车困难,估计交通量约2万—2.5万辆/天;

   当前车辆结构情况下,交通量达到2万—2.5万辆/天,需要扩建成6~8车道。

  4.4.结论

   因为4车道高速公路的设计交通量是2.5万辆——5.5万辆/天,根据以上经验,在当前车辆结构下2.5万辆/天就需要6车道高速公路。因此,近年来流行4改6(8),并且开始修建6~8车道高速公路;

   建议,大部分地区暂时容忍4车道高速公路由于车辆参差不齐导致的的低服务水平,等待很快就要来到的车辆升级换代。即使是二级服务水平,车速也只控制为90km/h,超车也有一定困难。随着对高速公路的适应,暴富焦躁心态逐渐理性化,社会容忍度也会趋于常态。

   参考资料

  [1] 刘效尧 刘荥.北京——台北高速公路与安徽文化.都市区及区域交通现代化[A].安徽科技出版社.2005.8.(p21-26)

  [2]单之强.中国的突变线——胡焕庸线.“中国国家地理”[J]2009.10总第588期.(p288-301)

  [3]公路工程技术标准(JTG B01 2003)[M].中华人民共和国交通部.2004.(p3)

  [4]中国公路学会《交通工程手册》编委会.交通工程手册[M].人民交通出版社.1998.(p437)


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