利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件综合评价模型应用

刘勇

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 线路站场设计研究院，湖北 武汉 430063）

0 引言

市域（郊）铁路（suburban railway）是为都市圈中心城市城区连接周边城镇组团及其城镇组团之间提供公交化、大运量、快速便捷的轨道交通系统，是城市综合交通体系的重要组成部分［1］。随着我国城市化进程加快，都市圈（群）迅速发展，并且国家十分重视市域（郊）铁路发展，将利用既有铁路开行市域（郊）列车作为优先考虑的市域（郊）铁路建设模式，并要求加强对既有铁路资源利用的可行性论证。

理论研究层面，Priemus等［2-3］研究了国外主要城市利用或部分利用既有铁路为城市提供客运服务的优点。我国研究主要集中在利用既有铁路开行市域（郊）列车的开行方案、可行性和建设管理模式等方面［4-12］，对利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件分析和决策评价方面的研究较少，在进行具体建设方案比选时，多依赖定性的主观判断，尚未形成系统的、定量的、具有普适性的评价理论与方法。

针对利用既有铁路开行市域（郊）列车建设模式特征，梳理研究分析其建设基本条件，构建层次化指标体系，建立基于AHP-模糊综合评价法的利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件综合评价模型，使方案评价定量化，通过综合评价模型的应用，以期形成系统的、定量的评价理论，实现对利用既有铁路开行市域（郊）列车的不同方案进行定量化分析，以遴选最优方案。

1 利用既有铁路开行市域（郊）列车建设基本条件

分析利用既有铁路开行市域（郊）列车的可行性，需要对其建设方案进行综合评价，以供决策参考。在建立综合评价体系前，应对建设的基本条件进行分析。分别从城市条件、客流条件、既有铁路条件和经济性4个方面进行分析，讨论各类因素对于利用既有铁路开行市域（郊）列车的影响。

1.1 城市条件

市域（郊）铁路的主要特征是连接城市与郊区、中心城市与卫星城、重点城镇间。发展市域（郊）铁路应与城市的总体发展规划相协调，同时城市的经济发展水平、人口规模、沿线公共交通情况和沿线土地性质等因素决定了城市发展市域（郊）铁路的必要性和利用既有铁路开行市域（郊）列车的可行性。

1.2 客流条件

客流条件是利用既有铁路开行市域（郊）列车的基础，包括线路走向、客流量、客流类型和可达性等因素。

（1）线路走向与客流方向一致性。线路走向与客流方向的一致性是评价其客流吸引能力的主要依据，只有线路走向与城市通勤客流主要出行方向一致或大体一致，利用既有铁路开行市域（郊）列车的客流才能得到保障。

（2）客流量、客流类型及可达性。客流量是轨道交通规划设计与运营管理的基础。评价利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件时，客流量和客流类型是评价确定其建设方案的基础，也是决定其可行性和必要性的关键因素。同时，对利用既有铁路开行市域（郊）列车建设基本条件进行评价时需要考虑城市外围组团或新城到市区其他地区的可达性。

1.3 既有铁路条件

既有铁路条件是利用既有铁路开行市城（郊）列车需要重点考虑的因素，包括既有铁路通过能力利用率、平纵断面条件、主要服务时段等因素。

（1）通过能力利用率。利用既有铁路开行市域（郊）列车大部分情况是利用既有铁路的富余能力，这决定了市域（郊）列车的开行密度和服务水平。

（2）既有铁路的平纵断面条件。直接决定市域（郊）列车的运行状态、列车运行速度以及是否需要限速等，并直接影响市域（郊）铁路的服务水平；对于既有铁路改造后开行市域（郊）列车的，既有铁路平纵断面条件决定了改造工程量大小，并影响工程造价。

（3）既有铁路早晚高峰发车间隔。市域（郊）铁路的主要服务时段或行车密度较高时段为早晚高峰时段，既有铁路早晚高峰发车间隔是需要重点考虑的因素，决定了利用既有铁路开行市域（郊）列车建设项目的可行性和未来的服务水平。

（4）既有铁路车站情况。既有铁路通常站间距较大，在城市内部主要客流集散点不一定设有车站。因此，需要在既有铁路沿途的客流集散点增设车站以扩大客流吸引范围，或通过增设车站提高线路通过能力。同时，铁路客流和市域（郊）列车客流流线组织存在差异，还需对车站整体设施设备进行改造，以适应旅客乘车需求。

