王晓刚，李 准

(中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)

基于灰靶决策理论的铁路项目防护栅栏设置研究

王晓刚，李 准

(中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)

近年来，随着铁路建设的飞速发展，防护栅栏技术标准不断提高、投资规模不断扩大。为减少资金投入，促进我国铁路可持续发展，从安全及法律的角度，对防护栅栏的设置目的、设置原则进行了规范性与灵活性的技术经济思考，并运用灰靶决策理论，构建铁路建设项目防护栅栏设置决策系统。结合某穿越戈壁滩铁路项目，通过对决策模型结果的分析，提出集聚区段按规范设置、少人区段酌情设置、无人区段不设置防护栅栏的新思路。

铁路;防护栅栏;灰靶决策;技术经济

1 概述

铁路线路防护栅栏是重要的铁路行车设备，是铁路行车安全的重要屏障。2007年，原铁道部出台办法，规定时速超过120 km的既有线和客运专线均应设置防护栅栏进行封闭，允许速度小于120 km的区段也可根据需要进行封闭。栅栏应按照铁路线路防护栅栏通用图进行设计施工［1］。通用图至今历经数次优化修改，防护栅栏设置方案与范围逐步完善［2］。其技术经济指标从2006年左右约8万元/单侧km增加至现在约45万元/单侧km，结构愈发牢固，技术愈发成熟，外形愈发美观，施工技术也实现了集约化、规模化、工厂化。

近年来，我国铁路建设飞速发展，2005年末全国铁路营业里程约7.5万km，至2013年底，全国铁路营业里程已突破10.3万 km，增长幅度接近38%［3］，按照全国铁路综合情况分析，营业里程增长部分的防护栅栏设置长度接近3.5万单侧km，既有线增设防护栅栏长度接近7万单侧km，投资规模接近200亿元。至“十二五”末，全国铁路营业里程预计将突破12万km［4］，防护栅栏投资规模将进一步扩大至约300亿元。依据国家节能环保相关政策要求，能否在保证安全的前提下减少防护栅栏的设置数量或降低设置标准，减少资金投入，促进我国铁路可持续发展，是本文需要研究的问题。

2 防护栅栏设置目的分析

2.1 工程目的

铁路线路为带状连续分布，其所具有的空间割裂性不可避免会在所经区域形成一道通过屏障，对人类活动、动物迁徙产生制约影响。

根据铁路运营部门统计，铁路安全事故集中于行人横跨铁路，大型牲畜动物闯入运营线路等。通过设置交通涵洞、跨线天桥等线路跨越工程，满足通过铁路线路的交通需求，从空间上沟通线路两侧区域［5］。然而，虽然设置了交通涵洞、跨线天桥等跨越形式，但个别人类活动的无序性以及动物闯入的偶然性，其走行轨迹不一定贴合设计好的通过线路，其活动对铁路运营仍产生较大的安全威胁。

在此情况下，铁路部门通过设置防护栅栏对铁路线路进行工程封闭，以有效降低人、物闯入的安全威胁［6］，因此防护栅栏设置的主要目的就是确保行车安全，减少路内、外人身伤亡事故，以及减少牲畜、动物翻越运营线路等潜在风险。即防护栅栏的工程目的应该首先是阻隔无关人员的进入，其次是阻挡动物的翻越。目前《铁路线路设计规范》对防护栅栏设置也做了相关规定。

2.2 法律目的

2013年颁布中华人民共和国国务院令第639号《铁路安全管理条例》。其中与防护栅栏有关的条例有如下内容。

第4章“铁路线路安全”第28条，规定“设计开行时速120 km以上列车的铁路应当实行全封闭管理。铁路建设单位或者铁路运输企业应当按照国务院铁路行业监督管理部门的规定在铁路用地范围内设置封闭设施和警示标志。”

第5章“铁路运营安全”第77条，“禁止实施非法拦截列车、阻断铁路运输，以及在铁路线路上行走、坐卧或者在未设平交道口、人行过道的铁路线路上通过等危害铁路运输安全的行为。”

