四川秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建的要素研究

林 敏，張江波，劉志斌

(西南石油大學(xué) 理學(xué)院，四川 成都 610500)

四川秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建的要素研究

林 敏，張江波，劉志斌

(西南石油大學(xué) 理學(xué)院，四川 成都 610500)

根據(jù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略要求，中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)重大咨詢項(xiàng)目“秦巴山區(qū)綠色循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略研究”，綠色交通戰(zhàn)略研究是秦巴山區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分。綠色交通戰(zhàn)略研究的核心部分之一是綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建，提出以“能源消耗、環(huán)境污染代價(jià)最低和經(jīng)濟(jì)效益最大”為最優(yōu)目標(biāo)來構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的基本思想；并從交通運(yùn)輸中的綠色要素角度考慮，通過對(duì)四川秦巴山區(qū)市縣區(qū)主要區(qū)域職能分析，選取以“農(nóng)副產(chǎn)品資源、旅游資源和區(qū)位資源”為四川秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基本要素，將這3種要素與交通網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析，從定性的角度提出了當(dāng)前交通網(wǎng)絡(luò)體系所面臨的問題的初步解決方案；最后以農(nóng)副產(chǎn)品資源要素為例，構(gòu)建了“能源消耗最低”為優(yōu)化目標(biāo)的高速公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化模型，從定量的角度給出了綠色高速公路網(wǎng)絡(luò)的最佳設(shè)計(jì)方案以及維護(hù)方案。

綠色交通；交通網(wǎng)絡(luò)體系要素；優(yōu)化模型；秦巴山區(qū)

秦巴山區(qū)是歷史上重要的交通要道，是關(guān)中地區(qū)與巴蜀地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)走廊，而當(dāng)前的交通是否滿足秦巴山區(qū)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求？當(dāng)前的交通計(jì)劃是否滿足未來的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求？怎樣找到既適合生態(tài)建設(shè)又滿足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通平衡點(diǎn)？這些都是需要深入思考的問題。秦巴山區(qū)綠色交通戰(zhàn)略研究是秦巴山區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分，一方面秦巴山區(qū)是國(guó)家精準(zhǔn)扶貧戰(zhàn)略的重要組成，而交通為扶貧的最重要組成部分；另一方面也是基于秦巴山區(qū)生態(tài)環(huán)境特殊性而突破傳統(tǒng)交通戰(zhàn)略研究的新型研究[1]。綠色交通戰(zhàn)略研究的核心部分之一是構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜巨大的研究項(xiàng)目，其首要問題是構(gòu)造綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的要素。傳統(tǒng)的交通網(wǎng)絡(luò)要素分析以交通的穩(wěn)定性因素、交通成本運(yùn)營(yíng)因素以及不同交通方式相互影響的因素等方面進(jìn)行考慮，即獨(dú)立地、單個(gè)體地以處理交通系統(tǒng)為目的來分析交通系統(tǒng)構(gòu)建要素以及構(gòu)建方式[2-3]。本文采用不同于傳統(tǒng)的交通網(wǎng)絡(luò)要素分析方法，在充分調(diào)研四川秦巴山區(qū)的交通背景及區(qū)域特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)該地區(qū)職能或產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，因地制宜地構(gòu)建了綠色交通網(wǎng)絡(luò)要素，并深入分析了綠色交通網(wǎng)絡(luò)要素與交通運(yùn)輸方式之間的關(guān)系，為進(jìn)一步構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型奠定了基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)域概況及構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的重要性

