基于層次分析法的山區旅游軌道交通制式選擇研究

楊曉宇

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

引言

山區旅游軌道交通能有效提高游客出行效率和質量，對提升旅游體驗、帶動區域旅游建設、優化景區交通結構具有重要現實意義[1-3]。交通運輸部、國家旅游局等六部門也聯合出臺《關于促進交通運輸與旅游融合發展的若干意見》(交規劃發[2017]24號)，提出“以游客需求為導向，適應新需要、創造新供給”等要求。山區旅游軌道交通具有廣闊的發展前景。山區旅游軌道交通備選制式較多，不同制式適用環境各不相同[4-5]，選擇合理的山區旅游軌道交通制式具有重要意義。

1 山區旅游軌道交通設計理念

目前，國內對旅游軌道交通還未有明確的定義，但一般認為旅游軌道交通具有如下特點。

客流波動大：客流等級一般低于城市軌道交通，且具有鮮明的淡旺季、潮汐現象。

建設環境復雜：項目所處位置多地形起伏，坡度大，地質復雜。

特色需求多：項目自身具有旅游產品屬性；車輛舒適性要求高。

經濟性敏感：多屬于景區投資帶動項目，對財務狀況重視度高。

環境要求高：項目建設區域多屬于環境敏感地帶，對環境保護、景觀和諧要求高。

山區旅游軌道的設計應在滿足運營安全、客流需求的前提下，注意體驗性、觀光性，應能夠與沿線景點充分結合。山區旅游軌道交通作為一種高品質交通方式和特色旅游產品，不同制式適用環境各不相同，制式選擇是其中非常重要的研究內容，除交通屬性外，還要兼顧舒適、經濟、景觀和諧等旅游屬性[6-8]。

2 常見的山區旅游軌道制式

目前國內外山區旅游軌道列車由于用途差異、采用技術的不同，大致可以分為如下類別。

2.1 窄軌

窄軌鐵路在小于1 435 mm標準軌距的軌道上運行，可有效縮減建筑限界、降低工程建設難度和成本。窄軌鐵路又可分為米軌(軌距1 000 mm)和寸軌(軌距762，600 mm等)[9-10]。中車株洲車輛廠出口馬來西亞SCT米軌動車組即為米軌制式。寸軌曾用于我國地方鐵路及礦山等，如四川嘉陽小火車(圖1)、中國臺灣阿里山森林鐵路等。

圖1 四川嘉陽觀光鐵路

2.2 云巴

云巴是比亞迪股份有限公司打造的新型軌道交通制式。車輛采用橡膠輪胎，自動導引車輛運行。云巴建造周期短、建設成本低、不占道路面積，能有效解決地面交通擁堵，可廣泛應用于各類交通、旅游線路。比亞迪云巴在深圳總部的試驗線(圖2)，兼顧展示與觀光功能。

圖2 深圳云巴試驗線

2.3 懸掛式單軌

懸掛式單軌車體置于導向梁下方，導向梁內含集電靴、設備電纜并包容車廂車架[11-12]。德國多特蒙德大學線、杜塞爾多夫機場線及烏帕塔爾線等均采用懸掛式單軌，日本千葉都市1/2號線以及湘南線(圖3)也采用懸掛式單軌。國內以南京浦鎮、青島四方、株洲株機為代表的主機廠相繼完成懸掛式單軌車輛的研發和試驗。

圖3 日本湘南線

2.4 跨座式單軌

跨座式單軌采用橡膠車輪跨行于軌道梁上。在轉向架兩側有導向輪和穩定輪，夾行于軌道梁兩側，保證車輛沿軌道安全平穩地行駛。跨座式單軌廣泛應用于交通、旅游或園區觀光領域[13]。如銀川花博園云軌1號線(圖4)，全線總長9.7 km，主要用于花博園內旅游觀光。

2.5 齒軌

齒軌鐵路在軌道中間鋪設一條特殊的齒條，機車或動車轉向架配備齒輪，坡度適應能力強，可有效縮短展線長度。齒軌鐵路在瑞士少女峰(圖5)、皮拉圖斯山，德國巴伐利亞楚格峰等地均有廣泛應用[14-15]。

圖5 瑞士少女峰中層車輛

目前，投入運營的齒軌鐵路，軌距最窄為750 mm，最寬為1 435 mm，一般為800～1 000 mm。坡度最小為75‰，最大為480‰。采用齒軌驅動時運行速度一般不超過25 km/h。

