既有鐵路綜合利用方案比選決策研究

徐 榮，李云耀，謝 鵬

XU Rong, LI Yun-yao, XIE Peng

（中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 鐵道與公路處，湖北 武漢 430074）

(Rail and Road Department，China Railway Wuhan Survey and Design Institute Co.，Ltd.， Wuhan 430074， Hubei，China)

既有鐵路綜合利用方案比選決策研究

徐 榮，李云耀，謝 鵬

XU Rong, LI Yun-yao, XIE Peng

（中鐵武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 鐵道與公路處，湖北 武漢 430074）

(Rail and Road Department，China Railway Wuhan Survey and Design Institute Co.，Ltd.， Wuhan 430074， Hubei，China)

我國部分處于城區(qū)或市郊的低等級鐵路支線，在鐵路路網(wǎng)中的作用日益弱化，為充分利用既有鐵路資源，提高鐵路存量資產(chǎn)的利用效率，對既有鐵路綜合利用的可能性方案進(jìn)行分析，構(gòu)建既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用定性、定量分析方法確定各方案的優(yōu)劣排序，最后結(jié)合項(xiàng)目具體應(yīng)用情況綜合分析確定既有鐵路利用方案。

鐵路；綜合利用；評價(jià)指標(biāo)體系；權(quán)重

近年來，我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，鐵路建設(shè)步伐日益加快，原處于城區(qū)的低等級鐵路支線多數(shù)已經(jīng)處于閑置狀態(tài)。由于既有鐵路一般穿城而過，沿線多為人流、物流密集之地，為充分發(fā)揮鐵路的地理優(yōu)勢，盤活鐵路存量資產(chǎn)，提高資源利用水平[1]，將既有鐵路進(jìn)行改造以服務(wù)當(dāng)?shù)爻鞘薪煌?，成為多?shù)城市關(guān)注的重點(diǎn)。然而，既有鐵路綜合利用方案較多，涉及城市經(jīng)濟(jì)、發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、工程投資等多種因素。因此，需要通過綜合權(quán)衡并擇優(yōu)選擇是一個(gè)亟待解決的問題。

1　既有鐵路綜合利用可能性方案

既有鐵路一般修建年代較早，多為單線、有砟道床、內(nèi)燃牽引，線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，其綜合利用方案主要有以下方式。

1.1利用既有鐵路開行市郊列車

對于位于城市中心區(qū)外、轄區(qū)內(nèi)、線路在地面上、運(yùn)行效率較高、與地面交通線路相銜接的市郊鐵路，可以利用其快速、大容量、全天候等特點(diǎn)[2]參與市郊客運(yùn)，緩解市郊交通緊張局面。與修建地鐵、輕軌或其他城市軌道交通相比，利用既有鐵路開行市郊列車具有工程投資少、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能夠盤活既有鐵路資源，使地方政府和鐵路部門達(dá)到雙贏。根據(jù)不同的牽引類型，利用既有鐵路開行市郊列車可以分為 2 類：①完全利用既有鐵路，采用內(nèi)燃機(jī)車牽引，與既有線設(shè)備結(jié)合較好，無需進(jìn)行電化改造；②既有鐵路進(jìn)行電氣化改造，采用動車組，既有鐵路需要新設(shè)接觸網(wǎng)和牽引變電所。

