本發(fā)明涉及鐵路運輸通道路線確定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于區(qū)域鐵路運輸格局動態(tài)平衡的貨運通道走向確定方法。

背景技術(shù)：

確定鐵路貨運通道走向的傳統(tǒng)方法主要基于新建/改造線路的長度、工程投資、施工條件等因素進行多方案比選。然而，伴隨鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的逐漸完善，新的貨運通道建立以及隨之而來的區(qū)域與外部的貨物交流活動，必然打破區(qū)域內(nèi)原有的運輸格局，從而建立新的平衡。因此，在路網(wǎng)調(diào)整的背景下，不同的貨運通道走向?qū)^(qū)域的貨運動態(tài)平衡產(chǎn)生不同的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于區(qū)域鐵路運輸格局動態(tài)平衡的貨運通道走向確定方法，調(diào)查區(qū)域內(nèi)煤炭的主要生產(chǎn)地、消費地和調(diào)入地，結(jié)合鐵路網(wǎng)布局特征生成通道走向備選方案，建立方案優(yōu)選模型，計算不同備選方案下的煤炭運輸總周轉(zhuǎn)量與調(diào)運成本，并結(jié)合通道資源條件、工程投資、調(diào)運成本、經(jīng)濟效益等因素，綜合比選確定最合理的線路方案。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

基于區(qū)域鐵路運輸格局動態(tài)平衡的貨運通道走向確定方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟一：選取區(qū)域內(nèi)煤炭的主要產(chǎn)地；結(jié)合區(qū)域內(nèi)高耗能產(chǎn)業(yè)的布局，根據(jù)高耗能產(chǎn)業(yè)的煤耗比確定區(qū)域內(nèi)主要煤炭消費地；

步驟二：基于對國家煤炭供應(yīng)戰(zhàn)略格局的優(yōu)化，確定研究區(qū)域的主要煤炭調(diào)入地；

步驟三：結(jié)合鐵路運輸網(wǎng)的空間布局，以供需合理匹配為原則擬定煤炭調(diào)入地到區(qū)域的若干條煤炭運輸通道的備選方案；

步驟四：以周轉(zhuǎn)量最小作為主要目標、基于供需均衡約束建立通道布局方案的遴選模型，計算不同備選方案下的煤炭運輸總周轉(zhuǎn)量，從而篩選合理的通道線路方案；

步驟五：進一步，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟學原理，結(jié)合工程投資、煤炭運輸總運費等因素，對線路方案進行調(diào)整優(yōu)化。

步驟四的具體操作步驟為：

在有效滿足運輸需求的條件下，計算各走向方案可能實現(xiàn)的運輸周轉(zhuǎn)量，并以周轉(zhuǎn)量最小作為主要優(yōu)化目標、運輸供給合理匹配為主要約束條件構(gòu)建方案優(yōu)選模型如下：

式中：

x_ij—供應(yīng)地j向需求地i調(diào)撥的煤炭量；

l_ij—供應(yīng)地j向需求地i調(diào)運煤炭的鐵路運輸距離；

D_i—需求地i的煤炭需求量；

S_j—供應(yīng)地j的煤炭可供量。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、根據(jù)區(qū)域高能耗產(chǎn)業(yè)的能源消費情況明確區(qū)域內(nèi)的能源供應(yīng)關(guān)系，劃分主要需求地與供給地；

2、基于鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源供需匹配的互饋關(guān)系，以運輸周轉(zhuǎn)量為主要判斷依據(jù)對通道走向進行比選，結(jié)果更科學合理；

3、在國家能源供需關(guān)系的戰(zhàn)略背景下，根據(jù)路網(wǎng)條件篩選確定合理的通道線路方案，最大化提高運輸效率。

附圖說明

圖1為通道方案比選的決策樹示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細的說明。

本發(fā)明以區(qū)域鐵路運輸格局動態(tài)平衡為指導原則，以貨運周轉(zhuǎn)量最優(yōu)為目標，構(gòu)建通道走向的優(yōu)選模型，并結(jié)合線路長度、工程投資等因素，遴選出最優(yōu)的通道走向方案。

本發(fā)明涉及的基于區(qū)域鐵路運輸格局動態(tài)平衡的貨運通道走向確定方法，包括以下步驟：

步驟一：調(diào)查區(qū)域內(nèi)煤炭的主要產(chǎn)地。結(jié)合區(qū)域內(nèi)高耗能產(chǎn)業(yè)的布局，調(diào)查火力發(fā)電、鋼鐵等行業(yè)的煤耗比，確定區(qū)域內(nèi)主要煤炭消費地。

