沈海高速公路復線跨溫福鐵路段路線方案研究

謝　千

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司　武漢　430063)

沈海高速公路復線跨溫福鐵路段路線方案研究

謝千

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司武漢430063)

摘要沈海復線作為海西高速公路網的重要組成部分，路線方案選擇尤為重要。文中通過分析路線走向的主要影響因素，建立了綜合評價指標體系與多級模糊綜合評價模型，對沈海高速公路復線跨溫福鐵路段路線方案進行定性和定量的分析，得出最優路線方案。

關鍵詞路線走向方案評價指標體系層次分析法模糊綜合評價法

擬建的沈海高速公路復線是國家高速公路沈陽至海口大通道的重要組成部分，項目的建設對提高全線服務水平、解決該路段技術標準偏低問題和提升沿海通道總體通行能力具有重要意義。路線全長7.129 km，其寧德境內段與多條運營、在建及規劃的鐵路、鐵路站場、編組站等存在交叉。為促進公路、鐵路協調發展，在方案評價時著重關注與鐵路的交叉，并做出研究和設計。

1影響路線走向的主要因素

沈海復線路線走廊位于閩東南濱海斷隆帶與閩東火山斷拗帶，沿線穿越地貌單元有低山、丘陵、殘積臺地、山間盆地、濱海平原等。路線中心距離馬山村預留地的最小距離約為57.5 m，距離寧德學院圍墻的最小距離約為34.8 m，距離杭深鐵路的最小距離約為147 m。這些關鍵控制點對線形的走向及布設影響較大。同時，該線路與溫福鐵路交叉，不同的跨越方案也對工程的總造價、行車安全性、運營成本等有較大影響。因此，路線方案設計階段要重點考慮這一影響因素[1-3]。

2高速公路選線方案研究

高速公路選線是一項必須對技術和經濟進行綜合考慮的工作，如果要確定最優的路線方案，必須先進行路線總體的設計，然后對各種方案的優劣進行對比，這是需要解決的關鍵問題。路線方案比選主要應用層次分析法、德爾菲法、模糊數學綜合評價法、灰色理論分析法等方法進行多方案對比分析得出優選結果。

2.1　路線方案的評價指標體系

公路建設在進行項目的可行性研究時，對于不同路線的選擇問題應該建立一套科學、合理的綜合評價體系。評價指標體系主要含有技術、經濟和社會環境影響3大方面的內容。通過對以上路線走向影響因素的分析和研究，根據高速公路路線方案優選中所涉及的因素，建立一個關于高速公路路線方案綜合評價指標體系[4]，見表1。

表1　路線方案評價指標體系

2.2　路線方案綜合評價模型

層次分析法、德爾菲法、模糊數學綜合評價法、灰色理論分析法都可用在高速公路路線方案評價之中[5]。針對各自優點，本文用層次分析法和模糊綜合評判法相結合的方法對路線方案進行優選。首先建立層次模型，然后逐級評價，評價的原則是自下而上先進行各指標的單因素評價，再進行多因素綜合評價，最后得到路線方案評價結果[6]。

模糊矩陣由評判等級向量V與模糊指標集U相乘得到。其中：

(1)

(2)

對第一層各單因素指標進行一級模糊評價。模糊矩陣由評判等級向量V與模糊指標集U相乘得到，則

(3)

式中：rij表示第i個評價指標隸屬于第j個評價等級的值，即隸屬度。

對第二層指標進行模糊評價即實施二級模糊綜合評價，第二層指標的模糊綜合評判的評判矩陣為：

(4)

則第二層指標的模糊綜合評判結果Bi為

(5)

(6)

(7)

