運輸部署案例集/中國高速公路系統
道路交通非常便利，可能是我們現在看到的最受歡迎的交通方式。道路運輸最好的地方是它具有很好的可達性，並以“門到門”的方式完成乘客或貨物的運輸。這種靈活性非常適合短途的日常旅行，比如上班和在城市裡遊覽。在一箇中小城市內，道路網路系統通常是普通道路和街道。然而，這些街道不適合城市之間或跨國的運輸。高速公路系統通常允許車輛以比城市街道更高的速度行駛。中國的高速公路系統作為城市之間的聯結器以及整個國家的交通網路。貨物和客運都在高速公路系統上進行。作為高速公路運輸的替代品，鐵路是高速公路的最大競爭對手。由於鐵路運輸在長途運輸大量貨物時成本更低，因此高速公路系統在長途貨物運輸方面沒有優勢。對於乘客來說，中國高速鐵路的快速發展給高速公路系統的客運帶來了噩夢，因為高速列車的速度可以是高速公路上普通車輛速度的兩倍。然而，這並沒有宣判高速公路系統的消亡。隨著中國全面的城市化程序，私家車的數量呈指數級增長。當人們擁有汽車時，他們傾向於使用它們。因此，透過高速公路系統進行短途運輸的需求不斷增長。對於短途旅行而言，火車之間的長時間間隔以及鐵路系統的可達性較差意味著鐵路很難在這一領域戰勝高速公路。除了鐵路之外，乘客和貨物運輸還有其他替代品。水運始終用於貨物和乘客的運輸。然而，水運系統在很多年前就已經成熟，並且一直在衰退。水運存在速度慢和依賴河流系統的弊端。中國內河運輸主要發生在長江和黃河，而這兩條河流無法到達東北部等許多地方。此外，由於汽車和火車運輸比水運快得多，乘客很少會選擇水運，除非是出於娛樂目的。民航是一個非常重要的交通方式，它與高速公路運輸競爭。對民航運輸的需求總是與時間價值較高相關。例如，海鮮和鮮花的運輸需要較短的旅行時間，以防止貨物價值下降。同樣，時間價值較高的商人將乘坐飛機參加會議，以節省可能因高速公路運輸而浪費的時間。民航在速度方面具有優勢，這是高速公路和鐵路難以比擬的。然而，航空運輸的成本很高。由於大多數商品的價值沒有時間價值，需要相對便宜的運輸成本才能保持競爭價格，因此高速公路運輸仍然佔據主導地位，但在長途客運中確實失去了很多乘客。
高速公路系統可分為五類：高速公路、一級公路、二級公路、三級公路和四級公路。這種分類是根據相關高速公路系統的交通量和功能確定的。四車道高速公路的容量為每天25,000到55,000輛小客車。六車道高速公路的容量應為每天45,000到80,000輛小客車。此外，八車道高速公路的容量為每天60,000到100,000輛小客車。一級公路系統通常有四到六條車道，容量為15,000到55,000輛小客車。二級、三級和四級公路系統通常有兩條車道，交通容量較小。[1] 高速公路系統和一級公路系統的主要作用是連線主要城市或重要的交通樞紐，如北京、天津等。其他公路系統作為連線小城市和這些樞紐的聯結器。中國高速公路系統的基本結構是根據“樞紐-放射”的概念設計的。
[2] 首先，人們在行走和奔跑，創造了道路。然後，為了到達更遠的地方，出現了馬力。隨著車輪和馬車的發明，對更好道路的需求開始出現。在遙遠的古代，中國有公元前2000年的車道記錄。在西周時期（公元前1066年至公元前771年），原始的道路網路與交通規劃理念一起發展，並出現了城市規劃的雛形。唐代（公元618年至公元907年），古代道路網路系統發展成熟。道路分為三類：官道、大路和小路。官道沿途設定驛站，供人們休息或更換馬匹。古代道路網路的總長度約為2000公里。道路交通是古代中國最重要的交通方式，不僅在帝國內部，而且在其他國家之間也是如此。著名的絲綢之路是一條陸路（也有一些水路，被稱為水上絲綢之路）交通路線，從中國穿越波斯到達中東和歐洲，這條路線始於漢代初期（公元前202年至公元9年）。這條路線的最初目的是與其他國家建立貿易關係，以便銷售中國生產的絲綢。這種運輸探索也旨在傳播中國文化和探索世界，就像一次探險。這場事件對當時的出口經濟產生了巨大的影響。[3] 作為道路的替代品，水運相對容易，因為不需要建造航道，至少在最初不需要建造更多的航道。古代中國人利用中國中部的河流系統，慢慢發展了以水運為基礎的經濟模式。由於技術無法在長江上建造一座好的橋樑，因此水運也作為道路運輸系統的連線，而道路運輸系統缺乏穿越大河的能力。在水運系統的後期發展中，京杭大運河的修建是為了在東西河流網路上創造一條南北走廊。[4] 水運可以運輸許多道路運輸無法運輸的貨物，因為馬力不足。大量的貨物運輸長期以來主要依靠水運。
