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吸引范围的原理和划分

作者:地理人来源:未知 时间:2023-01-06 阅读: 字体: 在线投稿

  线网是交通运输布局的骨干,客货流则是线网形成的基础。一定地区内的客货流,通过各种渠道在一定的车站、港口集疏,使整个交通网赖以生存并得到发展。所谓吸引范围(该术语为铁路、公路等部门采用)或腹地(该术语为水运部门采用),即交通线或站、港的服务地区,或称为以站、港为中心的经济区。交通点、线、网的地域结构,又有吸引范围这种面的地域结构予以充填,使得交通运输地理的研究更为全面化和地域化。

  交通线网的形成,取决于一定的自然、技术和经济条件,但只有后者是决定性的。对于交通点、线、面的布局规划而言,必须先进行大量的交通运输地理调查,进行一定的经济分析、指标计算、方案对比,才能定夺。要想使上述过程准确化,必须对相应的吸引范围进行科学划分,因此吸引范围的理论和方法,已成为线网勘察设计和布局规划的最重要环节。

  吸引范围与交通线或站港,二者存在着相互依赖的关系。交通线是其吸引范围内的经济单位和据点,是进行运输联系、旅客交往的工具,是吸引范围内经济活动的必要条件。吸引范围内的生产力布局及其地域结合情况,又通过货流和客流对交通线的现状与发展远景起决定作用。我们仅就货物运输,对吸引范围进行讨论。

  和许多它种类型的经济区一样,吸引范围也有现状和远景(设计)之分,二者的划定方法和实际作用显然不同。

  现状吸引范围是现有交通线或其站、港已形成的吸引范围。它主要由经济地理勘察来确定。其程序为:对既有线、既有站、港过去和现在的货运量进行研究,进而调查货流空间动态,然后找出货流的起点与终点,最后把那些通过该线及其站、港发、收货物的经济据点从地理上联成一片,即吸引范围。现状吸引范围的主要作用是:通过它了解交通线和站、港同地区经济的联系,从而论证交通线和站、港的经济地理意义;发现吸引范围内存在的不合理运输,以及与货流分布有关的交通线、生产单位布局的缺陷,并由此提出改进措施。

  设计吸引范围是新建及改建交通线和其站、港的未来吸引范围。其划定除了要进行经济地理勘察外,往往辅以经济分析和计算。其程序为:调查可能被设计线吸引地区的远景生产与交通布局情况,由此推测其可能产生的货流规模与方向,根据经济单位、交通线和货流的分布,找出合理的运输联系方案,最后把倾向于设计线或其站、港的经济据点,从地理上联成一片并确定其界线,即设计吸引范围。它的主要作用是:根据吸引范围内各经济单位远景生产的发展和交换的变化,估算线路及站、港建成或改建后的货运量,而货运量又是决定设计线通过能力和技术标准的主要依据。

无论是为了解地区交通运输情况或为进行线路的新建和改建,吸引

  范围的划定都是经济勘察中最重要的工作。特别是为线网规划设计服务的远景吸引范围的划分,更具有重要的方法论和实际意义。

(一)吸引范围的分类

  这里所指的是按运输联系的性质而进行的分类。目前,对这种分类的看法还不一致。我们觉得交通线全部的吸引范围是由直接(地方)吸引范围、联合吸引范围和间接(通过)吸引范围共同有机组成的。前二者同线路的地方运量相联系,后者则同线路的通过运量相联系。

(1)直接吸引范围:包括所有与该交通线有直接运输联系的经济单位(厂、矿、乡镇、中转机构等)所组成的完整地带。这些经济单位物资的全部或局部调入或调出,都经过该交通线的站、港。如图30 中a 点的货物通过AB 线运往b 点。直接吸引范围内的运输联系,无论就运输和装卸而言,均不与其它相联的交通线发生关系。

(2)联合吸引范围:与该交通线相联系的其它同级交通线的直接吸引范围,其中的物资利用该交通线联运,并在该交通线的站、港装或卸。则其它交通线的直接吸引范围,称为该交通线的联合吸引范围。如图30中AB 线范围的a 点将货物运往CD 线范围的c 点。则CD 线的c 点成为AB线的联合吸引范围。该交通线联合吸引范围内的运输联系,只有部分运输距离和装卸环节之一经由该线,其它则由其它线完成。

