中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 102600
摘要：铁路选线方案优选是铁路建设前期工作的关键，为了能够使得铁路的建设科学、经济、合理，本文从技术条件、经济、环境影响及社会效益四个方面研究线路多目标优选体系，再将四个方面进行细化，形成更加完善的铁路选线方案综合评价指标体系，利用层次分析法和密切值法相结合建立铁路选线方案优选的数学模型。结果表明：密切值法对评价多目标体系非常有效，所得结果精确、运算简单。
关键词：铁路选线；层次分析法；密切值
1、前言
随着铁路事业的不断发展，特别是近几年，高速铁路的不断发展，铁路在我国国民经济和交通运输体系中占据重要的位置。铁路的选线是铁路建设的主要内容之一，它的线路的选择主要考虑：工期的长短、工程量的大小、投资的多少、安全系数的高底、对周围环境的影响，尤其是铁路的建设是否与区域社会和经济相互促进并协调发展，带动区域社会经济发展。在此背景下对铁路选线方案进行评价，以最合理的铁路方案达到好的经济、社会效益。
2、铁路选线方案优选评价指标体系建立
权重方法的确定有好多种，本文选择层次分析法，根据指标间的相互关系，建立判断矩阵，再根据幂法求出权向量。密切值法是一个无量纲的数值、一种有效的方案优选方法，它适用于定量化指标，计算结果精度较高，通过比较各参选方案距最优值的最小距离、最劣值的最大距离，实现方案的优劣排序。
在线路方案优选中，构造指标体系是最主要的。铁路线路方案评价指标体系是由若干相互联系、相互作用、具有层次性的指标有机组成。为了避免指标之间相互干扰，增加评判难度，根据评价指标体系的基本原则和筛选方法，去除关联性较大的指标，选择反映客观实际的主要指标。根据层次分析法，先将指标体系层次化，一般情况下，指标体系的结构分为：目标层、准则层、子准则层孔。
2.1技术准则层
技术准则层包括运营条件和工程条件，本文通过相关文献以及结合某段铁路工程实例，筛选出五个评价指标：线路总长度、最小曲线半径、大中桥总长、土石方量及线路相关工程量。线路总长度是最基本的评价指标，它的大小决定了铁路的投资、工期，因此线路总长度越小越好；最小曲线半径的大小决定于列车经过曲线时的半径的大小，半径越大，行车更安全，产生的向心力较小，安全系数较高；大中桥总长是指铁路线路经过地段由于特殊地形条件，线路无法通过，需要建设辅助建筑物，桥梁工程量越大，投入的资金越多，其值越小越好；土方量决定了铁路工期长度和资金大小，因此土方量值越小越好；线路相关工程量属于轨道部分工程量，值小了好。
2.2经济准则层
经济准则层包括运营费和工程费，将评价指标筛选，留下与案例有直接关系的经济评价指标：工程投资总额、主要工程费、拆迁及占地费用及预备费及其他费用。各评价指标值都以万元计，它关系到了建设期资金的投入，经济指标值越小越好，运营期，建设的铁路对沿线经济的影响，其值越大越好。
2.3环境影响准则层
近几年，环境问题将成为我们高度关注的问题。本文在相关学术研究的基础上，筛分出四个环境影响指标：对噪声的影响、对生态系统的影响、对名胜古迹的影响、对水环境的影响。在铁路施工期，施工设备、车辆会产生大量噪声，运营期，列车行驶也会带来噪声；在施工期，土方的开挖、回填都将对地表植被、地质水质产生影响，破坏沿线的生态环境；在选线设计的时候，尽量避免名胜古迹，一旦被破坏很难修复；施工期和运营期都会对区域水资源产生较大影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.4社会效益准则层
