基于层次分析法的山区旅游轨道交通制式选择研究

杨晓宇

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

引言

山区旅游轨道交通能有效提高游客出行效率和质量，对提升旅游体验、带动区域旅游建设、优化景区交通结构具有重要现实意义[1-3]。交通运输部、国家旅游局等六部门也联合出台《关于促进交通运输与旅游融合发展的若干意见》(交规划发[2017]24号)，提出“以游客需求为导向，适应新需要、创造新供给”等要求。山区旅游轨道交通具有广阔的发展前景。山区旅游轨道交通备选制式较多，不同制式适用环境各不相同[4-5]，选择合理的山区旅游轨道交通制式具有重要意义。

1 山区旅游轨道交通设计理念

目前，国内对旅游轨道交通还未有明确的定义，但一般认为旅游轨道交通具有如下特点。

客流波动大：客流等级一般低于城市轨道交通，且具有鲜明的淡旺季、潮汐现象。

建设环境复杂：项目所处位置多地形起伏，坡度大，地质复杂。

特色需求多：项目自身具有旅游产品属性；车辆舒适性要求高。

经济性敏感：多属于景区投资带动项目，对财务状况重视度高。

环境要求高：项目建设区域多属于环境敏感地带，对环境保护、景观和谐要求高。

山区旅游轨道的设计应在满足运营安全、客流需求的前提下，注意体验性、观光性，应能够与沿线景点充分结合。山区旅游轨道交通作为一种高品质交通方式和特色旅游产品，不同制式适用环境各不相同，制式选择是其中非常重要的研究内容，除交通属性外，还要兼顾舒适、经济、景观和谐等旅游属性[6-8]。

2 常见的山区旅游轨道制式

目前国内外山区旅游轨道列车由于用途差异、采用技术的不同，大致可以分为如下类别。

2.1 窄轨

窄轨铁路在小于1 435 mm标准轨距的轨道上运行，可有效缩减建筑限界、降低工程建设难度和成本。窄轨铁路又可分为米轨(轨距1 000 mm)和寸轨(轨距762，600 mm等)[9-10]。中车株洲车辆厂出口马来西亚SCT米轨动车组即为米轨制式。寸轨曾用于我国地方铁路及矿山等，如四川嘉阳小火车(图1)、中国台湾阿里山森林铁路等。

图1 四川嘉阳观光铁路

2.2 云巴

云巴是比亚迪股份有限公司打造的新型轨道交通制式。车辆采用橡胶轮胎，自动导引车辆运行。云巴建造周期短、建设成本低、不占道路面积，能有效解决地面交通拥堵，可广泛应用于各类交通、旅游线路。比亚迪云巴在深圳总部的试验线(图2)，兼顾展示与观光功能。

图2 深圳云巴试验线

2.3 悬挂式单轨

悬挂式单轨车体置于导向梁下方，导向梁内含集电靴、设备电缆并包容车厢车架[11-12]。德国多特蒙德大学线、杜塞尔多夫机场线及乌帕塔尔线等均采用悬挂式单轨，日本千叶都市1/2号线以及湘南线(图3)也采用悬挂式单轨。国内以南京浦镇、青岛四方、株洲株机为代表的主机厂相继完成悬挂式单轨车辆的研发和试验。

图3 日本湘南线

2.4 跨座式单轨

跨座式单轨采用橡胶车轮跨行于轨道梁上。在转向架两侧有导向轮和稳定轮，夹行于轨道梁两侧，保证车辆沿轨道安全平稳地行驶。跨座式单轨广泛应用于交通、旅游或园区观光领域[13]。如银川花博园云轨1号线(图4)，全线总长9.7 km，主要用于花博园内旅游观光。

2.5 齿轨

齿轨铁路在轨道中间铺设一条特殊的齿条，机车或动车转向架配备齿轮，坡度适应能力强，可有效缩短展线长度。齿轨铁路在瑞士少女峰(图5)、皮拉图斯山，德国巴伐利亚楚格峰等地均有广泛应用[14-15]。

图5 瑞士少女峰中层车辆

目前，投入运营的齿轨铁路，轨距最窄为750 mm，最宽为1 435 mm，一般为800～1 000 mm。坡度最小为75‰，最大为480‰。采用齿轨驱动时运行速度一般不超过25 km/h。