四川秦巴山區(qū)位于秦巴山區(qū)的西南方，連通秦嶺、巴山兩大山脈，涵蓋綿陽、廣元、南充、達(dá)州和巴中五市，總?cè)丝诩s1 735萬人，涉及25個(gè)縣(市、區(qū))、619個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、6 998個(gè)建制村，幅員面積61 800 km2,是秦巴山區(qū)北接關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)、東臨中原經(jīng)濟(jì)區(qū)、西毗成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)、南倚長(zhǎng)江黃金水道經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。截至2010年底通車總里程40 069 km，公路網(wǎng)密度86.66×10-2km/km2，其中國(guó)省道1 983 km，農(nóng)村公路37 857 km，專用公路229 km。該地區(qū)生態(tài)環(huán)境復(fù)雜脆弱，自然保護(hù)區(qū)眾多。由于秦巴山區(qū)偏處內(nèi)陸，地勢(shì)險(xiǎn)峻，自然阻隔，區(qū)劃分割，聯(lián)系不緊密，交通不順暢，信息不互通，資源不共享；加之，歷史形成的貧困人口多，貧困程度深，生產(chǎn)要素弱，自身發(fā)展能力差，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度慢，城市化水平低，城市帶動(dòng)力弱，自然協(xié)調(diào)性差，未能實(shí)現(xiàn)區(qū)域合作、互補(bǔ)共贏、均衡發(fā)展格局。秦巴山區(qū)有著承東啟西、接北連南、輻射八方的獨(dú)特區(qū)位；但是，秦巴山區(qū)區(qū)域內(nèi)交通比較閉塞，路網(wǎng)密度低，部分區(qū)、市、縣之間還沒有縣際公路相連，更不用說高速公路和鐵路。可以說交通問題是秦巴山區(qū)區(qū)域發(fā)展的最大瓶頸[4-8]。

綠色交通是為了減少交通擁擠、降低污染、促進(jìn)社會(huì)公平、節(jié)省建設(shè)維護(hù)費(fèi)用而優(yōu)先發(fā)展低污染的有利于城市環(huán)境的多元城市交通工具，形成能夠促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和諧發(fā)展的交通運(yùn)輸系統(tǒng)[9]。在四川秦巴山區(qū)構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系，對(duì)該地區(qū)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)林等產(chǎn)業(yè)、城鄉(xiāng)發(fā)展、旅游開發(fā)具有重要的支撐和引導(dǎo)作用；對(duì)加快區(qū)域交通發(fā)展步伐，實(shí)現(xiàn)區(qū)域間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，帶動(dòng)毗鄰地區(qū)新一輪的發(fā)展、加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)系，改善城鄉(xiāng)人居環(huán)境，發(fā)展經(jīng)濟(jì)社會(huì)具有先行作用；對(duì)緩解城市交通需求壓力、促進(jìn)農(nóng)村交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、減輕交通污染、實(shí)現(xiàn)交通與生態(tài)環(huán)境的均衡發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)本省的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

2 網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素分析

2.1 四川秦巴山區(qū)地區(qū)職能及運(yùn)輸方式分析

早在1994年，加拿大學(xué)者克里斯·布拉德肖就正式提出了綠色交通的概念。其核心思想是“優(yōu)先發(fā)展綠色交通工具，減少交通擁堵，凈化居民出行與居民環(huán)境，降低能源消耗”[10]?；谶@一思想，并根據(jù)秦巴山區(qū)四川省部分各市區(qū)縣的調(diào)研，提出以“能源消耗、環(huán)境污染代價(jià)最低和經(jīng)濟(jì)效益最大”為最優(yōu)目標(biāo)來構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的初步構(gòu)想。首要問題是如何“因地制宜”地選擇合適的綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素。為此，需要綜合考慮四川秦巴山區(qū)市縣區(qū)的主要職能(或產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì))和交通網(wǎng)絡(luò)中的主要運(yùn)輸方式，表1給出調(diào)研結(jié)果中相關(guān)的主要職能。

表1 四川秦巴山區(qū)縣市區(qū)主要職能劃分

圖1 四川秦巴山區(qū)各縣區(qū)主要職能與當(dāng)前的交通網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)與表1，可以在圖1中具體展示各個(gè)地區(qū)的主要職能。

通過圖1，可以大致推斷出四川秦巴山區(qū)的地區(qū)職能具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)西部高海拔地區(qū)以旅游為主，并且礦產(chǎn)資源從省內(nèi)來看大多數(shù)產(chǎn)于四川秦巴山區(qū)西段；而東部低海拔地區(qū)以農(nóng)產(chǎn)品為主，有少量旅游為主的職能縣。

