喀斯特山地城市軌道交通線路選線綜合評(píng)價(jià)研究

文/周靜 王鵬耀

一、研究背景

喀斯特地貌，是地下水與地表水對(duì)可溶性巖石溶蝕與沉淀，侵蝕與沉積，以及重力崩塌、坍塌、堆積等作用形成的地貌，中國(guó)亦稱之為巖溶地貌，為中國(guó)五大造型地貌之一[1]。

山地城市，國(guó)外又叫斜面城市或坡地城市，可以理解為修建在傾斜的山坡地面上的城市[2]。山地城市一般包含狹義和廣義兩種類型：狹義山地城市是指城市選址修建在傾斜的山地坡面上，如重慶、蘭州、拉薩等城市[3]；有些城市盡管修建在平坦的地域，但因其周圍地貌條件復(fù)雜，從而對(duì)城市的空間發(fā)展、布局結(jié)構(gòu)、氣候環(huán)境及交通組織產(chǎn)生影響，即廣義山地城市，這類城市也視為山地城市，如昆明、貴陽(yáng)、杭州、南京等[4]。

喀斯特山地城市屬于山地城市，同時(shí)具有特殊的喀斯特地貌，即具有喀斯特地貌的山地城市。

城市軌道交通是一項(xiàng)投資大、涉及面廣、綜合性強(qiáng)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。它的建設(shè)對(duì)城市發(fā)展將產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)影響，是城市發(fā)展的百年大計(jì)。在城市軌道交通項(xiàng)目中，選線專業(yè)是工程設(shè)計(jì)的前置專業(yè)，大部分設(shè)計(jì)工作需在選線工作完成后才能開展，線路方案的優(yōu)劣直接影響著工程的投資和設(shè)計(jì)。目前，國(guó)內(nèi)外開展城市軌道交通線路選線的研究工作不多，并且還沒(méi)有專門針對(duì)喀斯特山地城市軌道交通線路選線的研究，故開展喀斯特山地城市軌道交通線路選線研究工作很有必要。

二、影響因素分析

影響喀斯特山地城市軌道交通線路選線的因素很多，宏觀因素如城市規(guī)劃，微觀因素如站點(diǎn)地質(zhì)條件和管網(wǎng)情況，均會(huì)對(duì)站點(diǎn)選址起到不同程度的影響。根據(jù)城市軌道交通線路工程規(guī)范要求及城市軌道交通選線常規(guī)外部要素，結(jié)合貴陽(yáng)市軌道交通1、2、3號(hào)線一期工程實(shí)施及調(diào)研情況，并根據(jù)軌道交通專家對(duì)于喀斯特地區(qū)建設(shè)意見，歸納總結(jié)出影響喀斯特山地城市軌道交通線路選線的主要因素如下：

1.地形地貌和地質(zhì)條件

喀斯特山地城市地形起伏大，而軌道交通線路縱坡又必須滿足相關(guān)規(guī)范，故喀斯特山地城市地形會(huì)對(duì)軌道交通線路縱坡產(chǎn)生影響。此外，由于喀斯特山地城市巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，施工中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)巖溶破碎帶、大型溶洞和溶腔、巖溶管道水和暗河，這對(duì)軌道交通線路走向、車站選址、車站埋深等將產(chǎn)生較大影響。

2.城市規(guī)劃及建設(shè)情況

（1）城市規(guī)劃

與軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃及線路選線等有關(guān)的城市規(guī)劃主要有城市總體規(guī)劃和城市土地利用規(guī)劃。與城市總體規(guī)劃是否相符，會(huì)直接影響軌道交通項(xiàng)目是否能通過(guò)審批。與土地利用規(guī)劃的協(xié)調(diào)度，會(huì)影響喀斯特山地城市軌道交通線路前期手續(xù)辦理周期及工程建設(shè)費(fèi)用。

（2）城市建設(shè)

與城市建設(shè)的結(jié)合，會(huì)對(duì)軌道交通線路局部走向產(chǎn)生影響。因此，軌道交通線路選線應(yīng)與城市建設(shè)相結(jié)合是規(guī)劃決策層的常規(guī)建議。若在選線階段沒(méi)有考慮城市建設(shè)因素，而在后期決策過(guò)程中要求軌道交通與城市建設(shè)結(jié)合，則對(duì)線路方案會(huì)產(chǎn)生一定影響。國(guó)內(nèi)近十年結(jié)合城市規(guī)劃實(shí)施的軌道交通TOD模式就是與城市建設(shè)的深度融合。

