基于層次模糊綜合評(píng)判的鐵路站址比選研究

王 鋒

（甘肅省鐵路投資建設(shè)集團(tuán)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(duì)鐵路線的遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃產(chǎn)生巨大影響，其周邊的經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展也同樣會(huì)受到不同程度的影響，因此對(duì)選址方案進(jìn)行科學(xué)合理的比選就顯得尤其重要。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)方案比選的方法做了大量研究，中南大學(xué)周劍等[1]將層次分析法運(yùn)用到鐵路施工組織方案比選中；李昌友等[2]運(yùn)用層次分析法建立了方案比選的數(shù)學(xué)模型；同濟(jì)大學(xué)王樹杰等[3]提出了層次分析法與方案實(shí)施中的優(yōu)化調(diào)整相結(jié)合的方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。基于之前學(xué)者的研究，文章提出將層次分析與模糊綜合評(píng)判法相結(jié)合，建立對(duì)比分析模型，用于靖遠(yuǎn)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(biāo)的差異性較小而定性指標(biāo)之間又會(huì)存在相互影響的現(xiàn)象，因此，針對(duì)方案比選的這些多目標(biāo)的特點(diǎn)，建立層次分析的模糊綜合評(píng)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(biāo)狀況，科學(xué)合理地決策，建立一套科學(xué)、完善的指標(biāo)體系顯得尤為重要。此外，還應(yīng)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致篩選，以滿足指標(biāo)的可比性、非相容性和簡(jiǎn)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(gè)互不相交的子集，U={U1,U2,…,Um}，以方案優(yōu)劣為總目標(biāo)層，將拆遷情況、對(duì)農(nóng)田的征收、對(duì)村莊的影響、線路條件、車站條件和交通條件等作為一級(jí)指標(biāo)。

1.2 確定指標(biāo)權(quán)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(quán)重分配。層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）是一種定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的分析方法，它于20世紀(jì)70年代由美國(guó)提出[6]。該方法首先把問(wèn)題分解為不同層次的因素，按照各因素之間的隸屬關(guān)系將其聚類組合為一個(gè)遞階有序的層次結(jié)構(gòu)模型[7]，然后對(duì)模型中的因素進(jìn)行對(duì)比分析；用1～9標(biāo)度法建立判斷矩陣，并求解得到各因素的相對(duì)權(quán)重及組合權(quán)重值，以此為依據(jù)評(píng)價(jià)和選擇方案[8]。具體步驟：建立問(wèn)題的層次結(jié)構(gòu)→構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣→計(jì)算被比較元素的相對(duì)權(quán)重→計(jì)算各層元素的組合權(quán)重。

1.3 模糊綜合評(píng)判

模糊綜合評(píng)價(jià)法（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）考慮了客觀事物內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系及價(jià)值系統(tǒng)的模糊性[9]，其關(guān)鍵的兩個(gè)工作如下：（1）確定單因素評(píng)價(jià)矩陣R；（2）計(jì)算模糊評(píng)判子集。建立綜合評(píng)價(jià)，構(gòu)造隸屬度矩陣Rij并進(jìn)行模糊自評(píng)價(jià)，分別評(píng)價(jià)每一個(gè)因子Ui，由層次分析法確定權(quán)重Ai，可以構(gòu)成評(píng)判矩陣[10]，如下：

2 工程實(shí)例

中衛(wèi)—蘭州客運(yùn)專線途徑靖遠(yuǎn)縣，并決定在靖遠(yuǎn)站設(shè)立車站。靖遠(yuǎn)縣城主城區(qū)位于黃河以南，距白銀市約60km，距蘭州市約130km。考慮地形地質(zhì)條件、房屋拆遷、土地資源開發(fā)及與城市交通系統(tǒng)相協(xié)調(diào)以方便旅客換乘還有靖遠(yuǎn)黃河橋橋位等因素，于黃河北岸由南向北共研究了三個(gè)設(shè)站方案。具體方案說(shuō)明如下。

