基于層次分析法的山區(qū)旅游軌道交通制式選擇研究

楊曉宇

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

引言

山區(qū)旅游軌道交通能有效提高游客出行效率和質(zhì)量，對(duì)提升旅游體驗(yàn)、帶動(dòng)區(qū)域旅游建設(shè)、優(yōu)化景區(qū)交通結(jié)構(gòu)具有重要現(xiàn)實(shí)意義[1-3]。交通運(yùn)輸部、國(guó)家旅游局等六部門也聯(lián)合出臺(tái)《關(guān)于促進(jìn)交通運(yùn)輸與旅游融合發(fā)展的若干意見(jiàn)》(交規(guī)劃發(fā)[2017]24號(hào))，提出“以游客需求為導(dǎo)向，適應(yīng)新需要、創(chuàng)造新供給”等要求。山區(qū)旅游軌道交通具有廣闊的發(fā)展前景。山區(qū)旅游軌道交通備選制式較多，不同制式適用環(huán)境各不相同[4-5]，選擇合理的山區(qū)旅游軌道交通制式具有重要意義。

1 山區(qū)旅游軌道交通設(shè)計(jì)理念

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)旅游軌道交通還未有明確的定義，但一般認(rèn)為旅游軌道交通具有如下特點(diǎn)。

客流波動(dòng)大：客流等級(jí)一般低于城市軌道交通，且具有鮮明的淡旺季、潮汐現(xiàn)象。

建設(shè)環(huán)境復(fù)雜：項(xiàng)目所處位置多地形起伏，坡度大，地質(zhì)復(fù)雜。

特色需求多：項(xiàng)目自身具有旅游產(chǎn)品屬性；車輛舒適性要求高。

經(jīng)濟(jì)性敏感：多屬于景區(qū)投資帶動(dòng)項(xiàng)目，對(duì)財(cái)務(wù)狀況重視度高。

環(huán)境要求高：項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域多屬于環(huán)境敏感地帶，對(duì)環(huán)境保護(hù)、景觀和諧要求高。

山區(qū)旅游軌道的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足運(yùn)營(yíng)安全、客流需求的前提下，注意體驗(yàn)性、觀光性，應(yīng)能夠與沿線景點(diǎn)充分結(jié)合。山區(qū)旅游軌道交通作為一種高品質(zhì)交通方式和特色旅游產(chǎn)品，不同制式適用環(huán)境各不相同，制式選擇是其中非常重要的研究?jī)?nèi)容，除交通屬性外，還要兼顧舒適、經(jīng)濟(jì)、景觀和諧等旅游屬性[6-8]。

2 常見(jiàn)的山區(qū)旅游軌道制式

目前國(guó)內(nèi)外山區(qū)旅游軌道列車由于用途差異、采用技術(shù)的不同，大致可以分為如下類別。

2.1 窄軌

窄軌鐵路在小于1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距的軌道上運(yùn)行，可有效縮減建筑限界、降低工程建設(shè)難度和成本。窄軌鐵路又可分為米軌(軌距1 000 mm)和寸軌(軌距762，600 mm等)[9-10]。中車株洲車輛廠出口馬來(lái)西亞SCT米軌動(dòng)車組即為米軌制式。寸軌曾用于我國(guó)地方鐵路及礦山等，如四川嘉陽(yáng)小火車(圖1)、中國(guó)臺(tái)灣阿里山森林鐵路等。

圖1 四川嘉陽(yáng)觀光鐵路

2.2 云巴

云巴是比亞迪股份有限公司打造的新型軌道交通制式。車輛采用橡膠輪胎，自動(dòng)導(dǎo)引車輛運(yùn)行。云巴建造周期短、建設(shè)成本低、不占道路面積，能有效解決地面交通擁堵，可廣泛應(yīng)用于各類交通、旅游線路。比亞迪云巴在深圳總部的試驗(yàn)線(圖2)，兼顧展示與觀光功能。

圖2 深圳云巴試驗(yàn)線

2.3 懸掛式單軌

懸掛式單軌車體置于導(dǎo)向梁下方，導(dǎo)向梁內(nèi)含集電靴、設(shè)備電纜并包容車廂車架[11-12]。德國(guó)多特蒙德大學(xué)線、杜塞爾多夫機(jī)場(chǎng)線及烏帕塔爾線等均采用懸掛式單軌，日本千葉都市1/2號(hào)線以及湘南線(圖3)也采用懸掛式單軌。國(guó)內(nèi)以南京浦鎮(zhèn)、青島四方、株洲株機(jī)為代表的主機(jī)廠相繼完成懸掛式單軌車輛的研發(fā)和試驗(yàn)。

