融合红色发展理念的定庆铁路方案决策与评价研究

2023-11-10任吉平韩姝敏

铁道标准设计 2023年11期

任吉平，韩峰，韩姝敏

(1.兰州交通大学土木工程学院,兰州 730070; 2.晋能控股煤业集团宏远工程建设有限责任公司,山西大同 037003)

引言

国家相关文件指出,革命老区是党和人民军队的根,要完善基础设施网络,支持将革命老区公路、铁路等重大基础设施项目列入国家相关规划。系统谋划和统筹推进红色资源开发利用,加快完善旅游基础设施和公共服务设施,打造一批经典红色旅游线路。支持红色旅游发展,繁荣发展红色文化[1]。

路网建设对于区域发展以及城市的空间变化起着重要作用[2],尤其铁路作为国家重要的交通基础设施,更具加强区域连通、带动经济发展的作用。线路走向决策是铁路建设的基础,直接关系到项目的施工难度、经济成本、国防意义及其在路网中的作用。线路方案比选综合因素尽管众多,但主要以经济性作为主要的方案评价标准[3-5]。革命老区受限于地理区位,往往人口稀疏、经济落后,在铁路线路方案比选中优势度模糊。然而,老区红色旅游景区和爱国主义教育基地广泛分布。随着党中央对革命老区发展的日益重视、人们对于红色旅游关注度的日益提升以及红色旅游经济效益的日益显现[6],将红色发展理念作为重要指标引入铁路选线方案决策中,将激发老区快速发展的内生动力,发挥铁路建设的带动作用。

关于铁路线路走向决策,学者们从线路走向指标的选取、赋权方法的改进、选线智能化、线路三维可视化表达等角度进行了研究[7-10]。关于决策理念,主要经历了由地形选线、地质选线、到经济选线的变化[11]。近些年,随着人们环保意识的增强,绿色选线的理念也日趋成熟[12-14]。但学者们对于革命老区这一特殊区域铁路“红色选线”的研究较少,一般认为铁路建设对老区经济发展极具促进作用[15]。在公路领域 “红色选线”逐渐引起了学者们的重视,如陈鸿山将红色景点的开发程度作为影响因素引入了公路线路决策中[16]。关于红色旅游的研究,学者们普遍认为旅游是拉动国家或地区经济发展的支柱型产业之一,也是未来规模最大、发展态势最强的产业[17]。红色旅游近些年的网络关注度日益提升,主要受地区政治、经济、文化、交通等的综合影响,有必要充分发挥红色旅游经典景区集聚区的辐射带动作用,形成红色旅游经典品牌和经典线路[18]。关于红色旅游线路设计,学者们从景点历史时空特征、线路走向决策方法、交通便捷度方面做了研究,且主要为单点景区的旅游线路规划设计[19]。

在振兴老区发展的大背景下,提出在革命老区铁路选线中引入红色发展因素作为选线指标。通过ArcGIS平台构建地理空间数据库,分析铁路建成后对红色教育基地路网可达性的改善程度,作为线路方案比选的重要依据。并以规划中的定西—庆阳铁路建设为例验证了方法的可行性,为老区铁路选线提供技术参考。

1 研究区域概况

1.1 定庆铁路

定庆铁路(定西—庆阳南)位于甘肃省东南部,连接贯通了陇东重镇庆阳市和定西市。衔接银西高铁、天华铁路、宝中铁路、宝兰高铁等路网干线,是黄河流域现代化交通网络“十字形主骨架”横向通道的重要构成部分,是陕甘宁革命老区通达京津冀、长三角、粤港澳等区域的重要基础设施,为中长期铁路网规划中促进国土开发和脱贫攻坚的重要铁路项目。拟定设计时速为160 km,为一条以客运为主的客货共线铁路。建成后,将促使甘肃省陇东地区融入兰、白都市圈,形成兰州及以西地区东出北上新通道,完善西部地区路网布局。图1所示为研究区域的地理位置及现有铁路网分布情况,由图可知,甘肃省铁路网密度低,尤其是定西至庆阳地段没有东西方向连接的铁路通过。