铁路的建设，可以带动沿线经济的发展，也可以对当地的文化、政治产生影响。通过查找相关文献，整理出五个评价指标：铁路路网的布局、满足地方需求、客货流量、城市规划影响、改善工业布局。铁路的不断建设，使得路网形成一个有机整体；铁路的建设增加了交通的便利，加大了客货流量，满足沿线人们的需求；对影响地区的规划和工业布局也带来了较大影响。1.5铁路选线方案优选评价体系总组成。铁路选线方案优选评价体系总组成包括：目标层、准则层、子准则层。
3、铁路选线方案优选评价模型的建立
在铁路线路方案优选的过程中，涉及许多不确定的因素，为了使评价准确可靠，本论文采用层次分析法和密切值法相结合，来对铁路选线方案进行优选评价。
3.1层次分析法
层次分析法（AHP），该方法是美国匹兹堡大学数学教授T.L.Saaty70年代提出的，具有系统性、简便性、准确性的特点，在各个领域使用十分广泛。本文采用层次法确定权重。
选线是指在规划线路的起讫点之间选择、确定一条技术上可行、经济上合理，且能符合使用要求的铁路线路中心线的工作。铁路选线是整个道路与铁路勘测设计的关键环节，其质量直接关系到工程的质量、造价及其使用的适用性、安全性、可靠性和寿命。
选线所面对的是十分复杂的自然环境和社会经济条件，它是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作，需要综合考虑多方面的因素。它是由面到带，由带到线，由粗到细的过程，是逐步具体化、逐步补充修改和优化的过程。选线要先通过总体布局确定线路基本走向，然后再比选局部线路方案，最后具体确定线路位置.传统铁路选线的原则是在保证技术可行的前提下力求造价最低。受传统发展战略的影响，我国铁路的发展曾一度犯了只顾追求眼前利益，忽略持续发展能力的错误，片面强调铁路运营长度的增长、铁路运输能力的提高。
4、工程实例分析
任何研究工作都必须以相关的理论为指导，这样才能保证研究工作的科学性和可行性。本章所作工作的目的就是完善铁路绿色选线方案优选的相关理论体系。本章对铁路绿色选线方案优选的相关理论进行研究，在深入理解铁路绿色选线理念的基础上，试图将其涵义进行拓展。并对生态学、人类学的相关理论进行研究，线路方案对这些理论的遵循或悖离程度是方案绿色度的判别依据。
本文选取南疆线某段铁路线为实际工程案例，南疆线东起巴音郭楞蒙古自治州的轮台县，西至阿克苏地区的库车县，全长约为89.19km。这段铁路线速度目标值应根据地形平坦开阔、部分地方曲线较大、桥梁分布稀疏及对沿线生态环境的影响等方面确定，线速度目标值在120km/h至160km/h之间。因此，本文主要研究了三个方案：①双线120km/h，②双线160km/h}③双线200km/h将方案的指标值进行规范化处理，根据公式求出各方案的密切值。
5、结束语
通过对工程实例的分析，可以利用层次分析法和密切值法相结合得出铁路选线最优方案。根据铁路选线的主要影响因素，构建了铁路选线方案优选的指标体系，选用层次分析法和密切值法建立方案综合优选的数学模型，利用层次分析法计算各因素之间的权重值、密切值法判断实际工程案例的优劣。密切值法对评价铁路选线方案优选是可行的，其方法的主要特点是利用工程实例中的原始数据，使所得的结果更加贴近实际，数据的处理比灰色关联度、模糊数学简单。权重值的确定有多种方法，本论文选用层次分析法确定权重值不一定是最佳方法，需要进一步研究。
参考文献：
[1]王忠晗.高速铁路路基与桥梁过渡段病害与处理措施[J].科技经济导刊，2018，26（11）：41-42.
[2]张凤霞.铁路电气化建设成本费用预算管理分析[J].现代经济信息，2018（07）：192-193.
论文作者:刘正男
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/28
标签：铁路论文; 方案论文; 线路论文; 层次论文; 指标体系论文; 分析法论文; 准则论文; 《防护工程》2019年第6期论文;