模糊理论在库格铁路阿尔金山越岭方案研究中的应用

・线路／路基・

模糊理论在库格铁路阿尔金山越岭

方案研究中的应用

段荣成

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安７１００４３）

摘翼：新建铁路库尔勒至格尔木残阿尔空山越岭方童研究中，在传统方章比选的基础上．应用模糊竦合评价理论对影响方童的诸多因素进行量化，并建立模糊优选的模型。最终确定巴什考供垭口方案为曩佳设计方案。验证丁模

糊综合评价法在方蠢研究中的可行性和实用性。

关ｔ词：越岭选残：模糊琼夸评价；传统方法

中圈分类号：Ｕ２１２．３２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—２９５４（２０１２）０３—０００１—０３

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｕｚｚｙＴｈｅｏｒｙ

ｏｎ

ＳｃｈｅｍｅｏｆＰａｓｓｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ

Ａｉｔｕｎ

ＭｏｕｎｔａｉｎｆｏｒＫｏｒｌａ・ＧｏｌｍｕｄＲａｉｌｗａｙ

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Ｄｅｓｉｇｎ

ＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐＬｔｄ．Ｘｉ’ａｎ７１００４３．Ｃｈｉｎａ）

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ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ

１概述

气化铁路。阿尔金山横亘在青海与新疆交界处，是本线必须翻越的天然屏障。越蛉垭口位置、隧道长度及越岭传统的铁路方案比选采用工程经济指标法，并结合高程的选择，直接影响本线线路长度和工程投资。社会、环境、地质、施工等因素的定性分析，方案取舍常因着眼点不同而结论各异；当各方案的工程经济比较差３阿尔金山越岭方案传统法比选分析

异较小时，方案的取舍主要依赖于设计者的经验和立３．１

越岭地段地形、地质条件殛线路方案控制因素场。模糊评价理论首先抽取影响方案决策的因素作为的分析评价对象，建立以评价对象为参数、最优方案为目标的阿尔金山山脉呈ＮＥ向一字形展开，南部柴达木

函数模型；然后由工程师根据经验对参数进行量化赋盆地海拔２

８００

ｍ，北部塔里盆地为８００ｍ，本线经过区

值，通过并不复杂的计算进行排序，最终确定最优方案。域垭口高程为３０５０—３

７００ｍ（图１）。山体总宽度

２库格铁路的概况

州“

“

新建铁路库尔勒至格尔木线是西部地区重要的路网性干线。西起南疆线库尔勒站，途径尉犁县、农二师三十一至三十六团、若羌县、青海油田重镇茫崖行委后引人青藏铁路格尔木站，是一条西部客货共线的单线电

纠Ｌ』∥饥爹‰、川∥：

”■墅』

宣

圳Ⅵ．１从一

一

。，，。，

、＾Ｉ。－＝－一

收稿日期：２０１１—０９—２７‘

作者麓介：殷荣成（１９７７一）．男，工程师．２００１年毕业于兰州铁道学院．

工学学士．Ｅ・ｍａｉｌ：ｄｕａｎ托ｈ５７７５３２＠ｓｉｎａ．ｄ３０ｍ。

接道每准设计

舭矸Ｍｒ

ＳＥ¨ｒＤＡ置Ｄ

Ｄ战删２０１２（８）

万方数据

・线路／路基－

１２０～１６０

段荣成一模糊理论在库格铁路阿尔金山越岭方案研究中的应用

ｋｍ，其中中部山岭区宽度２０一４０ｋｍ，地形陡

３．２．１巴什考供垭口ＣＫ方案（经红柳沟）

线路翻越岭垭口后可以利用巴什考供盆地和红柳沟展线研究该哑口方案，线路从依吞布拉克站引出，与新３１５国道走向一致，穿索尔库尔山间盆地，再沿山前洪积扇以足坡向上展线，最高至海拔３２８３ｍ处，以

１６．９６

峻复杂；山岭两侧洪积扇群发育，尤以北坡为重，宽度

达１０一１００ｋｍ。自然坡度为６％～１０％，洪积扇区地形

较为整齐，有利于线路展线。３．２越岭方案简述

自北向南共研究了拉配泉垭Ｉ＝Ｉ、金雁山垭口、巴什考供垭口、霄克垭口等４个垭口的多个越岭线路方案，其中拉配泉、金雁山两垭口已经在宏观走向方案中比选后予以放弃。以下就巴什考供垭口、霄克垭口沿米兰河方案、霄克垭口沿若羌河方案等３个垭口的越岭线路方案进行比选。