3.城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力

城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力決定了軌道交通線路制式的選擇、線路的敷設(shè)方式，并影響項(xiàng)目是否可以開工建設(shè)。根據(jù)國(guó)家政策，軌道交通線路制式的選擇與當(dāng)?shù)刎?cái)政收入息息相關(guān)。同時(shí)政府方應(yīng)建立透明規(guī)范的資本金及運(yùn)營(yíng)維護(hù)資金投入長(zhǎng)效機(jī)制，確保城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)資金及時(shí)足額到位。

4.客流吸引條件

客流吸引條件會(huì)直接影響軌道交通線路走向及車站的選址。運(yùn)送乘客是軌道交通最重要的功能，客流的多少是影響軌道交通線路選線最直接的因素之一。在線路走向選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮沿線既有和規(guī)劃的主要客流集散點(diǎn)以及各類交通樞紐，并應(yīng)與城市綜合交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，以利于最大限度地吸引客流，方便乘客出行。

5.工程實(shí)施條件

工程實(shí)施條件對(duì)軌道交通線路局部走向會(huì)產(chǎn)生影響。在拆遷難度較大、下穿建（構(gòu)）筑物多、交通疏解難等復(fù)雜的工程實(shí)施條件下，會(huì)導(dǎo)致軌道交通建設(shè)成本大幅增加，建設(shè)周期延長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)增大，故通常會(huì)通過(guò)調(diào)整線路方案來(lái)降低各種風(fēng)險(xiǎn)。

6.社會(huì)效益

在軌道交通選線階段，應(yīng)考慮軌道交通產(chǎn)生的社會(huì)效益，比如緩解交通擁堵、增加就業(yè)崗位、帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、節(jié)約能源及保護(hù)環(huán)境等?？紤]社會(huì)效益因素后，會(huì)對(duì)軌道交通線路走向、曲線半徑和坡度設(shè)置等產(chǎn)生影響。

7.生態(tài)環(huán)境因素

軌道交通線路的走向和敷設(shè)方式還受制于生態(tài)環(huán)境因素?？λ固厣降爻鞘猩鷳B(tài)環(huán)境較為脆弱，在軌道交通選線階段，為保護(hù)環(huán)境，需盡量避繞森林公園、水源保護(hù)區(qū)及風(fēng)景名勝區(qū)等，從而使線路走向發(fā)生改變。

三、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（一）評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則

1.系統(tǒng)性原則

評(píng)價(jià)體系要能全面并系統(tǒng)性地反映喀斯特山地城市軌道交通線路選線的特點(diǎn)。在選擇多項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系時(shí)，要分析各指標(biāo)是否能夠全面反映評(píng)價(jià)對(duì)象各方面的特征，同時(shí)各指標(biāo)之間是否相互協(xié)調(diào)、相互補(bǔ)充。

2.科學(xué)性原則

評(píng)價(jià)體系的建立需遵守客觀科學(xué)的原則?？茖W(xué)性的原則一方面是指評(píng)價(jià)指標(biāo)之間關(guān)系協(xié)調(diào)，不能出現(xiàn)相互矛盾或相互沖突的情況；另一方面，評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)要充分結(jié)合喀斯特山地城市的特點(diǎn)，以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)做修正。

3.定性和定量指標(biāo)相結(jié)合的原則

喀斯特山地城市軌道交通線路選線的影響因素，有定量因素，也有定性因素，若要使綜合評(píng)價(jià)更具客觀性，就必須堅(jiān)持定量和定性指標(biāo)相結(jié)合的原則，這樣才能既有利于系統(tǒng)模型的處理，又可彌補(bǔ)單純定量評(píng)價(jià)的不足以及數(shù)據(jù)本身存在的某些缺陷。

4.個(gè)性與共性結(jié)合的原則

喀斯特山地城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，與平原城市、山地城市的軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系有共性的指標(biāo)，但也需結(jié)合喀斯特山地城市的特點(diǎn)，找出喀斯特山地城市的個(gè)性指標(biāo)，比如地形地貌、地質(zhì)條件等因素。

5.獨(dú)立性原則

在選取指標(biāo)時(shí)，應(yīng)保證指標(biāo)之間的獨(dú)立性，避免指標(biāo)相容。因此，指標(biāo)的選取既要全面又要精煉，要對(duì)喀斯特山地城市軌道交通線路選線方案的評(píng)價(jià)具有明顯的敏感性。

6.簡(jiǎn)易和實(shí)用性原則

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系既要言簡(jiǎn)意賅、易于掌握、避免繁瑣，又要具備實(shí)際應(yīng)用功能和較強(qiáng)的可操作性。避免指標(biāo)中顯見的包含關(guān)系，對(duì)隱含的相對(duì)關(guān)系，要在模型中以適當(dāng)方法加以消除。