（5）列控系统。既有铁路列控系统设计能力应当与开行的市域（郊）列车选型和要求的最小追踪行车间隔相匹配。对于利用既有铁路开行市域（郊）列车的线路，既有铁路列控系统若不满足市域（郊）列车开行需求，需要对既有列控系统进行改造。

（6）车辆设施。利用既有铁路开行市域（郊）列车，市域（郊）车辆一般采用动车组列车，所选车辆与既有铁路的车辆选型有所不同，从资源共享的角度考虑，既有车辆设施设备最好能被利用或稍加改造后利用。若既有铁路无车辆设施或者车辆设施无扩建改造条件，需要增设供市域（郊）列车运用的车辆段。

1.4 经济性

经济性是利用既有铁路开行市域（郊）列车项目建设基本条件中非常重要的因素，需要考虑工程造价、运营维护成本和车站综合物业开发成本等。

（1）工程造价。利用既有铁路开行市域（郊）列车的一个主要优势是造价低，若工程造价过高，就会失去优势。

（2）运营维护成本。运营维护成本为市域（郊）线路运营期间的主要支出，在对利用既有铁路开行市域（郊）列车建设基本条件进行评价时，需考虑其运营维护成本。

（3）车站物业开发。通过地方政府和国有铁路企业合作，围绕既有车站进行综合物业开发，可以有效盘活既有铁路站场及周边可开发的铁路土地资产，使得沿线居住、商务办公、休闲娱乐等多功能设施与车站站点有机结合，进而发挥客流增加的累积效应，提高票款收入，共同实现市域（郊）铁路的社会效益和经济效益，因此，车站综合物业开发也是需要考虑的因素。

2 综合评价指标体系构建

通过对利用既有铁路开行市域（郊）列车建设的基本条件进行分析，从城市条件、客流条件、既有铁路条件、经济性4 个方面筛选整合出16 个指标构建AHP结构综合评价指标体系（见图1）。

图1 AHP结构综合评价指标体系

3 评价指标权重计算

邀请行业权威专家13 名，采用1~9 打分标度法在B 层、C 层各层次元素中进行两两因素比较，进行重要度打分，构造判断矩阵。应用层次分析法，计算准则层（B 层）中的4 个一级指标和指标层（C 层）16 个二级指标权重。

3.1 准则层权重计算

整理专家打分数据，得到准则层重要度打分表，根据打分表得到判断矩阵A：

判断矩阵的一致性检验公式如下：

式中：CR 为一致性比例，CR<0.1时，可以认为判断矩阵具有满意的一致性；RI 为平均一致性指标；CI 为一致性指标；n为准则层指标数量，n=4；λmax为最大特征值，判断矩阵A的最大特征值λmax= 4.121 1。通过计算，CR=0.044 852<0.1，判断矩阵A具有满意的一致性。

计算准则层各指标权重见表2。

表2 准则层重要度及权重

3.2 指标层权重计算

（1）按以上步骤，依据专家打分结果，分别构建城市条件、客流条件、既有铁路条件、经济性对应的指标层判断矩阵B1~B4。

（2）计算各判断矩阵的最大特征值，一致性检验结果见表3。

表3 指标层各判断矩阵一致性检验

（3）通过计算得到准则层下各指标权重（见表4）。

表4 综合评价指标权重

4 模糊综合评价等级构建

4.1 确定评价等级

利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件评价因素集，共有4个准则下的16个指标。分析各个指标，以定量为主、定性为辅的原则构建评价等级，具体见表5。设置评价等级集V={v1，v2，v3，v4，v5}={劣，差，中，良，优} ={1，2，3，4，5}，即劣、差、中、良、优分别对应评价分值1、2、3、4、5。

4.2 评价结果分析与评定

通过模糊矩阵合成运算得到模糊综合评价的结果向量，按最大隶属度原则确定评价等级，据此分析评定特定城市利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件的得分和等级。