方案一：糜灘北側(cè)靠山設(shè)站方案。此方案考慮在黃河一級(jí)、二級(jí)階地分界的靠山側(cè)設(shè)靖遠(yuǎn)北站，減少拆遷及農(nóng)田占用面積。線路自比較起點(diǎn)引出后于G109公路三灘黃河大橋上游約900m處跨過(guò)黃河后西南，沿黃河一級(jí)階靠山側(cè)布線，于糜灘北側(cè)設(shè)靖遠(yuǎn)北站。線路長(zhǎng)31.34km。此方案沿山布線，可減少拆遷及農(nóng)田占用面積，但車站距靖遠(yuǎn)縣城較遠(yuǎn)，交通不便。

方案二：糜灘西側(cè)碾子灣設(shè)站方案。此方案線位與方案一基本相同，但是將靖遠(yuǎn)北站設(shè)在糜灘西側(cè)碾子灣處，此處正對(duì)靖遠(yuǎn)縣城，緊鄰新S207，較方案一距靖遠(yuǎn)縣城近，交通方便。線路自比較起點(diǎn)引出后，于G109公路三灘黃河大橋上游約900m處跨過(guò)黃河后西南，沿黃河一級(jí)階靠山側(cè)布線，后跨過(guò)紅會(huì)鐵路至比選終點(diǎn)。線路長(zhǎng)度為31.135km。

方案三：碾子坪設(shè)站方案。以上兩個(gè)方案均走行在黃河一級(jí)階地上，雖然靠山布線可以減少拆遷及農(nóng)田占用面積，但依然對(duì)村莊影響較大，針對(duì)此問(wèn)題又研究了在黃河二級(jí)階地碾子坪處設(shè)靖遠(yuǎn)北站方案。線路自比較起點(diǎn)引出后，走行于黃河二級(jí)階地上，跨過(guò)新S207、紅會(huì)鐵路至比選終點(diǎn)。比較范圍內(nèi)線路總長(zhǎng)為30.9km。此方案線形順直，線路最短，拆遷最小，占用農(nóng)田少，可利用新S207，地方配套投資較省。

2.1 確定因素集

（1）拆遷情況：包括各種既有建筑物和構(gòu)筑物；

（2）農(nóng)田征收：包括耕地、果樹等農(nóng)作物用地；

（3）對(duì)村莊的影響：這里主要指噪聲、廢氣等對(duì)村莊的負(fù)面影響；

（4）線路條件：指線路的平面條件和垂直條件，即地勢(shì)起伏情況以及平面的線路距離；

（5）車站條件：包括場(chǎng)地條件、設(shè)施條件等；

（6）交通條件：在這里主要指既有交通線路的利用情況。

由于三個(gè)方案距離較接近，因此對(duì)于地質(zhì)水文、城市規(guī)劃等相似條件不做對(duì)比分析。

2.2 確定指標(biāo)權(quán)重

判斷矩陣及權(quán)重和一致性檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 判斷矩陣及權(quán)重和一致性檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 綜合評(píng)判

根據(jù)最大隸屬原則可知方案三最優(yōu)，其他依次為方案二、方案一。

3 結(jié)論

（1）由于靖遠(yuǎn)站站位選擇的三個(gè)方案站址相距較近，因此對(duì)于地質(zhì)水文、城市規(guī)劃等相似的指標(biāo)未加考慮，從拆遷情況、農(nóng)田征收、對(duì)村莊的影響、線路條件、車站條件、交通條件六個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，簡(jiǎn)化了分析過(guò)程；

（2）基于層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，由于指標(biāo)較少，進(jìn)行兩兩對(duì)比分析的計(jì)算量也相對(duì)較少，計(jì)算結(jié)果顯示六個(gè)指標(biāo)的權(quán)重從大到小依次為農(nóng)田征收、交通條件、拆遷情況、線路條件、對(duì)村莊的影響、車站條件，符合實(shí)際情況；

（3）建立層次模糊綜合評(píng)判模型，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，按照最大隸屬原則對(duì)三種方案進(jìn)行排序，最后確定方案三最優(yōu)，即推薦在碾子坪設(shè)站，符合實(shí)際情況，驗(yàn)證了層次模糊綜合評(píng)判模型在此類項(xiàng)目中的可行性。