王順利，王正彬，陳 東

（西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)交通運(yùn)輸系，四川峨眉614202）

過去我國鐵路客運(yùn)建設(shè)重視提高線路通過能力，忽視樞紐及車站等點的通過能力，導(dǎo)致客運(yùn)能力不足，難以滿足運(yùn)輸市場需求。目前我國正處于高速鐵路建設(shè)的高峰時期，高速鐵路引入既有鐵路樞紐將打破既有鐵路樞紐運(yùn)輸格局，使原有鐵路樞紐運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸組織方式以及運(yùn)輸徑路產(chǎn)生很大變化。合理確定樞紐內(nèi)高速客運(yùn)站的位置及數(shù)量，優(yōu)化樞紐內(nèi)客運(yùn)站布局，是鐵路樞紐規(guī)劃的重要問題[1-2]。

1 鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

1.1 鐵路樞紐客運(yùn)站布局及選址基本原則

1）樞紐內(nèi)客運(yùn)站數(shù)量應(yīng)根據(jù)樞紐客運(yùn)量、引入線路數(shù)量、客車開行方案、既有設(shè)備配置、樞紐客運(yùn)布局及城市總體規(guī)劃等因素綜合確定；

2）大型鐵路樞紐客運(yùn)站布局宜采用“客貨分線、客內(nèi)貨外”布置；

3）客運(yùn)站站址應(yīng)結(jié)合引入線路走向、既有客運(yùn)站位置、城市總體規(guī)劃等因素綜合比選確定。一般應(yīng)優(yōu)先選擇引入既有客運(yùn)站或深入市區(qū)。

1.2 鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)既有定量指標(biāo)，如工程投資、運(yùn)營費(fèi)用等；還有一些無法直接定量的定性指標(biāo)，如與城市發(fā)展規(guī)劃配合、環(huán)境保護(hù)等。為便于統(tǒng)一定量與定性指標(biāo)，建立如下客運(yùn)站布局優(yōu)化模型

式中：i為各設(shè)計方案的定量及定性評價指標(biāo)，共有I個評價指標(biāo)；di為各評價指標(biāo)的目標(biāo)效應(yīng)值（0≤di≤1）[3-4]，此值的引入為了便于統(tǒng)一定量與定性指標(biāo)的量綱。對定量指標(biāo)的目標(biāo)效應(yīng)值，可通過咨詢多位專家來確定0和1對應(yīng)的值，然后通過線性插入法求其他值；對于定性指標(biāo)，可用五度標(biāo)來定量：好—1，較好—0.8，一般—0.6，較壞—0.4，壞—0.2，極壞—0；wi為各評價指標(biāo)的權(quán)重，通過調(diào)查論證及專家確定大小，且；D為各設(shè)計方案的總效應(yīng)值，其大小決定各設(shè)計方案的最終優(yōu)劣排序。

2 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站建設(shè)方案

南寧樞紐客運(yùn)量近期0.8億人/年，遠(yuǎn)期1.7億人/年。既有南寧客運(yùn)站受地形限制，無法滿足樞紐客運(yùn)需求。南寧鐵路樞紐隨著近期樞紐線路的建設(shè)，樞紐客運(yùn)系統(tǒng)將逐步形成“北主南次”、南北環(huán)線構(gòu)成的“環(huán)形”格局[5]。

根據(jù)鐵路樞紐客運(yùn)站布局原則，對南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局?jǐn)M采用以下3個方案：改建南寧站（備選站編號1）、新建那黃站（備選站編號2）、新建鳳嶺站（備選站編號3）。

3 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站建設(shè)方案評價指標(biāo)

3.1 工程投資費(fèi)用（z1）

對各客運(yùn)站建設(shè)方案的線路、拆遷、征地、橋梁、隧道等投資費(fèi)用綜合計算，各方案所需工程投資費(fèi)用如表1所示。

3.2 樞紐內(nèi)運(yùn)營費(fèi)用（z2）

式中：j為樞紐中某客運(yùn)站編號，共有J個客運(yùn)站；k為樞紐內(nèi)某銜接方向，共有K個銜接方向；l為樞紐內(nèi)各類車，取1為高速列車，取2為普速列車兩種；ujkl為j站前往樞紐k方向的l類車的乘客人數(shù)；Sjkl為j站前往樞紐k方向的l類車在樞紐內(nèi)走行距離；λl為l類車單位運(yùn)營費(fèi)用。