对《铁路安全管理条例》第28条可以理解为防护栅栏设置工程目的的法律相容性;第77条则可以理解为防护栅栏设置工程目的的法律相悖性，即在法律的框架下，行人在铁路线路上的社会活动是不允许的，在法律普及度高、守法意识强、执法力严格的前提下，无关行人会以法律为约束，避免进入或干扰铁路运营线路。即从法律角度出发，设计开行时速120 km以上列车的铁路应设置防护栅栏，但其目的应以阻隔大型动物的进入为主。

3 防护栅栏设置特点

3.1 防护栅栏设置规范性

铁路防护栅栏设置以保障行车安全为目的，近年来设置体系已越趋成熟，根据目前最新版铁路线路防护栅栏通用设计图集，防护栅栏的设置主要考虑栅栏类型选择和栅栏封闭方案两个方面的问题。

关于栅栏类型选择。目前防护栅栏有钢筋混凝土和钢筋混凝土立柱金属网片两种，且设计高度有多种类型。根据建设项目类型、速度目标值的不同，相应选用不同的防护栅栏类型。对于大型车站两端、有景观或高度要求的特殊地段，当不采用通用设计图集时，需单独设计并报相关部门审批。

关于栅栏封闭方案。目前防护栅栏的设置均以人及大型动物无法翻越为原则，除隧道、高桥下，线路防护栅栏全线封闭设置，并考虑“严、直、齐、美”的安装要求［7］。

3.2 防护栅栏设置灵活性

防护栅栏的发展与铁路建设的发展相辅相成。随着铁路工程技术的成熟及我国加快铁路建设的政策，东部、中部铁路网日渐完善，同时西部铁路大力发展，在线网传统空白区的新疆戈壁、青藏高原、滇西北等地区，均规划建设或规划研究了干线铁路［8］，这些地区以地广人稀为主要特点，并分布有广袤的无人区。通常此类地区铁路的共同特点是，行车密度小、速度目标值不高、经济效益差，区域内铁路项目主要以国土开发公益性为主。尤其在无人区建设铁路项目，防护栅栏的工程目的应弱化，即人的因素应相应减少，防护栅栏可根据当地生态情况不设或仅设置拦阻动物的简单隔离网。即防护栅栏的设置应充分考虑项目所在地的区域特征，灵活处理［9］。

由于如何判断防护栅栏设置与否存在较大的不确定性和人为认识差异，下文利用灰靶决策模型建立防护栅栏设置的模糊体系。

4 防护栅栏设置的灰靶决策体系建立

4.1 灰靶决策理论的基本原理

灰靶(Grey Target)理论是灰色系统理论创始人邓聚龙教授提出，该理论对于处理小样本、贫信息和不确定环境下的模式识别问题具有独到性。由于防护栅栏的设置具有不确定性及信息单一性的特征，灰靶决策理论是帮助其正确评价的有效方法［10］。

按照灰靶决策理论，在一组模式序列中，根据各个指标的不同极性，确定评价指标矩阵的最优效果向量，即靶心;然后将各方案指标向量与最优效果向量进行比较，计算每一个灰关联差异信息空间中的方案与靶心的灰关联度，即靶心度。靶心度越大，方案越优;反之，两者靶心度越小，方案欠佳。

4.2 灰靶决策指标体系建立

在对防护栅栏的设置进行决策时，建立一套全面、完整、系统、科学的决策指标体系。以群众素质、人类社会活动、动物运动、栅栏标准、设计创新、运营维护、环境协调为子目标，以沿线群众素质、社会活动频繁度、动物分布情况、线路速度标准、先进工法使用、现场安全全力、工程所在地区贡献度等21项为评价准则［11］。如图1 所示。

图1 防护栅栏决策指标体系

4.3 基于区间数的灰靶决策模型的建立

在决策指标体系中，许多指标都具有不确定性，使得在对系统进行决策评估时，指标值难以精确化。本文将指标值限定在某一区间中，在此基础上，建立了基于区间数的灰靶决策模型。从而把灰靶决策模型由实数序列拓展到区间数序列，扩大其应用领域。