ｋｍ隧道穿越阿尔金山巴什考供垭口，后线路折向

西沿红柳沟上游宽谷区展线而下，以最长４．０６ｋｍ短隧道群穿越红柳沟南山，再沿山北洪积扇足坡展线而下至米兰镇。设米兰站，沿３１５国道南侧西行，至比较终点。方案比选示意见图２．方案工程经济比较见表ｌ。

＼．冬貉爨？≥雾

表１

阿尔金山线路越岭方案工程经济比较

城东６．０ｋｍ处设若羌站，至比较终点。３．２．３霄克垭口沿若羌河ｌＩＣＫ方案

线路翻垭口后可以沿若羌河展线研究了该方案，线路与ＩＣＫ方案相同，过霄克垭口离开米兰河上游向

线路长度／ｋｍ路基长度／ｋｍ隧道长度／（ｋｍ／座）静态投资／亿元３０年运营费现值／亿元机车车辆购置费现值／亿元台计／亿元

２９６１９２１６４４６８／１３９

２７８．５６１８３７ｌ３２．５６／１１４６２

２９／２５

３０８．４０

２∞．４１

４０．０８／１２９６７．９１１２７１１９．３１１７５５

２９１８

东。至若羌河上游，利用若羌河西岸山体和沟谷展线而下。进入山北洪积扇群区，迂回展线至比较终点。３．３传统方法ｔＢ选研究及分析意见

３．３．１

桥粱长度／（ｋ，ｎ／座）４２

３７．０７／１５１０２０２

１０５４７３４５４９８４０４７．５２６４１６２８３００８

静态投赍差额／亿元０．００

５２．９５７７９１６２７５

００

从工程地质条件殛工程安全可靠性分析

三方案都经索尔库尔盆地、阿尔金山山脉及阿尔金山北麓山前冲洪积扇，经过地层岩性主要为第四系、第三系、元古界蓟县系，岩性复杂，节理裂隙发育。

巴什考供垭口ＣＫ方案沿线断裂构造发育，但大多与线路走向大角度相交；红柳河南岸山体多陡峭，局部沟谷危岩、落石发育。索尔库尔盆地和巴什考供山间盆地地形地质条件较好，便于展线，工程安全可靠。

霄克垭口沿米兰河ＩＣＫ方案通过索尔库尔盆地靠山边缘，发育有特大型泥石流沟，垂直宽度可达

２

８．２４１８２．７３１９

９８

差额／亿元０

３．２．２霄克垭口沿米兰河ｌＣＫ方案

线路翻垭口后可以沿米兰河展线，研究了该方案，线路从依吞布拉克站引出，从乌苏肖湖南侧沿老３１５国道西行，线路行至霄克垭口处达最高３

２２６

ｍ，抵

米兰河上游，后顺米兰河河谷而下，以短隧道群穿越米兰河东侧山岭至阿尔金山北坡，先沿山前洪积扇向东展线，再迂回折向西，自东向西跨越米兰河，在若羌县

２

ｋｍ；米兰河河床纵坡大，两岸山势陡峻，不良地质主

铁道耪准设计ＲＡＩＬＷＡＹ

ＳＴＡＮＤＡＲＤ册８１ＧＮ

２０１２（８）

万方数据

段荣成一模糊理论在库格铁路阿尔金山越岭方案研究中的应用

要为危岩、落石，线路通过多条大型断裂构造带，线路小角度斜穿Ｆ１９号断层，走行于断裂影响带内；工程地质条件较差，工程可靠性差。

霄克垭口沿若羌河ＩＩＣＫ方案依吞布拉克至卡鲁巧卡ＩＣＫ方案共线，地质条件相同；若羌河河床纵坡大，线路通过多条大型断裂构造带，工程地质条件较差。

综上所述，巴什考供垭口ＣＫ方案工程地质条件相对较好，霄克垭口沿米兰河ＩＣＫ方案、沿若羌河ＩＩＣＫ方案地质条件较差。

３．３．２

从与罗布泊至和田铁路的衔接关系分析

巴什考供垭口ＣＫ方案米兰至若羌段线位与规划罗和铁路走向一致，标准相同，该段５９ｋｍ可与罗中一和田铁路并线，近期该段两线运量不大时罗和铁路可利用库格铁路，节省其近期投资约９亿元，从路网衔接分析巴什考供垭口ＣＫ方案路网匹配性好。３．３．３从工程设置对环境影响方面分析

