謝　千

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司　武漢　430063)

沈海高速公路復(fù)線(xiàn)跨溫福鐵路段路線(xiàn)方案研究

謝千

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司武漢430063)

摘要沈海復(fù)線(xiàn)作為海西高速公路網(wǎng)的重要組成部分，路線(xiàn)方案選擇尤為重要。文中通過(guò)分析路線(xiàn)走向的主要影響因素，建立了綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)沈海高速公路復(fù)線(xiàn)跨溫福鐵路段路線(xiàn)方案進(jìn)行定性和定量的分析，得出最優(yōu)路線(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞路線(xiàn)走向方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次分析法模糊綜合評(píng)價(jià)法

擬建的沈海高速公路復(fù)線(xiàn)是國(guó)家高速公路沈陽(yáng)至?？诖笸ǖ赖闹匾M成部分，項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)提高全線(xiàn)服務(wù)水平、解決該路段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低問(wèn)題和提升沿海通道總體通行能力具有重要意義。路線(xiàn)全長(zhǎng)7.129 km，其寧德境內(nèi)段與多條運(yùn)營(yíng)、在建及規(guī)劃的鐵路、鐵路站場(chǎng)、編組站等存在交叉。為促進(jìn)公路、鐵路協(xié)調(diào)發(fā)展，在方案評(píng)價(jià)時(shí)著重關(guān)注與鐵路的交叉，并做出研究和設(shè)計(jì)。

1影響路線(xiàn)走向的主要因素

沈海復(fù)線(xiàn)路線(xiàn)走廊位于閩東南濱海斷隆帶與閩東火山斷拗帶，沿線(xiàn)穿越地貌單元有低山、丘陵、殘積臺(tái)地、山間盆地、濱海平原等。路線(xiàn)中心距離馬山村預(yù)留地的最小距離約為57.5 m，距離寧德學(xué)院圍墻的最小距離約為34.8 m，距離杭深鐵路的最小距離約為147 m。這些關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)線(xiàn)形的走向及布設(shè)影響較大。同時(shí)，該線(xiàn)路與溫福鐵路交叉，不同的跨越方案也對(duì)工程的總造價(jià)、行車(chē)安全性、運(yùn)營(yíng)成本等有較大影響。因此，路線(xiàn)方案設(shè)計(jì)階段要重點(diǎn)考慮這一影響因素[1-3]。

2高速公路選線(xiàn)方案研究

高速公路選線(xiàn)是一項(xiàng)必須對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行綜合考慮的工作，如果要確定最優(yōu)的路線(xiàn)方案，必須先進(jìn)行路線(xiàn)總體的設(shè)計(jì)，然后對(duì)各種方案的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比，這是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。路線(xiàn)方案比選主要應(yīng)用層次分析法、德?tīng)柗品ā⒛：龜?shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法、灰色理論分析法等方法進(jìn)行多方案對(duì)比分析得出優(yōu)選結(jié)果。

2.1　路線(xiàn)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

公路建設(shè)在進(jìn)行項(xiàng)目的可行性研究時(shí)，對(duì)于不同路線(xiàn)的選擇問(wèn)題應(yīng)該建立一套科學(xué)、合理的綜合評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要含有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境影響3大方面的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)以上路線(xiàn)走向影響因素的分析和研究，根據(jù)高速公路路線(xiàn)方案優(yōu)選中所涉及的因素，建立一個(gè)關(guān)于高速公路路線(xiàn)方案綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4]，見(jiàn)表1。

表1　路線(xiàn)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2　路線(xiàn)方案綜合評(píng)價(jià)模型

層次分析法、德?tīng)柗品?、模糊?shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法、灰色理論分析法都可用在高速公路路線(xiàn)方案評(píng)價(jià)之中[5]。針對(duì)各自?xún)?yōu)點(diǎn)，本文用層次分析法和模糊綜合評(píng)判法相結(jié)合的方法對(duì)路線(xiàn)方案進(jìn)行優(yōu)選。首先建立層次模型，然后逐級(jí)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的原則是自下而上先進(jìn)行各指標(biāo)的單因素評(píng)價(jià)，再進(jìn)行多因素綜合評(píng)價(jià)，最后得到路線(xiàn)方案評(píng)價(jià)結(jié)果[6]。

模糊矩陣由評(píng)判等級(jí)向量V與模糊指標(biāo)集U相乘得到。其中：

(1)

(2)

對(duì)第一層各單因素指標(biāo)進(jìn)行一級(jí)模糊評(píng)價(jià)。模糊矩陣由評(píng)判等級(jí)向量V與模糊指標(biāo)集U相乘得到，則

(3)

式中：rij表示第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的值，即隸屬度。

對(duì)第二層指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)即實(shí)施二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，第二層指標(biāo)的模糊綜合評(píng)判的評(píng)判矩陣為：

(4)

則第二層指標(biāo)的模糊綜合評(píng)判結(jié)果Bi為

(5)

(6)

(7)