3 山區旅游軌道交通制式選擇指標體系

制式選擇需要綜合考慮工程建設難度、經濟性、與周圍環境適應性以及乘坐體驗等多方面的因素，屬于典型的多目標決策問題。

層次分析法是一種多方案或多目標的決策方法，能夠把決策過程層次化、數量化，特別適合諸如制式選擇等多目標定性、定量決策問題。將層次分析法應用于山區旅游軌道交通制式選擇是適宜的和必要的[16]。

建立合理的評價指標體系是層次分析法運用的關鍵。指標體系應能全面反映不同系統制式的特征，同時指標體系要層次清晰、方法簡單，具有實際應用價值[16-17]。本節主要圍繞構建山區旅游軌道交通制式評價指標體系來展開論述。

3.1 構建指標體系基本原則

(1)系統性原則

制式選擇是涵蓋多因素的復雜系統，單一因素只能從某一側面反映評價對象的某種性能，評價指標應成系統和體系，力求全面反映各制式的特征。

(2)實用性原則

制式選擇的意義在于更好地指導后續工程建設，指標體系應力求層次清晰、指標精煉，具有實際應用價值，并易于推廣。

(3)定性與定量相結合的原則

制式選擇包括定量和定性指標。要使得結果更具客觀性，就必須堅持定量指標和定性指標相結合的原則，這樣做也便于系統選擇模型的處理，并且可以彌補單純定量評價的不足。

3.2 軌道交通制式特征分析

旅游軌道不同制式間的差異，體現在技術性能、環境適應性、與景觀的和諧性、乘坐體驗性以及工程經濟性等方面[18]。

技術性能角度，主要包括旅行速度、運營維護和設備供應等方面。不同制式對應的旅行速度、旅行時間有所差別；不同游客出行目的對旅行時間的要求有所不同，對制式選擇影響較大。不同制式在運營維護工作方面區別較大，對后期運營有較大影響。

環境適應角度，包括對地形地貌適應性、對自然氣候適應性和對客流需求適應性等。不同制式在爬坡性能、應對雨雪天氣方面有較大差別，需要結合項目環境特點加以考慮。不同制式建設期實施難度以及運營期安全防護工作內容也不相同。不同制式車輛編組長度、發車間隔不同，適應客流特點也不相同。

景觀和諧角度，主要包括區間及場站工程與周邊環境的融合程度。工程建設不可避免會對周邊環境產生或多或少的影響。有些制式以輕巧的高架結構為主，如跨座式單軌、懸掛式單軌以及云巴等，這些高架結構以點狀分布為主，對地形起伏區域的環境適應性強；有些制式以路基為主，如米軌、齒軌等，為避免大的土方工程，可應用于地勢平緩區域，既能與環境較好融合，還可以有效控制工程造價。此外，軌道自身車站建筑設計，應能夠與區域旅游景觀相融合，形成渾然一體的整體效果。

體驗性角度，包括乘坐環境體驗性、區間旅途體驗性及觀光效果等方面。旅游軌道交通不同于一般的城市公共交通，為了提高乘坐環境的體驗性和觀光效果，可以采用特殊的車輛結構設計，加大窗體面積擴大車廂視野；對車身，還可以根據旅游主題定義進行特殊的外觀設計，以獲得較佳的旅途體驗感。

經濟性角度，包括工程投資情況、運營成本費用及收入等。旅游軌道多屬于景區投資帶動項目，對財務盈虧情況重視度高；一方面應盡可能選擇土建、機電規模較小的制式，降低投資規模；另一方面，還需盡可能打造出項目特色，盡可能增強客流吸引力，提升項目效益。

3.3 評價指標體系建立與權重確定

基于上述分析，針對山區旅游軌道交通制式選擇，建立評價指標體系如圖6所示。

圖6 山區旅游軌道交通制式評價指標體系

表1 Z-A判斷矩陣

表2 相對重要性的比例標度

表3 A1-F判斷矩陣

賦予權重向量的評價指標體系，能綜合體現不同方案多方面的差異和區別，可以作為解決旅游軌道交通制式選擇問題的重要工具。

4 案例分析

恩施旅游觀光鐵路位于湖北恩施土家族苗族自治州(簡稱恩施州)境內，西起恩施州利川市區，沿清江而行，經騰龍洞景區、恩施州大峽谷景區，終至恩施市區(圖7)。線路全長75.3 km，設站14座。

