基于网络视角的公路网时间价值效益评价分析
——以广东省高速公路网为例
●方 顺
摘 要： 为合理评估高速公路网的时间价值效益，文章基于单个高速公路项目与路网的差异性比较，利用“前后对比分析”法，通过分析节点筛选、路网构建，建立路径选择、流量时间延误和单位时间价值模型等综合分析手段，提出了路网出行时间价值效益的测算方法，并以广东省新一轮高速公路网规划为实例，验证了该测算方法的有效性。文章提出的基于网络视角的时间价值效益测算方法，充分考虑了路网内路网之间的相互影响，更符合实际中公路网建设成网情况下的运营状况，该方法可为各类公路网营运后评价提供支撑。
关键词： 时间价值 高速公路 路网 Transcad
出行时间价值效益是交通基础设施项目直接经济效益的重要组成部分，科学评估出行时间价值效益一般也是交通规划的重要内容之一，在国外许多国家的交通规划均有相应的章节内容予以体现。就单个项目而言，以公路项目为例，据相关研究数据显示公路运营所产生的经济效益中，节省时间价值效益约占总效益的25%～50%。可见，时间节约效益已经构成了公路建设项目的投资效益的极为重要组成部分。
在具体的评价方法方面，截至目前，很多国家已经在交通运输经济和项目评价中对出行时间节约效益进行了相关标定，但所采用的标定方法和参数上不尽相同。国外（如美国、英国、荷兰、澳大利亚、加拿大等）已针对道路各种条件下的出行时间效益构建了不同的时间价值计算模型。如基于随机效用理论的时间分配模型，又如混合Logit模型等估算方法。而国内主要将节约时间效益体现在公路项目国民经济评价中，按照“有无项目比较法”估算旅客在节约出行时间方面产生的效益，更加侧重于经济评价方面；也有学者借鉴国外研究，基于消费者效用函数和基于旅客出行决策偏好研究时间节省价值计算模型。综合来看，研究大多只是针对单个公路或道路项目开展评价或估算，针对路网层面的评估或研究较少，这种评价或估算易忽略了路段与路段之间效益的影响关系。为此，本文将依托广东省高速公路网，对路网条件下的旅客出行时间价值效益测算方法进行研究。
一、高速公路的效益
（一）高速公路效益
高速公路效益一般可分为直接效益和间接效益两大类：一是直接效益，它是指高速公路建成后带来的降低运输成本、节约运输时间、缩短行车里程、诱增交通量、降低交通事故及货损、减缓交通拥挤等产生的效益,它一般可用货币的形式表示；二是间接效益,它是指高速公路建成后因带动公路沿线及地区经济社会发展而产生的效益，包括带动相关产业发展、优化调整产业结构、推动沿线土地升值、增加就业、减少贫困、提高居民生活质量、促进社会均衡发展、促进城镇化、促进技术进步等方面，这部分间接效益相对难以直接衡量。
综上所述，本研究认为女性免疫性不孕患者的阴道分泌物炎性因子及血清微量元素指标表达异常，与慢性生殖道炎症及微量元素有密切关系，上述检测指标可作为疾病诊治的重要参考依据。
（二）高速公路项目效益计算方法
由于高速公路效益具有广泛性、长期性、动态性和间接性的特点，且其涉及因素十分复杂，因此也难以形成一个统一、规范的体系。在高速公路建设项目的社会效益评价中，一般采用定性分析和定量计算相结合的方法。其中定性分析主要围绕高速公路建设项目的开通运营对路网、区域经济、产业发展等方面等方面带来的影响进行分析和评价，而定量计算主要是在定性分析的基础上,测算项目在投资阶段产生的效益以及项目在运营阶段产生的通道效应效益。目前,可用于高速公路社会效益评价的方法中,比较有代表性的包括层次分析法、模糊综合评价法、数据包络分析法、投入产出法、系统动力学法、灰色关联分析法、人工神经网络法等。
二、单个路段项目与路网效益的差异分析