圖3 日本湘南線

2.4 跨座式單軌

跨座式單軌采用橡膠車輪跨行于軌道梁上。在轉(zhuǎn)向架兩側(cè)有導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，夾行于軌道梁兩側(cè)，保證車輛沿軌道安全平穩(wěn)地行駛?？缱絾诬墢V泛應(yīng)用于交通、旅游或園區(qū)觀光領(lǐng)域[13]。如銀川花博園云軌1號(hào)線(圖4)，全線總長(zhǎng)9.7 km，主要用于花博園內(nèi)旅游觀光。

2.5 齒軌

齒軌鐵路在軌道中間鋪設(shè)一條特殊的齒條，機(jī)車或動(dòng)車轉(zhuǎn)向架配備齒輪，坡度適應(yīng)能力強(qiáng)，可有效縮短展線長(zhǎng)度。齒軌鐵路在瑞士少女峰(圖5)、皮拉圖斯山，德國(guó)巴伐利亞楚格峰等地均有廣泛應(yīng)用[14-15]。

圖5 瑞士少女峰中層車輛

目前，投入運(yùn)營(yíng)的齒軌鐵路，軌距最窄為750 mm，最寬為1 435 mm，一般為800～1 000 mm。坡度最小為75‰，最大為480‰。采用齒軌驅(qū)動(dòng)時(shí)運(yùn)行速度一般不超過(guò)25 km/h。

3 山區(qū)旅游軌道交通制式選擇指標(biāo)體系

制式選擇需要綜合考慮工程建設(shè)難度、經(jīng)濟(jì)性、與周圍環(huán)境適應(yīng)性以及乘坐體驗(yàn)等多方面的因素，屬于典型的多目標(biāo)決策問(wèn)題。

層次分析法是一種多方案或多目標(biāo)的決策方法，能夠把決策過(guò)程層次化、數(shù)量化，特別適合諸如制式選擇等多目標(biāo)定性、定量決策問(wèn)題。將層次分析法應(yīng)用于山區(qū)旅游軌道交通制式選擇是適宜的和必要的[16]。

建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是層次分析法運(yùn)用的關(guān)鍵。指標(biāo)體系應(yīng)能全面反映不同系統(tǒng)制式的特征，同時(shí)指標(biāo)體系要層次清晰、方法簡(jiǎn)單，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[16-17]。本節(jié)主要圍繞構(gòu)建山區(qū)旅游軌道交通制式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來(lái)展開(kāi)論述。

3.1 構(gòu)建指標(biāo)體系基本原則

(1)系統(tǒng)性原則

制式選擇是涵蓋多因素的復(fù)雜系統(tǒng)，單一因素只能從某一側(cè)面反映評(píng)價(jià)對(duì)象的某種性能，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)成系統(tǒng)和體系，力求全面反映各制式的特征。

(2)實(shí)用性原則

制式選擇的意義在于更好地指導(dǎo)后續(xù)工程建設(shè)，指標(biāo)體系應(yīng)力求層次清晰、指標(biāo)精煉，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并易于推廣。

(3)定性與定量相結(jié)合的原則

制式選擇包括定量和定性指標(biāo)。要使得結(jié)果更具客觀性，就必須堅(jiān)持定量指標(biāo)和定性指標(biāo)相結(jié)合的原則，這樣做也便于系統(tǒng)選擇模型的處理，并且可以彌補(bǔ)單純定量評(píng)價(jià)的不足。

3.2 軌道交通制式特征分析

旅游軌道不同制式間的差異，體現(xiàn)在技術(shù)性能、環(huán)境適應(yīng)性、與景觀的和諧性、乘坐體驗(yàn)性以及工程經(jīng)濟(jì)性等方面[18]。

技術(shù)性能角度，主要包括旅行速度、運(yùn)營(yíng)維護(hù)和設(shè)備供應(yīng)等方面。不同制式對(duì)應(yīng)的旅行速度、旅行時(shí)間有所差別；不同游客出行目的對(duì)旅行時(shí)間的要求有所不同，對(duì)制式選擇影響較大。不同制式在運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作方面區(qū)別較大，對(duì)后期運(yùn)營(yíng)有較大影響。

