基于層次分析法的城際軌道交通構架研究

康學東，陳 燕

(1.天津大學管理與經濟學部，天津 300142;2.鐵道第三勘察設計院集團有限公司運輸規劃處，天津 300142)

基于層次分析法的城際軌道交通構架研究

康學東1，陳 燕2

(1.天津大學管理與經濟學部，天津 300142;2.鐵道第三勘察設計院集團有限公司運輸規劃處，天津 300142)

交通運輸系統是一個由相互關聯、相互制約的眾多因素構成的復雜而又缺少較多定量數據的系統，城際軌道交通是交通運輸系統的重要組成部分，其線網構架受眾多因素制約，應按層次結構逐步研究，最后確定客流主通道，從而建立較為合理的構架方案。結合京津冀城市群城際軌道交通系統研究實踐，基于層次分析法，對交通網構架方案研究方法進行分析和總結，提出建立交通線網構架方案應從交通節點、城市經濟引力、區域交通區位線、通道類別和層次以及區域空間布局等五個主要方面著手，并提出了研究方法的主要要點。

城際軌道交通;線網;交通節點;通道類別;客流通道;構架方案

對城市群城際軌道交通運輸體系而言，交通通道的網絡化是實現各方利益最大化的最佳選擇，但考慮到投入-產出比的要求，交通網絡通常需要逐步加以完善，那么這一交通網絡采用何種形態、運輸層次的構成以及網絡中各節點的建設順序如何安排等就成了控制網絡建設的重要指標。鑒于交通運輸系統是一個由相互關聯、相互制約的眾多因素構成的復雜而又缺少較多定量數據的系統，因而采用層次分析法(AHP)，開展對交通節點、主要城市經濟引力分析等研究，從而進一步研究綜合運輸網構架是較為簡潔而實用的方法。

1 交通節點分析

節點重要度是研究交通網絡代表節點運輸集散能力的量化指標。它是綜合交通網規劃中衡量城市或交通樞紐重要程度的主要依據。本文將節點重要度這一指標引入，借此對城市群各城市節點的建設時機加以分析。

運輸節點功能與城市群政治、經濟及交通狀況密切相關。因此，各城市人口、國內生產總值、工業總產值等即為決定節點重要度的基本指標。同時，相關的交通運輸指標則對節點重要度產生直接影響，如鐵路網規劃中選取與城市銜接的鐵路方向客貨運量等。

1.1 節點重要度評價指標

根據層次分析法可以建立影響節點重要度的目標層(運輸網絡節點重要度)、指標層(社會經濟指標、交通運輸指標)和次指標層(人口、國內生產總值、工業總產值;客貨運量、節點銜接的交通方向等)。一般采用節點重要度主要分析指標見表1。

表1 節點重要度分析指標

1.2 指標權重的確定

確定指標權重即為明確各指標層的影響程度。指標層各要素目標層的影響程度往往只能根據經驗進行定性判斷，使權重具有一定主觀性。而層次分析法則使這一過程定量化，減少權重確定的主觀性，提高準確度。其層次結構模型見圖1。

圖1 節點重要度權重計算層次結構模型

確定權重的具體計算程序主要包括權重的初值設定、歸一化和調整3個階段。如京津冀城市群節點重要度分析指標平均權重計算結果見表2。

表2 節點重要度分析指標權重

1.3 節點重要度計算

獲得各指標權重后，可計算綜合交通網絡中節點i(i=1，2，…，n)的重要度指數 Di

式中，n為節點數量;m為所選取的評價指標數量;Pij為節點 i處 j(j=1，2，…，m)指標值;ω為各指標的權重。

例如，利用2012年京津冀城市群各城市的相關指標，分析計算各節點(即各城市)在綜合交通網中的重要度，見表3。

表3 京津冀城市群綜合交通網絡節點重要度

由表3可以看出，重要度最高的城市為北京市，其次為天津市、石家莊市、唐山市。可見，京津兩個中心市、省會城市、沿海組團以及緊依京津的城市重要度要高于其他城市。根據城市節點在政治、經濟、交通等方面的地位，結合節點重要度指數，將這些節點劃分為3個等級，見圖2。