根据2018版规划，全省高速公路网覆盖全省21个地级市，已于2015年底实现“县县通高速”，即全省县（市）城区30分钟可达高速公路或县（市）域通达高速公路；并可实现全省14个沿海港口、9个民用航空机场、主要铁路站场和4A级及以上旅游景区30分钟左右进入高速公路。
（一）单个高速公路项目的时间价值效益
综上，本文所指的高速公路网由众多高速公路路段交织而成，形成完善的路网体系,其效益除涵盖前述单项高速公路项目社会效益的一般特征以外，着重体现在区域范围内网络化、规模化的路网对区域经济社会发展带来综合性的影响,较单项高速公路社会效益的研究内容更为全面和宏观，对体现路网的效益更具客观性。
（二）高速公路网的时间价值效益
由于高速公路网内各高速公路项目存在相互影响，如功能相近的平行路段、替代路段会彼此进行分流，原本产生较大时间价值效益的路段分流后，存在效益降低的情况；再如功能互补的路段，会进一步强化和诱增相关区域内的交通出行。这种高速公路路段与路段之间相互影响的关系，使得高速公路网的节约时间效益计算并不是简单地由组成路网的各个高速公路项目所分别独立测算出来的时间效益的简单加和。应从路网层面，综合考虑路段之间的相互关系。
单个高速公路项目的时间价值测算比较单一，即按照“有无对比法”，对比该项项目建成前后产生的时间效益差异即可。但单个高速公路项目时间价值效益不涉及路段与路段之间效益的相互影响关系。
通过以上对车辆不同工况的模拟可以看出,线缆SC1固定点间最近端的最小距离为179 mm，线缆固定点间最远端的最大距离为1 047 mm。因此若这两种情况下的跨接线缆长度能满足车辆运行要求，则其他情况均可满足，因此只需要计算这两种极限情况下的跨接线缆长度即可。
表1 单个高速公路项目与区域高速公路网社会效益的对比分析
三、路网时间价值测算思路
交通量是表征路段在全局路网中承担交通功能和作用直接指标，路段交通量大小也是路网中各路段相互影响的侧面反映，它是测算高速公路网时间价值的重要变量。本文按照“前后对比”分析法，分别构建需要分析的“目标路网”以及用来对照的“基础路网”，参照交通需求预测的思路，利用TransCAD软件交通分配模块结果来确定各特征年路网总路段行程时间,即路网内各路段分配流量乘以路段行程时间（路段阻抗）比较目标路网和基础路网上总路段行程时间差额，以此差额计算前后路网的总节约的时间价值，将此时间价值视作路网完善后的总时间价值效益。具体计算公式如下：
湖北河湖“病状”的“病因”是多方面的，有特殊的省情、水情等自然原因，也有管理体制障碍、行政法规缺位等原因，更有历史发展阶段的人类生产生活因素的负面影响等，多种因素相互交织，使得河湖健康问题棘手而迫切。
式中:V0D为网络总的时间价值效益;A0D为起讫点间最短路径的路段集合；a、b分别规划前后路网内OD起讫点间最短路径中的路段集合；qa、qb分别为路段a、路段b的流量;taqa（）、tbqb（）分别规划前后路网内路段a、b的路阻函数；VOT为单位时间价值（元/h）。
（一）测算基本过程
首先筛选合理级别和数量的分析节点，然后建立规划前后“目标路网”和“基础路网”，基于路网节点构建各个特征年的出行量矩阵，选用合适的路径选择模型以及路段流量时间延误模型（路阻函数），分别将出行矩阵分配至“目标路网”和“基础路网”，分别计算路上上总时间损耗，结合单位时间价值模型，测算规划目标路网全网络节约的时间价值损耗，即路网的时间价值效益。具体测算思路如图1所示。
29个不同品种的枣叶均采集于新疆阿拉尔市(东经81°17′41. 61″，北纬40°32′23. 50″)塔里木大学园艺试验站红枣资源圃内多年生的枣树叶片(见表1)，经植物科学学院吴翠云教授鉴定为鼠李科枣属植物叶片。采集时间为2016年6月，采集的样品经50℃干燥恒重后粉碎，过40目筛，密封，室温储藏备用(已留样保存)。