環(huán)境適應(yīng)角度，包括對(duì)地形地貌適應(yīng)性、對(duì)自然氣候適應(yīng)性和對(duì)客流需求適應(yīng)性等。不同制式在爬坡性能、應(yīng)對(duì)雨雪天氣方面有較大差別，需要結(jié)合項(xiàng)目環(huán)境特點(diǎn)加以考慮。不同制式建設(shè)期實(shí)施難度以及運(yùn)營(yíng)期安全防護(hù)工作內(nèi)容也不相同。不同制式車輛編組長(zhǎng)度、發(fā)車間隔不同，適應(yīng)客流特點(diǎn)也不相同。

景觀和諧角度，主要包括區(qū)間及場(chǎng)站工程與周邊環(huán)境的融合程度。工程建設(shè)不可避免會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生或多或少的影響。有些制式以輕巧的高架結(jié)構(gòu)為主，如跨座式單軌、懸掛式單軌以及云巴等，這些高架結(jié)構(gòu)以點(diǎn)狀分布為主，對(duì)地形起伏區(qū)域的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；有些制式以路基為主，如米軌、齒軌等，為避免大的土方工程，可應(yīng)用于地勢(shì)平緩區(qū)域，既能與環(huán)境較好融合，還可以有效控制工程造價(jià)。此外，軌道自身車站建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)能夠與區(qū)域旅游景觀相融合，形成渾然一體的整體效果。

體驗(yàn)性角度，包括乘坐環(huán)境體驗(yàn)性、區(qū)間旅途體驗(yàn)性及觀光效果等方面。旅游軌道交通不同于一般的城市公共交通，為了提高乘坐環(huán)境的體驗(yàn)性和觀光效果，可以采用特殊的車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加大窗體面積擴(kuò)大車廂視野；對(duì)車身，還可以根據(jù)旅游主題定義進(jìn)行特殊的外觀設(shè)計(jì)，以獲得較佳的旅途體驗(yàn)感。

經(jīng)濟(jì)性角度，包括工程投資情況、運(yùn)營(yíng)成本費(fèi)用及收入等。旅游軌道多屬于景區(qū)投資帶動(dòng)項(xiàng)目，對(duì)財(cái)務(wù)盈虧情況重視度高；一方面應(yīng)盡可能選擇土建、機(jī)電規(guī)模較小的制式，降低投資規(guī)模；另一方面，還需盡可能打造出項(xiàng)目特色，盡可能增強(qiáng)客流吸引力，提升項(xiàng)目效益。

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立與權(quán)重確定

基于上述分析，針對(duì)山區(qū)旅游軌道交通制式選擇，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖6所示。

圖6 山區(qū)旅游軌道交通制式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表1 Z-A判斷矩陣

表2 相對(duì)重要性的比例標(biāo)度

表3 A1-F判斷矩陣

賦予權(quán)重向量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，能綜合體現(xiàn)不同方案多方面的差異和區(qū)別，可以作為解決旅游軌道交通制式選擇問(wèn)題的重要工具。

4 案例分析

恩施旅游觀光鐵路位于湖北恩施土家族苗族自治州(簡(jiǎn)稱恩施州)境內(nèi)，西起恩施州利川市區(qū)，沿清江而行，經(jīng)騰龍洞景區(qū)、恩施州大峽谷景區(qū)，終至恩施市區(qū)(圖7)。線路全長(zhǎng)75.3 km，設(shè)站14座。

圖7 恩施旅游觀光鐵路線路走向示意

恩施旅游觀光鐵路貫穿大峽谷-騰龍洞世界地質(zhì)觀光旅游區(qū)，串聯(lián)沿線特色小鎮(zhèn)，建設(shè)集旅游、地質(zhì)科普、觀光休閑、康養(yǎng)度假于一體的清江生態(tài)文化旅游區(qū)，實(shí)現(xiàn)旅游觀光鐵路產(chǎn)品和沿線未開(kāi)發(fā)旅游景區(qū)(點(diǎn))的差異崛起。本項(xiàng)目不僅是景區(qū)主要的交通方式，還承擔(dān)景區(qū)主要客流集散、旅游市場(chǎng)后續(xù)支撐開(kāi)發(fā)作用。

4.1 備選方案確定

本項(xiàng)目利川至大峽谷段(約40 km，約占全線長(zhǎng)度的50%)相對(duì)高差不大，齒軌鐵路大爬坡性能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)不能充分體現(xiàn)；同時(shí)齒軌鐵路深塹、隧道段比例較高，旅客觀光體驗(yàn)性較差，與本線觀光旅游為主的功能定位不符，整體分析，齒軌鐵路對(duì)本線的適應(yīng)性不強(qiáng)。