圖7 恩施旅游觀光鐵路線路走向示意

恩施旅游觀光鐵路貫穿大峽谷-騰龍洞世界地質觀光旅游區，串聯沿線特色小鎮，建設集旅游、地質科普、觀光休閑、康養度假于一體的清江生態文化旅游區，實現旅游觀光鐵路產品和沿線未開發旅游景區(點)的差異崛起。本項目不僅是景區主要的交通方式，還承擔景區主要客流集散、旅游市場后續支撐開發作用。

4.1 備選方案確定

本項目利川至大峽谷段(約40 km，約占全線長度的50%)相對高差不大，齒軌鐵路大爬坡性能的技術優勢不能充分體現；同時齒軌鐵路深塹、隧道段比例較高，旅客觀光體驗性較差，與本線觀光旅游為主的功能定位不符，整體分析，齒軌鐵路對本線的適應性不強。

米軌、云巴、懸掛式單軌、中運量跨座式單軌對本項目有一定的適應性，結合本項目功能定位、應用環境，作進一步研究比較。

(1)米軌方案

米軌方案線路全長87.1 km，設車站15座，橋梁29.97 km，隧道23.33 km，路基長度33.8 km。全線設置1段1場，占地共27.71 hm2。車輛段位于恩施，占地約18.68 hm2，停車場位于利川，占地約9.03 hm2。

(2)云巴方案

云巴方案線路全長75.09 km，設站14座，橋梁67.09 km，隧道8.0 km。全線設置1段1場，占地共25.08 hm2。車輛段位于恩施，占地約16.77 hm2，停車場位于利川，占地約為8.31 hm2。

(3)懸掛式單軌方案

懸掛式單軌方案線路全長75.32 km，設站14座，橋梁66.38 km，隧道長8.94 km。全線設置1段1場，占地共22.28 hm2。車輛段位于恩施，占地約16.03 hm2，停車場位于利川，占地約6.25 hm2。

(4)跨座式單軌方案

跨座式單軌方案線路全長76.93 km，設站14座，橋梁長68.83 km，隧道8.1 km。全線設置1段1場，占地共23.37 hm2。車輛段位于恩施，占地約17.03 hm2，停車場位于利川，占地約6.34 hm2。

4.2 備選方案比較

米軌、云巴、懸掛式單軌、中運量跨座式單軌方案具體分析比較情況如表4所示。

表4 恩施旅游觀光鐵路項目軌道交通制式比較

4.3 確定評價指標體系層次結構

參考3.3節內容，建立綜合評價指標體系并確定權重，求得的準則層因素與指標層因素的權重如表5所示。

4.4 指標打分

結合不同制式自身情況對比，對不同制式特征項進行評判打分，得到了4種制式的得分矩陣如表5所示。

4.5 項目綜合評價

基于恩施旅游觀光鐵路項目軌道交通制式比較分析，獲得評價成果如表5所示。

表5 恩施旅游觀光鐵路項目軌道交通制式評價

根據上述綜合評價結果，懸掛式單軌制式綜合得分92.5，適用性最好；其次是云巴和跨座式單軌制式，綜合得分為88.2和85.1；米軌制式綜合得分最低，僅為82.0，適應性較差。

綜合比較，懸掛式單軌制式對景觀資源開發的適應性較強，觀光效果和體驗效果較好，與沿線景觀契合度高，對游客吸引力最大，工程方案可實施性強，工程投資規模適中。通過對不同制式的系統化分析，懸掛式單軌制式具有較顯著的優勢，本次研究推薦采用懸掛式單軌制式。

5 結語

山區旅游軌道兼顧交通和旅游產品屬性，制式選擇是其中非常重要的內容。目前針對山區旅游軌道交通制式選擇的專題研究尚不多見。

本文分析了山區旅游軌道交通制式選擇影響因素，并嘗試用層次分析法解決此類問題，從技術性能、環境適應性、與景觀的和諧性、乘坐體驗性以及工程經濟性等方面進行分析，構建了包含準則層和指標層的評價指標體系。結果表明，所構建的指標體系，比較全面、系統地反映了山區旅游軌道交通制式選擇中需要考慮的主要因素，能較好解決此類制式選擇問題；該指標體系應用于恩施旅游觀光鐵路項目交通制式選型工作中，取得了較好的效果。

本文所構建的山區旅游觀光軌道交通制式評價指標體系，開拓了旅游觀光軌道交通制式選擇的新途徑，對其他同類工程也具有較好的參考和借鑒意義。