(1)确定模型矩阵

(2)矩阵规范化变换

根据决策指标矩阵中各个指标的极性不同，将评价指标集划分为越大越好型与越小越好型两大类指标。由于不同指标具有不同的量纲，在决策时，它们难以进行直接比较，因而需要对原始决策矩阵进行规范化处理。通过规范化对决策矩阵X进行规范化变换，得规范化决策矩阵R

根据靶心度大小，对各个对象排序，靶心度越大，对象越优。

4.4 案例分析

以现有某穿越戈壁滩铁路项目(项目长度约1 200 km)A、B、C三区段作为决策对象。本项目有接近三分之一地段处于无人区［12］。对无人区段、少人区段和集聚区段研究是否设置防护栅栏的问题，采用本文所述的方法，对这3个区段进行量化评估，考虑到篇幅限制，本文只列举前9个指标计算过程，原始数据及具体计算详见表1。

表1 指标计算

由此可计算出各对象靶心度分别为:ξA=0.659，ξB=0.561，ξC=0.662。

按靶心度的大小可得3种待决策的项目管理效能对象的综合排序为:ξA＞ξB＞ξC。因此可知C区段受外界影响较大，而B区段影响最小，A区段影响居中。实际情况是C区段位于经济较发达的区域，A区段位于较偏僻的山区及林区，B区段已在戈壁无人区。决策者根据实际情况及决策靶心度，B区段可不设置防护栅栏;A区段酌情考虑设置，且应该以隔离动物穿越或侵入为主要目的;C区段按规范设置。

5 灰靶决策结果的经济分析

考虑目前我国铁路运营情况，若不设置防护栅栏，应有后续措施保障铁路安全，如加强铁路沿线的安全教育宣传，在沿线设置安全界桩及警示标志，提醒行人不侵入或跨越运营线路，并设置动物越行通道。

案例项目无人区段防护栅栏设置的技术经济分析:无人区段以路基为主，不设置防护栅栏节省工程投资约2.4亿元;警示标志等工程费用约1 000万元，后续教育宣传花费估计约1 000万元，则无人区段不设置防护栅栏可节省投资约2.2亿元。

6 结语

随着铁路建设的飞速发展，防护栅栏设置规模不断扩大。在保证行车安全的前提下，为改变防护栅栏完全照搬规范、不论现场情况如何均设置的现状，减少资金投入，促进我国铁路节能环保、健康发展，本文运用灰靶决策理论，构建了铁路建设项目防护栅栏设置决策系统，并提出线路所经人口集聚区段按规范设置、少人区段酌情设置、无人区段不设置防护栅栏的思路。防护栅栏设置与铁路行车安全密切相关，通过本文的探讨，期待未来能有更多的铁路从业者对防护栅栏的设置原则、设计类型进行思考，在行车安全与建设成本之间寻找科学平衡点。

［1］ 中铁第一勘察设计院集团有限公司.通线［2012］8001铁路线路防护栅栏通用参考图［S］.北京:铁道部经济规划研究院，2012:1-29.

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［7］ 白占雄，朱正清，张丽君.基于GIS的铁路建设项目视觉景观影响评价探讨［J］.铁道标准设计，2012(3):13-15.

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Research on Railway Project Protective Fence Based on Grey Target Decision-making Theory

WANG Xiao-gang，LI Zhun
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031，China)

With the rapid development of railway construction in recent years，the technical standard for protective fence becomes more rigorous and its investment continues to expand.In order to reduce capital investment and promote sustainable development of railway，this paper focuses on the setting purpose and principle from the safety and legal point of view with respect to technical and economic norms and flexibility to establish a decision-making system for setting railway construction project protection fence based on the grey target decision theory.With reference to a cross Gobi railway project，a new concept of setting protective fence is proposed after the analysis of the decision-making model that fence is set as per specification in densely populated sections，fence is set accordingly in less populated sections population，and no fence is set in uninhabited sections.

Railway;Protective fence;Gray target theory;Technological economy

F530.3

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.05.010

1004-2954(2015)05-0047-04

2014-07-31;

2014-08-26

王晓刚(1981—)，男，高级工程师，2002年毕业于兰州铁道学院，工学学士，E-mail:1059732978@qq.com。