由式(7)計(jì)算出結(jié)果，得分值越高，表明方案越好。

3沈海高速公路復(fù)線(xiàn)跨溫福鐵路段路線(xiàn)方案

3.1　路線(xiàn)設(shè)計(jì)概況

本次方案設(shè)計(jì)中項(xiàng)目組首先對(duì)工可資料進(jìn)行分析和研究，結(jié)合1∶2 000地形圖、外業(yè)實(shí)地調(diào)查資料、所收集的鐵路有關(guān)資料、與鐵路交叉時(shí)有關(guān)單位的要求，以及地方交通與規(guī)劃部門(mén)的意見(jiàn)對(duì)路線(xiàn)方案進(jìn)行了研究，形成了沈海復(fù)線(xiàn)的2個(gè)(A，B方案)路線(xiàn)方案。從與鐵路交叉的部分看，A方案以下穿方式與溫福鐵路交叉，在溫福鐵路半山大橋第二、三孔處分幅下穿，雖然其路線(xiàn)長(zhǎng)度減少641 m，橋梁規(guī)模也相對(duì)較小，造價(jià)相對(duì)較省，但是其線(xiàn)形指標(biāo)較B方案差，且下穿處受鐵路橋的梁底標(biāo)高影響及不能影響鐵路橋樁基的制約，需采用特殊結(jié)構(gòu)對(duì)地基進(jìn)行處理。同時(shí)要設(shè)置防洪墻并采取排水措施，以避免高潮位對(duì)路基的不利影響。此外，A方案占用耕地農(nóng)田也較B方案多，對(duì)地方整體規(guī)劃存在不利影響。而B(niǎo)方案采用橋梁形式上跨溫福鐵路下坂2號(hào)隧道，雖然其路線(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)，投資相對(duì)較高，且施工難度比A方案大，在運(yùn)營(yíng)鐵路隧道頂設(shè)置構(gòu)造物，施工期間對(duì)鐵路的運(yùn)營(yíng)存在一定干擾，但該方案路線(xiàn)指標(biāo)更優(yōu)，占用耕地農(nóng)田相對(duì)較少，較好地照顧了地方上有關(guān)土地規(guī)劃，同時(shí)為規(guī)劃鐵路的建設(shè)預(yù)留了足夠的空間，更有利于公路、鐵路的協(xié)調(diào)發(fā)展。2方案各有優(yōu)勢(shì)和不足，難分伯仲。采用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行輔助比選確定，比選因素見(jiàn)表2。路線(xiàn)方案見(jiàn)圖1。

表2　方案比選表

圖1　路線(xiàn)方案比選圖

3.2　高速公路路線(xiàn)方案綜合優(yōu)選

該路線(xiàn)方案選取“經(jīng)濟(jì)指標(biāo)”“技術(shù)指標(biāo)”“社會(huì)環(huán)境指標(biāo)”等3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判。其中，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括土石方、排水、征地、拆遷等；技術(shù)指標(biāo)包含平曲線(xiàn)半徑、豎曲線(xiàn)半徑、縱坡、坡長(zhǎng)等；社會(huì)環(huán)境指標(biāo)包括就業(yè)率、交通環(huán)境及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、對(duì)外聯(lián)系、生態(tài)破壞等。

第一步進(jìn)行一級(jí)模糊評(píng)價(jià)。

根據(jù)以上得出的權(quán)重集合和評(píng)分建立模糊評(píng)價(jià)模型：

A方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)隸屬度矩陣：

B1=A1°R1=(0.189 0，0.467 5，0.231 9，0.087 6，0.024 0)

A方案的技術(shù)指標(biāo)隸屬度矩陣：

B2= A1°R2=(0.133 1，0.436 1，0.248 6，0.133 5，0.048 7)

A方案社會(huì)環(huán)境指標(biāo)隸屬度矩陣：

B3= A3°R3=(0.116 7，0.450 0，0.308 3，0.066 7，0.058 3)

第二步進(jìn)行二級(jí)模糊評(píng)價(jià)計(jì)算。

B=A°R=(0.166 5，0.505 1，0.296 2，0.093 5，0.046 7)

對(duì)B進(jìn)行歸一化處理[7]，則由式(6)得出

則方案一的綜合評(píng)價(jià)得分：

同理，B方案的綜合評(píng)價(jià)得分，經(jīng)過(guò)計(jì)算得：W2=81.913。

排序?yàn)閃2>W1，可見(jiàn)B方案為優(yōu)選方案，作為推薦方案。

4結(jié)語(yǔ)

建立高速公路路線(xiàn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以及以層次分析法和模糊綜合分析法相結(jié)合的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法作為路線(xiàn)方案的評(píng)價(jià)方法，得出沈海高速公路復(fù)線(xiàn)跨溫福鐵路段路線(xiàn)方案。該方案考慮了整個(gè)公路工程的造價(jià)、施工難度、社會(huì)和環(huán)境影響及建成通車(chē)后的運(yùn)營(yíng)效果和運(yùn)輸效率等多因素的綜合影響，具有全局性和客觀(guān)性，避免了傳統(tǒng)方案只考慮單因素的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果，為高速公路路線(xiàn)方案確定提供了理論支持。

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Study on Route Scheme of the Section of Shen-Hai Double

Tracking Highway Acrossing Wenzhou-Fuzhou Railway

XieQian

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

Abstract：Shen-Hai double tracking is one of the important parts of the West Coast highway network, the route plan selection is very important. Through the analysis of the main influence factors of route, a comprehensive evaluation index system and the multilevel fuzzy comprehensive evaluation model are established. The qualitative and quantitative analysis of route scheme of the section of Shen-Hai double tracking highway acrossing Wenzhou-Fuzhou railway is made to derive the optimal route plan.

Key words:route strike; program evaluation; index system; AHP; fuzzy comprehensive evaluation method

收稿日期：2015-03-23

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.028