基于层次分析法和熵值法对高铁站选址的研究

王海玥　焦琳致

摘要：随着我国高铁快速发展，高铁站在各个城市运营，其快速运输能力有目共睹，但由于车站选址不同，会给车站运营与城市发展带来不同程度的影响。为了给高铁选址提供科学合理的建议，用层次分析法与熵值法相结合，考虑多种因素，构建适当的指标评价体系，降低主观判断因素，运用MATLAB计算权重，建立了高铁选址的数学模型，分析了辽宁省已建成的高铁站选址，确定目前最成功的选址案例。

关键词：层次分析法;熵值法;高铁站选址;MATLAB

一、引言

随着我国高铁技术日益成熟，高铁已经在全国范围内推广，中国全面进入高铁时代。辽宁省的高铁建设也愈加成熟，高铁站选址成了提升高铁便利性的瓶颈。高铁站作为城市综合交通枢纽，不仅需要满足交通运输的基本要求，更对城市的长远发展有着巨大的作用。政府对高铁站的选址考虑了诸多因素，目前多数站址位于城市的边缘，但城市配套设施短期内难以得到完善，从而限制高铁站功能的充分发挥，大幅削弱了高铁的性价比。因此，在高铁站的选址建设方面，应该强调实用性与科学性。

在我国许多学者对高铁站选址进行了研究，其中沈海燕，贺晓玲（2011）提出了较为全面的高速铁路综合评价指标体系，改进了传统模糊评价方法。孙娜（2016）以大连和鞍山高铁站为例对城市规模差异和远郊高铁站周边地区发展进行比较研究。杨晓姗等人（2018）通过模糊合成进行综合评价，以成都东客站为实例进行分析。

本文基于高鐵站选址问题进行研究，采用层次分析法和熵值法相结合，考虑多种因素，建立指标评价体系，通过MATLAB模拟，建立了高铁站选址的数学模型，为科学选址提供定量依据。

二、高铁站选址的影响因素

根据现有研究成果与普遍认识，拟选取高铁站选址的关键因素如下。

（一）协调性

如今，高铁站遍布全国，所以高铁站的选址应充分考虑多方面因素，配合该城市中长期规划的要求，尽量减少对该城市居民生活的干扰，尽可能保护相关环境，达到协调发展。

（二）可持续发展性

结合该高铁站未来客流变化情况，以及该城市未来发展要求，并且在大数据的支撑下，从不同空间尺度，针对高铁沿线城市发展等方面进行考量，为城市将来的发展留下余地。

（三）功能性

高铁站应最大程度满足旅客集散要求，由于人们对社会服务的要求不断提高，高铁站应该尽可能提供多元化、人性化的服务，以保证人们可以处在一个方便舒适的环境之中。

（四）效益性

效益包括社会效益和经济效益，由于高铁的诸多优点，高铁站的建设有利于带动城市经济发展，由于高铁站的建设需要大量资金和资源，还要考虑当地的地貌特征，所以要选择便于实施且经济可行的方案。

（五）便利性

高铁站的选址更应该强调其实用性，如果忽视客流自主选择性，将高铁站建设的远离市区，则不能与城市公共交通充分结合，难以达到预期效果，所以高铁站的建立应结合城市交通，便于乘客完成各种交通方式之间的转化。

三、评价指标体系的构建

基于上述因素，通过资料搜索和实例分析，建立高铁站的选址的评价体系如表1。

四、综合集成赋值法确定权重分配向量

因为层次分析法容易受到主观因素的影响，所以无法避免评价人员的主观片面性，导致该方法不能进行较高精度的过程评价。所以本文将层次分析法与熵权法相结合，以降低主观因素。首先分别用层次分析法与熵权法求出权重，并且按照以下公式（1）进行合成，这样既充分保留了各种指标传递的信息，又可通过知识经验对客观权重加以修正。