(3)间接吸引范围:另外二同级交通线直接吸引范围的经济单位互有运输联系,虽由该交通线通过,但不在该线的站、港装卸,则其它二线的直接吸引范围,被称为该线的间接吸引范围。图30 中EF 线d 点的货物需经AB 线运往CD 线的c 点,则对AB 线来说,d 点及c 点均属其间接吸引范围。交通线间接吸引范围内的运输联系,只有部分运输距离经由该线,而物资的装卸则与该线无关。附带指出,交通线各类吸引范围具有一定的等级序列。联合及间接吸引范围,都是对各条同级交通线而言的,至于干线在其支线上的联合或间接吸引范围,则仍是干线的直接吸引范围。

(二)直接吸引范围的划分

划分直接吸引范围的方法有几何法和分析法。前者是辅助的方法,后者是基本的方法。

(1)几何法:又分为平分角法和垂直线法。

用平分角法确定设计线的吸引范围时,只要将该交通线与相邻交通线之间的地域,用等分角的办法依次等距分开(同该线完全平行的相邻线,则取其间的等距线)。该交通线两侧所形成的闭塞多边形,即该线的直接吸引范围。垂直线法只是平分角法的改良形式,所不同的只是划分时照顾了站、港的位置。其作法是:作该交通线及其相邻交通线的站、港间的联接线,然后作出各联线的垂直等分线。这些等分线构成的封闭多边形内,即交通线的直接吸引范围(图32)。用几何法划分直接吸引范围,不仅没有考虑到地区自然条件,更重要的是完全忽略了具体的经济分布、货流方向和运输方式。虽然,在工作中可用不同经济条件来修正范围界限(如水陆交通线的范围大小按不同比例划定),但终难完全符合实际。目前,这种方法只在确定交通线经济勘察地区,以及对吸引范围作概略估计时,才作为辅助的方法采用。

(2)分析法:此法系分别将某一设计线的站、港,与毗邻的相关线的站、港间划分出吸引界限。将设计线各站、港的吸引范围合并,即该线的直接吸引范围。经济据点应为哪条交通线所吸引,取决于三个条件:自然条件(山岭、河川的分布等)、经济联系和交通状况。显然,自然条件亦必通过交通运输条件起作用,如高山阻障交通,从而吸引范围缩小。故可根据每一经济单位的物资流向,结合具体交通线分布予以分析比较,确定其被何站、港所吸引。一般用总的运输支出(运费或运价)最小的原则来划定界限。当然,实践中有时还必须补充考虑运费以外的因素,如线路通过能力,综合利用运输工具等。(三)单纯吸引范围和混合吸引范围在货物种类不多、货流方向单一的情况下,站、港吸引范围的划分比较简单。然而,当地区经济和运输联系复杂的条件下,往往物资种类众多、流向也不一致。因而,站、港的直接吸引范围,就不能只按一个运输方向来划,而应按所有主要的运输方向来划。

如图34:根据地区物资流向→D,可划出P 站的吸引范围abcdea,根据地区物资流向→C,则划出P 站的吸引范围acdfea,再根据地区物资流向→B,又可划出P 站的吸引范围bghfb。

如此,则P 站总的吸引范围bcdfb 以内,aghea 所包围的面积,无论该区内何种物资作何种流向,均需经过该站、港,我们称其为该站的单纯吸引范围;而aghea 以外的吸引地区,则只有一部分物资按流向属于该站,其余则应归入相邻的站、港,这部分外围的地域是为该站、港同相邻站、港的混合吸引范围。重要的海港可看作尽端线上的车站,只有直接和联合腹地;实际上一般所指仅为直接腹地。故而,运输联系复杂、货运方向众多的海港间,区分其单纯和混合腹地更形重要。例如:设天津港与沿海各港运输联系的主要方向是大连港和上海港(图35)。天津距大连和上海的海上距离分别为370 公里和1,340 公里。邻港青岛距大连和上海的海上距离为508 公里和750 公里。天津、青岛之间陆上靠铁路联系间距750 公里。又设沿海货物运费为0.03 元/吨公里,铁路运费为0.04 元/吨公里。求天津与青岛的陆上混合腹地。单从天津港的两个货运方向来看,它与青岛港的混合吸引范围便已相当辽阔,故对于经济条件复杂、联系方面多的站、港,特别是上海港来说,它们之间的直接腹地界限都不是绝对的,而是相互重叠。这在实践中甚为重要。

