一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法。本发明专利技术方法针对区域内高速公路的一般服务区与拓展功能型服务区的协同选址问题，以区域内高速公路网及资源布局为前提，通过将高速公路网离散化处理，构造服务区的潜在备选集合，建立优化模型及资源影响强度、服务区设施数量、服务区设置间距等约束条件，完成功能型服务区的选址，在此基础上对服务区需求服务量及设置间距进行约束，得到一般服务区的加密布局方案，最终实现区域内一般服务区与功能型服务区的协同化布局。本发明专利技术方法以明确区域资源为前提，协调了功能型服务区及一般服务区的布局问题，与传统的高速公路服务区优化布局模型相比，更能适应现阶段高速公路服务区的发展趋势。

A location method of expressway service area based on regional resources

The invention discloses a location method for expressway service area based on regional resources. The method of the invention aims at the cooperative location problem of the general service area and the extended functional service area of the expressway in the region, takes the expressway network and the resource layout in the region as the premise, constructs the potential alternative set of the service area by discretizing the expressway network, establishes the optimization model, the resource influence intensity and the service area. Constraints such as the number of facilities, service area settings spacing and other constraints to complete the location of functional service area, on this basis, the demand for service area and set spacing constraints, get a general encryption service area layout scheme, and ultimately achieve the coordinated layout of general service area and functional service area. The method of the invention is based on defining the regional resources, and coordinates the layout of the functional service area and the general service area. Compared with the traditional optimization layout model of the expressway service area, the method can better adapt to the development trend of the expressway service area at the present stage.

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法
本专利技术涉及高速公路服务区布局规划
，特别是涉及一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法。
技术介绍
近年来，我国高速公路网的建设速度持续加快，国家高速公路网基本形成。随着高速公路建设事业的蓬勃发展.作为其附属设施的高速公路服务区，也逐步进入了全新的发展阶段，尤其在功能定位上发生了较大地转变，明显地不再局限于开发基础的休憩、餐饮及如厕等基本服务功能，而是与更加多元化的区域产业资源相结合，探索更具特色的经营项目，实现服务区的经济功能，与高速公路运输业的联动发展。目前，在工程实践中，高速公路服务区的规划建设仍停留在参考相关规范及借鉴经验的基础上。在理论研究方面，已有的服务区选址模型主要可以分为三类：客货流决定选址模型、重心选址模型及最短路选址模型等。客货流决定选址模型将客货流集散量作为服务区的设置指标，选址依据比较严密，但没有从整个网络系统上考虑客流的流量、流向问题，导致选址结果缺乏全盘考虑。重心选址模型是将交通小区作为分布在平面内的物体系统，各小区的出行吸引量和发生量看成是物体的重量，假设路网系统的重心为服务区的最佳设置点并作为初始值，通过迭代法，利用确定物体重心的方法来确定服务区的最佳选址位置，该类选址模型迭代次数多，计算用时长，实际迭代过程中失真较大。