投资额约束下铁路客运专线路径规划研究

刘烈锋 顾金伟 姜玲超 刘志祥 张文悦 雷世豪

摘 要：根据《全国流通节点城市布局规划（2015-2020年）》，对全国103个重要城市节点的经济水平，人口数量以及地理位置重要性对铁路客运专线的影响因子大小对城市节点进行权值分析。对两两节点权值之和进行铁路客运专线建设价值排序，得出我国铁路客运专线理论上的建设顺序，为我国铁路线网规划提供参考。同时由城市经纬度计算所有城市之间的建设里程，利用次短路算法得出我国铁路客运专线路网。

关键词：铁路客运专线；路径规划；节点重要度；建设价值排序

中图分类号：U291.6 文献标识码：A

Abstract： According《the city current node layout planning of china（2015-2020）》， analysis of the 103 cities' economic level、population and the importance of the geographical position to passenger rail line's influence. Sorting the construction sequence on the basis of sum of weight of two cities' and acquire the building sequence about china's railway passenger dedicated line. This result can be reference to china's railway line network planning. To calculate the distance of city to city by the latitude and longitude and obtain china's railway passenger dedicated line network by the second short circuit.

Key words： passenger rail line； route planning； node importance； construction value ranking

1 研究背景

根据一带一路、高铁出海、结合国家新型城镇化规划、全国主体功能区规划等。2015年5月由商务部等10部门联合印发《全国流通节点城市布局规划（2015-2020年）》，确定了“3纵5横”全国骨干流通大通道体系，明确划分国家级、区域级和地区级流通节点城市。铁路客运专线的建设是完善全国骨干流通大通道体系的重要保证，加快城市节点间的人口快速转移，缩短乘客旅行时间，努力提升流通节点城市功能，进一步释放消费潜力。在城市节点间建设客运专线的过程中，投资额是主要约束。在有限的投资下，对客运专线建设价值排序，进行路径规划能更好发挥交通产业的基础性和先导性作用。

在路径规划的领域，国内外已经有许多专家学者进行了大量研究。在铁路线网规划方面，文献[1]深入研究了铁路网规模测算和铁路通道布局优化两个层面对与之相关的理论和方法，从宏观层面阐述运用四阶段法设计铁路货运通道布局的原理和方法，提出了基于离散通道投资决策变量的双层铁路货运通道网络设计模型（BR-NDP）。文献[2]基于铁路客货线网建设的波及效应，以产业中所有企业的总生产成本最低及其从业的劳动力总生活质量最高为目标，构建组合优化铁路客运和货运线网的双目标混合整数规划模型。文献[3]分析了铁路网络特征对中长期铁路网规划的要求和影响，构建了干线网络、基本网络以及系统网络的设计方法和模型。文献[4]引入混合整数线性规划模型，通过适当的松弛度和足够强大的切割平面，成功解决真实世界的数据模型。文献[5]考虑费用问题来优化荷兰铁路系统的客运专线线路分配，提出了一种考虑运营成本的替代方法。数学规划模型以最小化运营费用且满足服务约束和容量需求。对线路、线路类型、路径、频率和列车长度进行优化。

2 城市节点的选取与距离计算

2.1 城市节点的选取

由文献[6]《全国流通节点城市布局规划（2015-2020年）》，确定国家级流通节点城市37个，区域级流通节点城市66个。流通节点城市选择的基本方法是：依据流通节点城市的商流、物流、资金流、信息流汇聚和辐射带动能力等基础条件，统筹考虑在流通网络中的战略地位、布局平衡、功能整合等因素，按照规模数量适度、功能结构匹配原则，采取定量与定性相结合的评价方法，从全国4个直辖市和333个地级行政区域（不含港澳台地区）中遴选出全国流通节点城市。并将全国流通节点城市划分为国家级、区域级和地区级。国家和区域级城际节点名称如表1所示。

国家和区域级城际节点地理位置如图1所示：

5 总 结

文本采用城市节点三要素（人口数量、经济水平，地理位置重要度）对节点的重要度进行定量分析。得出各城市节点综合权值。再对两两节点权值求和，并且对节点权值之和进行排序，得到在有限的投资额下，得出首先应当建设的铁路客运专线的节点城市。最后运用次短路算法，得出节点城市客运专线需要经过的沿途中间站。该方法对我国铁路客运专线及相关线网路径规划有一定的参考意义。沿途路径经过的节点城市优化是本论文接下来的研究方向。

参考文献：

[1] 严贺祥. 铁路货运通道布局优化的模型和方法研究[D]. 北京：北京交通大学（博士学位论文），2008.

[2] 蒋永雷，杨忠振，王璐. 铁路客货线网组合优化对产业转移的影响分析[J]. 交通运输系统工程与信息，2011，11（6）：19-24.

[3] 周荣征. 中长期铁路网规划布局及优化方法研究[D]. 成都：西南交通大学（博士学位论文），2011.

[4] Bussieck Michael R， Kreuzer Peter， Zimmermann Uwe T. Optimal lines for railway systems[J]. European Journal of Operational Research， 1997，96（1）：54-63.

[5] M. T. Claessensa， N. M. van Dijkb， P. J. Zwaneveldc. Cost optimal allocation of rail passenger lines[J]. European Journal of Operational Research， 1998，110（3）：474-489.

[6] 中华人民共和国商务部，等. 全国流通节点城市布局规划（2015-2020年）[Z]. 北京：商务部，2015.

[7] 中华人民共和国国家统计局. 2014年中国统计年鉴[M]. 北京：中国统计出版社，2014.

[8] 欧杰，宋迪，周楠燕. 中国高速铁路：建设成本分析[Z]. 中国交通运输系列专题之九，2014.