线路重要度在铁路网规划的作用

线路重要度在路网布局规划中的应用

在社会经济活动中，一般情况下，重要度较大的结点吸引比它小且距离近的结点，形成较小范围的经济圈，然后它又被吸引至重要度更大的结点（更大的经济中心），区域经济中心将吸引较近的小重要度结点和较远的经济圈，最终，形成整个区域的内在联系。在路网布局规划时，也可参照这个规律，在计算出一般线路重要度的基础上，借用有关数学方法对路网进行初步的布设。实践中，首先需计算结点的重要度，然后对结点进行聚类分层，一般分成二层即可。对较上层结点（如大的区域中心和省会城市）采用完全图的方法，对较下层结点（如50万人口城市以及更小的县级城市）可采用最优树的方法。首先将选出的上层结点两两连接，计算每一条线路的极坐标角θ，然后根据以下步骤对网络进行优化，流程图如图1所示。其中极坐标和重要度的阀值需参考专家经验。步骤一：检查拥有相同结点的任意两条线路的极坐标角差△θ，若△θ小于规定的阀值θ0，则表明两条线路的走向非常相近，转入步骤二；否则重新开始步骤一，直至所有线路考查完毕，转入步骤三。步骤二：对两条走向相近的线路，考查各自的重要度是否小于规定的阀值，对小于阀值的线路加以剔除，均大于阀值则全部保留。然后转入步骤一。步骤三：根据线路所在区域，修正线路重要度。平原地区重要度不变，丘陵地区重要度乘以系数α1（α1=1.12丘陵里程修正系数2），山地地区重要度乘以系数α2（α2=1.12山地里程修正系数2）。转步骤四。步骤四：检查修正后的线路重要度，若小于阀值则剔除。若出现悬挂点（与任何结点不相连），则根据交通区位理论最佳入射角的原理创建必要的连接线，最终形成较为优化的路网布局方案。分别以上层结点作为根结点，根据结点的关联性确定每个根结点的结点圈，再采用最优树原理按以下步骤进行网络连接，流程图如图2所示。步骤一：确定树根结点，并根据地域特点、经济交往等因素确定与该结点有密切联系的结点群。步骤二：按照最优树原理将树根结点与结点圈中的结点进行最优树铺画。步骤三：参考专家经验，以某一阀值为判断条件对相邻结点进行线路添加，直至所有相邻结点检查完毕。当路网所有线路确定之后，铁路的概念网就形成了。在概念网基础上，再根据既有路网实际情况，参考地形地质条件，形成比较符合实际的规划铁路网。

实例

按照区域路网布局思路，结合结点重要度的计算结果[1]，采用聚类分析的方法将需要连通的东北地区城市划分为二个层次：省会城市和省会城市结点圈，如表1所示。根据前文所述线路重要度计算模型，计算出线路重要度如表2所示（表中按重要度排序取前20）。根据前文所述理论，省会层结点采用完全图原理进行布局连接，其他结点在聚类分层后采用最优树原理布局铺画。按最优树布设线网时，一般原则是选取从中心到各结点重要度之和最大的方案。1）省会城市连接概念线。根据完全图原理，区域内省会城市连接概念线如图3所示。3个省会城市连接出3条概念线，但是由于3个结点几乎在一条直线上，依据交通区位法原理，沈阳—哈尔滨的连接线显然应被剔除。2）省会城市与结点圈结点连接概念线。根据最优树原理及大城市间的线路重要度排序，实现省会城市与结点圈内结点之间的连接，如图4中绿线。考虑大城市之间的便捷连接，将相邻大城市之间线路重要度排序靠前的结点加以相连。参考地理条件、区域经济特点等因素，将个别大城市间的连接线剔除，从而建立大城市之间连接概念网见图4中蓝线。3）生成区域主骨干网。区域路网规划还需要考虑不同区域之间的交流通道。东北地区周边的省会城市包括北京、天津、呼和浩特以及隔海相望的济南市；周边重要的城市主要有秦皇岛、赤峰和通辽。将它们连入东北路网，参考既有路网，经过专家咨询，最终形成东北地区铁路骨干网，如图5所示。东北地区铁路骨干网是一个初成规模的概念网，它由一横三纵构成。一横：滨洲、滨绥概念线；三纵：主轴哈大、滨北概念通道，东翼佳木斯—大连概念线，西翼齐齐哈尔—锦州概念线。根据线路重要度法，得到的东北区域骨干网基本覆盖了区域内的大部分重要城市，并与周边区域的主要城市相连接，实现区际交流。形成的骨干网与既有路网基本相符合，同时还生成一些新的线路，如哈尔滨至佳木斯、沈阳至盘锦等线路（《中长期铁路网规划（2008年调整）》包含）。

在铁路网布局中使用定量分析方法的关键在于建立科学有效、易于实现的数学模型。依据新构建的线路重要度计算模型，针对路网布局中不同层次的结点，结合东北地区路网布局规划实例，线路重要度理论在铁路网规划中得到应用和实践。但由于铁路网规划的制约和影响因素多，纯粹的定量分析也不能解决全部问题，只有把定量和定性分析结合起来，参考一定的专家经验，才能制定出符合实际需求的铁路网规划。

本文作者：孙晓峰梁栋工作单位：铁道部经济规划研究院