最短路选址模型是依据各节点之间交往的过程中，被通过次数最多的节点，其道路条件、交通条件都较好，且位于多对节点之间交通的最短路上，但此类模型在计算中更倾向于追求最短路，忽视服务区布局的其他需求，实际操作中存在失真。上述三类已有的选址模型主要从运输系统本身的角度出发，且均用于传统服务区的规划布局，已经难以支持现阶段功能型服务区及传统服务区的协同规划布局的需求。本专利技术方法针对功能型服务区布局方法缺乏技术支持的问题，提出了一种基于区域资源的高速公路服务区选址方法。通过离散化区域高速公路网络，建立多层次高速公路服务区布局模型，确定能够协同高速公路功能型服务区、一般服务区及停车区的最优布局方案，实现高速公路运输业及区域产业的联动发展，满足现有高速公路服务区的多元功能定位，实现社会效益与经济效益的协同发展。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提供一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，目的是提出服务于功能型服务区及传统服务区协同发展的布局方法，尽可能避免由于功能型服务区的不合理规划建设，导致不必要的改建、重建及浪费资源，为达此目的，本专利技术提供一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，该方法包括如下步骤：步骤1：确定服务区选址区域，将区域内部的高速公路网及资源布局离散化处理，记为网络W＝(N,L,S)，其中N代表区内高速公路网的节点集合，L代表区内高速公路网的路段集合，S代表区内的资源集合，进入步骤2；步骤2：将功能型服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区域资源条件辐射范围的影响、服务区的设置数量、服务区设置的平均间距三方面建立约束条件，计算以确定区内高速公路功能型服务区的最优选址方案，进入步骤3；步骤3：步骤2中所得的功能型服务区的最优选址方案作为已知条件，将一般服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区内服务区布设的间距以及服务区的需求服务能力两方面建立约束条件，迭代计算以确定区内高速公路一般服务区的最优选址方案，进入步骤4；步骤4：步骤2与步骤3中所得的功能型服务区与一般服务区的最优选址方案作为已知条件，将停车区的总建设成本最低设定为优化目标，建立服务区需求服务能力的约束条件，迭代计算以确定区内高速公路停车区的最优加密方案，最终实现区内高速公路功能型服务区、一般服务区及停车区的协同选址方案。本专利技术的进一步改进，所述步骤1的具体流程为：步骤11：根据《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTGD80-2006)中的规定：“高速公路服务区的最小间距不宜低于50km，高速公路停车区的最小间距不宜低于15km”，确定网络离散化处理的基本单位为15km，并将离散化后小于15km的高速公路路段与相邻节点进行合并处理；步骤12：在离散化处理后的高速公路网络W＝(N,L,S)中，构造区内高速公路服务区的备选点集合其中，N作为节点集合表征区内的城镇集合，L作为路段集合表征区内连结各城镇的高速公路集合，S表征区内的资源集合，Pijk表示节点i与节点j间高速公路路段上的第k个备选点，并规定有向集合的方向为自西向东、自南向北。本专利技术的进一步改进，所述步骤2的具体流程为：步骤21：确定优化目标为区内功能型服务区的建设总成本最小；其中，Cijk表示功能型服务区选址于Pijk时的建设成本，Xijk表示服务区是否在Pijk处被选为建设点，步骤22：根据区域资源条件的辐射影响、服务区的设置数量、服务区设置的平均间距三方面因素建立约束条件；(dijks-Ds)·(Xijks-1)≤0(2)；Xijks＝0,1(6)；Xijk＝0,1(7)；其中，dijks表示选址点Pijk距第s个资源点的距离；Ds表示第s个资源点的辐射半径；Xijks表示Pijk与资源点s的关系，nij为节点i与节点j间高速公路上拟建功能型服务区的数量；Kij为节点i与节点j之间高速公路备选点的数量；约束条件(2)与约束条件(3)联合表示功能型服务区的选址受到区域资源条件辐射范围的限制，当备选点Pijk在一个及以上的资源辐射范围内时，其具备选址建设的条件；约束条件(4)表示功能型服务区受到规划建设数量的限制，选取的备选点总数应小于计划建设数；约束条件(5)表示功能型服务区受到平均设置间距的限制，即在某备选点确定为建设点后，其前后相邻的两处备选点则不具备选址建设的条件；约束条件(6)与约束条件(7)表示Xijks及Xijk两个决策变量为0-1(二元)变量；步骤23：求解步骤21及步骤22所建立的区内功能型服务区布局模型，确定区域内功能型服务区的最优布局方案。