根据评价等级集V，按5 分制对特定城市利用既有铁路开行市域（郊）列车方案进行打分，按分数区间划分为优、良、中、差、劣5 个等级。各级别含义如下：

（1）优：各指标均很好，方案合理完善，经济社会效益好，具备可行性。

（2）良：各指标均较好，方案较合理完善，经济社会效益较好，具备一定的可行性。

（3）中：主要指标较好，方案一般，经济社会效益一般，可行性一般。

（4）差：各指标较差，方案较差，经济社会效益较差，可行性不够。

（5）劣：各指标差，方案差，经济社会效益差，可行性差。

5 模型应用

以浙江省金华市为例，应用构建的综合评价模型分析并评价金华市利用既有铁路开行市域（郊）列车的基本条件，选择最优方案。

5.1 金华市利用既有铁路开行市域列车方案

金华市提出利用既有金千铁路、金温货线及金温铁路、拟建金建铁路的富余能力开行金华—兰溪、金华—武义—永康段市域列车。金华—兰溪通道包括既有的金千铁路和拟建的金建铁路，金华—永康通道包括既有金温货线和既有金温铁路，金华铁路枢纽总布置见图2。

金华市利用既有铁路开行市域列车的方案构成具体如下：

（1）金华—兰溪通道。方案1：直接利用既有金千铁路富余能力开行市域列车；方案2：对既有金千铁路增建二线电气化改造后，利用其富余能力开行市域列车；方案3：直接利用拟建金建铁路的富余能力开行市域列车。

（2）金华—永康通道。方案1：对既有金温货线增建二线电气化改造后，利用其富余能力开行市域列车；方案2：直接利用既有金温铁路富余能力开行市域列车。

5.2 金华市利用既有铁路开行市域列车方案评价

依据确立的综合评价模型和模糊综合评价等级，从金华的城市条件、客流条件、既有铁路条件和经济性4 个方面梳理相关指标，邀请5 位相关专家对兰溪—金华—永康段利用既有铁路开行市域列车的方案进行打分。打分专家权重相同。

5.2.1 金华—兰溪段方案评价

依据专家打分结果，对金华—兰溪段方案进行单因素评价。

方案1准则层各指标单因素评价矩阵：

由表4得到准则层城市条件、客流条件、既有铁路条件和经济性指标的权重向量分别如下：

因此，方案1 评价结果向量为：=W1⋅=(0.782，0.138，0，0.080，0)。那么，方案1 的城市条件得分为：= 5 × 0.782 + 4 × 0.138 + 3 × 0 +2 × 0.080 + 1 × 0 = 4.622，客流条件、既有铁路条件、经济性条件得分分别为2.896、2.223、4.473。

依据上述方法，计算各方案准则层评价结果见表5。

表5 金华—兰溪段各方案准则层评价结果

根据模糊综合评价原理，金华—兰溪段方案1的最终 评 价 得 分s1= 4.622 × 0.076 9 + 2.896 × 0.560 4 +2.223 × 0.293 7 + 4.473 × 0.069 1 = 2.941。同理，方案2最终评价得分s2=3.379，方案3 最终评价得分s3=3.440。

5.2.2 金华—永康段方案评价

依据专家打分结果，得到各方案单因素评价矩阵。

方案1准则层各指标单因素评价矩阵为：

方案2准则层各指标单因素评价矩阵为：

依据5.2.1 中表述的方法，计算各方案准则层的得分，评价结果见表6。

表6 金华—永康段各方案准则层评价结果

根据模糊综合评价原理，金华—永康段方案1、方案2最终评价得分分别为2.843、3.431。

5.3 评价结果分析

兰溪—金华—永康段开行市域列车各方案的综合评分见表7。

表7 兰溪—金华—永康段开行市域列车各方案综合评分

金华—兰溪段方案3 综合评分最高，为3.440，评价等级“良”，且各指标得分较均衡，表明各项指标均较好，方案较合理完善，经济社会效益较好，有一定的可行性。

金华—永康段方案2 综合评分最高，为3.431，评价等级“良”，表明各项指标均较好，方案较合理完善，经济社会效益较好，有一定的可行性。

6 结束语

针对当前利用既有铁路开行市域（郊）列车建设项目方案比选时，更多依赖主观判断，尚未形成普适性评价理论和方法的问题，构建了层次化指标体系，建立基于AHP-模糊综合评价法的利用既有铁路开行市域（郊）列车基本条件的综合评价模型，并应用该模型对金华市利用既有铁路开行市域列车的多个方案进行评价，遴选出最优方案。评价结果与中铁第四勘察设计院集团有限公司的推荐意见一致，证明该综合评价模型的正确性和普适性，可实际应用，为决策者提供科学依据。