（二）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系確定

通過(guò)研究喀斯特山地城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則、主要影響因素、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，提出喀斯特山地城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)的相關(guān)指標(biāo)，建立初步的評(píng)價(jià)體系，形成調(diào)查問(wèn)卷。然后根據(jù)德爾菲法，發(fā)放電子問(wèn)卷，紙質(zhì)問(wèn)卷，咨詢貴陽(yáng)市軌道交通建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、研究院所等相關(guān)單位的專家意見。通過(guò)對(duì)專家進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，歸納整理各個(gè)專家對(duì)指標(biāo)的意見，調(diào)整指標(biāo)體系，最終形成喀斯特山地城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體指標(biāo)見表1。

表1 喀斯特山地城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

四、貴陽(yáng)市軌道交通線路選線綜合評(píng)價(jià)

1.評(píng)價(jià)體系指標(biāo)權(quán)重總體分析

通過(guò)前述分析，對(duì)已建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，按照層次分析法，建立判斷矩陣，通過(guò)發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查，整合各專家的矩陣表，取得平均數(shù)，使用計(jì)算機(jī)軟件yaahp得出貴陽(yáng)市城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重列表（見表2）。

表2 貴陽(yáng)市城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重列表

通過(guò)一致性指標(biāo)（CI）與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（RI）的比較，對(duì)該權(quán)重列表進(jìn)行一致性判別。經(jīng)檢驗(yàn)判別一致性比例小于0.1，說(shuō)明該指標(biāo)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，評(píng)價(jià)體系合理，各項(xiàng)指標(biāo)可以作為貴陽(yáng)市城市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.模糊綜合評(píng)價(jià)法的因素集確定

根據(jù)前述分析得到的模糊綜合評(píng)價(jià)因素集如下：

第 一 層 為：A={B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7}。

第 二 層 為：B1={C1,C2}；B2={C3,C4，C5,C6，C7}；B3={C8,C9，C10,C11}；B4={C12,C13，C14,C15}；B5={C16,C17，C18,C19}；B6={C20,C21，C22}；B7={C23,C24，C25，C26}。

3.定性指標(biāo)與定量指標(biāo)的無(wú)量綱處理

（1）定性指標(biāo)無(wú)量綱處理

通過(guò)收集分析貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期的初步設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告、水土保持報(bào)告、客流預(yù)測(cè)報(bào)告、節(jié)能報(bào)告、地質(zhì)災(zāi)害報(bào)告及用地預(yù)審等資料，制作出貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期線路選線評(píng)價(jià)的調(diào)查問(wèn)卷，并發(fā)放給貴陽(yáng)市城市軌道交通集團(tuán)有限公司員工調(diào)查。通過(guò)整理計(jì)算，得出貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期工程各個(gè)定性指標(biāo)的平均分，最后再利用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)各指標(biāo)平均分進(jìn)行無(wú)量綱處理。

（2）定量指標(biāo)無(wú)量綱處理

通過(guò)收集分析貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期的初步設(shè)計(jì)、客流預(yù)測(cè)報(bào)告等，得出各線路定量指標(biāo)的實(shí)際值，再利用Z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)各指標(biāo)實(shí)際值進(jìn)行無(wú)量綱處理（詳見表3）。

表3 貴陽(yáng)市軌道交通線路選線評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)量綱處理匯總表

4. 分層綜合評(píng)判

通過(guò)以上分析，結(jié)合模型公式B=AoR進(jìn)行計(jì)算，其中o表示模糊算子M（·，+）。

5. 高層次綜合評(píng)判

根 據(jù) 公 式A={B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7},

權(quán)重A=(0.1684,0.2719,0.1071,0.2429,0.1071,0.0408,0.0618)得 出綜合評(píng)判指標(biāo)。

通過(guò)計(jì)算分析得出，貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期工程線路選線綜合評(píng)價(jià)按照分值排序?yàn)椋嘿F陽(yáng)市軌道交通3號(hào)線一期、貴陽(yáng)市軌道交通2號(hào)線、貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線。

6. 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

結(jié)合各指標(biāo)的權(quán)重分析，對(duì)于整個(gè)線路選線綜合評(píng)價(jià)，3號(hào)線一期線路方案最優(yōu)，2號(hào)線線路方案次之，最后為1號(hào)線線路方案。從前面的研究可知，按照權(quán)重的大小排序，各準(zhǔn)則層的重要性依次為城市規(guī)劃、客流吸引條件、地形地貌條件、工程投資和工程實(shí)施條件、環(huán)境影響、社會(huì)效益?，F(xiàn)從最重要的城市規(guī)劃、客流吸引條件、地形地貌條件來(lái)分析3條線路中的最優(yōu)線路。