1.2 区域发展现状

定庆铁路沿线经过的地级市主要为甘肃省定西市、白银市、平凉市、庆阳市以及宁夏固原市部分地区。区域地形复杂,线路主要穿越黄土高原以及六盘山山脉,施工难度大。且该区域人口稀疏,经济落后。如图2所示,该区域人均年生产总值普遍低于3.5万元/人,远低于全国平均7万元/人。

1.3 区域红色据点分布

甘肃省是中国重要的革命大后方基地之一,尤其在定庆铁路沿线区域红色旅游资源丰富,红色据点星罗云布。以长征为主题,以会宁会师为节点,传颂了很多可歌可泣的红色革命故事。图3所示为Maigoo网(www.maigoo.com)关于甘肃省红色爱国主义教育基地关注度的统计情况,研究区域有4处红色旅游景区入榜。其中,“红军会宁会师旧址”位列TOP榜榜首,“南梁红色旅游景区”位列关注榜榜首。

图3 甘肃省十大红色旅游景区

调查统计结果表明,该区域3A级以上红色旅游景区及爱国主义教育基地有60多处。在ArcGIS中进行核密度插值分析,得到该区域红色据点分布的核密度如图4所示。

图4 红色据点核密度分析

上述结果进一步印证区域红色资源丰富。通过铁路建设带动红色旅游发展,将为革命老区巩固脱贫攻坚成果,开展红色教育,弘扬红色文化提供解决之策。

2 线路方案决策

2.1 研究区域与数据来源

研究区域为定庆铁路可能经过的地级市范围,行政区划数据(省界、市界、县界、省会、地级市和县)来源于国家基础地理信息中心(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)。为构建地理空间数据库,研究数据统一选取WGS 1984为地理坐标系,Asia Lambert Conformal Conic为投影坐标系。

区域人口、经济数据主要来源于甘肃省统计局(http://tjj.gansu.gov.cn/)以及宁夏回族自治区统计局(http://tj.nx.gov.cn/)统计年鉴。红色旅游景区和爱国主义教育基地数据来源于区域各省、市文化广电和旅游局官方网站。

路网矢量数据主要参考开放街道地图(OpenStreetMap,OSM)网站数据。罗路长、刘波等[20]研究发现,该数据的道路长度和道路名称属性完整性与Baidu地图相当,具有一定的应用价值。

2.2 线路走向决策

铁路线路走向是一条连接重要政治、经济中心点的折线。选线的首要任务是重要节点的确定,称为“节点城市”。传统的节点城市确定方法为“经验法”和“重要度法”。

“经验法”以人口指标作为节点选择的标准,高速铁路一般将人口超过200万的省会城市及枢纽城市作为必经节点,客货共线铁路将人口超过 20 万的城市作为运输节点;“重要度法”以区域城市的人口、工业产值和社会物资产耗总量为指标,通过综合计算得到城市的重要度值,并按节点城市重要度值的大小排序确定“节点城市”。

由于革命老区人口、经济指标较弱,本研究以县级为城市节点单元,将老区各县级单位红色据点数目作为指标之一,对重要度公式改进为[21]

(1)

式中,Zi为第i个节点的重要度;Pi为第i个节点的红色据点数目;Gi为第i个节点的第三产业年生产总值;Si为第i个节点的一般公共预算支出金额;Pa、Ga、Sa分别为区域红色据点数目平均值、第三产业生产总值平均值和各节点一般公共预算支出金额;ω1、ω2、ω3分别为上述3个指标的权重。

为区别不同等级红色旅游景区、爱国主义教育基地对地区发展的贡献程度。通过分析查阅各等级红色据点的年参观人数,按表1所列规则对红色景点赋值。

表1 红色景点赋值准则

运用熵权法,计算得到3个指标的权重值分别为:ω1=0.35、ω2=0.34、ω3=0.31。对定庆区域的32个县按公式(1)分别计算其重要度指标,排序得到“节点城市”依次为:会宁县、原州区、西吉县、隆德县、静宁县、西峰区、崆峒区、安定区、庄浪县、镇原县等。

