城际铁路线网布局方案比选与软件开发

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Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
城际铁路线网布局方案比选与软件开发
吕明, 罗霞, 朱海 LV Ming, LUO Xia, ZHU Hai 西南交通大学 交通运输与物流学院,四川省 成都市 610031 School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
LV Ming, LUO Xia, ZHU Hai. Selection of inter-city railway network layout scheme and software development. Computer Engineering and Applications
Abstract：Considering characteristics of Inter-city Railway network layout and the benefits of planners, users, stakeholders and construction implementers, the evaluation index system is established. Also, definitions and calculation methods of indexes are given. Then，the quantitative indexes were normalized by using efficacy coefficient method and their weights were calculated by using entropy method. After that, Selection method of Inter-city Railway network layout scheme is introduced on the basis of SPA (Set Pair Analysis) principle and software is made by Qt. Finally, the feasibility of this method is verified with an example.
本文从规划者和相关者的角度出发，建立了线 网的结构特征准则层；从相关者和使用者的角度建 立了线网的社会效益准则层；从工程实施者的角度 建立了线网的可实施性准则层。上述三个准则层从 规划者、使用者、相关者及工程实施者四方利益出 发，体现出线网布局规划方案决策是权衡多方利益 以及进行价值判断的多目标冲突分析过程[2]。除了 上述的三个方面外，还有很多相关的因素也应该纳 入考虑，因此建立其他相关因素准则层予以说明。
指标在综合评价中的作用越小，其权重也就越小，
反之，越大。这样可能会导致和现实不一样的情况：
譬如某项指标其实很重要，但是通过这种定权方
法，定出的权重可能是最小的。因此只适用于相对
评价（即是多个方案的比选）而不适用于绝对评价，
只适用于指标层的构权而不适用于中间层的构权。
设 Bij (i = 1, 2,…,n；j = 1, 2,…,m) 是第 i 个 方案的第 j 个评价指标规范化处理后的值，则用熵
由于我国城际铁路尚处以初步规划建设阶段， 主要为区域内中心城市间或各城镇间提供交通走 廊服务。针对城际铁路的研究以通道功能较多，专
门针对城际铁路线网布局的研究较少。对于线网布 局的研究主要以城市轨道交通方向居多，主要侧重 于线网规划评价内容和评价指标体系的建立[3][4]。 针对线网布局方案评价的研究大多采用绝对评价 方法[5][6]，主观性较强且对不确定因素考虑较少， 存在一定的局限性。
S1 S0
（5）
B41 为正向指标，值越大，证明与土地利用的
吻合程度越高。
2) 与其他交通方式的协调 B42
城际铁路线网布局规划应考虑与区域内各种 交通方式相互衔接和合理分工，考察城际铁路线网
与其他交通方式换乘节点的布局是否合理，即通过
各换乘节点单位时间客流疏散效率的离散系数来
衡量，即：
∑ B42 =
2.2.3 线网的社会效益 B3
1) 乘客出行的时间成本节省 B31
城际铁路的建成将对改善区域旅客出行质量，
主要表现在对出行时间成本的影响上。具体可表示
为：
B31 = M ⋅ β ⋅α
（4）
式中， B31为时间成本节省， M 为预测区域城
际铁路年总出行量；β 为城际铁路平均出行节省时
间；α 为区域复合劳动价值系数。乘客出行的时间
研究方向：城市及区域交通规划与发展战略研究；朱海（1988—），男，在读博士研究生，研究方向：综合交通 系统优化。E-mail: tiger_lvming@