[5] 中國真正的公路誕生於清末民初（1912年至1927年）。第一條公路是1908年修建的龍州-那堪公路，全長17公里。在國民政府（中華民國）統治期間，公路建設成為一項國家工程，總里程迅速增長。在抗日戰爭期間，公路建設服從作戰戰略，成為支援戰爭的工具。戰爭期間修建的公路質量一般較差，建成後不久就被破壞。到1946年底，公路總里程為130,307公里。自1946年以來，隨著國共內戰的爆發，公路網遭到嚴重破壞。經過5年的戰火洗禮，可通行的公路總里程僅剩75,000公里。戰後，重建工作開始，公路建設再次成為一項重要的國家工程，並從此不斷建設，快速增長。然而，由於系統受到破壞，無法滿足日益增長的道路運輸需求，導致交通擁堵和事故頻發。拓寬公路等改進措施已實施，但收效甚微。主要問題包括人口增長、大量交叉路口以及交通方式混雜（馬匹、腳踏車和汽車混合在一起）。這些問題導致公路網效率低下。為了解決這個問題，需要在公路建設方面進行創新。於是政府開始建設高速公路系統。中國的高速公路系統是公路系統的一部分。雖然與一類到四類公路系統隔離，但高速公路系統作為高速公路，具有巨大的容量和嚴格的管理。在中國，公路系統面臨的最大問題是超載卡車。超載卡車運營商可以獲得鉅額收益，因為每噸貨物的成本將更低。然而，超載非常危險，會損害路面。許多高速公路系統上的事故都是因為超載造成的，超載會導致車輛本身故障以及剎車時間更長。高速公路系統的好處是有人員對卡車進行重量檢測，儘量避免高速公路上的超載情況。此外，與其他公路系統相比，高速公路的維護狀況要好得多。因此，高速公路的運輸狀況相當不錯。如今，中國政府繼續規劃更多高速公路，以及更多普通公路。
中國現行公路系統及規劃
[edit | edit source]中國公路系統的主骨架如圖1所示。中國東南沿海地區的密度非常高。自1978年以來，改革開放政策推動了這一骨架的形成。該政策允許沿海多個城市進行貿易，使其開始發展。這些城市的經濟發展非常迅速。以深圳為例，在很短的時間內，從無到有發展成為一座大城市。沿海地區的城市化和產業化持續進行，對交通運輸的需求巨大。東南地區密度較高的另一個原因是地理因素。由於長江和黃河長期的侵蝕，東南地區的土地非常平坦。在這樣的平坦土地上修建更多公路要容易得多。中國西部地區山脈眾多。同時，西部地區的平均海拔較高，給公路建設帶來了很多困難。
定量分析：中國公路的生命週期
[edit | edit source]利用中國公路系統總里程資料，可以擬合一個模型來估計該系統的增長。 [7] 基本模型為
S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)] [8]
經過一系列測試，此處k的值被選為578000（公里）。由Matlab擬合的模型如下
通用模型
f(x) = 578000/(1+exp(-b*(x-t0)))
係數（95%置信區間）
b = 0.08646 (0.08284, 0.09007)
t0 = 2052 (2050, 2054)
從圖中可以看出，中國公路系統仍處於增長階段，但已達到k/2點，這意味著增長速度開始下降。我們可以注意到，2005年網路長度出現了大幅增長。高階公路的增長不是這種形狀。因此，增長可能主要與連線中小城市的低等級公路的建設有關。這些中小城市的通達性在當年迅速提高。這種不連續性對模型擬合有負面影響，導致模型在1990年之前低估了公路網的總長度。2005年大幅增長後，公路長度增長緩慢而穩定，在圖表中呈現近乎直線。然而，私人乘用車的數量尚未達到k/2，這意味著其將繼續以越來越快的速度增長。公路長度的增長正在放緩，這可能無法滿足不斷增長的需求。公路的客運量也低於k/2，並且增長速度也更快。根據這些資料，在不久的將來，公路系統將出現更多擁堵，服務水平也將下降。為了改變這種情況，應實施增加公路建設的政策。
表1. 中國公路總里程
| 年份 | 里程（萬公里） | 年份 | 里程（萬公里） |
|---|---|---|---|
| 1978 | 89.02 | 1996 | 118.58 |
| 1980 | 88.825 | 1997 | 122.64 |
| 1981 | 89.75 | 1998 | 127.85 |
| 1982 | 90.7 | 1999 | 135.17 |
| 1983 | 91.51 | 2000 | 167.98 |
| 1984 | 92.67 | 2001 | 169.8 |
| 1985 | 94.24 | 2002 | 176.52 |
| 1986 | 96.28 | 2003 | 180.98 |
| 1987 | 98.22 | 2004 | 187.07 |
| 1988 | 99.96 | 2005 | 334.52 |
| 1989 | 101.43 | 2006 | 345.6999 |
| 1990 | 102.83 | 2007 | 358.3715 |