3 山区旅游轨道交通制式选择指标体系

制式选择需要综合考虑工程建设难度、经济性、与周围环境适应性以及乘坐体验等多方面的因素，属于典型的多目标决策问题。

层次分析法是一种多方案或多目标的决策方法，能够把决策过程层次化、数量化，特别适合诸如制式选择等多目标定性、定量决策问题。将层次分析法应用于山区旅游轨道交通制式选择是适宜的和必要的[16]。

建立合理的评价指标体系是层次分析法运用的关键。指标体系应能全面反映不同系统制式的特征，同时指标体系要层次清晰、方法简单，具有实际应用价值[16-17]。本节主要围绕构建山区旅游轨道交通制式评价指标体系来展开论述。

3.1 构建指标体系基本原则

(1)系统性原则

制式选择是涵盖多因素的复杂系统，单一因素只能从某一侧面反映评价对象的某种性能，评价指标应成系统和体系，力求全面反映各制式的特征。

(2)实用性原则

制式选择的意义在于更好地指导后续工程建设，指标体系应力求层次清晰、指标精炼，具有实际应用价值，并易于推广。

(3)定性与定量相结合的原则

制式选择包括定量和定性指标。要使得结果更具客观性，就必须坚持定量指标和定性指标相结合的原则，这样做也便于系统选择模型的处理，并且可以弥补单纯定量评价的不足。

3.2 轨道交通制式特征分析

旅游轨道不同制式间的差异，体现在技术性能、环境适应性、与景观的和谐性、乘坐体验性以及工程经济性等方面[18]。

技术性能角度，主要包括旅行速度、运营维护和设备供应等方面。不同制式对应的旅行速度、旅行时间有所差别；不同游客出行目的对旅行时间的要求有所不同，对制式选择影响较大。不同制式在运营维护工作方面区别较大，对后期运营有较大影响。

环境适应角度，包括对地形地貌适应性、对自然气候适应性和对客流需求适应性等。不同制式在爬坡性能、应对雨雪天气方面有较大差别，需要结合项目环境特点加以考虑。不同制式建设期实施难度以及运营期安全防护工作内容也不相同。不同制式车辆编组长度、发车间隔不同，适应客流特点也不相同。

景观和谐角度，主要包括区间及场站工程与周边环境的融合程度。工程建设不可避免会对周边环境产生或多或少的影响。有些制式以轻巧的高架结构为主，如跨座式单轨、悬挂式单轨以及云巴等，这些高架结构以点状分布为主，对地形起伏区域的环境适应性强；有些制式以路基为主，如米轨、齿轨等，为避免大的土方工程，可应用于地势平缓区域，既能与环境较好融合，还可以有效控制工程造价。此外，轨道自身车站建筑设计，应能够与区域旅游景观相融合，形成浑然一体的整体效果。

体验性角度，包括乘坐环境体验性、区间旅途体验性及观光效果等方面。旅游轨道交通不同于一般的城市公共交通，为了提高乘坐环境的体验性和观光效果，可以采用特殊的车辆结构设计，加大窗体面积扩大车厢视野；对车身，还可以根据旅游主题定义进行特殊的外观设计，以获得较佳的旅途体验感。

经济性角度，包括工程投资情况、运营成本费用及收入等。旅游轨道多属于景区投资带动项目，对财务盈亏情况重视度高；一方面应尽可能选择土建、机电规模较小的制式，降低投资规模；另一方面，还需尽可能打造出项目特色，尽可能增强客流吸引力，提升项目效益。

3.3 评价指标体系建立与权重确定

基于上述分析，针对山区旅游轨道交通制式选择，建立评价指标体系如图6所示。

图6 山区旅游轨道交通制式评价指标体系

表1 Z-A判断矩阵

表2 相对重要性的比例标度

表3 A1-F判断矩阵

赋予权重向量的评价指标体系，能综合体现不同方案多方面的差异和区别，可以作为解决旅游轨道交通制式选择问题的重要工具。

4 案例分析

恩施旅游观光铁路位于湖北恩施土家族苗族自治州(简称恩施州)境内，西起恩施州利川市区，沿清江而行，经腾龙洞景区、恩施州大峡谷景区，终至恩施市区(图7)。线路全长75.3 km，设站14座。