按人公里費(fèi)用計算，對于乘坐常速列車的人公里費(fèi)用為0.078元/（人·km），乘坐動車組的人公里運(yùn)營費(fèi)用為0.094元/（人·km）。對于3個備選站，前往各個方向不同性質(zhì)列車走行距離如表2所示，樞紐內(nèi)不同客運(yùn)站運(yùn)營費(fèi)用如表3所示[6]。

表1 備選站主要工程投資表Tab.1 Main engineering investment of alternative stations 萬元

改建南寧站（備選站1）與新建鳳嶺站（備選站3）位于南寧鐵路樞紐北環(huán)線上，新建那黃站（備選站2）位于南寧鐵路樞紐南環(huán)線上，且新建那黃站（備選站2）位于南寧規(guī)劃的五象新區(qū)南側(cè)。因既有南寧站輻射范圍大，新建那黃站（備選站2）與城市發(fā)展規(guī)劃相吻合，故南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化方案中2站方案應(yīng)選改建南寧站（備選站1）與新建那黃站（備選站2），3站方案為3個方案全選。

3.3 旅客出行費(fèi)用（z3）

式中：z3為乘客前往車站乘車的出行費(fèi)用；m為某出行小區(qū)，共有M個出行小區(qū)；umj為從m小區(qū)前往j站乘做各類車（高速和普速車）的出行人數(shù)；cmj為從m小區(qū)前往j站乘車的單位出行費(fèi)用。

按照南寧市區(qū)行政區(qū)域規(guī)劃、鐵路及河流分布情況，將南寧市分為6個居民出行小區(qū)。

各出行小區(qū)到備選站出行費(fèi)用如表4所示，各出行小區(qū)規(guī)劃年度內(nèi)到備選站的出行人數(shù)如表5所示。根據(jù)公式（3）可計算出客運(yùn)站布局優(yōu)化各方案乘客出行費(fèi)用，如表6所示。根據(jù)以上，可計算出客運(yùn)站布局方案的出行費(fèi)用如表7所示。

表3 樞紐內(nèi)運(yùn)營費(fèi)用表Tab.3 Operating costs in hub 萬元

表4 出行小區(qū)到備選站出行費(fèi)用表 元Tab.4 Costs from trip districts to alternative station

表5 出行小區(qū)常速旅客出行人數(shù)Tab.5 The number of passengers taking normal-speed train of trip districts （萬人/年）

表6 出行小區(qū)城際旅客出行人數(shù)（萬人/年）Tab.6 The number of intercity passengers of trip districts

表7 樞紐內(nèi)旅客出行費(fèi)用表Tab.7 Trip costs of passengers in termina

3.4 與城市規(guī)劃的配合（z4）

根據(jù)咨詢專家意見南寧樞紐采用3站方案（1，2，3）吸引客流好，車站多，很好地與城市規(guī)劃相配合；2站方案（1，2）不能兼顧城市部分片區(qū)，較好的與城市規(guī)劃建設(shè)相配合。

4 南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化方案選擇

4.1 工程投資費(fèi)用目標(biāo)效應(yīng)值（d1）

按照“實現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸、運(yùn)營設(shè)備相對集中、點線能力協(xié)調(diào)”的總體思路，對南寧樞紐總圖按客運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。新建那黃站（2）位于南環(huán)線北側(cè)及規(guī)劃五象新區(qū)南側(cè)，符合城市發(fā)展規(guī)劃，設(shè)站條件好，充分利用樞紐內(nèi)既有設(shè)備和能力，與既有南寧站聯(lián)系便捷。規(guī)劃的城市軌道交通3號線下穿南寧站，便于兩站間客流交互和實現(xiàn)與城市交通無縫換乘等優(yōu)點。根據(jù)樞紐內(nèi)客運(yùn)站布局的原則，樞紐客運(yùn)站布局2站方案采用改建南寧站（1）和新建那黃站（2），3站方案采用改建南寧站（1）、新建那黃站（2）和新建鳳嶺站（3）。