步驟二：基于對國家煤炭供應(yīng)戰(zhàn)略格局的優(yōu)化，確定研究區(qū)域的主要煤炭調(diào)入地。

步驟三：結(jié)合鐵路運輸網(wǎng)的空間布局，以供需合理匹配為原則擬定煤炭調(diào)入地到區(qū)域的若干條煤炭運輸通道的備選方案。

步驟四：以周轉(zhuǎn)量最小作為主要目標、考慮供需均衡約束建立通道布局方案的遴選模型，計算不同備選方案下的煤炭運輸總周轉(zhuǎn)量，從而篩選合理的通道線路方案。

步驟五：進一步，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟學原理，結(jié)合工程投資、煤炭運輸總運費等因素，對線路方案進行調(diào)整優(yōu)化。

本發(fā)明提供了一種考慮路網(wǎng)結(jié)構(gòu)動態(tài)調(diào)整、供需關(guān)系合理匹配的貨運通道走向方案確定的方法，用于指導貨運通道的規(guī)劃，對實現(xiàn)供需合理匹配、促進區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展意義重大。下面以陜北至川渝地區(qū)的鐵路煤炭通道方案遴選為例對本發(fā)明進行詳細地說明。

步驟一：區(qū)域內(nèi)主要煤炭產(chǎn)地確定

結(jié)合川渝地區(qū)的煤炭供應(yīng)市場格局以及空間分布特征，確定四川省、重慶市的煤炭產(chǎn)量及產(chǎn)能分別如下表所示。

四川省主要地區(qū)煤炭產(chǎn)量及產(chǎn)能(萬噸)

重慶市主要煤炭產(chǎn)區(qū)分布(萬噸)

進一步，調(diào)查主要城市的高能耗產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，結(jié)合高能耗產(chǎn)業(yè)的分布及發(fā)展情況，確定其能源消費需求，如下表所示。

四川省主要地區(qū)高耗能行業(yè)生產(chǎn)和煤耗預測

重慶市主要地區(qū)高耗能行業(yè)生產(chǎn)和煤耗預測

步驟二：區(qū)域煤炭調(diào)入地確定

在國家煤炭供應(yīng)格局的基礎(chǔ)條件下，結(jié)合川渝地區(qū)煤炭需求規(guī)模以及應(yīng)用情況，對比各供給地對其需求的滿足程度，并同時考慮煤炭運輸條件、調(diào)運成本等因素確定川渝兩地的煤炭最優(yōu)調(diào)入地為陜西省，且調(diào)入量均為0.27億噸，其中四川省不足部分由新疆調(diào)入0.07億噸。陜西省的煤炭除供應(yīng)川渝兩地之外，其余主要供應(yīng)省份為廣東、湖北、福建、江西。其中，長江沿岸省份湖北省0.32億噸、江西省0.34億噸，在鐵路運力不足的前提下，可考慮將重慶作為交流地，利用長江水道中轉(zhuǎn)部分煤炭向兩省調(diào)出。

步驟三：煤炭運輸通道備選方案確定

1、通道走向方案生成

基于煤炭運輸?shù)幕緱l件，選擇鐵路作為主要的運輸方式。結(jié)合陜西與川渝地區(qū)的鐵路網(wǎng)布局、運輸通道條件，確定可行的通道線路方案集。其中，陜北地區(qū)內(nèi)榆林市至漢中市的通道走向基本確定，而經(jīng)漢中至川渝地區(qū)的線路方案有待進一步確定，具體走向方案包括四個，各方案的主要徑路以及集疏運系統(tǒng)構(gòu)成如下表所示。

漢中至川渝地區(qū)鐵路煤運通道構(gòu)成

根據(jù)充分利用既有鐵路線路運輸能力的基本原則，本通道入川的接入點可選擇巴中和廣元方向，其中廣元方向由于巴中-陽平關(guān)-廣元段運輸能力難以保證，需新建巴中至廣元鐵路。巴中方向則應(yīng)考慮漢巴渝鐵路的走向和性質(zhì)，若漢巴渝鐵路為客運專線，則需新建漢中-巴中段，巴中南下走向有南充、廣安、達州三個方案可選擇；若漢巴渝鐵路為客貨共線，則可利用漢中-巴中段，根據(jù)巴中南下走向又有南充和廣安兩個方案，由此形成一個多級決策問題，構(gòu)建方案決策樹如圖1所示。

2、方案對比

具體地，將走向方案分為西線、中線、東線三個，并從各方案的輻射能力、路網(wǎng)布局、線路長度、工程投資以及可實現(xiàn)的鐵路貨運周轉(zhuǎn)量等角度進行對比分析。