(四)间接吸引范围的划分

不是任何交通线都具有间接(通过)吸引范围。在不考虑不同运输方式联运条件下,孤立的交通线(如黄河中卫至喇嘛湾段的航线)只有直接吸引范围。尽端的交通线(如现在的兰青线)则只有直接和联合吸引范围。位于线网之中的交通线,因其有其它线路之间货运的经过,往往有间接吸引范围,其大小取决于两端线网吸引区的大小及本线通过物资的集中程度。特别是联系两个运网的“咽喉线”,其间接吸引范围往往甚大。京承铁路通车前,京沈线天津—锦州段铁路的间接吸引范围便几乎包揽全国。因此,求设计线间接吸引范围,任务就是:找出相邻线网上的站、港,看看哪些货物运输应当通过该线,将这些站、港的直接或联合吸引范围联在一起,即设计线间接吸引范围。

目前划间接吸引范围多根据货物运输最短径路的原则,依此将合理货流分界线在相关各线上定出,从而把有货物通过和无货物通过该线的其他线路的区段分开。现据图36 说明之。

先求AB 线的间接吸引范围,其步骤为:以AB 线的始终点A、B 为顶点,按最短径路原则求其四个通过扇面。先求A 站的东北扇面BAp1,即在多边形ABD 中,找出一点a,使aBA=aDA,在多边形ABED 中,找出一点b,使bBA=bEDA,在多边形ABFED 中,找出一点c,使cEDA=cFBA。同理还可求出A 站之东南扇面BAp2,以及B 站之西北扇面ABp3,西南扇面ABp4。这四个扇面组合成的地域,除去AB 线直接和联合吸引范围外,即该线间接吸引范围。如果求的不是AB 线,而是AC 线的间接吸引范围,则线路就出现了两个区段,即AB 及BC。此时,不仅要划AB 的吸引扇面,而且还要划BC及的吸引扇面。扇面的总数将是3×4=12 个。除了已划出的AB 段扇面组BAp1、BAp2、ABp3、ABp4 外,尚须划出BC 段扇面组CBg1、CBg2、BCg3、BCg4及AC 段扇面组CAr1、CAr2、ACr3、ACr4。

由于货物运距最短,并不一定等于运费最小,故有时必须以径路运费最小的原则代替距离最短的原则来划分间接吸引范围。但即使考虑了运费,在实际划分中,也要根据以下因素对界线进行修正,即:利用空返方向、利用运输密度不大的线路、充分发挥联合运输的效益等。当然,必须是在精确计算通过扇面的基础上,才谈得上考虑这些问题。

(五)吸引范围与货运量的对应关系

对于现状吸引范围而言,要求我们根据货运量的地区动态的表49各类吸引范围和货运量的对应关系表分析来划定它。对于设计吸引范围而言,则要求我们参照它来估计远景货运量。关于历史及现状货运量的调查、远景货运量的正确推算,已超出本题范围。这里只着重谈一下各类吸引范围和各种货运量的对应关系。

(1)站、港货运量(装卸量):

各站、港的装货量(发送量);各站、港的卸货量(到达量);各站、港装卸量(吞吐量)则为各自装货量与卸货量之和。

(2)地方货运量:

ΣΣXii 为设计线自我货物发送量或到达量(二者相等);

ΣΣYij 为设计线向相关线的货物发送量;

ΣΣZji 为相关线向设计线的货物到达量;

ΣΣXii+ΣΣYij+ΣΣZji 为设计线地方货运总量。其中ΣΣYij+ΣΣZji 又称设计线的直通货运量。

(3)通过货运量:ΣΣWjj。

(4)全线货运总量:ΣΣXii+ΣΣYij+ΣΣZji+ΣΣWjj。

上表实质为一详尽的棋盘表,其中:左上方反映了直接吸引范围内的运输联系,左下及右上方反映其联合吸引范围的运输联系,而右下方则反映了间接吸引范围的运输联系。根据具体货运方向分析,还可从表上一窥货流的全貌,并据此编制货流图。

(六)用标号法划分合理吸引范围

合理吸引范围的划分,是经济地理、交通运输地理和零售商业区位研究中的重大方法论问题,当前,正在引起国内外学者的密切关注。现代吸引范围的研究必须引进定量方法,自不待言。这里介绍一种图论中的标号法,来解决合理吸引范围的划分。

1.基本假设

设有经济点ui(ui=1,2,⋯m),它们可以是货物的发点或收点,亦可既是发点又是收点。这些点是各经济单位同公用运输相连接的点,称为外接点。任何一个外接点均有其服务范围,即直接吸引范围。这样,一段货流就对应于两个直接吸引范围。又设每两个外接点之间至少有一条径路联通,且通过能力不限,并知其在一定期间内的作业量是