(2)區(qū)位優(yōu)勢(shì)比較明顯的地段抑或是靠近成都和重慶兩個(gè)大城市，抑或是具有水運(yùn)航空與鐵路等諸多立體式交通節(jié)點(diǎn)上，在四川最具代表性的是廣元市市區(qū)。

(3)當(dāng)前的交通網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于西部綿陽和廣元的旅游的發(fā)展似乎比對(duì)于東部地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展更加有利。

2.2 具有四川秦巴山區(qū)特色的綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素分析

基于調(diào)研結(jié)果與數(shù)據(jù)資料[8]，青川縣以及北羌生態(tài)較為脆弱，開發(fā)礦產(chǎn)資源會(huì)損害當(dāng)?shù)夭豢赡孓D(zhuǎn)的生態(tài)系統(tǒng)；而其余地區(qū)礦產(chǎn)資源往往與旅游、農(nóng)產(chǎn)品資源復(fù)合而作為當(dāng)?shù)貐^(qū)的主要職能。因此，在圖2中繪制了旅游和農(nóng)產(chǎn)品的加工點(diǎn)。從已有的旅游以及農(nóng)業(yè)加工點(diǎn)與交通系統(tǒng)的關(guān)系，可以看出具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)以廣元至成都的鐵路干線為例，在地區(qū)比較陡峭的廣元背部地區(qū)，旅游點(diǎn)與鐵路的距離較近，而在江油、梓潼等較為平緩的地區(qū)，旅游點(diǎn)與鐵路干線的距離較遠(yuǎn)。

(2)嘉陵江流域附件的旅游點(diǎn)較為集中，可以適當(dāng)發(fā)展航運(yùn)。

(3)秦巴山區(qū)四川地區(qū)東部地段缺乏交通要道以連接旅游與農(nóng)產(chǎn)品等綠色秦巴山區(qū)特色資源。

圖2 四川秦巴山區(qū)交通旅游點(diǎn)以及農(nóng)業(yè)加工點(diǎn)分布

進(jìn)一步將圖2的結(jié)果放在四川省周邊地區(qū)的視角下進(jìn)行分析，基于秦巴山區(qū)綠色交通中“綠色”的概念，以秦巴山區(qū)森林以及草甸的覆蓋區(qū)域作為背景，繪制得到圖3，其中黑色的線表示鐵路干線?？梢园l(fā)現(xiàn)，在國(guó)家的大背景下，秦巴山區(qū)四川部分具有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)森林覆蓋率水平由南至北逐漸升高，省內(nèi)東部地段沒有西部地段高，但是交通干線目前來看西部地段更為發(fā)達(dá)；

(2)區(qū)位因素顯得更加重要，可以看出，無論從秦巴山區(qū)走出去還是從省外走進(jìn)來的視角來看，設(shè)置諸如廣元市的交通節(jié)點(diǎn)都尤為重要；參照廣元市目前水運(yùn)、鐵路、高速公路和航空都十分便利的條件，會(huì)提出兩個(gè)問題：在四川秦巴地區(qū)東部是否有必要設(shè)置新的交通節(jié)點(diǎn)？如果設(shè)置，那么設(shè)置在哪里經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境效益最好呢？

圖3 四川秦巴山區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)

綜合上述分析結(jié)果，總結(jié)出以下3種具有秦巴山區(qū)特色的綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素：

(1)農(nóng)副產(chǎn)品資源。秦巴山區(qū)資源植物豐富，是我國(guó)核桃、蠶桑、茶葉、銀耳等綠色農(nóng)副產(chǎn)品的主產(chǎn)區(qū)之一。從圖2及圖3中綠色的節(jié)點(diǎn)(農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)有加工點(diǎn)以及計(jì)劃中的加工點(diǎn))可以看出，農(nóng)產(chǎn)品或農(nóng)副產(chǎn)品在交通物流的要素成分中占有舉足輕重的地位。其中，巴中是我國(guó)糧食儲(chǔ)備基地和商品糧輸出基地。諸如秦巴山區(qū)的通江銀耳和茶葉、南江翡翠米為主要特色；達(dá)州是四川重要糧油、畜禽、茶葉、油橄欖等農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)基地；南充營(yíng)山縣紅麻、蠶桑等；綿陽梓潼縣生豬、蠶繭、棉花等均系四川秦巴山區(qū)特色產(chǎn)品。這些均是四川秦巴山區(qū)綠色交通運(yùn)輸?shù)闹饕锪髻Y源之一。