采用線性模型求出客運(yùn)站布局方案z1對應(yīng)的目標(biāo)效應(yīng)值d1，根據(jù)咨詢專家意見，當(dāng)z1=550 000萬元時，d1為0；當(dāng)z1=150 000萬元時，d1為1。則可求出各客運(yùn)站布局方案d1如表9所示。

4.2 樞紐運(yùn)營費(fèi)用目標(biāo)效應(yīng)值（d2）

客運(yùn)站布局方案樞紐內(nèi)運(yùn)營費(fèi)用見表3，根據(jù)咨詢專家意見，當(dāng)z2=15 000萬元時，d2為0；當(dāng)z2=5 000萬元時，d2為1。則可通過線性關(guān)系求出各客運(yùn)站布局方案d2如表8所示。

4.3 旅客出行費(fèi)用目標(biāo)效應(yīng)值（d3）

根據(jù)旅客出行費(fèi)用表7，通過咨詢專家意見，當(dāng)z2=150 000萬元時，d3為0；當(dāng)z2=100 000萬元時，d3為1。則可通過線性關(guān)系求出各客運(yùn)站布局方案d3，如表8所示。

4.4 與城市規(guī)劃配合目標(biāo)效應(yīng)值（d4）

因該指標(biāo)為定性指標(biāo)，可用五度法進(jìn)行取值：好—10，較好—8，一般—6，較壞—4，壞—2，極壞—0，根據(jù)各備選方案具體情況也可取介于五度之間的數(shù)值，與城市規(guī)劃配合各客運(yùn)站布局優(yōu)化方案目標(biāo)效應(yīng)值如表8所示。

4.5 確定各評價指標(biāo)的權(quán)重

結(jié)合各評價指標(biāo)，通過對一定數(shù)量的專家進(jìn)行咨詢，共同研究確定各評價指標(biāo)的權(quán)重為：w1—0.5，w2— 0.1，w3— 0.3，w4— 0.1。

4.6 確定最優(yōu)客運(yùn)站布局方案

根據(jù)公式（1）及以上分析，南寧鐵路樞紐客運(yùn)站布局方案的總目標(biāo)效應(yīng)值計算如表9所示。

表8 各評價指標(biāo)目標(biāo)效應(yīng)值Tab.8 Effect of all evaluation indexes

表9 客運(yùn)站布局方案目標(biāo)效應(yīng)值計算Tab.9 Effect of targets of layout scheme of passenger station

因兩站方案的總目標(biāo)效應(yīng)值大于3站方案的目標(biāo)效應(yīng)值，故南寧鐵路樞紐客運(yùn)系統(tǒng)取兩站方案最優(yōu)，即南寧站改建和新建那黃站。隨著樞紐近期南北城際鐵路建設(shè)，樞紐客運(yùn)系統(tǒng)將逐步形成“北主南次”兩個客站、南北環(huán)線構(gòu)成的“環(huán)形”格局。

5 結(jié)論

目標(biāo)效應(yīng)值法應(yīng)用于鐵路樞紐客運(yùn)站布局方案優(yōu)化研究，可統(tǒng)一多目標(biāo)規(guī)劃中的定量與定性指標(biāo)。對各評價指標(biāo)通過確定0及1值，然后線性插入法取值，可使備選方案的差別明顯體現(xiàn)出來；通過專家給定的各評價指標(biāo)的權(quán)重，可以體現(xiàn)各評價指標(biāo)在方案總體評價中的重要程度，使最終評價方案不會背離工程實際情況。本方法簡單可行，具有一定的科學(xué)性和合理性，對鐵路樞紐客運(yùn)站布局優(yōu)化等相關(guān)多目標(biāo)規(guī)劃問題具有一定的參考和借鑒。

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