沈海高速公路復(fù)線跨溫福鐵路段路線方案研究

謝　千

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

沈海高速公路復(fù)線跨溫福鐵路段路線方案研究

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

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

擬建的沈海高速公路復(fù)線是國家高速公路沈陽至?？诖笸ǖ赖闹匾M成部分，項(xiàng)目的建設(shè)對提高全線服務(wù)水平、解決該路段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低問題和提升沿海通道總體通行能力具有重要意義。路線全長7.129 km，其寧德境內(nèi)段與多條運(yùn)營、在建及規(guī)劃的鐵路、鐵路站場、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影響路線走向的主要因素

沈海復(fù)線路線走廊位于閩東南濱海斷隆帶與閩東火山斷拗帶，沿線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)對線形的走向及布設(shè)影響較大。同時(shí)，該線路與溫福鐵路交叉，不同的跨越方案也對工程的總造價(jià)、行車安全性、運(yùn)營成本等有較大影響。因此，路線方案設(shè)計(jì)階段要重點(diǎn)考慮這一影響因素[1-3]。

2高速公路選線方案研究

高速公路選線是一項(xiàng)必須對技術(shù)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行綜合考慮的工作，如果要確定最優(yōu)的路線方案，必須先進(jìn)行路線總體的設(shè)計(jì)，然后對各種方案的優(yōu)劣進(jìn)行對比，這是需要解決的關(guān)鍵問題。路線方案比選主要應(yīng)用層次分析法、德爾菲法、模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法、灰色理論分析法等方法進(jìn)行多方案對比分析得出優(yōu)選結(jié)果。

2.1　路線方案的評價(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)，對于不同路線的選擇問題應(yīng)該建立一套科學(xué)、合理的綜合評價(jià)體系。評價(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。通過對以上路線走向影響因素的分析和研究，根據(jù)高速公路路線方案優(yōu)選中所涉及的因素，建立一個(gè)關(guān)于高速公路路線方案綜合評價(jià)指標(biāo)體系[4]，見表1。

表1　路線方案評價(jià)指標(biāo)體系

2.2　路線方案綜合評價(jià)模型

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

模糊矩陣由評判等級(jí)向量V與模糊指標(biāo)集U相乘得到。其中：

(1)

(2)

對第一層各單因素指標(biāo)進(jìn)行一級(jí)模糊評價(jià)。模糊矩陣由評判等級(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)評價(jià)指標(biāo)隸屬于第j個(gè)評價(jià)等級(jí)的值，即隸屬度。

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

(4)

則第二層指標(biāo)的模糊綜合評判結(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)線跨溫福鐵路段路線方案

3.1　路線設(shè)計(jì)概況

本次方案設(shè)計(jì)中項(xiàng)目組首先對工可資料進(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)劃部門的意見對路線方案進(jìn)行了研究，形成了沈海復(fù)線的2個(gè)(A，B方案)路線方案。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，雖然其路線長度減少641 m，橋梁規(guī)模也相對較小，造價(jià)相對較省，但是其線形指標(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，對地方整體規(guī)劃存在不利影響。而B方案采用橋梁形式上跨溫福鐵路下坂2號(hào)隧道，雖然其路線相對較長，投資相對較高，且施工難度比A方案大，在運(yùn)營鐵路隧道頂設(shè)置構(gòu)造物，施工期間對鐵路的運(yùn)營存在一定干擾，但該方案路線指標(biāo)更優(yōu)，占用耕地農(nóng)田相對較少，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)勢和不足，難分伯仲。采用模糊綜合評判法進(jìn)行輔助比選確定，比選因素見表2。路線方案見圖1。

表2　方案比選表

圖1　路線方案比選圖

3.2　高速公路路線方案綜合優(yōu)選

該路線方案選取“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)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評判。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)包含平曲線半徑、豎曲線半徑、縱坡、坡長等；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、對外聯(lián)系、生態(tài)破壞等。

第一步進(jìn)行一級(jí)模糊評價(jià)。

根據(jù)以上得出的權(quán)重集合和評分建立模糊評價(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)模糊評價(jià)計(jì)算。

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

對B進(jìn)行歸一化處理[7]，則由式(6)得出

則方案一的綜合評價(jià)得分：

同理，B方案的綜合評價(jià)得分，經(jīng)過計(jì)算得：W2=81.913。

排序?yàn)閃2>W1，可見B方案為優(yōu)選方案，作為推薦方案。

4結(jié)語

建立高速公路路線綜合評價(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)模糊綜合評價(jià)法作為路線方案的評價(jià)方法，得出沈海高速公路復(fù)線跨溫福鐵路段路線方案。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)境影響及建成通車后的運(yùn)營效果和運(yùn)輸效率等多因素的綜合影響，具有全局性和客觀性，避免了傳統(tǒng)方案只考慮單因素的主觀評價(jià)結(jié)果，為高速公路路線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