图1 路网时间价值测算基本步骤
（二）主要计算模型
3.单位时间-价值模型。按照机会成本的理论，对于交通出行者来说，居民出行时间价值（Value of time,VOT）指从出发地（Origin）出发到目的地（Destination）所消耗的时间成本内失去的机会收益，具体分为广义的时间价值和狭义的时间价值。本文研究的对象是狭义概念上的时间价值，假定出行者已掌握前期出行的动态信息，不存在出行信息不对称情况，为出行者出行时间过程中损失的时间价值。
2.流量-时间延误函数。流量-时间延误函数（交通阻抗函数）是进行交通分配和路网规划的重要参数，广义的交通阻抗是指交通路网上路段或路径之间的运行距离、时间、费用、舒适度等因素的综合，即人、车、路三方面因素对交通出行的阻力作用，在诸多交通阻抗因素中，通常时间因素是最主要的。狭义的交通阻抗一般是指车辆在道路上所花费的行程时间。
用户均衡（UE）的目标函数为
式中：A表示分析的路网网络，qa为路网A内路段a上的交通量。
鲁迅生平展览厅中，陈列了很多鲁迅的名言。比如：“当我沉默着的时候，我觉得充实；我将开口，同时感到空虚。——但我坦然，欣然。我将大笑，我将歌唱。”再如：“我又经验了一回同一战阵中的伙伴还是会这么变化，并且落得一个作家的头衔，依然在沙漠中走来走去。——只因为成了游勇，布不成阵了，所以技术虽然比先前好一些，思路也似乎较无拘束，而战斗的意气却冷得不少。新的战友在哪里呢？我想，这是很不好的。”
近年来,在交通分配理论研究中,均衡分配方法（如用户均衡UE、随机用户平衡SUE、系统优化分配SO）由于能够比较真实,准确地再现和预测一定的交通需求在给定的路网上呈现的交通状态，这可以充分表现出文中前述的路网上不同路段之间相互影响的关系，在评估路网时间价值效益上具有优势。经过合理比选，本文在后续的路径选择模型上选用用户平衡法（UE）,该模型方法采用一个迭代过程使路网达到平衡的结果，即出行者改变路径不可能再改进出行时间。在每次迭代中都计算路网中各路段的流量，其中考虑到路段通行能力的限制和与路段流量相关的出行时间。具体分配至路段的这个计算过程可以由Transcad软件的交通分配子程序完成。
根据《广东省高速公路网规划（2018-2035年）（稿）》，为贯彻实施粤港澳大湾区发展规划纲要和“交通强国”战略，加快构建“一核一带一区”区域发展新格局，为全省当好“两个重要窗口”，实现“四个走在全国前列”，全省高速公路网规划总体布局以“十二纵七横十二射两环”为主骨架，以60条加密线和联络线为补充的高速公路网络。根据该规划，全省高速公路网总规模预计将超过13500公里届时高速公路路网密度将达到7.5公里/百平方公里,较2004版规划的8800公里高速公路规模增加了约4700公里。
考虑到收集数据的情况以及交通条件等各项因素的影响，本文中流量-时间延误函数主要采用美国道路局的BPR函数（即U.S.Bureau Of Public Road路段特性函数）。公式为：
式中：ta为路段a上的阻抗（运行时间）；t0为零流阻抗，即路段上为空静状态时车辆自由行驶所需要的时间；qa为路段a上的交通量；ca为路段a的实际通行能力，即单位时间内路段实际可通过的车辆数；α、β为阻滞系数，美国的参数取值分别为α＝0.15、β＝4。
前人在评价磷矿点时，在原矿(编号IIIRD-1)和IIIRD-1-9矿石的光谱半定量分析(表5)及化学分析结果(表6)中发现稀土元素钇、铈、镧含量较高，尤其是钇。
1.路径选择模型。由于在路网中同一起讫节点（O-D对）间存在多条可选的路径，为了使从路网角度评估网络时间价值效益可行，合适的路径选择模型尤为关键。它使得OD对之间的出行量能够正确地分配到相应的可选路径上，从而可实现对不同的出行路径和路段进行综合评估。