图7 恩施旅游观光铁路线路走向示意

恩施旅游观光铁路贯穿大峡谷-腾龙洞世界地质观光旅游区，串联沿线特色小镇，建设集旅游、地质科普、观光休闲、康养度假于一体的清江生态文化旅游区，实现旅游观光铁路产品和沿线未开发旅游景区(点)的差异崛起。本项目不仅是景区主要的交通方式，还承担景区主要客流集散、旅游市场后续支撑开发作用。

4.1 备选方案确定

本项目利川至大峡谷段(约40 km，约占全线长度的50%)相对高差不大，齿轨铁路大爬坡性能的技术优势不能充分体现；同时齿轨铁路深堑、隧道段比例较高，旅客观光体验性较差，与本线观光旅游为主的功能定位不符，整体分析，齿轨铁路对本线的适应性不强。

米轨、云巴、悬挂式单轨、中运量跨座式单轨对本项目有一定的适应性，结合本项目功能定位、应用环境，作进一步研究比较。

(1)米轨方案

米轨方案线路全长87.1 km，设车站15座，桥梁29.97 km，隧道23.33 km，路基长度33.8 km。全线设置1段1场，占地共27.71 hm2。车辆段位于恩施，占地约18.68 hm2，停车场位于利川，占地约9.03 hm2。

(2)云巴方案

云巴方案线路全长75.09 km，设站14座，桥梁67.09 km，隧道8.0 km。全线设置1段1场，占地共25.08 hm2。车辆段位于恩施，占地约16.77 hm2，停车场位于利川，占地约为8.31 hm2。

(3)悬挂式单轨方案

悬挂式单轨方案线路全长75.32 km，设站14座，桥梁66.38 km，隧道长8.94 km。全线设置1段1场，占地共22.28 hm2。车辆段位于恩施，占地约16.03 hm2，停车场位于利川，占地约6.25 hm2。

(4)跨座式单轨方案

跨座式单轨方案线路全长76.93 km，设站14座，桥梁长68.83 km，隧道8.1 km。全线设置1段1场，占地共23.37 hm2。车辆段位于恩施，占地约17.03 hm2，停车场位于利川，占地约6.34 hm2。

4.2 备选方案比较

米轨、云巴、悬挂式单轨、中运量跨座式单轨方案具体分析比较情况如表4所示。

表4 恩施旅游观光铁路项目轨道交通制式比较

4.3 确定评价指标体系层次结构

参考3.3节内容，建立综合评价指标体系并确定权重，求得的准则层因素与指标层因素的权重如表5所示。

4.4 指标打分

结合不同制式自身情况对比，对不同制式特征项进行评判打分，得到了4种制式的得分矩阵如表5所示。

4.5 项目综合评价

基于恩施旅游观光铁路项目轨道交通制式比较分析，获得评价成果如表5所示。

表5 恩施旅游观光铁路项目轨道交通制式评价

根据上述综合评价结果，悬挂式单轨制式综合得分92.5，适用性最好；其次是云巴和跨座式单轨制式，综合得分为88.2和85.1；米轨制式综合得分最低，仅为82.0，适应性较差。

综合比较，悬挂式单轨制式对景观资源开发的适应性较强，观光效果和体验效果较好，与沿线景观契合度高，对游客吸引力最大，工程方案可实施性强，工程投资规模适中。通过对不同制式的系统化分析，悬挂式单轨制式具有较显著的优势，本次研究推荐采用悬挂式单轨制式。

5 结语

山区旅游轨道兼顾交通和旅游产品属性，制式选择是其中非常重要的内容。目前针对山区旅游轨道交通制式选择的专题研究尚不多见。

本文分析了山区旅游轨道交通制式选择影响因素，并尝试用层次分析法解决此类问题，从技术性能、环境适应性、与景观的和谐性、乘坐体验性以及工程经济性等方面进行分析，构建了包含准则层和指标层的评价指标体系。结果表明，所构建的指标体系，比较全面、系统地反映了山区旅游轨道交通制式选择中需要考虑的主要因素，能较好解决此类制式选择问题；该指标体系应用于恩施旅游观光铁路项目交通制式选型工作中，取得了较好的效果。

本文所构建的山区旅游观光轨道交通制式评价指标体系，开拓了旅游观光轨道交通制式选择的新途径，对其他同类工程也具有较好的参考和借鉴意义。