各方案处于阿尔金山无人区，生态处于原始状态，ＩＣＫ、Ｃ４８Ｋ方案通过山区段落较长，需要对山体进行大开大挖，土石方工程巨大，铁路作为带状构筑物对原有生态系统造成新的切割，对阿尔金山地区的生态环境影响相对较大。而巴什考供垭口越岭ＣＫ方案山区地段长度短，工程地质条件好：且线路走向与Ｇ３１５线一致，形成了一个共同的交通走廊，对保护区基本不造成新的切割影响，对生态环境的整体影响较小。从工程设置对环境影响分析巴什考供垭口越岭ＣＫ方案影响较小。

３．３．４

从工程设置及经济性分析

巴什考供垭口ＣＫ方案较霄克垭口沿米兰河ＩＣＫ方案线路长度长１７．６３ｋｍ，桥隧总长短１６．８１ｋｍ，静态投资省３．４５亿元，较霄克垭口沿若羌河ＩＩＣＫ方案线路长度短１２．２１ｋｍ，桥隧总长短３５．９５ｋｍ，静态投资省１７．２９亿元。在考虑３０年运营费和机车车辆购置费后，巴什考供垭口ＣＫ方案综合效益最好，较霄克垭口沿米兰河ＩＣＫ方案省０．０８亿元，较霄克垭口沿若羌河ＩＩＣＫ方案省１９．９８亿元。

综合分析，巴什考供垭口ＣＫ方案工程设置适当，工程投资最少，运营费较低，与规划的罗布泊至和田铁路匹配好，对周边生态环境的破坏小，对自然保护区的影响不大，综合效益显著，因此，各方案中巴什考供垭口ＣＫ方案最优。

４

采用模糊理论优选方案的研究４．１

指标体系的确定

针对３个垭口方案，现把静态投资、３０年运营费

现值、桥隧总长度、机车车辆购置费现值、线路长度、工程地质条件、路网匹配性和铁路施工与运营条件作为评价的对象。

铁道标准设计

ＲＡＩＬＷＡＹ

ＳＴＡＮＤＡＲＤＤＥＳＩＧＮ

２０１２（３）

万方数据

・线路／路基・

首先设３个设计方案构成域，即Ｕ＝｛Ｘ。（方案Ｉ（巴什考供垭口ＣＫ方案）），ｘ：（方案ＩＩ（霄克垭口沿米兰河ＩＣＫ方案）），Ｘ，（方案Ⅲ（霄克垭口沿若羌河ＩＩＣＫ方案））｝。用Ｕ上的函数ｆ（戈）表示投资额作为目标函数，则如表２所示。

表２

目标函数

用Ｕ的模糊集合Ｃ。、Ｃ：、Ｃ，、Ｃ。、Ｃ，，表示静态投资、运营费现值、桥隧总长度、机车车辆购置费现值和线路长度。用Ｃ。、Ｃ，、Ｃ。和Ｃ。表示工程地质条件、路网匹配性、铁路施工与运营条件和工程设置对环境影响。再将各个方案被评价对象的基础数据进行量化（表３）。

表３约束函数量化值

４．２

万案优远模糊集合的运算

由此得模糊集合Ｃ。、Ｃ：、Ｃ。、Ｃ。、Ｃ，、Ｃ。、Ｃ，、Ｃ。和

Ｃ。为

０．８００．６１０

Ｃｌ

２

１ｉ＋瓦＋ｉ；Ｃ２２百＋ｉ＋ｉ；

Ｃ３＝ｉ１＋百０．４＋ｉ０；Ｃ４＝百０．６＋ｉ１＋ｉ０；

０．６

１

０

０．８

０．５

０．５

Ｃ５

２百＋一Ｘ２＋ｉ；Ｃ６２百＋百＋百；

０．５

０．５

０．８

乙，２百＋ｉ＋百；Ｃ８。０．８

２百＋ｉ＋ｉ；

０．５．０

０

Ｒ

０

５

ｎ

５

Ｃ９

２百＋瓦＋百。

考虑到最佳设计方案应该是在静态投资、运营费现值、桥隧总长度、机车车辆购置费现值和线路长度“少”，而工程地质条件、路网匹配性和铁路施工与运营条件“好”的条件下投入的资本尽可能少，而将来的

・线路／路基・

复杂地形地质条件下的山区铁路站场设计研究

——以大瑞、大丽、丽香等山区铁路为例

文

东，胡

健

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都６１００３１）

摘要：山区铁路站场设计常受地形地质条件所限，车站场坪及站房必须结合桥梁、隧道、路基等工程进行特殊设

计。通过对山区铁路特点及站场设计中常见问题的分析，结合西南山区铁路站场设计、咨询实例，研究山区铁路站场设计应遵循的原则．提出不同地形地质条件下山区铁路站场的优化设计方案。关键词：复杂地形地质；山区铁路；铁路桥隧；站场设计