(1)为到达量,ci

(2)为发送量。

还应指出,许多经济点具有连接相邻两条线的作用,有些成为交通线的站港。货流在交通线上移动,要耗费运输费用,每个线段的单位货物运输费是不同的。另外,亦应把中途装卸的单位货物的装卸费考虑进去。如果图37 中u2 点单位货物的装卸费为A。于是,各相应区段单位货物的总运费ri(i=1,2,⋯n)便可得出。如果一个点一部分货物发生装卸手续,另一部分货物不发生装卸手续,则可把该点分成几个靠得极近的点,分别只有一种可能性。货流总是趋向于走总运费最低的、即经济距离最短的线路。即使有时达不到运费最低,但总会向最低费用的径路逼近。故而走运费最低的径路,是腹地合理划分的基本原则。我们把这种径路称之谓理想径路。按照这一原则,可以设想,如果把各种货流的理想径路找出来了,各线段、各站港的吸引范围也就清楚了。

2.理想径路的推求

货流的理想径路包括由始发点到终达点的全过程。如何找出多条径路中最佳、即总费用最低的一条,我们采用标号法按图逐步计算推求。如有一个图38,设u1 为货流的始发点,u4 为货流的终达点,各区段的总运费亦标于图上。

定义:任何两个外接点间无别的外接点的连线,称为这两个外接点间的边(区段)。点uj 的标号b(j)代表货物从始发点(图38 中为u1)到uj 的费用。此时uj 成为已标号点。计算开始时,先令b(u1)=0,u1 成为已标号点,可在u1 旁注记数字0。此时,其余均是未标号点。以后每一轮的计算可以分成以下几个步骤:

(1)找出具有下述性质的边(ui,uj),一端ui 是已标号点,另一端uj 是未标号点。如这种边不存在,则计算结束。在图38 中,b(u1)=0,这种边有两条,即(u1,u2)和(u1,u5)。

(2)对第一步所得到的每条边(ui,uj),计算其数值k(ui,uj)=b(ui)+r(ui,uj)。亦即k(ui,uj)等于边(ui,uj)的一端的标号加上这一区段上单位货物的运输费。将计算出的k 值写在边的旁边,并在数值外加一方括号。在图39 中:

k(u1,u2)=k(u1)+r(u1,u2)=0+10=10

k(u1,u5)=k(u1)+r(u1,u5)=0+7=7

使k(ui,uj)最小的边是(u1,u5),另一个边为(u1,u2)。

(3)至此,有两个点u1 和u5 变成了已标号点,通向终达点u4 的径路必须经过u7 才有可能运费最低。于是,其k 值分别为:k(u5,u7)=k(u5)+r(u5,u7)=7+6=13
k(u2,u7)=k(u2)+r(u2,u7)=10+2=12得出径路(u1,u2,u7)最优。

(4)由于u7 变成了已标号点,再计算k(u7,u4):

k(u7,u4)=k(u4)+r(u7,u4)=12+15=27

此时已选择出费用最低的径路(u1,u2,u7,u4),整个推求结束。当然,图中其它可能的径路,亦可计算比较,但在实际工作中,因具有明显的劣势,可以从略。数学上可以证明,用标号法一定可以求得经济上最短的径路。在交通网复杂的场合下,用电子计算机运算也很方便。

3.同各类吸引范围的对应

在一个网络(可理解为由交通网所联系的经济地域)内,每个外接点(经济点)都有其天然的直接吸引范围。通过各种货流在其各区段的理想状态下的移动,则各类合理吸引范围均可对应得出。

(1)如果某个经济点仅有一段线路与整个网络相连通,则此点称为单连通点。单连通点收发的货流,只能经由那段唯一的线路。因此,它的直接吸引范围一定是单纯吸引范围。一个网络内有几个单连通点,就有几块单纯吸引范围。(2)如果某个经济点与网络的通道不只一个,则这个点称为多连通点。它收发货流的方向不只一个,故该点对应的直接吸引范围一般具有混合吸引范围的性质。(3)单连通点和多连通点在寻求它们的联合吸引范围方面,没有区别。(4)网络中的一些经济点和有关区段,如虽有货流通过,但并无装卸手续发生,则有关点、线对应的吸引范围必为间接吸引范围。必须指出,上述对应关系的建立,应以交通网络具有明确的层次为前提。上一级交通线的吸引范围,应是各条下一级交通线吸引范围的总和,再加上交汇点本身的吸引范围。因此,进行图论作业划分合理吸引范围时,必须对复杂网络的径路进行清晰的级别划分。

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