1.2利用既有鐵路開行有軌電車

現(xiàn)代有軌電車是城市軌道交通系統(tǒng)的一種形式，采用低地板鋼輪鋼軌車輛，以地面專用道為主，是城市公共交通的重要組成部分，為介于城市軌道交通與常規(guī)地面公交之間的一種中低運(yùn)量交通系統(tǒng)[3]，運(yùn)輸能力 0.5 萬～1.0 萬人次/h，具有節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。目前，長春、大連、天津?yàn)I海新區(qū)、上海浦東新區(qū)等城區(qū)保留、改造或新建部分運(yùn)營線路，北京、西安、深圳、佛山、煙臺、錦州等城市也進(jìn)行了項(xiàng)目前期工作。根據(jù)不同利用程度，利用既有鐵路開行有軌電車可以分為 3 類：①完全利用既有單線鐵路開行有軌電車，軌道為有砟道床，充分利用既有線路資源，工程投資省，但單線對沿線客流的吸引能力稍差；②在既有單線鐵路基礎(chǔ)上新建復(fù)線開行有軌電車，軌道為有砟道床，并增設(shè)部分中間站及乘降所，方便旅客出行，以充分吸引沿線客流；③拆除既有鐵路利用其交通走廊新建現(xiàn)代有軌電車線路，由于既有鐵路為有砟道床，后期養(yǎng)護(hù)維修頻繁，考慮按照現(xiàn)代有軌電車標(biāo)準(zhǔn)一次建設(shè)雙線、軌道采用整體道床。

1.3利用既有鐵路開行快速公交系統(tǒng) (BRT)

拆除既有鐵路利用其交通走廊新建 BRT，是既有鐵路資源利用的方式之一。BRT 是一種整合專有車道、站臺、鉸接車輛、服務(wù)、線路結(jié)構(gòu)、票務(wù)系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)等的高質(zhì)量公共交通系統(tǒng)，利用現(xiàn)代公交技術(shù)、道路專用路權(quán)并配合智能交通的運(yùn)營管理，能夠提供接近軌道交通的服務(wù)水平，其投資及運(yùn)營成本遠(yuǎn)低于軌道交通，是一種先進(jìn)的公共交通運(yùn)營模式[4]。目前，北京、杭州、濟(jì)南、廣州、鄭州、廈門、合肥、常州、鹽城、棗莊等13個(gè)城市均有 BRT 線路建成通車。

1.4利用既有鐵路土地作為城市儲備建設(shè)用地

拆除既有鐵路利用其土地資源作為城市新增建設(shè)用地，也是既有鐵路資源利用的方式之一。根據(jù)國內(nèi)相關(guān)類似經(jīng)驗(yàn)，可以將既有鐵路拆除作為城市新增建設(shè)用地，以彌補(bǔ)城市用地緊張局面，如用于建設(shè)商業(yè)步行街道、環(huán)湖休閑綠帶、居住及商業(yè)地產(chǎn)開發(fā)等，具體利用方案可以根據(jù)城市用地調(diào)整規(guī)劃加以確定。

1.5既有鐵路綜合利用方案因素

綜上所述，既有鐵路綜合利用方案應(yīng)主要考慮以下因素：①完全利用既有鐵路，內(nèi)燃牽引；②單線電氣化改造，動車組牽引；③利用既有鐵路開行單線有軌電車；④新建復(fù)線開行復(fù)線有軌電車；⑤利用既有鐵路交通走廊新建現(xiàn)代有軌電車線路；⑥利用既有鐵路交通走廊新建快速公交系統(tǒng)；⑦利用既有鐵路土地資源作為城市儲備建設(shè)用地。

2　既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

既有鐵路綜合利用方案評價(jià)涉及城市經(jīng)濟(jì)、發(fā)展規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、工程投資等因素，對于此類多因素復(fù)雜型系統(tǒng)決策研究，可以通過采用層次分析法進(jìn)行比選論證。該方法作為一種定性與定量相結(jié)合的綜合性評價(jià)方法[5]，將復(fù)雜的選擇問題分解成各組成要素，將這些要素按照支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)[6]。通過將系統(tǒng)與因素之間的隸屬關(guān)系由高到低排成若干層次，建立不同層次元素間的相互關(guān)系，并根據(jù)對一定客觀現(xiàn)實(shí)的判斷，利用定量方法對每一層次元素指標(biāo)的相對重要性做出判斷，最后綜合得出各方案評價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對既有鐵路綜合利用方案進(jìn)行分析和決策。