随着居民收入水平的提高，居民的时间价值也随之上升。虽然时间价值一般容易被理解为是在确定的时点上或时段内可能使居民获得的机会收入，但在更大的程度上时间价值应该意味着居民出行过程中失去的价值。根据关研究，出行时间价值的测算方法：GDP法、收入法和模型回归等方法。由于本文重点在于构建路网的时间价值测算方法体系，对于具体的时间-价值模型，考虑到数据获取的容易程度，本文采用GDP法，即从国民经济的角度衡量出行者在出行过程中的时间价值，具体为出行者在出行所消耗的时间，用于创造生产产生的价值，时间价值计算公式为
式中：VOT为单位时间价值（元/h）；IGDP为i地区人均国民生产总值（元/人），k为影响区的分区数；Pi为i地区的人口数（万人）；P为区域内人口总数（万人）；T为个体年平均工作的小时数，本文取2416（全年按302工作日计算，每个工作日按8小时计算）。
四、广东省高速公路网时间价值计算
为了贯彻落实国家和省有关发展战略，适应和引领广东省经济社会发展形势，近年来广东省相关部门在上一版（2004版）高速公路网规划的基础上组织开展了新一轮的高速公路网规划（2018版），目前已形成阶段性成果。为科学评价2018版高速公路网规划的时间价值效益，本次评价按照“前后比较”的思路，将2004版规划作为2018版规划的基础对照路网，将两次规划的路网进行对比分析。
（一）广东省高速公路网规划
我和爱人都是文科出身，平时家里安装个灯泡都是找物业的工作人员来做，所以在挑选安全座椅这件事上，把安全座椅的安装是否简便易行考虑到第一位。
从路网组成来说，单个高速公路项目一般是高速公路路段上的某一段或组合在一起的少数几段，它是高速公路网的重要组成部分。同一个高速公路网络可由不同交通功能、不同车道宽度和不同级别的许多项单项高速公路项目组成，它们彼此连通，形成一个路网。从空间地理意义上来说，单个高速公路项目表征的一般为“线”或“轴”，针对的是一个轴状区域或走廊带，影响的范围相对较小；而高速公路网由于其网络化、规模化的特征，表征的是一个区域范围，如城市、都市圈或省域乃至更大区域。因此，由于路网是由各路段项目组成，因此两者在计算时间效益指标时并无本质区别，但在计算时应考虑路网内不同高速公路项目组合后相互影响产生的叠加效应对时间价值的影响。
（二）节点选择和路网构建
为对比两版路网规划，需要结合路网布局、路网密度和经济社会发展情况，筛选一定数量和级别的节点，将其作为代表性的分析对象。综合考虑2004版和2018版全省高速公路网情况，本次分析节点选择县区级别，对于区县内部乡镇视作同一个节点，在数据处理上进行归并处理；由于东莞市和中山市两市未设置县级行政区，统一视作单一节点进行分析；对于部分拥有多个市辖区，路网沿城市外围分布情况进行合并处理；将上述情况，全省共设置123个分析节点，节点分布情况如下。
他又想到自己肩负的使命，如果再不跟踪登子，这个案子到这里就停止了，没头没尾，而今后那么多个漫长的夜晚和白天到底干什么，想什么，又回到以前那种昏昏噩噩，过一天算一天的日子？那时，说不定什么旧病都复发了，就是对西西，说不定也就不会有现在这般心思了，还有自己的名声，说不定到死都背着这个闹心的黑锅，就是回到家里，也说不准保不住现在的地位。哎——还是继续跟踪吧，不管结果如何，得对自己有个交代。
表2 路网分析节点分布情况表
结合2004版和2018版高速公路路网规划，利用Transcad分析软件分别构建了路网，并分别按照路网的连接情况，建立了路网的拓扑连接关系，用于之后的研究分析。
（三）OD出行矩阵
为便于对比测算，不考虑随着路网密度增加带来的诱增交通出行，即假定2004版路网和2018版前后两种规划路网在同一特征年内全省区域之间的出行量无差异。
