基于层次模糊综合评判的铁路站址比选研究

2021-01-08王锋

工程技术研究 2020年23期

王锋

（甘肃省铁路投资建设集团有限公司，甘肃兰州 730046）

铁路车站的选址受多种因素的共同影响，站址位置的选择是否合理将对铁路线的远期发展规划产生巨大影响，其周边的经济带发展也同样会受到不同程度的影响，因此对选址方案进行科学合理的比选就显得尤其重要。国内外学者对方案比选的方法做了大量研究，中南大学周剑等[1]将层次分析法运用到铁路施工组织方案比选中；李昌友等[2]运用层次分析法建立了方案比选的数学模型；同济大学王树杰等[3]提出了层次分析法与方案实施中的优化调整相结合的方案优化设计方法，开发了优化设计系统。基于之前学者的研究，文章提出将层次分析与模糊综合评判法相结合，建立对比分析模型，用于靖远站选址方案的比较。

1 站位方案比选模型

站位方案的比选涉及的因素众多，这些因素包含了定量因素和定性因素。定量指标的差异性较小而定性指标之间又会存在相互影响的现象，因此，针对方案比选的这些多目标的特点，建立层次分析的模糊综合评判模型。

1.1 确定各因素的层次

为反映铁路站位选择方案比选的多目标状况，科学合理地决策，建立一套科学、完善的指标体系显得尤为重要。此外，还应对评价指标进行细致筛选，以满足指标的可比性、非相容性和简明性等原则[4-5]。按各因素的不同属性将因素论域U划分成m个互不相交的子集，U={U1,U2,…,Um}，以方案优劣为总目标层，将拆迁情况、对农田的征收、对村庄的影响、线路条件、车站条件和交通条件等作为一级指标。

1.2 确定指标权重

为了反映各因素的重要性，采用层次分析法取得各组因素的权重分配。层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）是一种定性分析和定量计算相结合的分析方法，它于20世纪70年代由美国提出[6]。该方法首先把问题分解为不同层次的因素，按照各因素之间的隶属关系将其聚类组合为一个递阶有序的层次结构模型[7]，然后对模型中的因素进行对比分析；用1～9标度法建立判断矩阵，并求解得到各因素的相对权重及组合权重值，以此为依据评价和选择方案[8]。具体步骤：建立问题的层次结构→构造两两比较的判断矩阵→计算被比较元素的相对权重→计算各层元素的组合权重。

1.3 模糊综合评判

模糊综合评价法（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）考虑了客观事物内部错综复杂的关系及价值系统的模糊性[9]，其关键的两个工作如下：（1）确定单因素评价矩阵R；（2）计算模糊评判子集。建立综合评价，构造隶属度矩阵Rij并进行模糊自评价，分别评价每一个因子Ui，由层次分析法确定权重Ai，可以构成评判矩阵[10]，如下：

2 工程实例

中卫—兰州客运专线途径靖远县，并决定在靖远站设立车站。靖远县城主城区位于黄河以南，距白银市约60km，距兰州市约130km。考虑地形地质条件、房屋拆迁、土地资源开发及与城市交通系统相协调以方便旅客换乘还有靖远黄河桥桥位等因素，于黄河北岸由南向北共研究了三个设站方案。具体方案说明如下。

方案一：糜滩北侧靠山设站方案。此方案考虑在黄河一级、二级阶地分界的靠山侧设靖远北站，减少拆迁及农田占用面积。线路自比较起点引出后于G109公路三滩黄河大桥上游约900m处跨过黄河后西南，沿黄河一级阶靠山侧布线，于糜滩北侧设靖远北站。线路长31.34km。此方案沿山布线，可减少拆迁及农田占用面积，但车站距靖远县城较远，交通不便。

方案二：糜滩西侧碾子湾设站方案。此方案线位与方案一基本相同，但是将靖远北站设在糜滩西侧碾子湾处，此处正对靖远县城，紧邻新S207，较方案一距靖远县城近，交通方便。线路自比较起点引出后，于G109公路三滩黄河大桥上游约900m处跨过黄河后西南，沿黄河一级阶靠山侧布线，后跨过红会铁路至比选终点。线路长度为31.135km。

方案三：碾子坪设站方案。以上两个方案均走行在黄河一级阶地上，虽然靠山布线可以减少拆迁及农田占用面积，但依然对村庄影响较大，针对此问题又研究了在黄河二级阶地碾子坪处设靖远北站方案。线路自比较起点引出后，走行于黄河二级阶地上，跨过新S207、红会铁路至比选终点。比较范围内线路总长为30.9km。此方案线形顺直，线路最短，拆迁最小，占用农田少，可利用新S207，地方配套投资较省。