2.1評價(jià)體系建立的原則

（1）完備性。選取的指標(biāo)體系能夠全面反映公共交通的特征和狀況。

（2）目的性。評價(jià)指標(biāo)應(yīng)能夠獨(dú)立反映線網(wǎng)規(guī)劃的某一具體方面的特征，并與線網(wǎng)規(guī)劃方案選優(yōu)的目標(biāo)聯(lián)系。

（3）公正性。評價(jià)指標(biāo)應(yīng)能夠適用于各種比較方案而不是對一種方式有利而對其他方式不利。

（4）可操作性。選取的指標(biāo)概念清楚，指標(biāo)值容易獲得。

2.2評價(jià)體系的構(gòu)成

對于既有鐵路綜合利用這一復(fù)雜問題，一般采用 3 層處理，即總體層、系統(tǒng)層和指標(biāo)層?？傮w層反映評價(jià)最終目標(biāo)；系統(tǒng)層反映評價(jià)目標(biāo)的各個(gè)側(cè)面，有具體的指標(biāo)表征；指標(biāo)層是最原始的可直接獲取或可測量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從服務(wù)水平、運(yùn)營效果、可實(shí)施性、社會經(jīng)濟(jì)效益、城市戰(zhàn)略發(fā)展 5 大類共 20 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)，既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)體系如表 1 所示。

表1　既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)體系

2.3評價(jià)指標(biāo)分類及定義

2.3.1評價(jià)指標(biāo)分類

既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)既有定量指標(biāo)也有定性指標(biāo)。其中，定量指標(biāo)分為效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)[7]，計(jì)算方法如下。

（1）效益型指標(biāo)。效益型指標(biāo)是指標(biāo)值越大評價(jià)越好的指標(biāo)，也稱為正向指標(biāo)或望大型指標(biāo)，其計(jì)算公式為

式中：A 為效益型指標(biāo)的評價(jià)指標(biāo)得分 (0-1)；Q 為方案的效益型指標(biāo)數(shù)值；Qmax為所有方案的效益型指標(biāo)數(shù)值上限；Qmin為所有方案的效益型指標(biāo)數(shù)值下限。

（2）成本型指標(biāo)。成本型指標(biāo)是指標(biāo)值越小評價(jià)越好的指標(biāo)，也稱為逆向指標(biāo)或望小型指標(biāo)，其計(jì)算公式為

（3）定性指標(biāo)。定性指標(biāo)一般由專家憑借經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)分析，對該項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分，分為“優(yōu)、良、一般、差”4 個(gè)級別[8]，對應(yīng)的分值分別為“1，0.8，0.6，0.3”。

2.3.2評價(jià)指標(biāo)定義

（1）服務(wù)水平。①服務(wù)頻率，以每小時(shí)開行旅客列車對數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映其運(yùn)營特征，為效益型指標(biāo)。②覆蓋常住人口，以車站 700 m 半徑范圍內(nèi)所能吸引的常住人口作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映車站的吸引能力，為效益型指標(biāo)。③運(yùn)輸能力，以在一定線路區(qū)段上單位時(shí)間內(nèi)所能通過的最大運(yùn)輸量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，由線路本身的物質(zhì)條件、各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備性能狀況，以及所采用的行車組織方法等決定，為效益型指標(biāo)。

（2）運(yùn)營效果。①全日客運(yùn)總量，以線路全天客運(yùn)量之和作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映客運(yùn)效果和作用，為效益型指標(biāo)。②換乘系數(shù) (直達(dá)性)，以線路出行人次與換乘人次之和除以線路出行人次的值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量旅客直達(dá)程度，換乘系數(shù)越小，表明直達(dá)程度越好，為成本型指標(biāo)。③客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，以客運(yùn)量與平均乘距之積作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為效益型指標(biāo)。④線路負(fù)荷強(qiáng)度，以客運(yùn)量與線路長度之比作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映單位線路長度承擔(dān)的客流量，以評價(jià)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率和經(jīng)濟(jì)性，為效益型指標(biāo)。