米軌、云巴、懸掛式單軌、中運(yùn)量跨座式單軌對(duì)本項(xiàng)目有一定的適應(yīng)性，結(jié)合本項(xiàng)目功能定位、應(yīng)用環(huán)境，作進(jìn)一步研究比較。

(1)米軌方案

米軌方案線路全長(zhǎng)87.1 km，設(shè)車站15座，橋梁29.97 km，隧道23.33 km，路基長(zhǎng)度33.8 km。全線設(shè)置1段1場(chǎng)，占地共27.71 hm2。車輛段位于恩施，占地約18.68 hm2，停車場(chǎng)位于利川，占地約9.03 hm2。

(2)云巴方案

云巴方案線路全長(zhǎng)75.09 km，設(shè)站14座，橋梁67.09 km，隧道8.0 km。全線設(shè)置1段1場(chǎng)，占地共25.08 hm2。車輛段位于恩施，占地約16.77 hm2，停車場(chǎng)位于利川，占地約為8.31 hm2。

(3)懸掛式單軌方案

懸掛式單軌方案線路全長(zhǎng)75.32 km，設(shè)站14座，橋梁66.38 km，隧道長(zhǎng)8.94 km。全線設(shè)置1段1場(chǎng)，占地共22.28 hm2。車輛段位于恩施，占地約16.03 hm2，停車場(chǎng)位于利川，占地約6.25 hm2。

(4)跨座式單軌方案

跨座式單軌方案線路全長(zhǎng)76.93 km，設(shè)站14座，橋梁長(zhǎng)68.83 km，隧道8.1 km。全線設(shè)置1段1場(chǎng)，占地共23.37 hm2。車輛段位于恩施，占地約17.03 hm2，停車場(chǎng)位于利川，占地約6.34 hm2。

4.2 備選方案比較

米軌、云巴、懸掛式單軌、中運(yùn)量跨座式單軌方案具體分析比較情況如表4所示。

表4 恩施旅游觀光鐵路項(xiàng)目軌道交通制式比較

4.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系層次結(jié)構(gòu)

參考3.3節(jié)內(nèi)容，建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并確定權(quán)重，求得的準(zhǔn)則層因素與指標(biāo)層因素的權(quán)重如表5所示。

4.4 指標(biāo)打分

結(jié)合不同制式自身情況對(duì)比，對(duì)不同制式特征項(xiàng)進(jìn)行評(píng)判打分，得到了4種制式的得分矩陣如表5所示。

4.5 項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)

基于恩施旅游觀光鐵路項(xiàng)目軌道交通制式比較分析，獲得評(píng)價(jià)成果如表5所示。

表5 恩施旅游觀光鐵路項(xiàng)目軌道交通制式評(píng)價(jià)

根據(jù)上述綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，懸掛式單軌制式綜合得分92.5，適用性最好；其次是云巴和跨座式單軌制式，綜合得分為88.2和85.1；米軌制式綜合得分最低，僅為82.0，適應(yīng)性較差。

綜合比較，懸掛式單軌制式對(duì)景觀資源開(kāi)發(fā)的適應(yīng)性較強(qiáng)，觀光效果和體驗(yàn)效果較好，與沿線景觀契合度高，對(duì)游客吸引力最大，工程方案可實(shí)施性強(qiáng)，工程投資規(guī)模適中。通過(guò)對(duì)不同制式的系統(tǒng)化分析，懸掛式單軌制式具有較顯著的優(yōu)勢(shì)，本次研究推薦采用懸掛式單軌制式。

5 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)旅游軌道兼顧交通和旅游產(chǎn)品屬性，制式選擇是其中非常重要的內(nèi)容。目前針對(duì)山區(qū)旅游軌道交通制式選擇的專題研究尚不多見(jiàn)。

本文分析了山區(qū)旅游軌道交通制式選擇影響因素，并嘗試用層次分析法解決此類問(wèn)題，從技術(shù)性能、環(huán)境適應(yīng)性、與景觀的和諧性、乘坐體驗(yàn)性以及工程經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行分析，構(gòu)建了包含準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)果表明，所構(gòu)建的指標(biāo)體系，比較全面、系統(tǒng)地反映了山區(qū)旅游軌道交通制式選擇中需要考慮的主要因素，能較好解決此類制式選擇問(wèn)題；該指標(biāo)體系應(yīng)用于恩施旅游觀光鐵路項(xiàng)目交通制式選型工作中，取得了較好的效果。

本文所構(gòu)建的山區(qū)旅游觀光軌道交通制式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，開(kāi)拓了旅游觀光軌道交通制式選擇的新途徑，對(duì)其他同類工程也具有較好的參考和借鑒意義。