(2)旅游資源。四川秦巴山區(qū)旅游資源豐富，人文歷史積淀深厚，極具開發(fā)和利用潛力。從圖2及圖3中藍(lán)色的節(jié)點(diǎn)(旅游景點(diǎn)密集的地區(qū))可以看出，旅游資源在交通人流的要素成分中占有舉足輕重的地位。其中有：綿陽平武縣的全國(guó)最大的大熊貓保護(hù)區(qū)，江油市有李白故里等歷史旅游資源；廣元?jiǎng)﹂w縣劍門關(guān)、旺蒼縣歷史文化悠久，蒼溪縣燈戲剪紙等地方習(xí)俗以及旅游景點(diǎn)；南充南部縣自然人文旅游景區(qū)，閬中古城；巴中通江諾水河風(fēng)景名勝區(qū)等溶洞旅游資源豐富，平昌鎮(zhèn)龍山國(guó)家森林公園等。而當(dāng)前的旅游資源仍在發(fā)展中。旅游要素是考慮秦巴山區(qū)綠色交通運(yùn)輸中體系人員類型的最重要特征。

(3)區(qū)位因素。從省外因素來看，四川秦巴山區(qū)地處華中經(jīng)濟(jì)帶、漢中經(jīng)濟(jì)帶和成渝經(jīng)濟(jì)帶中心，因此秦巴山區(qū)不同地區(qū)區(qū)位的差異必然深刻影響交通運(yùn)輸?shù)牟季?，并且設(shè)置交通網(wǎng)絡(luò)Hub節(jié)點(diǎn)尤為關(guān)鍵。基于此，可將區(qū)位因素抽象出來作為綠色交通體系影響交通網(wǎng)絡(luò)全局的重要指標(biāo)，作為綠色交通體系構(gòu)建的重要要素。特別地，基于圖2及圖3，不難發(fā)現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品的Hub節(jié)點(diǎn)與旅游資源的Hub節(jié)點(diǎn)具有地域特征，即旅游資源多數(shù)分布于西北段山高陡峭森林茂密地區(qū)，而農(nóng)副產(chǎn)品較為集中于東南部丘陵地區(qū)且森林資源相對(duì)匱乏地區(qū)。另外從成渝經(jīng)濟(jì)圈的角度考慮，四川巴中、達(dá)州和南充的區(qū)位優(yōu)勢(shì)較為突出，從調(diào)研結(jié)果看，南充地區(qū)及達(dá)州地區(qū)較之其他地區(qū)更強(qiáng)調(diào)該地區(qū)交通區(qū)位因素的重要性。例如，南充作為規(guī)劃中的漢巴南鐵路的重要樞紐，必然帶動(dòng)鐵路周邊地區(qū)的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)于秦巴山區(qū)綠色產(chǎn)業(yè)的影響尤為重大。因此，區(qū)位因素也是秦巴山區(qū)綠色交通要素應(yīng)考慮的重要要素之一。

綜上所述，已提出了農(nóng)副產(chǎn)品資源、旅游資源及區(qū)位因素作為秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建的重要要素。當(dāng)然，對(duì)于其他影響較大的要素，亦分析如下：

(1)針對(duì)水資源，由于秦巴山區(qū)四川部分基本是三江由北向南并行流，是國(guó)家南水北調(diào)西線的重要組成部分，故水運(yùn)航道的發(fā)展必然根據(jù)南水北調(diào)的既定方針政策，因而沒有納入綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素考慮范疇。