（3）可實(shí)施性。①總投資，以工程的投資總額作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，用以評價(jià)方案的經(jīng)濟(jì)性，為成本型指標(biāo)。②工程難易度，指工程施工的難易程度，通過對線路各類工程難點(diǎn)的分析，從施工角度評價(jià)工程實(shí)施難易程度，為定性指標(biāo)。③工期，指各方案建成實(shí)施的時(shí)間，為定性指標(biāo)。

（4）社會經(jīng)濟(jì)效益。①節(jié)省居民出行時(shí)間，以方案所帶來的居民出行時(shí)間的減少作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為效益型指標(biāo)。②機(jī)動車車公里減少效果，將各方案客運(yùn)量轉(zhuǎn)化為當(dāng)量小汽車后的數(shù)量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為效益型指標(biāo)。③對城市道路交叉口延誤的影響，以實(shí)施后對道路交叉口車輛排隊(duì)等候通行延誤時(shí)間的縮短值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為效益型指標(biāo)。

（5）城市戰(zhàn)略發(fā)展。①環(huán)境保護(hù)效果，指線路建設(shè)與運(yùn)營對城市環(huán)境影響的程度，體現(xiàn)與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)程度，為定性指標(biāo)。②城市歷史文化及旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，指線路建設(shè)與運(yùn)營對城市歷史文化及旅游產(chǎn)業(yè)的帶動程度，體現(xiàn)與城市歷史文化及旅游業(yè)的協(xié)調(diào)程度，為定性指標(biāo)。③景觀風(fēng)貌的協(xié)調(diào)，指線路建設(shè)與沿線地區(qū)景觀風(fēng)貌的協(xié)調(diào)程度，為定性指標(biāo)。④對城市空間發(fā)展的支持，指線路方案與城市總體空間規(guī)劃協(xié)調(diào)程度，體現(xiàn)與總體規(guī)劃的一致性，為定性指標(biāo)。⑤沿線土地利用，指線路方案對于提升沿線土地開發(fā)利用價(jià)值的程度，為定性指標(biāo)。⑥綜合交通發(fā)展規(guī)劃，指方案與其他運(yùn)輸方式的互補(bǔ)和相互促進(jìn)作用，以及與城市綜合交通目標(biāo)的契合程度，為定性指標(biāo)。⑦對地方財(cái)務(wù)財(cái)政收入的影響，以方案運(yùn)營階段對地方財(cái)政收入帶來的增減額作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，為效益型指標(biāo)。

2.4評價(jià)結(jié)論分析

（1）權(quán)重確定。權(quán)重是指目標(biāo)的評價(jià)準(zhǔn)則及評價(jià)指標(biāo)之間的相對重要程度。權(quán)重的確定對方案評價(jià)的意義重大，因而需要仔細(xì)分析、慎重進(jìn)行。建議采用專家咨詢結(jié)合層次分析法來確定指標(biāo)權(quán)重，以保證權(quán)重分配的公正合理。

（2）各準(zhǔn)則層綜合滿意度 Ui。計(jì)算公式為

式中：fij為第 i 個(gè)子系統(tǒng) j 個(gè)指標(biāo)的得分；Wij為對應(yīng)fij的權(quán)重。

（3）整體綜合滿意度 U。計(jì)算公式為

式中：Wi為子系統(tǒng) i 的權(quán)重；Ui為子系統(tǒng) i 的得分。

（4）結(jié)論分析。以 U 值的大小作為線網(wǎng)方案排序和選優(yōu)的依據(jù)。

3　案例分析

某鐵路線路長 15.242 km，依次串聯(lián)多個(gè)城市組團(tuán)，目前該鐵路處于基本閑置狀態(tài)。由于鐵路深入市區(qū)，對主城區(qū)分割嚴(yán)重，限制了主城區(qū)的發(fā)展，鐵路的噪音及污染也對周邊居民生活造成較大影響，如何對既有鐵路加以綜合利用成為城市發(fā)展亟待解決的問題。

