基于層次模糊綜合評判的鐵路站址比選研究

2021-01-08 12:29:16王鋒

工程技術研究 2020年23期

王鋒

（甘肅省鐵路投資建設集團有限公司，甘肅蘭州 730046）

鐵路車站的選址受多種因素的共同影響，站址位置的選擇是否合理將對鐵路線的遠期發展規劃產生巨大影響，其周邊的經濟帶發展也同樣會受到不同程度的影響，因此對選址方案進行科學合理的比選就顯得尤其重要。國內外學者對方案比選的方法做了大量研究，中南大學周劍等[1]將層次分析法運用到鐵路施工組織方案比選中；李昌友等[2]運用層次分析法建立了方案比選的數學模型；同濟大學王樹杰等[3]提出了層次分析法與方案實施中的優化調整相結合的方案優化設計方法，開發了優化設計系統。基于之前學者的研究，文章提出將層次分析與模糊綜合評判法相結合，建立對比分析模型，用于靖遠站選址方案的比較。

1 站位方案比選模型

站位方案的比選涉及的因素眾多，這些因素包含了定量因素和定性因素。定量指標的差異性較小而定性指標之間又會存在相互影響的現象，因此，針對方案比選的這些多目標的特點，建立層次分析的模糊綜合評判模型。

1.1 確定各因素的層次

為反映鐵路站位選擇方案比選的多目標狀況，科學合理地決策，建立一套科學、完善的指標體系顯得尤為重要。此外，還應對評價指標進行細致篩選，以滿足指標的可比性、非相容性和簡明性等原則[4-5]。按各因素的不同屬性將因素論域U劃分成m個互不相交的子集，U={U1,U2,…,Um}，以方案優劣為總目標層，將拆遷情況、對農田的征收、對村莊的影響、線路條件、車站條件和交通條件等作為一級指標。

1.2 確定指標權重

為了反映各因素的重要性，采用層次分析法取得各組因素的權重分配。層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）是一種定性分析和定量計算相結合的分析方法，它于20世紀70年代由美國提出[6]。該方法首先把問題分解為不同層次的因素，按照各因素之間的隸屬關系將其聚類組合為一個遞階有序的層次結構模型[7]，然后對模型中的因素進行對比分析；用1～9標度法建立判斷矩陣，并求解得到各因素的相對權重及組合權重值，以此為依據評價和選擇方案[8]。具體步驟：建立問題的層次結構→構造兩兩比較的判斷矩陣→計算被比較元素的相對權重→計算各層元素的組合權重。

1.3 模糊綜合評判

模糊綜合評價法（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）考慮了客觀事物內部錯綜復雜的關系及價值系統的模糊性[9]，其關鍵的兩個工作如下：（1）確定單因素評價矩陣R；（2）計算模糊評判子集。建立綜合評價，構造隸屬度矩陣Rij并進行模糊自評價，分別評價每一個因子Ui，由層次分析法確定權重Ai，可以構成評判矩陣[10]，如下：

2 工程實例

中衛—蘭州客運專線途徑靖遠縣，并決定在靖遠站設立車站。靖遠縣城主城區位于黃河以南，距白銀市約60km，距蘭州市約130km。考慮地形地質條件、房屋拆遷、土地資源開發及與城市交通系統相協調以方便旅客換乘還有靖遠黃河橋橋位等因素，于黃河北岸由南向北共研究了三個設站方案。具體方案說明如下。

方案一：糜灘北側靠山設站方案。此方案考慮在黃河一級、二級階地分界的靠山側設靖遠北站，減少拆遷及農田占用面積。線路自比較起點引出后于G109公路三灘黃河大橋上游約900m處跨過黃河后西南，沿黃河一級階靠山側布線，于糜灘北側設靖遠北站。線路長31.34km。此方案沿山布線，可減少拆遷及農田占用面積，但車站距靖遠縣城較遠，交通不便。

方案二：糜灘西側碾子灣設站方案。此方案線位與方案一基本相同，但是將靖遠北站設在糜灘西側碾子灣處，此處正對靖遠縣城，緊鄰新S207，較方案一距靖遠縣城近，交通方便。線路自比較起點引出后，于G109公路三灘黃河大橋上游約900m處跨過黃河后西南，沿黃河一級階靠山側布線，后跨過紅會鐵路至比選終點。線路長度為31.135km。

方案三：碾子坪設站方案。以上兩個方案均走行在黃河一級階地上，雖然靠山布線可以減少拆遷及農田占用面積，但依然對村莊影響較大，針對此問題又研究了在黃河二級階地碾子坪處設靖遠北站方案。線路自比較起點引出后，走行于黃河二級階地上，跨過新S207、紅會鐵路至比選終點。比較范圍內線路總長為30.9km。此方案線形順直，線路最短，拆遷最小，占用農田少，可利用新S207，地方配套投資較省。