根据2017年全省高速公路联网收费数据，结合前述提出的分析节点分布情况，建立了2017年全省各个分析节点之间出行量矩阵表，该表内每个单元格表示两个节点之间的日均出行量。
机械通气患者的功能锻炼无论是对预后的影响还是对患者战胜疾病的信心都起到十分重要的作用。长期卧床制动的机械通气患者会出现严重的并发症，在重症监护室（ICU）住院超过2周以上，1/3的患者会出现关节挛缩[1]。Powers等[2]在一项动物研究中发现给予机械控制通气12～24小时后动物膈肌纤维面积开始下降，并且随着机械通气时间的延长下降越明显[3]。延迟脱机拔管是ICU住院时间延长、病死率增加的危险因素[4]。尽早的脱机、早期功能锻炼对改善患者的预后起着至关重要的作用。现将1例呼吸机依赖患者成功撤机的体会与大家分享。
图2 2017年区域出行矩阵示意图
（四）单位时间价值
根据《广东省统计年鉴（2017）》，截至2016年底，全省常住人口为1.10亿人，年地区生产总值达到8.56亿元，人均生产总值为7.78万元/年。按照式（4），分别计算了全省21个地级市人均时间价值，从全省来看，最高者为深圳市678元/人*时、最低者为梅州市99元/人*时，全省平均人均时间价值为322元每小时。
（五）路网出行时间价值
按照“前后对比”法，若不开展2018版新一轮高速公路规划建设，继续维持全省高速公路8800公里的规模，仅以2017年度日平均的交通出行量测试，全省高速公路路网日均路段总耗时达到554.55万小时；若执行2018版规划，全省高速公路路网路段日均总耗时降低到506.57万小时，减少耗时47.98万小时，日均产生的时间价值效益达到1.54亿元，年均累计产生的时间价值效益将达到563.9亿元，占全省年度地区生产总值比例达0.66%，价值效益十分显著。
五、小结
本文以广东省高速公路网为例，提出了适用于路网的时间价值效益分析和测算思路，该方法改进了以往研究中只计算单个路段项目的节约时间价值的弊端，也更加符合公路网建设成网情况下的运营状况，该方法可为各类公路网营运后评价提供支撑。
由于受限于收集的数据范围，本文提供的高速公路出行量仅考虑了省域内部节点之间的出行，对相邻省区乃至更大范围区域与广东之间的交通出行未作考虑。另外，在路径选择中采用的用户均衡模型尽管部分反映了出行者在出行中选择路径的情况，但在现实中，出行者路径选受诸多因素的影响，其中假定的出行者对出行过程信息了解充分也有一定局限性，无法通过该模型分配的路段流量反映路网内不同路段相互之间的影响，下阶段该模型仍待进一步完善。
参考文献：
[1]朱永中.基于出行时间价值的交通拥堵收费研究[D].北京工业大学,2015
[2]吴焱,王建军,徐华慧,等.网络环境下公路节省时间效益的测算[J].长安大学学报(自然科学版),2013(1)
[3]袁海婷.区域高速公路网社会效益评价[D].西南交通大学,2009
[4]李发宗,涂先库,訾琨.基于TransCAD的城市交通分配模型研究[J].宁波工程学院学报,2007(4)
[5]孟维伟,段妍,屈芳.考虑行程时间可靠性的阻抗函数及其应用[J].公路与汽运,2015(1)
[6]广东省高速公路网规划（征求意见稿）[R].2018
（作者单位： 广东省交通运输规划研究中心 广东广州 510101）
中图分类号： F540
文献标识码： A
文章编号： 1004-4914（2019）04-059-03
[基金项目： 广东省交通运输厅政府引导性课题，项目编号2016-03-013]
[作者简介： 方顺，高级工程师，硕士，从事交通运输规划、评价及咨询工作。]
（责编：贾伟）
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