圖2 京津冀城市群主要節點分布示意

一級節點是網絡上的核心節點，也是最重要的樞紐，在綜合交通運輸網絡中具有最重要的政治、經濟、文化、國防、應急保障意義，需要布設快速、安全、大容量的綜合交通運輸線路。北京是我國的首都，天津是北方經濟中心，兩座城市是京津冀城市群的核心城市，也是城市群的綜合交通運輸樞紐。

二級節點在網絡中具有重要的政治、經濟、文化、國防及應急保障意義，是網絡中優先建設的節點。石家莊是河北省的省會城市，唐山是重要的沿海城市和河北省經濟中心，保定區位優越，人口密集，前景廣闊。

三級節點在綜合交通運輸網絡中具有一般重要的政治、經濟、文化、國防、應急保障的意義，在綜合交通運輸網絡布局中需要合理考慮，分清主次。

2 各城市間經濟引力分析

城市群交通需求作為一種派生性需求，與經濟發展存在著極為密切的關系。因此，在進行城市群交通走廊布局分析時，引入了經濟引力這一量化指標，運用城市群各個城鎮密集區的人口、經濟和時間距離，計算城市群內不同城鎮之間的經濟引力

式中 F——不同城鎮間的經濟引力;

PA，VA——A城鎮的人口和經濟指標(GDP);

PB，VB——B城鎮的人口和經濟指標(GDP);

γ2——不同城鎮間距離的平方;

K——引力系數，綜合考慮各地發展特點確定。

城市群內部、不同經濟集聚體之間和城市群與外部其他城市群或經濟集聚體之間存在交通高發現象，在這些經濟集聚體之間，同時存在著互補(集聚)和輻射2種作用方式，表現為交通的空間集散。而且，這2種作用方式越強，對應的交通需求和城鎮間的依賴越大，在國家和城市群發展戰略的大背景下，對于經濟引力大的城鎮之間優先完善建立先進的交通基礎設施很可能獲得更多的社會和經濟效益，使這些地區具有更大的優先發展權。

依據2011年、2020年經濟引力狀況，可說明京津冀城市群各地間現狀和未來經濟聯系程度及變化，從而提出相應的交通走廊規劃布局決策。現狀及規劃年度京津冀各城市間經濟吸引力見表4、表5。

表4 2011年京津冀城市群城市間經濟引力

分析表4、表5可以看出:在京津冀城市群各城市間，北京、天津、石家莊、唐山、保定、滄州等市是城市群未來發展的中心城市。北京—天津、北京—唐山、北京—廊坊、北京—保定以及天津—唐山等是該地區城鎮間經濟引力較大的。未來北京、天津、唐山以及保定、滄州等城市的集聚與擴散能力將直接影響著周邊城鎮的發展，對城市群的演化和發展將起到至關重要的作用。因此，在上述引力較大地區及通道應首先建立城際軌道交通系統，以實現城鎮間資源共享、產業互補，進一步引導推進區域城鎮化發展進程，促進人口及產業的合理布局。

表5 2020年京津冀城市群城市間經濟引力

3 京津冀地區交通區位線研究

考慮交通區位線分布的影響因素(城市群空間結構分布、產業布局、城鎮化經濟發展模式、首都與各省的交流、城市群間中心城市交流以及機場和港口的分布與發展等)，借助交通區位線的布設理論和方法，提出京津冀城市群交通運輸區位線圖(圖3)，以此為基礎構筑城際軌道交通主骨架。

圖3 京津冀城市群交通運輸區位線

4 主要交通運輸通道分類

根據運輸速度和運輸能力2個指標，交通運輸通道主要分為4個類別。

(1)快速大能力運輸通道:由高速鐵路(客運專線)、主干線鐵路、高速公路、干線航空等組成，為城市群對外主要運輸通道以及城市群內部重要運輸通道，要求各種運輸方式間互補性強、可靠性高，強調服務水平、舒適性、運輸能力兼顧。

(2)大能力運輸通道:由干線鐵路、公路、支線航空等組成，較好地滿足城市群內部以及港口集疏運等大宗貨物運輸需求，通道以貨運為主，需配置大能力運輸服務，一般對速度要求不高。

(3)城市群內骨干運輸通道:由城際鐵路、干線鐵路、干線公路等組成，是連接城市群內部各城市之間的主要運輸通道，主要滿足城市群內部區域間客貨運需求，客貨兼顧，快速與能力達到動態平衡。