| 1991 | 104.11 | 2008 | 373.0164 |
| 1992 | 105.67 | 2009 | 386.0823 |
| 1993 | 108.35 | 2010 | 400.8229 |
| 1994 | 111.78 | 2011 | 410.6387 |
| 1995 | 115.7 | 2012 | 423.7508 |
表2. 私人乘用車
| 年份 | 總數（萬輛） | 年份 | 總數（萬輛） |
|---|---|---|---|
| 1985 | 28.49 | 2001 | 770.7766 |
| 1990 | 81.62 | 2002 | 968.98 |
| 1991 | 96.04 | 2003 | 1219.228 |
| 1992 | 118.2 | 2004 | 1481.661 |
| 1993 | 155.77 | 2005 | 1848.066 |
| 1994 | 205.42 | 2006 | 2333.317 |
| 1995 | 249.96 | 2007 | 2876.216 |
| 1996 | 289.67 | 2008 | 3501.392 |
| 1997 | 358.36 | 2009 | 4574.911 |
| 1998 | 423.65 | 2010 | 5938.708 |
| 1999 | 533.88 | 2011 | 7326.794 |
| 2000 | 625.33 | 2012 | 8838.601 |
表3. 中國公路客運量
| 年份 | 總數（億客公里） | 年份 | 總數（億客公里） |
|---|---|---|---|
| 1978 | 1743.1 | 2000 | 12261.1 |
| 1980 | 2281.3 | 2001 | 13155.13 |
| 1985 | 4436.4 | 2002 | 14125.6 |
| 1990 | 5628.4 | 2003 | 13810.5 |
| 1991 | 6178.3 | 2004 | 16309.1 |
| 1992 | 6949.4 | 2005 | 17466.74 |
| 1993 | 7858 | 2006 | 19197.21052 |
| 1994 | 8591.4 | 2007 | 21592.58086 |
| 1995 | 9001.9 | 2008 | 23196.69839 |
| 1996 | 9164.8 | 2009 | 24834.94158 |
| 1997 | 10055.5 | 2010 | 27894.25662 |
| 1998 | 10636.7 | 2011 | 30984.03 |
| 1999 | 11299.7 | 2012 | 33383.08889 |
參考文獻
[edit | edit source]- ↑ 公路工程技術標準(Technical Standard of Highway Engineering),中華人民共和國交通部(Ministry of Communications of the People's Republic of China)(2004)
- ↑ 道路工程第2版(Road Engineering),北京交通大學出版社(Beijing Jiaotong University Press)(2012)
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Silk_Road
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Grand_Canal_(China)
- ↑ 國家高速公路網規劃(Planning of National Expressway Network)，交通部規劃院（2004）
- ↑ 國家公路網規劃（2013年-2030年），中華人民共和國交通運輸部(2013)， Planing for National Highway System(2013-2030),Ministry of Transport of the People's Republic of China(2013)
- ↑ Statistics Year Book 2013, National Bureau of Statistics of the Peoples's Republic of China(2013).中國統計年鑑，中華人民共和國國家統計局
- ↑ http://nexus.umn.edu/Courses/ce5212/Assignment2.html