中图分类号：Ｕ２９１．１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—２９５４（２０１２）０３—０００４—０５

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ｔｈｅＤｅｓｉｇｎｆｏｒＭｏｕｎｔａｉｎＲａｉｌｗａｙＳｔａｔｉｏｎａｎｄＹａｒｄｕｎｄｅｒ

ＣｏｍｐｌｉｃａｔｅｄＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｎｄＧｅｏｌｏｇｉｃＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：Ｔａｋｉｎｇｔｈｅ

ＭｏｕｎｔａｉｎＲａｉｌｗａｙｓｏｆＤａｌｉ－Ｒｕｉｌｉ，Ｄａｌｉ－Ｌｉｊｉａｎｇａｎｄ

Ｌｉｊｉａｎｇ—Ｓｈａｎｇｒｉｌａ

ＷＥＮ

（Ｃｈｉｎａ

ＲａｉｌｗａｙＥｒｙｕａｎ

ａｓ

ｔｈｅＥｘａｍｐｌｅｓ

Ｄｏｎｇ，ＨＵＪｉａｎ

６１００３１，Ｃｈｉｎａ）

ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ

收稿日期：２０１１—０９—０７

作者简介：文东（１９７９一），男，工程师，２００６年毕业于西南交通大学

交通运输规划与管理专业，工学硕士，Ｅ—ｍａｉｌ：ｍｒｄｏｎｇｗｅｎ＠１６３．ｃｏｒｎ。

案研究中的应用，认为该方法是合理的和可行的，有较

利润尽可能的大。因此利用公式肛。，（石）＝ｆ７ｍａ＝ｘ－－孑ｆ（ｉｘ），

计算出八石）的极小集合ｍ，为

ｍｒ

１

２

好的实用价值。在影响方案的因素较多，不能只靠工程投资为主要因素来确定方案的项目中可以应用。参考文献：

［１］

０．９９６０

ｉ＋１■＋ｉ。

Ｃ２

ｎ

Ｃ３

ｎ

Ｃ４

ｎ

Ｃ５

ｎＣ６

ｎ

中铁第一勘察设计院集团有限公司．新建铁路库尔勒至格尔木线预可行性研究总说明书［Ｚ］．西安：中铁第一勘察设计院集团有

限公司，２０１０．

所以最佳决策集合为

Ｄ＝ｍｆｎ

Ｃ１

ｎ

［２］中铁第一勘察设计院集团有限公司．新建铁路库尔勒至格尔木线

ｃ，ｎｃｓ喁＝喾＋譬＋罢。

４．３

可行性研究总说明书［Ｚ］．西安：中铁第一勘察设计院集团有限

公司，２０１１．

方案优选模型的运算结果

由于ｘ，对Ｄ的隶属程度最高，根据最大隶属原

［３］詹振炎．铁路选线设计的现代理论与方法［Ｍ］．北京：中国铁道出

版社。２００３．

［４］陆亚军，李远富，方案优选模型的研究及应用［Ｊ］．铁道勘察，２００７．

则，认为ｘ，（方案ＣＫ）是最佳设计方案。

５

结语

［５］吴小萍，詹振炎．基于灰色和模糊集理论的铁路方案多目标综合

评价方法及模型研究［Ｊ］．铁道学报，２００１（５）．

通过采用传统的线路方案比选方法从地质、环境、铁路路网、工程经济指标等因素的分析比选研究确定巴什考供越岭垭口方案为最优方案；并在传统比选的基础上，选择模糊评价理论，对影响方案的诸多因素进行一一量化，确定目标函数和约束条件，从而构建起模

［６］中华人民共和国铁道部．ＧＢ５００９０－－２００６铁路线路设计规范

［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００６．

［７］

中华人民共和国铁道部．ＴＢＴｌ４０７－－１９９８列车牵引计算计算规程［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，１９９８．

［８］中华人民共和国铁道部．ＴＢ１００８２－－２００５铁路轨道设计规范

［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００５．

［９］

中华人民共和国铁道部．铁路工程设计技术手册［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９４．

糊优选的模型，也碍出该方案为最佳设计方案。

研究表明，通过对模糊综合评价理论方法在该方

４

铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ

ＳＴＡＮＤＡＲＤＤＥＳＩＧＮ

２０１２（３）

万方数据

模糊理论在库格铁路阿尔金山越岭方案研究中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

段荣成， DUAN Rong-cheng

中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安,710043铁道标准设计

Railway Standard Design2012(3)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tdbzsj201203001.aspx