由节点城市的空间分布情况,串联得到以下3种线路走向方案。方案Ⅰ:安定区—会宁县—静宁县—隆德县—泾源县—崆峒区—镇原县—西峰区,全线均为新建线路;方案Ⅱ:安定区—会宁县—静宁县—西吉县—原州区—崆峒区—镇原县—西峰区,其中原州区至崆峒区段沿用既有铁路线路;方案Ⅲ:安定区—会宁县—静宁县—庄浪县—华亭市—崆峒区—镇原县—西峰区,华亭市至崆峒区段沿用既有铁路线路方案。以上方案均以定西市安定区为起点,庆阳市西峰区为终点,线路大致走向如图5所示。

图5 铁路线路比选方案

2.3 线路方案比选

2.3.1 方案比选依据

定庆铁路旨在通过铁路建设改变革命老区的落后局面,通过缩短区域和外部世界的时空距离加强区域的联通性。发展红色旅游的同时,促进区域社会经济发展。铁路作为重要的出行交通工具,主要表现为缩短出行时间成本。因而,本文将交通可达性作为主要的方案比选依据。

要测度可达性,首先将节点之间的空间距离转为时间距离。假设车辆在不同等级道路的平均行驶速度为v,由公式cost=10/v×60计算时间成本[22]。参考之前学者的研究成果,对不同等级道路设定行车速度如表2所示。

表2 各交通方式和用地下的时间成本设置

2.3.2 平均通行时间

可达性指不同节点间的交通便捷度,在文中为红色据点或县级驻地之间的最短通行时间。平均通行时间为区域内节点间的最短通行时间的平均值[22],计算公式为

(2)

式中,Ai为区域内节点i的平均通行时间;Tij为通过交通设施和路网从空间节点i到节点j所花费的最短时间;n为除了节点i以外的节点总数。

构建按不同方案建成后的道路网,并结合表2对铁路、公路的行车速度赋值。运用ArcGIS中Network Analyst模块下的网络分析工具,可计算得到红色据点间的最短通行时间矩阵。按公式(2)计算得到平均通行时间,知名度最高的部分红色景区的数值如表3所示。

表3 不同方案路网红色据点平均通行时间 min

表3中数据表明,铁路建成后红色据点的可达性得到了极大提高。计算各红色据点在铁路建成后的平均通行时间,不同方案下通行时间节省率分别为22.65%、20.75%、19.59%。以上9个红色据点的平均通行时间结果中,方案Ⅰ路网下有6个红色据点时间最短。铁路按方案Ⅰ建成后,尤其对知名度最高的南梁红色旅游景区和红军会宁会师旧址景区区域交通可达性的改善度较另外两个方案大。

2.3.3 可达性系数

可达性系数反映了节点在整个交通网络中可达性水平的高低[22]。其值小于1,表示此节点可达性优于网络平均水平。计算公式为

(3)

计算旅游人数最多的红色旅游景区的可达性系数计算结果如图6所示。

图6 各方案红色景点可达性系数

结果表明,铁路建成后研究区域景点的可达性会有明显提升。区域时空距离缩短,可达性系数降低并趋向于1,表明路网建设向着均衡化发展。其中,景点1(南梁红色旅游景区)可达性系数偏高,分析其地理区位,主要是由于该景点位于庆阳市西北部,定庆铁路规划未通过此地,交通条件弱。可见铁路建设对于地域节点通达性的影响作用显著。景点4(中共中央政治局榜罗会议纪念馆)的区域可达性系数尽管偏高,但定西市目前已有陇海线、宝兰客专2条铁路通过,定平铁路对其改善程度的要求可以适当降低。

对比3个方案下红色据点的可达性系数,方案Ⅱ主要对景点7的可达性改善最好,但不明显;方案Ⅲ主要有利于景点10(中国梯田化模范县纪念馆),主要由于规划线路通过景区所在地庄浪县。而方案Ⅰ更有利于大多数景点可达性的提高,尤其有利于关注度更高的景点。

2.3.4 线路推荐方案

以上3个方案的线路运营长度分别为:285.1,366.1,346.3 km,表明方案Ⅰ更有利于定西至庆阳的节点连接。3个方案新建铁路长度分别为:285.1,281.2,297.5 km。尽管3个方案工程建设长度有所不同,但整体上差别不大。在忽略大型难点工程造价的情况下,认为建设成本相当。由前文可达性指标可知,方案Ⅰ对区域红色据点的可达性改善效果更佳,更契合红色背景下铁路对老区的带动作用,应作为推荐的铁路线路方案。