(2)針對(duì)礦產(chǎn)資源，基于秦巴山區(qū)四川部分礦產(chǎn)資源組的研究結(jié)論，西部地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)生態(tài)環(huán)境極其脆弱，建議限制開發(fā)，并且西部地區(qū)森林資源豐富；而東部地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富地區(qū)相當(dāng)一部分是天然氣資源，按照國(guó)家西氣東輸?shù)膽?zhàn)略需根據(jù)國(guó)家戰(zhàn)略安排當(dāng)?shù)刭Y源分配，因此也沒有納入綠色交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建要素考慮范疇。

3 綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素與綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)聯(lián)性分析

四川秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素與交通網(wǎng)絡(luò)體系中的運(yùn)輸方式存在很大關(guān)系，從圖2就可以總結(jié)出以下兩個(gè)特點(diǎn)：

(1)鐵路交通是基于國(guó)家戰(zhàn)略層面連通關(guān)中經(jīng)濟(jì)區(qū)和成都經(jīng)濟(jì)區(qū)而坐落在秦巴山區(qū)四川部分西段，較大程度促進(jìn)當(dāng)?shù)丶捌涓浇貐^(qū)旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(2) 秦巴山區(qū)四川部分高速公路網(wǎng)絡(luò)多數(shù)分布于東南部的達(dá)州、南充地區(qū)，這些地區(qū)大多是丘陵地區(qū)且道路投資遠(yuǎn)沒有像從國(guó)家層面投資的西段鐵路多，而當(dāng)?shù)丶案浇貐^(qū)農(nóng)產(chǎn)品資源相對(duì)更加豐富。

下面進(jìn)一步深入分析這些綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建要素與綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系，并從定性的角度提出當(dāng)前交通網(wǎng)絡(luò)體系所面臨的問題的初步解決方案。

(1)考慮農(nóng)副產(chǎn)品要素與公路交通網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系：相對(duì)于平原地區(qū)，秦巴山區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品運(yùn)輸效率與安全問題尤為迫切。其核心問題是秦巴山區(qū)資源如何快速高效走出省外走向全國(guó)？根據(jù)調(diào)研結(jié)果，當(dāng)前公路交通不能滿足農(nóng)副產(chǎn)品資源走出去戰(zhàn)略。為解決此問題大致有以下兩種方案：①修建新的高速公路并對(duì)綠色產(chǎn)品運(yùn)輸開通“綠色快速通道”，此方案將大量提高交通成本，并且短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)；②利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)，通過維護(hù)或改造已有公路等級(jí)系統(tǒng)，適當(dāng)增加養(yǎng)路成本來實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)輸，這種方案體現(xiàn)了“綠色交通”的思想，本文后面將針對(duì)此方案構(gòu)建數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，進(jìn)行定量分析。

(2)考慮農(nóng)副產(chǎn)品要素與鐵路交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系：基于圖2的當(dāng)前現(xiàn)狀與四川省“十三五”交通規(guī)劃內(nèi)容[4-8]，處于秦巴山區(qū)四川部分東段的大量農(nóng)副產(chǎn)品資源與處于秦巴山區(qū)四川部分西段的鐵路交通資源相分離，對(duì)于這方面問題目前只有通過構(gòu)架新的鐵路來實(shí)現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品資源與鐵路資源的整合。

(3)考慮旅游資源要素與公路交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)系：由于四川秦巴山區(qū)交通便利性差，故考慮交通安全快捷舒適為其主要切入點(diǎn)，其核心問題是省內(nèi)外的旅游者如何安全方便快捷地到達(dá)四川秦巴山區(qū)？其方案有以下幾種：①將公路交通結(jié)合快速穩(wěn)定的鐵路交通與航空服務(wù)，以較為節(jié)省成本和保護(hù)資源的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主，中央節(jié)點(diǎn)是設(shè)計(jì)中的鐵路航空公路樞紐；②基于旅游淡季旺季動(dòng)態(tài)分析，來決策哪些地段適合構(gòu)建成本高的鐵路交通子系統(tǒng)，哪些地段旅游淡旺季分化明顯的來構(gòu)建成本相對(duì)低的公路交通子系統(tǒng)。

(4)考慮旅游資源要素與鐵路交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)系：基于秦巴山區(qū)四川部分西段生態(tài)脆弱地段具有森林資源豐富性的角度考慮，以及已有的國(guó)家在西段的鐵路交通路線來看，現(xiàn)有鐵路交通系統(tǒng)基本滿足旅游發(fā)展需求。