由式(7)計算出結果，得分值越高，表明方案越好。

3沈海高速公路復線跨溫福鐵路段路線方案

3.1　路線設計概況

本次方案設計中項目組首先對工可資料進行分析和研究，結合1∶2 000地形圖、外業實地調查資料、所收集的鐵路有關資料、與鐵路交叉時有關單位的要求，以及地方交通與規劃部門的意見對路線方案進行了研究，形成了沈海復線的2個(A，B方案)路線方案。從與鐵路交叉的部分看，A方案以下穿方式與溫福鐵路交叉，在溫福鐵路半山大橋第二、三孔處分幅下穿，雖然其路線長度減少641 m，橋梁規模也相對較小，造價相對較省，但是其線形指標較B方案差，且下穿處受鐵路橋的梁底標高影響及不能影響鐵路橋樁基的制約，需采用特殊結構對地基進行處理。同時要設置防洪墻并采取排水措施，以避免高潮位對路基的不利影響。此外，A方案占用耕地農田也較B方案多，對地方整體規劃存在不利影響。而B方案采用橋梁形式上跨溫福鐵路下坂2號隧道，雖然其路線相對較長，投資相對較高，且施工難度比A方案大，在運營鐵路隧道頂設置構造物，施工期間對鐵路的運營存在一定干擾，但該方案路線指標更優，占用耕地農田相對較少，較好地照顧了地方上有關土地規劃，同時為規劃鐵路的建設預留了足夠的空間，更有利于公路、鐵路的協調發展。2方案各有優勢和不足，難分伯仲。采用模糊綜合評判法進行輔助比選確定，比選因素見表2。路線方案見圖1。

表2　方案比選表

圖1　路線方案比選圖

3.2　高速公路路線方案綜合優選

該路線方案選取“經濟指標”“技術指標”“社會環境指標”等3個評價指標進行評判。其中，經濟指標包括土石方、排水、征地、拆遷等；技術指標包含平曲線半徑、豎曲線半徑、縱坡、坡長等；社會環境指標包括就業率、交通環境及區域經濟的發展、對外聯系、生態破壞等。

第一步進行一級模糊評價。

根據以上得出的權重集合和評分建立模糊評價模型：

A方案的經濟指標隸屬度矩陣：

B1=A1°R1=(0.189 0，0.467 5，0.231 9，0.087 6，0.024 0)

A方案的技術指標隸屬度矩陣：

B2= A1°R2=(0.133 1，0.436 1，0.248 6，0.133 5，0.048 7)

A方案社會環境指標隸屬度矩陣：

B3= A3°R3=(0.116 7，0.450 0，0.308 3，0.066 7，0.058 3)

第二步進行二級模糊評價計算。

B=A°R=(0.166 5，0.505 1，0.296 2，0.093 5，0.046 7)

對B進行歸一化處理[7]，則由式(6)得出

則方案一的綜合評價得分：

同理，B方案的綜合評價得分，經過計算得：W2=81.913。

排序為W2>W1，可見B方案為優選方案，作為推薦方案。

4結語

建立高速公路路線綜合評價指標體系，以及以層次分析法和模糊綜合分析法相結合的多級模糊綜合評價法作為路線方案的評價方法，得出沈海高速公路復線跨溫福鐵路段路線方案。該方案考慮了整個公路工程的造價、施工難度、社會和環境影響及建成通車后的運營效果和運輸效率等多因素的綜合影響，具有全局性和客觀性，避免了傳統方案只考慮單因素的主觀評價結果，為高速公路路線方案確定提供了理論支持。

參考文獻

[1]何勇.公路安全設計指南[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]吳國雄，王福建.公路平面線形曲線型設計方法[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3]楊少偉.道路勘測設計[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]李海峰.公路路線比選與國民經濟評價[J].交通標準化,2008(4):44-46.

[5]劉秀英，趙明登.一種基于AHP-GRAP的山區高速公路路線方案優選方法[J].武漢大學學報:工學版,2012(3):356-360.

[6]肖明.基于兩級模糊指標的山區公路方案選擇[J].湖南城市學院學報:自然科學版,2014(3):14-18.

[7]武喜.基于模糊綜合評價法的公路路線方案比選[J].四川理工學院學報:自然科學版,2011(4):376-379.

Study on Route Scheme of the Section of Shen-Hai Double

Tracking Highway Acrossing Wenzhou-Fuzhou Railway

XieQian

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

Abstract：Shen-Hai double tracking is one of the important parts of the West Coast highway network, the route plan selection is very important. Through the analysis of the main influence factors of route, a comprehensive evaluation index system and the multilevel fuzzy comprehensive evaluation model are established. The qualitative and quantitative analysis of route scheme of the section of Shen-Hai double tracking highway acrossing Wenzhou-Fuzhou railway is made to derive the optimal route plan.

Key words:route strike; program evaluation; index system; AHP; fuzzy comprehensive evaluation method

收稿日期：2015-03-23

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.028