研究提出 7 個(gè)既有鐵路綜合利用方案，即方案 1 (完全利用既有線路、內(nèi)燃牽引)、方案 2 (單線電氣化改造、動車組牽引)、方案 3 (利用既有鐵路開行單線有軌電車)、方案 4 (新建復(fù)線開行復(fù)線有軌電車)、方案 5 (利用既有鐵路交通走廊新建現(xiàn)代有軌電車線路)、方案 6 (利用既有鐵路交通走廊新建 BRT 線路)、方案 7 (利用既有鐵路土地資源作為城市儲備建設(shè)用地)，對各方案進(jìn)行綜合比較分析。各指標(biāo)權(quán)重的確定，采用專家咨詢及層次分析法，以保證權(quán)重分配的公正合理。對各專家問卷調(diào)查表進(jìn)行處理，確定綜合評價(jià)采用的準(zhǔn)則層及指標(biāo)層權(quán)重。運(yùn)用上述綜合評價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法，確定各方案的指標(biāo)評價(jià)得分，綜合分析得到該鐵路綜合利用方案評價(jià)值，如表 2 所示。

通過表 2 計(jì)算得到的綜合評價(jià)結(jié)果可以看出，各方案按照綜合評價(jià)分值由高到低分別為：方案6、方案 5、方案 4、方案 3、方案 7、方案 2、方案1。以上評價(jià)體系采用的評價(jià)指標(biāo)多，既有定量指標(biāo)也有定性指標(biāo)，有客觀指標(biāo)也有主觀指標(biāo)，各指標(biāo)權(quán)重的確定也并非惟一，而方案評價(jià)應(yīng)從綜合角度衡量各方案的優(yōu)劣性，是一個(gè)相對指標(biāo)。因此，在決策時(shí)應(yīng)避免僅根據(jù)評價(jià)分值將其絕對化，建議綜合考慮確定。例如，從表 2 中得出方案 4，5，6比方案 1，2，7 具有明顯的優(yōu)勢，舍棄方案 1，2，7，方案 3 雖然不能滿足長遠(yuǎn)需求，但可以將其作為方案 4 的過渡方案。最后，結(jié)合項(xiàng)目具體應(yīng)用情況綜合分析確定既有鐵路綜合利用方案。

4　結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的加快，既有鐵路綜合利用問題仍然是城市發(fā)展中急需解決的問題，因而鐵路綜合利用方案的優(yōu)劣在很大程度上影響著城市的協(xié)調(diào)發(fā)展。通過既有鐵路綜合利用方案比選決策研究，構(gòu)建既有鐵路綜合利用方案評價(jià)指標(biāo)體系，將服務(wù)水平、運(yùn)營效果、可實(shí)施性、社會經(jīng)濟(jì)效益與城市戰(zhàn)略發(fā)展相結(jié)合，可以充分利用鐵路存量資產(chǎn)更好地服務(wù)于城市建設(shè)，為決策者科學(xué)、客觀進(jìn)行城市化建設(shè)提供參考。

表2　鐵路綜合利用各方案評價(jià)表

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責(zé)任編輯：王 靜

Study on Comparison Decision on Program of Existing Railway Comprehensive Utilization

Partial low-grade railway branch lines located in urban or suburb in China have reducing role in railway network, in order to fully utilize existing railway resource and increase utilization rate of railway reserve assets, the possibility programs of existing railway comprehensive utilization were analyzed in this paper, the evaluation index system of the programs was established, and the merit ordering of each program was determined by using qualitative and quantitative analysis, in the end, combining with comprehensive analysis of specific utilization status of project, the program of existing railway utilization was determined.

Railway; Comprehensive Utilization; Evaluation Index System; Weight

1003-1421(2016)01-0074-06

U213.2；N945.16

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.01.16

2015-11-26