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2 线网布局方案评价指标的选取 2.1 评价指标体系构建
具体的评价指标体系如图 1 所示。
图 1 城际铁路线网布局规划评价指标体系
2.2 评价指标定量化
2.2.1 线网结构特征 B1
1) 线网覆盖率 B11
指各线网方案连通城市群区域内主要城镇(主 要客流集散点)的换算个数与规划区内所有主要城 镇(主要客流集散点)换算个数的比值：
N =Plink / Ptoa
（1）
式中， Plink 为方案连通城市群区域内主要城镇
(主要客流集散点)的换算个数；Ptoa 为规划区内所有
主要城镇(主要客流集散点)换算个数。线网覆盖率
B11 为正向指标；值越大，表明线网的服务水平越
高。
2) 综合线网密度 B12
综合线网密度反映了该地区线网的服务水平 和负荷程度，也反映了线网布局的结构合理性；在
式 （10）中， k 为大于 0 的常数。 根据上述信息熵的概念，对于给定的 j（第 j 个
评价指标），其评价指标值 Bij 的差异越大，表明该
项指标对方案的比较作用越大，即该项指标包含和
传输的信息越多。信息的增加意味着熵的减少，熵
可以用来度量信息量的大小。
值得注意的是，采用熵值法确定指标权重的原
理为：当某项指标的特征值之间的差异性越小，该
值法确定指标权重的步骤如下。
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Step1. 计算第 j 项指标下，第 i 个方案的特征
比重 Pij 。
n
∑ Pij = Bij / Bij i =1 n
∑ 这里假定 Bij ≥ 0 ，且 Bij > 0 。 i =1
（8）
3) 区间型指标：
设 x* 为 xi 的最佳值， [xa , xb ] 为 xi 的可变动区
间，则有：
⎧ xi − xa
di
=
di (xi )
=
⎪⎪ x*
⎨ ⎪
xb
− xa −< xi ≤ x* x* ≤ xi < xb
2.4 熵值法确定权重系数
（9）
信息熵的意义主要为：在实验之前，它是实验
2) 分期建设的合理性 B22
城市群城际铁路网络规划后实施的时间很长，
线网建设顺序和进度应适应沿线各大中城市发展
和经济发展，线网覆盖范围应与区域城市化进程总
体规划吻合。指标考察各方案分期建设的线网与区
域城市群分期发展重点的吻合程度，通常主要由相
关专家和技术人员根据经验确定[4]。 B22 为正向指
标，专家评分值越高，表明线网的可实时性越好。
关键词：城际铁路；线网布局；方案比选；评价指标；集对分析 文献标识码: A 中图分类号: U125
1 引言
线网布局规划评价是城际铁路线网规划过程 的关键环节，它贯穿于线网布局规划方案构架设计 及评优决策的始终[1]。城际铁路线网布局规划方案 反映的是城际铁路线网布局及结构，是对布局规划 方案进行全面而系统的定性定量分析，以确定城际 铁路线网在布局规划上对城市群社会经济发展程 度和社会经济发展要求的适应情况，从而为拟定规 划方案，优化城际铁路线网规划布局提供依据。
Key words：Inter-city railway; network distribution; plan selection; evaluation index; set pair analysis
摘 要：根据城际铁路线网布局的特点，从规划者、使用者、相关者及工程实施者四方利益出发，考虑线网 结构特征、可实施性、社会效益和其他相关因素等影响因素，建立评价指标体系并给出各指标具体定义和量 化方法。采用功效分析法对指标进行归一化处理并采用熵值法确定各指标值权重，基于集对分析原理提出了 城际铁路线网布局方案比选方法，最后运用 Qt 开发平台编制软件并通过算例验证了该方法的可行性。
成本节省 B31 为为正向指标，值越大，表明线网的
社会效益越好。
2.2.4 其他相关因素 B4 1) 与土地利用的吻合程度 B41
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与土地利用的吻合程度由城际铁路线网规划
区域面积 S1 与区域规划中铁路预留用地面积 S2 的
比值予以表示：
B41 =
本文采用基于熵值-集对分析组合的城际铁路 线网布局方案比选方法，在一定程度上可以减小评 估者评价时的主观性、片面性以及决策者对评估结 果难做决断的现象。最后编制了方案比选软件，结 合算例对方法进行了验证。
基金项目：铁道部科技研究开发计划项目（2010X009-E）、中铁二院院控项目 12198107（12-12） 作者简介：吕明（1986—），男，在读博士研究生，研究方向：综合交通系统优化;罗霞（1962—），女，教授，博士生导师，