在城市規(guī)劃方面，1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期都非常契合貴陽(yáng)市的城市發(fā)展方向，與城市總體規(guī)劃相符合，同時(shí)帶動(dòng)沿線土地集約開發(fā)，與土地利用發(fā)展相協(xié)調(diào)，各條線路差距較小。在客流吸引方面，3號(hào)線一期工程是貴陽(yáng)市南北向主要的骨干線，串聯(lián)貴陽(yáng)市主要區(qū)域有花溪區(qū)、經(jīng)開區(qū)、云巖區(qū)、南明區(qū)、烏當(dāng)區(qū)。覆蓋了城市的主要客流廊道，且線路近期全日客運(yùn)量為3條線路中最大的，其次為2號(hào)線，1號(hào)線客流為3條線路中最小的。在地形地貌方面，2號(hào)線最小曲線半徑（300≤ R≤400）最少，1號(hào)線次之，3號(hào)線一期最多。同時(shí)，對(duì)于大于25‰的坡度，3號(hào)線一期最少，2號(hào)線次之，1號(hào)線最多。另外，1號(hào)線和2號(hào)線都從觀山湖區(qū)到老城區(qū)，線路落差大，存在長(zhǎng)大坡道，3號(hào)線一期線路無(wú)長(zhǎng)大坡道。在地形地貌方面，2號(hào)線最優(yōu)，3號(hào)線次之，最后為1號(hào)線。最后結(jié)合各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行綜合分析得出，3號(hào)線一期線路方案最優(yōu)，2號(hào)線線路方案次之，最后為1號(hào)線線路方案。

指標(biāo) 指標(biāo)類型 1號(hào)線 2號(hào)線 3號(hào)線一期 備注12 C12客流出行廊道的覆蓋效益型定量指標(biāo)0.12 1.21 2.12 線路近期全日客運(yùn)量13 C13與大型客流集散點(diǎn)的連通 0.93 0.28 2.24 初步設(shè)計(jì)近期客流14 C14與其他交通方式的銜接 2.28 0.77 0.39 15 C15車站選址 效益型定性指標(biāo) 0.01 1.88 1.56 16 C16工程地質(zhì)條件 0.09 1.28 2.08 17 C17拆遷工程數(shù)量 效益型定量指標(biāo) 1.04 2.20 0.21 房屋征收及綠化遷移18 C18交通疏解難易度 效益型定性指標(biāo) 0.00 1.73 1.73 19 C19下穿建（構(gòu)）筑物數(shù)量 效益型定量指標(biāo) 1.50 1.93 0.02 20 C20交通擁堵緩解0.26 0.96 2.23 21 C21TOD作用 1.15 0.15 2.15 22 C22節(jié)能環(huán)保 1.73 1.73 0.00 23 C23生態(tài)環(huán)境 1.24 2.10 0.11 24 C24運(yùn)營(yíng)環(huán)境 1.95 1.47 0.03 25 C25景觀環(huán)境 0.00 1.73 1.73 26 C26人文古跡 0.28 0.93 2.24 效益型定性指標(biāo)

五、結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法[5]對(duì)喀斯特山地城市軌道交通線路選線建立綜合評(píng)價(jià)模型。并以貴陽(yáng)市為例，以該評(píng)價(jià)模型對(duì)貴陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線、2號(hào)線、3號(hào)線一期線路選線進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，準(zhǔn)則層中七個(gè)主要影響因素重要性依次為：城市規(guī)劃（權(quán)重為0.2719）、客流吸引條件（權(quán)重為0.2429）、地形地貌條件（權(quán)重為0.1684）、工程投資（權(quán)重為0.1071）、工程實(shí)施條件（權(quán)重為0.1071）、環(huán)境影響（權(quán)重為0.0618）、社會(huì)效益（權(quán)重為0.0408）。

對(duì)于B1地形地貌條件，2號(hào)線最優(yōu)，3號(hào)線一期次之，最后為1號(hào)線；對(duì)于B2城市規(guī)劃，1號(hào)線最優(yōu)，3號(hào)線一期次之，最后為2號(hào)線；對(duì)于B3工程投資，1號(hào)線最優(yōu)，2號(hào)線次之，最后為3號(hào)線一期；對(duì)于B4客流吸引條件，3號(hào)線一期最優(yōu)，2號(hào)線次之，最后為1號(hào)線；對(duì)于B5工程實(shí)施條件，2號(hào)線最優(yōu)，3號(hào)線一期次之，最后為1號(hào)線；對(duì)于B6社會(huì)效益，3號(hào)線一期最優(yōu)，2號(hào)線次之，最后為1號(hào)線；對(duì)于B7環(huán)境影響，2號(hào)線最優(yōu)，1號(hào)線次之，最后為3號(hào)線一期。經(jīng)過(guò)綜合評(píng)價(jià)后得出，3號(hào)線一期線路方案最優(yōu)，2號(hào)線線路方案次之，最后為1號(hào)線線路方案。