(5)考慮區(qū)位因素對(duì)綠色交通體系構(gòu)建的影響：四川秦巴山區(qū)區(qū)位因素對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響很大，因此對(duì)于綠色交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建的相應(yīng)要求也較高。從調(diào)研結(jié)果以及省內(nèi)地理因素的角度分析，南充市以及達(dá)州市的過境鐵路、航空和水運(yùn)比廣元、綿陽和巴中地區(qū)更為密集。因此這就要求綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系要對(duì)幾種主要運(yùn)輸方式作耦合研究，這個(gè)問題將在以后的研究中深入討論。

4 基于“農(nóng)副產(chǎn)品”要素的高速公路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型設(shè)計(jì)

前面已經(jīng)分析了農(nóng)副產(chǎn)品要素與公路交通網(wǎng)絡(luò)體系的關(guān)系，并從定性的角度給出了公路交通網(wǎng)絡(luò)體系所面臨的問題的兩種解決方案。下面針對(duì)方案(2)，從定量的角度予以研究(圖4)。

圖4中將四川秦巴山區(qū)的五大城市廣元、綿陽、巴中、達(dá)州、南充看作高速公路網(wǎng)絡(luò)交通系統(tǒng)里的5個(gè)農(nóng)副產(chǎn)品加工節(jié)點(diǎn)，下面考慮農(nóng)副產(chǎn)品加工點(diǎn)成品走出秦巴山區(qū)的問題，主要考慮加工點(diǎn)資源流向成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)(主要考慮成都和重慶兩大城市)的問題。抽象成一個(gè)數(shù)學(xué)問題，即為分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的貨物流量問題。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲎铌P(guān)鍵的問題是利用合理規(guī)則處理現(xiàn)實(shí)中的交通網(wǎng)絡(luò)，這里考慮如下時(shí)不變的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸問題。

圖4 四川秦巴山區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)

利用秦巴山區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)的高速公路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，首先給出以下假設(shè)條件：①假設(shè)農(nóng)副產(chǎn)品每個(gè)加工點(diǎn)物流量是固定的，即每個(gè)加工點(diǎn)的月單位加工量都是定值；②假設(shè)秦巴山區(qū)對(duì)成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)副產(chǎn)品物流量是一個(gè)供不應(yīng)求的關(guān)系，即需求量大于加工量；③假設(shè)秦巴山區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)具有小世界特性，即該網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)城市可通過一個(gè)中間城市的可達(dá)。

其次基于“綠色交通”的思想，以“能源消耗最低”為優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建高速公路網(wǎng)絡(luò)交通系統(tǒng)優(yōu)化模型：

(1)

其中，A1、A2、A3、A4、A5、A6和A7分別表示廣元、綿陽、巴中、達(dá)州、南充、成都和重慶這7地的物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；dij表示城市Ai到Aj的農(nóng)副產(chǎn)品資源流(變量)；lij表示城市Ai到Aj的公路路長(zhǎng)(常量)；XAi表示Ai(i=1，2，3，4，5)處農(nóng)副產(chǎn)品加工點(diǎn)的物流量(常量)。

設(shè)想可以通過大數(shù)據(jù)處理來提取上述模型的數(shù)據(jù)lij和XAi，通過運(yùn)籌學(xué)最大流算法進(jìn)行優(yōu)化處理就能獲取最終的優(yōu)化結(jié)果dij，即Ai到Aj的農(nóng)副產(chǎn)品最佳資源流。計(jì)算得到的最佳資源流可以與當(dāng)前的公路等級(jí)以及數(shù)量做對(duì)照，如果最佳資源流超過當(dāng)前不同等級(jí)公路能夠承載的最大容量，就需要新建某種等級(jí)公路或者增加公路維護(hù)成本；如果最佳資源流小于當(dāng)前公路的承載容量，就可以適當(dāng)減少公路的維護(hù)成本?？傊鶕?jù)該優(yōu)化模型得到的最佳物流量反饋的信息來給出高速公路網(wǎng)絡(luò)的最佳設(shè)計(jì)方案以及維護(hù)方案。