3 线路评价

3.1 日可达性评价

日可达性也称机会可达性,反映节点在某一时间内可以到达的空间范围,或到达某一区域的难易程度[23]。计算空间某节点出发能到达的地区数量或到达所需时间的长短。

考虑到区域景区游客主要来自于兰州市和西安市,以单个红色旅游景区为出发地,将3小时和6小时作为该区域内红色旅游“一日游”和“两日游”范围的判断阈值。对区域内著名景点单、双日游等时圈可到达的旅游景点个数进行统计,如表4所示。

表4 红色旅游景区“一日游”和“两日游”旅游圈变化个

数据反映了定庆铁路建成后,该区域游客“一日游”“两日游”所能到达的景区数目。随着可到达景区数目的增加,供游客选择的机会将增多,相同时间内各景区旅游人次更会随之增长。区域著名景点几乎全部纳入了“两日游”选择范围内,表明铁路极大地提高了区域红色景点的可达度,尤其对以假日游为主的红色旅游促进作用将更明显。其中,方案Ⅰ“一日游”可达景区数目比方案Ⅱ多4个,比方案Ⅲ多6个。总体来说,铁路按方案Ⅰ建成后对区域景点的可达性改善最佳。

3.2 等时圈评价

等时圈是指某地在特定时间内所能到达的周边区域范围,范围大小之间反映了红色据点对于周边范围人群的吸引可能性。

以路网数据为基础,路网成本为像素值,在ArcGIS中将区域路网矢量数据转栅格,由距离分析工具可计算不同路网下红色据点的等时圈。以知名度最高的景点1(南梁红色旅游景区)和景点2(红军会宁会师旧址景区)为例,分别计算当前路网下和定庆铁路(按方案Ⅰ)建成后路网等时圈范围如图7～图10所示。

景点1(南梁红色旅游景区)是定庆地区受关注度极高红色旅游景区,景区内有南梁革命纪念馆、列宁学校等红色革命遗迹39处,据庆阳市文体广电和旅游局消息,该景点在“十三五”期间年接待游客数目超过170万人次。图7分析结果表明,当前路网下,区域其他红色据点均在该景点3小时等时圈以外,4小时等时圈仅3个红色据点。景点1预测等时圈见图8。

图8 景点1预测等时圈

图8结果表明,铁路建成后,周边部分红色据点将纳入其3小时等时圈范围,大多数红色据点分布在其4小时等时圈内,5小时等时圈几乎囊括了周边所有的红色据点。

图9反映了景点2(红军会宁会师旧址景区)当前的景点等时圈范围。图示信息表明,其可达性比景点1优,但2小时等时圈仍较小,周边仅有6个红色据点在圈内。景点2预测等时圈见图10。

图9 景点2当前等时圈

图10 景点2预测等时圈

图10信息表明,铁路建成后等时圈将得到扩大,大多数景区落入了该景点的2小时可达性范围。据会宁县文体广电和旅游局统计数据,2021年国庆期间到会宁县观光旅游的省内游客为5.77万人次,占总人次的75.59%,省外游客为1.2万人次,占总人次的24.41%。省内游客主要来源地为:兰州、平凉、定西、庆阳以及天水等。省外客源地主要有:宁夏、新疆、陕西、湖南以及青海等。可见,时空距离越短,选择旅游的可能性越高。铁路建成前,景点2的1小时圈可达的县级单位仅有会宁县、安定区和白银区,建成后通渭县、陇西县、西吉县、隆德县以及泾源县将纳入该景区1小时通勤圈范围。2小时通勤圈可达的县级单位将由建成前的13个扩大到24个。2小时等时圈可达性人口数目将由468.5万增长至833.4万。

各数据分析结果表明,定庆铁路建成后将极大地改善区域交通现状,便捷老区人民出行的同时,将为促进老区红色旅游发展和开展红色教育提供重要支撑。内部通达程度提高,将促进区域内“一日游”“两日游”发展。外部通达性提高,将为更广阔区域的人群参观红色据点提供便利,吸纳更多的观光人群。

同时,本文提出的铁路“红色选线”旨在铁路建设中更为考虑契合老区发展,因而设计人员应注意具体的铁路线路除符合规范要求外,要充分顾及老区生态环境的保护。