五、实例分析

辽宁省已建成的高铁站有16个，其中8个是高铁普铁混用车站，另外8个则是高铁专用车站，即为了城市需要重新修建的车站。

本题从协调性、可持续发展性、功能性、效益型和便利性五个角度进行分析，并利用上述数学模型，判断出辽宁省已建的高铁站中，哪个选址最为成功。

由上述计算结果知准则层对目标层的比较判断矩阵通过一致性检验，接下来继续方案层对准则层的分析。

记准则层对目标层的权向量为ω=（0.263，0.475，0.055，0.090，0.110）T

根据已经建立的数学模型，来求方案层对准则层的权向量。通过对周围环境的调查和数据分析，可以得到方案层对U1（协调性）的成对比较矩阵。经计算，最大特征根为：λ1m=16.9446

权向量：ω1=（0.1213，0.1213，0.1213，

0.1783，0.1783，0.0595，0.0146，0.0146，0.0150，0.0330，0.0330，0.0146，0.0330，0.0330，0.0146，0.0146）

通过对高铁沿线城市的发展定位、产业发展、空间形态与结构、土地利用、综合交通等方面的调查和数据分析，可得到方案层对U2（可持续发展性）的成对比较矩阵。经计算，最大特征根为：λ2m=19.4186

权向量：ω2=（0.1883，0.01883，0.0951，

0.1883，0.0568，0.0352，0.0291，0.0075，0.0251，0.0137，0.0192，0.0346，0.0626，0.0066，0.0093，0.0405）

通过对车站客流量和站内服务设施的调查和数据分析，可得到方案层对U3（功能性）的成对比较矩阵。经计算，最大特征根为：λ3m=18.5543

权向量：ω3=（0.2220，0.3055，0.0146，

0.0744，0.0291，0.0648，0.0117，0.0097，0.0084，0.0348，0.0697，0.0327，0.0171，0.0500，0.0230）

通过对车站周围商业区发展程度的调查和数据分析，可得到方案层对U4（效益性）的成对比较矩阵。经计算，最大特征根为：λ4m=17.8778

权向量：ω4=（0.1814，0.0908，0.0116，

0.2204，0.0231，0.0122，0.1286，0.0114，0.1300，0.0100，0.0100，0.0536，0.0385，0.0128，0.0551，0.0105）

通过对车站周围的公共交通设施和与市中心距离的调查和数据分析，可得到方案层对U5（便利性）的成对比较矩阵。经计算，最大特征根为：λ5m=17.4154

权向量：ω5=（0.1580，0.0552，0.0552，

0.1580，0.0552，0.0354，0.0930，0.0263，0.0916，0.0100，0.0141，0.0900，0.0900，0.0101，0.0423，0.0155）

層次总排序的结果见表4。

六、结论

经过以上数学模型的计算，并对辽宁省的高铁站选址进行实证分析，辽宁省已建成的高铁站中，最成功的是大连站。经计算结果看出：第一、从生活便利方面看，充分考虑客流的自主选择性，结合居民生活实际，便民利民，让高铁站发挥交通枢纽的作用;第二、从区域经济发展方面来看，应当加强高铁站内及周边的公共基础设施建设，规划周边商业发展，以此带动城市经济发展;第三、从可持续发展方面来看，应当充分考虑城市未来变化，顺应时代发展，合理利用土地，优化城市布局。本文建立的数学模型对未来高铁站的选址提供了决策依据。

参考文献：

[1]杨晓姗，张佳蓉，蒋雯雯，黄珊，贾越平.高铁车站选址与城市发展协调评价方法研究[J].综合运输，2018（04）.

[2]孔勇，曹成涛.基于综合集成赋值法和SVM的体育教学质量评价研究[J].微型电脑应用，2017（11）.

[3]王勇.顺应城市结构调整优化的高铁站选址[A].中国城市规划学会、东莞市人民政府.持续发展理性规划——2017中国城市规划年会论文集（03城市工程规划）[C].中国城市规划学会、东莞市人民政府：中国城市规划学会，2017.

[4]孙娜.城市规模差异对远郊高铁站周边地区发展影响的比较研究——以大连和鞍山高铁站为研究案例[A].中国城市规划学会、沈阳市人民政府.规划60年：成就与挑战——2016中国城市规划年会论文集（13区域规划与城市经济）[C].中国城市规划学会、沈阳市人民政府：中国城市规划学会，2016.

[5]沈海燕，贺晓玲.高速铁路车站选址评价模型及算法研究[J].铁路计算机应用，2011（01）.

（作者单位：辽宁师范大学）