5 結(jié)語

在充分掌握四川秦巴山區(qū)交通現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析其交通環(huán)境，闡述了構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)四川秦巴山區(qū)綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重大影響?；凇皟?yōu)先發(fā)展綠色交通工具，減少交通擁堵，凈化城市出行與居民環(huán)境，降低能源消耗”這一綠色交通的本質(zhì)思想，提出以“能源消耗環(huán)境污染代價(jià)最低和經(jīng)濟(jì)效益最大”為最優(yōu)目標(biāo)構(gòu)建綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系的思想，并基于四川秦巴山區(qū)各地區(qū)的交通和區(qū)域主要職能，選取以農(nóng)副產(chǎn)品資源、旅游資源和區(qū)位資源為四川秦巴山區(qū)綠色交通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基本要素，并深入分析了這3種要素與交通網(wǎng)絡(luò)體系中主要交通方式(公路、鐵路)的關(guān)系，從定性的角度提出了當(dāng)前交通網(wǎng)絡(luò)體系所面臨的問題的初步解決方案。最后以農(nóng)副產(chǎn)品資源要素為例，構(gòu)建了“能源消耗最低”為優(yōu)化目標(biāo)的高速公路網(wǎng)絡(luò)交通系統(tǒng)優(yōu)化模型，從定量的角度給出了綠色高速公路網(wǎng)絡(luò)的最佳設(shè)計(jì)方案以及維護(hù)方案。該模型的建模思想具有借鑒性和推廣性，利用類似的方法，也可以得到基于旅游資源要素的高速公路網(wǎng)絡(luò)的最佳設(shè)計(jì)方案以及維護(hù)方案等等。此類優(yōu)化模型的構(gòu)建思想是綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建的重要方法之一，可為日后秦巴山區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一定的參考依據(jù)。但不足之處在于該模型通過提出一些基本假設(shè)對(duì)實(shí)際問題做了簡(jiǎn)化處理，可能會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)該模型也需要獲得大量準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，工作量龐大，計(jì)算非常復(fù)雜，在日后的研究中將作進(jìn)一步探討和改進(jìn)。

[1]國(guó)務(wù)院扶貧辦.秦巴山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃(2011—2020年)[R].中國(guó)：國(guó)務(wù)院扶貧辦，2012.

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Elements of Establishing Green Traffic Network System in Qinba Mountain Areas of Sichuan Province

LINMin，ZHANGJiang-bo，LIUZhi-bin

(College of Science,Southwest Petroleum University,Chengdu 610050,China)

According to the requirements of the national development strategy,the Chinese Academy of Engineering launched a major consulting project,“The Development Strategies of Green Cycle in the Qinba Mountain Area”.Research on green transportation strategy is an important part of development strategy of Qinba Mountains and the construction of green traffic network system is one of core parts.This paper proposes a basic idea to build the green transportation network system with “the lowest cost of environmental pollution and energy consumption as well as the biggest economic benefit” as a goal of optimization.Considering green elements in transportation and based on analysis of the main functions of these areas,the paper also selects “agricultural products,tourism resources and geographical resources” as the fundamental elements of the traffic network system and analyzes the correlation between these elements and the green traffic network system.Then it proposes a preliminary solution to the problems of traffic network system from the qualitative point of view.Finally,taking agricultural resources as an example,an optimization model for the highway network system is given,and the optimal design and maintenance scheme of the highway network are presented quantitatively.Key words:green transportation;elements of the traffic network system;optimization model；Qinba Mountain Areas

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.02.019

2016-03-10

青年科學(xué)基金項(xiàng)目(11501476)；中國(guó)工程院重大咨詢項(xiàng)目 (2015-ZD-05-09-05)；四川省發(fā)改委重點(diǎn)課題(ZH2015038)

林 敏(1981—),女，講師,從事交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及最優(yōu)化算法研究。 E-mail:405090450@qq.com

U491(271)

A

1009-4210-(2016)02-109-08