华东交通大学学报
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交通运输网的实例引申分析

  1.我国交通网络基本情况

  交通运输线包括铁路、公路、航空、海运、内河航运、管道运输等。我国铁路已基本形成以北京为中心,以四纵、三横、三网和关内外三线为骨架,联接着众多的支线、辅助线、专用线,可通达全国的省市区的铁路网。四纵是指:京广线、京九线、京沪线、北同蒲―太焦―焦柳线;三横是指:京秦―京包―包兰―兰青―青藏线、陇海―兰新线、沪杭―浙赣―湘黔―贵昆线;三网是指:东北铁路网、西南铁路网和台湾铁路网;关内外三线是指:京沈线、京通线、京承―锦承线。

  我国也有完善的公路网络,其等级分为国道、高速公路、省道、其他次等的道路。我国国道的编号以1、2、3开头,以1开头的是连接首都和重要城市的国道,以2开头的则为南北走向,以3开头的是东西走向,目前我国共有70条国道;我国高速公路起步较晚,但发展速度很快,自上世纪80年代开始建设,截止2005年初已建成高速公路20000km。

  交通运输网的建设具有十分重要的意义,第一,可以促进生产规模、原材料供应范围和产品销售市场的扩大;第二,可以加速区域开发;第三,可以加强工业和农业、城市与乡村的联系;第四,可以进行文化和科技交流,保证国家政治统一安全。

  2.东北区交通网络

  既然交通网的建设如此重要,那么我们就详细解读一下我国交通网最为密集地区之一――东北地区的交通网详细分布情况。我国东北区包括黑龙江、吉林和辽宁三省,面积7.88×105km2,约占我国陆地国土面积的8.2%。东北区是我国老工业基地,经过半个世纪多的建设,已经成为一个工农业发达、经济基础较雄厚的比较完整的经济区。

  东北区的交通运输网中,铁路居主要地位,是我国铁路最稠密的地区之一,铁路密度达125km/km2,高于全国57km/km2的水平,营业里程占全国的28%。东北地区的铁路情况:东北铁路网是以南北向的哈大线和东西向滨州线为“T”字型骨架,连接着70余条铁路干支线组成,全区铁路以哈大、滨州、滨绥、沈山等线为骨干,以沈阳、四平、长春、哈尔滨为枢纽,联系各干支线,形成格状的铁路网,纵横交织的铁路连接着全区各主要城市和工矿中心。

  哈大线纵贯全东北,穿越富饶的松辽平原,联结哈尔滨、长春、沈阳三省省会和出海口大连港,长944km,东北区8个超过100万人口的大城市,有5个在哈大线上,是整个东北地区经济发展的重要支柱和客货运输的主要通道,也是全国最繁忙的干线之一。

  东北区公路建设发展迅速,公路总长已达1.4×104km,以大中城市为中心形成不同层次的辐射公路网。东北地区分布的纵向国道有111、304、202、203、102、222、201这7条;横向国道有301、302、303、304、305、306这6条。东北地区基本形状是大、小兴安岭和长白山系呈马蹄形环绕在东北平原的西、北、东部,山地和平原面积大体相等,虽然地理条件复杂,地貌类型很多,但其内部具有相对一致性和相似性,具有相对集中的三大平原――松嫩平原、辽河平原和三江平原,对铁路和公路的限制少,所以东北地区交通网分布密集。

  3.辽宁省中南部交通网络

  我们已经了解了全国和区域的交通网分布情况,接下来我们将解读视野进一步缩小,解读辽宁省中南部的交通网情况。

  辽宁省处于东北亚地区中心地位,海路兼备,腹地广阔,是联系东北经济区和环渤海经济区的中心,同时又是联结日本、朝鲜半岛与俄罗斯的结合部。这种贯通南北、承接东西的区位优势,决定了辽宁中南部城市群将在中国地区经济发展和对外开放格局中成为东北区经济活动的中心。辽宁中南部特大城市和大城市数量之多,增长之快,特大城市占城市总人口的比例之高,是其他城市密集区所不可比的,辽宁中南部今年来经济发展较快,其中,沈阳、大连两个城市在2004年城市竞争力报告中排名较前。本区水路交通便利,具有四通八达的交通网络(见下图1),包括全国最稠密的铁路运输网络、全国重要的外贸口岸大连港、全国最长的运输管道,以及沈大高速公路和两个现代化航空港,为本区经济发展和对外开放提供了极为有利的基础条件。

  提到交通网,我们不禁想知道它的交通网完善程度,即通达性,那样的话我们就可以比较不同地区的交通网发达程度。那么用什么数学方法来度量交通网络的通达性呢?我们借鉴数学中图论思想对图的定义,即ν个点和连接这些点的e条线(这条e线的两个端点必须以这ν个点为端点,并且任意两条线除了端点外没有其他的公共点)结合在一起就组成了图。首先,将一个地区的实体交通路网抽象成图,只考虑节点与节点的连接特征,不考察实际距离,那么定义连接两节点的具有最少的线段数的路径为最短路径。

  接下来,我们介绍几个测试交通网络通达性的公式,设e为网络中线路数,ν为网络节点数,p为网络中互不连接的子图(p=1)。

  (1)反映连接程度的指标有连接率β和环路指数μ:

  β=e÷v

  μ=e-v+p

  网络越发达,μ值越大,β值越大。

  (2)反映网络伸展程度的指标有网络直径D,是指网络中最远两节点最短路径的线路数。

  (3)反映网络扩展潜力的指标有实际成环率α和实际结合度γ:

  α=(e-v+p)/2e-5p

  γ=e/3(v-2p)

  我们利用这5个公式就可以了解任何一个区域交通完善程度,并可以进行各个地区的交通网络完善程度的横向比较。

  为了简单起见,我们只研究这个区域的10个地级市,得出辽宁中南部v=10,e=70,进而可以计算得出β=7,μ=61,D=3,α=4.1,γ=2.9。有兴趣的同学可以试着计算另一个区域的这个五个指标,进而可以进行比较分析。

  我们分析了地区的交通网络的完善程度,那怎么知道这个区域内各个城市的通达性情况呢?

  4.辽宁中南部10个地级市的通达性

  首先,两城市间的最短路径所包含的线段数即为这两城市间的拓扑距离,即相对通达性,接着定义一个城市到其他所有城市的相对通达性的平均值为该城市的通达性指数R,该值越小表明这个城市的通达性越强,也就意味着这个城市与这个区域的其他城市的交通联系越容易,越通畅。

  下表即为根据通达性指数的定义和上图计算所得辽宁中南部10个城市的通达性指数情况:

  为了更准确地测量这10个城市的通达性指数R,我们以这个区域的所有市和县为节点。分析上表,我们很容易就知道这10个城市的R排序为:辽阳<鞍山<沈阳<本溪<盘锦<抚顺<营口<铁岭<丹东<大连。辽阳的R最小,为9.3,辽阳紧挨沈阳,沈阳的很多通向南部城市的重要交通线都经过辽阳,又因为辽阳相比沈阳和其他九个城市地理距离更近,所以排名第一。鞍山同理。沈阳作为辽宁省的省会,它的通达性也较优,只是地理位置稍偏北,到达其他九个节点要经历的节点就会比较多,进而拓扑距离较大,相对通达性指数位于第三位。最差的为大连,这主要是由大连的地理位置决定的,大连位于辽宁最南端,是辽宁的最重要的海港与其他九个城市距离都较远,联系的交通线也不多,因此R最小。

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