投資額約束下鐵路客運專線路徑規劃研究

劉烈鋒 顧金偉 姜玲超 劉志祥 張文悅 雷世豪

摘 要：根據《全國流通節點城市布局規劃（2015-2020年）》，對全國103個重要城市節點的經濟水平，人口數量以及地理位置重要性對鐵路客運專線的影響因子大小對城市節點進行權值分析。對兩兩節點權值之和進行鐵路客運專線建設價值排序，得出我國鐵路客運專線理論上的建設順序，為我國鐵路線網規劃提供參考。同時由城市經緯度計算所有城市之間的建設里程，利用次短路算法得出我國鐵路客運專線路網。

關鍵詞：鐵路客運專線；路徑規劃；節點重要度；建設價值排序

中圖分類號：U291.6 文獻標識碼：A

Abstract： According《the city current node layout planning of china（2015-2020）》， analysis of the 103 cities' economic level、population and the importance of the geographical position to passenger rail line's influence. Sorting the construction sequence on the basis of sum of weight of two cities' and acquire the building sequence about china's railway passenger dedicated line. This result can be reference to china's railway line network planning. To calculate the distance of city to city by the latitude and longitude and obtain china's railway passenger dedicated line network by the second short circuit.

Key words： passenger rail line； route planning； node importance； construction value ranking

1 研究背景

根據一帶一路、高鐵出海、結合國家新型城鎮化規劃、全國主體功能區規劃等。2015年5月由商務部等10部門聯合印發《全國流通節點城市布局規劃（2015-2020年）》，確定了“3縱5橫”全國骨干流通大通道體系，明確劃分國家級、區域級和地區級流通節點城市。鐵路客運專線的建設是完善全國骨干流通大通道體系的重要保證，加快城市節點間的人口快速轉移，縮短乘客旅行時間，努力提升流通節點城市功能，進一步釋放消費潛力。在城市節點間建設客運專線的過程中，投資額是主要約束。在有限的投資下，對客運專線建設價值排序，進行路徑規劃能更好發揮交通產業的基礎性和先導性作用。

在路徑規劃的領域，國內外已經有許多專家學者進行了大量研究。在鐵路線網規劃方面，文獻[1]深入研究了鐵路網規模測算和鐵路通道布局優化兩個層面對與之相關的理論和方法，從宏觀層面闡述運用四階段法設計鐵路貨運通道布局的原理和方法，提出了基于離散通道投資決策變量的雙層鐵路貨運通道網絡設計模型（BR-NDP）。文獻[2]基于鐵路客貨線網建設的波及效應，以產業中所有企業的總生產成本最低及其從業的勞動力總生活質量最高為目標，構建組合優化鐵路客運和貨運線網的雙目標混合整數規劃模型。文獻[3]分析了鐵路網絡特征對中長期鐵路網規劃的要求和影響，構建了干線網絡、基本網絡以及系統網絡的設計方法和模型。文獻[4]引入混合整數線性規劃模型，通過適當的松弛度和足夠強大的切割平面，成功解決真實世界的數據模型。文獻[5]考慮費用問題來優化荷蘭鐵路系統的客運專線線路分配，提出了一種考慮運營成本的替代方法。數學規劃模型以最小化運營費用且滿足服務約束和容量需求。對線路、線路類型、路徑、頻率和列車長度進行優化。

2 城市節點的選取與距離計算

2.1 城市節點的選取

由文獻[6]《全國流通節點城市布局規劃（2015-2020年）》，確定國家級流通節點城市37個，區域級流通節點城市66個。流通節點城市選擇的基本方法是：依據流通節點城市的商流、物流、資金流、信息流匯聚和輻射帶動能力等基礎條件，統籌考慮在流通網絡中的戰略地位、布局平衡、功能整合等因素，按照規模數量適度、功能結構匹配原則，采取定量與定性相結合的評價方法，從全國4個直轄市和333個地級行政區域（不含港澳臺地區）中遴選出全國流通節點城市。并將全國流通節點城市劃分為國家級、區域級和地區級。國家和區域級城際節點名稱如表1所示。

國家和區域級城際節點地理位置如圖1所示：

5 總 結

文本采用城市節點三要素（人口數量、經濟水平，地理位置重要度）對節點的重要度進行定量分析。得出各城市節點綜合權值。再對兩兩節點權值求和，并且對節點權值之和進行排序，得到在有限的投資額下，得出首先應當建設的鐵路客運專線的節點城市。最后運用次短路算法，得出節點城市客運專線需要經過的沿途中間站。該方法對我國鐵路客運專線及相關線網路徑規劃有一定的參考意義。沿途路徑經過的節點城市優化是本論文接下來的研究方向。

參考文獻：

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[4] Bussieck Michael R， Kreuzer Peter， Zimmermann Uwe T. Optimal lines for railway systems[J]. European Journal of Operational Research， 1997，96（1）：54-63.

[5] M. T. Claessensa， N. M. van Dijkb， P. J. Zwaneveldc. Cost optimal allocation of rail passenger lines[J]. European Journal of Operational Research， 1998，110（3）：474-489.

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[7] 中華人民共和國國家統計局. 2014年中國統計年鑒[M]. 北京：中國統計出版社，2014.

[8] 歐杰，宋迪，周楠燕. 中國高速鐵路：建設成本分析[Z]. 中國交通運輸系列專題之九，2014.