沈海高速公路复线跨温福铁路段路线方案研究

谢　千

(中铁第四勘察设计院集团有限公司　武汉　430063)

沈海高速公路复线跨温福铁路段路线方案研究

谢千

(中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063)

摘要沈海复线作为海西高速公路网的重要组成部分，路线方案选择尤为重要。文中通过分析路线走向的主要影响因素，建立了综合评价指标体系与多级模糊综合评价模型，对沈海高速公路复线跨温福铁路段路线方案进行定性和定量的分析，得出最优路线方案。

关键词路线走向方案评价指标体系层次分析法模糊综合评价法

拟建的沈海高速公路复线是国家高速公路沈阳至海口大通道的重要组成部分，项目的建设对提高全线服务水平、解决该路段技术标准偏低问题和提升沿海通道总体通行能力具有重要意义。路线全长7.129 km，其宁德境内段与多条运营、在建及规划的铁路、铁路站场、编组站等存在交叉。为促进公路、铁路协调发展，在方案评价时着重关注与铁路的交叉，并做出研究和设计。

1影响路线走向的主要因素

沈海复线路线走廊位于闽东南滨海断隆带与闽东火山断拗带，沿线穿越地貌单元有低山、丘陵、残积台地、山间盆地、滨海平原等。路线中心距离马山村预留地的最小距离约为57.5 m，距离宁德学院围墙的最小距离约为34.8 m，距离杭深铁路的最小距离约为147 m。这些关键控制点对线形的走向及布设影响较大。同时，该线路与温福铁路交叉，不同的跨越方案也对工程的总造价、行车安全性、运营成本等有较大影响。因此，路线方案设计阶段要重点考虑这一影响因素[1-3]。

2高速公路选线方案研究

高速公路选线是一项必须对技术和经济进行综合考虑的工作，如果要确定最优的路线方案，必须先进行路线总体的设计，然后对各种方案的优劣进行对比，这是需要解决的关键问题。路线方案比选主要应用层次分析法、德尔菲法、模糊数学综合评价法、灰色理论分析法等方法进行多方案对比分析得出优选结果。

2.1　路线方案的评价指标体系

公路建设在进行项目的可行性研究时，对于不同路线的选择问题应该建立一套科学、合理的综合评价体系。评价指标体系主要含有技术、经济和社会环境影响3大方面的内容。通过对以上路线走向影响因素的分析和研究，根据高速公路路线方案优选中所涉及的因素，建立一个关于高速公路路线方案综合评价指标体系[4]，见表1。

表1　路线方案评价指标体系

2.2　路线方案综合评价模型

层次分析法、德尔菲法、模糊数学综合评价法、灰色理论分析法都可用在高速公路路线方案评价之中[5]。针对各自优点，本文用层次分析法和模糊综合评判法相结合的方法对路线方案进行优选。首先建立层次模型，然后逐级评价，评价的原则是自下而上先进行各指标的单因素评价，再进行多因素综合评价，最后得到路线方案评价结果[6]。

模糊矩阵由评判等级向量V与模糊指标集U相乘得到。其中：

(1)

(2)

对第一层各单因素指标进行一级模糊评价。模糊矩阵由评判等级向量V与模糊指标集U相乘得到，则

(3)

式中：rij表示第i个评价指标隶属于第j个评价等级的值，即隶属度。

对第二层指标进行模糊评价即实施二级模糊综合评价，第二层指标的模糊综合评判的评判矩阵为：

(4)

则第二层指标的模糊综合评判结果Bi为

(5)

(6)

(7)

由式(7)计算出结果，得分值越高，表明方案越好。

3沈海高速公路复线跨温福铁路段路线方案

3.1　路线设计概况

本次方案设计中项目组首先对工可资料进行分析和研究，结合1∶2 000地形图、外业实地调查资料、所收集的铁路有关资料、与铁路交叉时有关单位的要求，以及地方交通与规划部门的意见对路线方案进行了研究，形成了沈海复线的2个(A，B方案)路线方案。从与铁路交叉的部分看，A方案以下穿方式与温福铁路交叉，在温福铁路半山大桥第二、三孔处分幅下穿，虽然其路线长度减少641 m，桥梁规模也相对较小，造价相对较省，但是其线形指标较B方案差，且下穿处受铁路桥的梁底标高影响及不能影响铁路桥桩基的制约，需采用特殊结构对地基进行处理。同时要设置防洪墙并采取排水措施，以避免高潮位对路基的不利影响。此外，A方案占用耕地农田也较B方案多，对地方整体规划存在不利影响。而B方案采用桥梁形式上跨温福铁路下坂2号隧道，虽然其路线相对较长，投资相对较高，且施工难度比A方案大，在运营铁路隧道顶设置构造物，施工期间对铁路的运营存在一定干扰，但该方案路线指标更优，占用耕地农田相对较少，较好地照顾了地方上有关土地规划，同时为规划铁路的建设预留了足够的空间，更有利于公路、铁路的协调发展。2方案各有优势和不足，难分伯仲。采用模糊综合评判法进行辅助比选确定，比选因素见表2。路线方案见图1。

表2　方案比选表

图1　路线方案比选图

3.2　高速公路路线方案综合优选

该路线方案选取“经济指标”“技术指标”“社会环境指标”等3个评价指标进行评判。其中，经济指标包括土石方、排水、征地、拆迁等；技术指标包含平曲线半径、竖曲线半径、纵坡、坡长等；社会环境指标包括就业率、交通环境及区域经济的发展、对外联系、生态破坏等。

第一步进行一级模糊评价。

根据以上得出的权重集合和评分建立模糊评价模型：

A方案的经济指标隶属度矩阵：

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

A方案的技术指标隶属度矩阵：

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

A方案社会环境指标隶属度矩阵：

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

第二步进行二级模糊评价计算。

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

对B进行归一化处理[7]，则由式(6)得出

则方案一的综合评价得分：

同理，B方案的综合评价得分，经过计算得：W2=81.913。

排序为W2>W1，可见B方案为优选方案，作为推荐方案。

4结语

建立高速公路路线综合评价指标体系，以及以层次分析法和模糊综合分析法相结合的多级模糊综合评价法作为路线方案的评价方法，得出沈海高速公路复线跨温福铁路段路线方案。该方案考虑了整个公路工程的造价、施工难度、社会和环境影响及建成通车后的运营效果和运输效率等多因素的综合影响，具有全局性和客观性，避免了传统方案只考虑单因素的主观评价结果，为高速公路路线方案确定提供了理论支持。

参考文献

[1]何勇.公路安全设计指南[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]吴国雄，王福建.公路平面线形曲线型设计方法[M].北京：人民交通出版社，2012.

[3]杨少伟.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]李海峰.公路路线比选与国民经济评价[J].交通标准化,2008(4):44-46.

[5]刘秀英，赵明登.一种基于AHP-GRAP的山区高速公路路线方案优选方法[J].武汉大学学报:工学版,2012(3):356-360.

[6]肖明.基于两级模糊指标的山区公路方案选择[J].湖南城市学院学报:自然科学版,2014(3):14-18.

[7]武喜.基于模糊综合评价法的公路路线方案比选[J].四川理工学院学报:自然科学版,2011(4):376-379.

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