本专利技术的进一步改进，所述步骤3的具体流程为：步骤31：确定优化目标为区内一般服务区的建设总成本最小；其中，C′ijk表示一般服务区选址于Pijk时的建设成本，X′ijk表示服务区是否在Pijk处被选为建设点，步骤32：根据服务区布设的间距以及服务区的需求服务能力两方面因素建立约束条件；X′ijk＝0,1(11)；其中，Kij表示节点i与节点j之间高速公路路段的备选点个数；M为一般服务区的平均日服务量；Rij表示节点i与节点j之间高速公路路段的平均服务区驶入率；Qij表示节点i与节点j之间的高速公路路段的平均日断面交通量；约束条件(9)表示一般服务区受到平均设置间距的限制，即当某备选点确定为建设点后，其前后相邻两处备选点则不具备选址建设条件；约束条件(10)表示一般服务区受到服务区需求服务能力的限制，即被选方案的日服务能力总和应大于所在高速公路路段的服务区日驶入量；约束条件(11)表示决策变量X′ijk为0-1(二元)变量；步骤33：将步骤23求解得到的最优解迭代至步骤31及步骤32中所建立的区内一般服务区布局模型进行求解，得到区域内功能型服务区及一般服务区的协同布局方案。本专利技术的进一步改进，所述步骤4的具体流程为：步骤41：确定优化目标为区内停车区的建设总成本最小；其中，C″ijk表示停车区选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：确定服务区选址区域，将区域内部的高速公路网及资源布局离散化处理，记为网络W＝(N,L,S)，其中N代表区内高速公路网的节点集合，L代表区内高速公路网的路段集合，S代表区内的资源集合，进入步骤2；步骤2：将功能型服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区域资源条件辐射范围的影响、服务区的设置数量、服务区设置的平均间距三方面建立约束条件，计算以确定区内高速公路功能型服务区的最优选址方案，进入步骤3；步骤3：步骤2中所得的功能型服务区的最优选址方案作为已知条件，将一般服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区内服务区布设的间距以及服务区的需求服务能力两方面建立约束条件，迭代计算以确定区内高速公路一般服务区的最优选址方案，进入步骤4；步骤4：步骤2与步骤3中所得的功能型服务区与一般服务区的最优选址方案作为已知条件，将停车区的总建设成本最低设定为优化目标，建立服务区需求服务能力的约束条件，迭代计算以确定区内高速公路停车区的最优加密方案，最终实现区内高速公路功能型服务区、一般服务区及停车区的协同选址方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：确定服务区选址区域，将区域内部的高速公路网及资源布局离散化处理，记为网络W＝(N,L,S)，其中N代表区内高速公路网的节点集合，L代表区内高速公路网的路段集合，S代表区内的资源集合，进入步骤2；步骤2：将功能型服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区域资源条件辐射范围的影响、服务区的设置数量、服务区设置的平均间距三方面建立约束条件，计算以确定区内高速公路功能型服务区的最优选址方案，进入步骤3；步骤3：步骤2中所得的功能型服务区的最优选址方案作为已知条件，将一般服务区的总建设成本最低设定为优化目标，从区内服务区布设的间距以及服务区的需求服务能力两方面建立约束条件，迭代计算以确定区内高速公路一般服务区的最优选址方案，进入步骤4；步骤4：步骤2与步骤3中所得的功能型服务区与一般服务区的最优选址方案作为已知条件，将停车区的总建设成本最低设定为优化目标，建立服务区需求服务能力的约束条件，迭代计算以确定区内高速公路停车区的最优加密方案，最终实现区内高速公路功能型服务区、一般服务区及停车区的协同选址方案。2.根据权利要求1所述的一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，其特征在于：所述步骤1的具体流程为：步骤11：根据《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》(JTGD80-2006)中的规定：“高速公路服务区的最小间距不宜低于50km，高速公路停车区的最小间距不宜低于15km”，确定网络离散化处理的基本单位为15km，并将离散化后小于15km的高速公路路段与相邻节点进行合并处理；步骤12：在离散化处理后的高速公路网络W＝(N,L,S)中，构造区内高速公路服务区的备选点集合其中，N作为节点集合表征区内的城镇集合，L作为路段集合表征区内连结各城镇的高速公路集合，S表征区内的资源集合，Pijk表示节点i与节点j间高速公路路段上的第k个备选点，并规定有向集合的方向为自西向东、自南向北。3.根据权利要求1所述的一种基于区域资源的高速公路服务区的选址方法，其特征在于：所述步骤2的具体流程为：步骤21：确定优化目标为区内功能型服务区的建设总成本最小；其中，Cijk表示功能型服务区选址于Pijk时的建设成本，Xijk表示服务区是否在Pijk处被选为建设点，步骤22：根据区域资源条件的辐射影响、服务区的设置数量、服务区设置的平均间距三方面因素建立约束条件；(dijks-Ds)·(Xijks-1)≤0(2)；Xijks＝0,1(6)；Xijk＝0,1(7)；其中，dijks表示选址点Pijk距第s个资源点的距离；Ds表示第s个资源点的辐射半径；Xijks表示Pijk与资源点s的关系，nij为节点i与节点j间高速公路上拟建功能型服务区的数量；Kij为节点i与节点j之间高速公路备选点的数量；约束条件(2)与约束条件(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大伟，朱诚成，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32