(4)運輸通道間聯絡線路:由干支線鐵路和公路組成，是連接城市群內各縣市乃至鄉鎮的重要紐帶，以及銜接相鄰通道和樞紐與通道的連接線，以提高城市群運輸網絡通達性和便捷性為目的，對速度和能力要求均相對較低。

可見，城市群內城際軌道交通主要定位于城市群內部區域骨干運輸通道，以客運為主。

5 區域空間布局

區域空間布局由城市群內國家批復的各相關規劃確定，如京津冀城市群主要有:

北京:形成“兩軸、兩帶、多中心”的城市空間新格局，改變目前單中心均質發展的狀況，通過對城市空間結構的調整，解決中心城過度聚集所帶來的諸多問題。同時，通過構筑新的城市空間結構，充分發揮中心城、新城和鎮的輻射帶動作用，保障城鄉協調發展、區域協調發展的實現。

天津:加強區域協調，統籌城鄉發展，保護生態環境，規劃形成“一軸兩帶三區”的市域空間布局。其中“一軸”是指“武清新城—中心城區—濱海新區核心區”的城市發展主軸;“兩帶”是指“寧河、漢沽新城—濱海新區核心區—大港新城”的東部濱海發展帶和“薊縣新城—寶坻新城—中心城區—靜海新城”西部城鎮發展帶。

河北沿海地區:“有序推進人口和產業向城市化地區集聚和布局，形成由濱海開發帶和秦皇島、唐山和滄州組團構成的‘一帶三組團’空間開發格局”，其中城市化地區主要包括秦皇島、唐山、滄州三個中心城市及其曹妃甸新區(唐山灣生態城)、渤海新區和北戴河新區等。

另外還有各地城市總體規劃、國家對北京新機場的批復以及正在研究的首都經濟圈規劃等。

6 京津冀城市軌道交通構架方案

6.1 客流主通道

基于層次分析法，融合分析研究上述五大主要因素，確定京津冀城市群城際軌道交通客流主通道，見表6。

表6 京津冀城市群城際軌道交通客流主通道

6.2 京津冀城市軌道交通構架方案

基于上述客流主通道，構筑城際軌道交通線網構架方案(圖4)，未來在主要規劃較為穩定的前提下，將對京津冀地區城鎮化發展起到重要的支撐和引導作用。

圖4 京津冀城市群城際軌道交通線網構架方案示意

7 結論

(1)城際軌道交通線網構架方案受眾多因素制約，應按層次結構逐步研究，最后確定客流主通道，從而建立較為合理的構架方案。

(2)本研究通過對京津冀城市群城際軌道交通網構架方案的研究實踐，提出了建立構架方案應從交通節點、城市經濟引力、區域交通區位線、通道類別和層次、以及區域空間布局五個主要方面著手，并提出了主要研究方法。

(3)交通節點重要度的計算，尤其是指標權重的確定基于層次分析法含有較高的定性分析，研究中尤需加強考量。

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Study of Intercity Rail Transit Architecture Based on Analytic Hierarchy Process

KANG Xue-dong1，CHEN Yan2
(1.Shool of Management and Economy，Tianjin University，Tianjin 300142，China;2.The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300142，China)

The transportation system is a complex system，restricted by the lack of more quantitative data，and constituted by numerous factors which are interrelated and conditioned with each other.In turn，the intercity rail transit is an important part of the transportation system;its line network architecture is restricted by many factors，and should be gradually researched according to hierarchical architecture，so as to finally determine the main pasenger-flow channel;and as a result，a more reasonable architecture scheme can be established.Combining the research on the intercity rail transit system of the Beijing-Tianjin-Hebei city group，based on the analytic hierarchy process，analyzing and summarizing the research methods of architecture scheme of traffic network，the paper draws conclusion that for the establishment of transit network architecture scheme，the five main aspects should be paid attention to:the transit juncture，city economic attraction，regional traffic location，channel type and hierarchy，and the regional spatial layout.The paper also puts forward the key points of research methods.

intercity rail transit;line network;traffic juncture;channel type;passenger flow channel;architecture scheme

U113

A

1004-2954(2013)09-0040-04

2013-05-30

康學東(1962—)，男，教授級高級工程師。