1)對川渝地區(qū)的輻射能力

西線經(jīng)廣元，由于蘭成線和西成客專的相繼開通可釋放寶成線的部分運力，可利用寶成、蘭渝和廣巴線作疏運系統(tǒng)，但漢中-陽平關(guān)-廣元段很難滿足年通過能力5000萬噸以上的要求，需新建漢中-廣元鐵路。該方案便于投送成都、綿陽煤炭缺口較大的地區(qū)，但對于重慶地區(qū)則有所不足。

中線經(jīng)巴中、南充，便于輻射整個川渝地區(qū)?？衫眠_成、蘭渝作為疏運系統(tǒng)，其中達成鐵路為雙線電氣化標準，目前能力利用率僅為46％，不足之處在于屬于地方鐵路(達成鐵路公司管轄)。而漢巴渝鐵路則具有不確定性。

東線經(jīng)達州或廣安，兩市均有煤炭調(diào)出需求?？衫眠_成、襄渝線作為疏運系統(tǒng)。其中襄渝線達州-重慶段尚有富余能力，而漢巴渝鐵路的運力也能有效滿足需求。另外，經(jīng)達州還可接入達萬鐵路，最終接入萬州港，經(jīng)長江航道向上服務(wù)涪陵、重慶、瀘州、宜賓等城市。但該方案需對巴達線、達三段進行改造。

以上走向方案中，對川渝地區(qū)的輻射能力排序依次是“漢中-巴中-南充”>“漢中-巴中-達州”>“漢中-巴中-廣安”>“漢中-廣元”。

2)路網(wǎng)布局

西線廣元方案、東線達州方案均為沿既有鐵路走廊并行，存在路網(wǎng)覆蓋面較窄、通道功能重疊問題。中線南充方案和東線廣安方案填補了蘭渝、襄渝間的路網(wǎng)空白，能有效擴大路網(wǎng)規(guī)模，提高路網(wǎng)覆蓋面，增強鐵路運輸?shù)撵`活性。其中中線方案可解決南充、遂寧等地區(qū)北上的客流通道問題，同時可以兼顧這些地區(qū)貨物運輸?shù)男枨?。廣安方案沿線照顧區(qū)市數(shù)量少于南充，但多于廣元和達州。

3)線路長度、工程投資

進一步，分析各方案的線路長度以及工程投資。其中，西線方案需要新建漢中-廣元貨運通道184公里，工程投資約147.2億元。

中線漢中-巴中-南充方案可能需新建漢中-巴中通道201公里(漢巴渝鐵路為客專的前提下)，工程投資約160.8億元，可能需新建巴中-南充通道178公里(前提為漢巴渝鐵路為客?；虿唤?jīng)過南充)，工程投資約142.4億元。

東線漢中-巴中-廣安方案可能需新建漢中-巴中通道201公里(漢巴渝鐵路為客專的前提下)，工程投資約160.8億元，可能需新建巴中-廣安通道241公里(前提為漢巴渝鐵路為客專)，工程投資約192.8億元；東線漢中-巴中-達州方案可能需新建漢中-巴中通道201公里(前提為漢巴渝鐵路為客專)，工程投資約160.8億元。但需改造巴達鐵路124公里，工程投資約49.6億元。

廣元方案除需新建漢中-廣元貨運通道之外，還需對廣元-綿陽段進行擴能改造，且該方案在輻射能力、路網(wǎng)布局方面均不理想，應(yīng)首先剔除。綜合對比分析各方案的工程投資如下表。

各方案新建、改造線路投資分析

步驟四：通道走向方案優(yōu)選模型構(gòu)建

在有效滿足運輸需求的條件下，計算各走向方案可能實現(xiàn)的運輸周轉(zhuǎn)量，并以周轉(zhuǎn)量最小作為主要優(yōu)化目標、運輸供給合理匹配為主要約束條件構(gòu)建方案優(yōu)選模型如下。

式中：

x_ij—供應(yīng)地j向需求地i調(diào)撥的煤炭量；

l_ij—供應(yīng)地j向需求地i調(diào)運煤炭的鐵路運輸距離；

D_i—需求地i的煤炭需求量；

S_j—供應(yīng)地j的煤炭可供量；

步驟五：線路方案確定

對上述模型求解，計算結(jié)果顯示：南充方案的鐵路煤運年周轉(zhuǎn)量最小，廣安方案比南充方案多出14881.1萬噸公里/年，達州方案比南充方案多出30530.06萬噸公里/年?？紤]折算成社會效應(yīng)，按照0.15元/噸公里的運營費用計算，則南充方案每年比廣安方案節(jié)省2232.17萬元，比達州方案節(jié)省4579.51萬元。

根據(jù)公司法規(guī)定目前我國鐵路折舊年限為20年，故按照20年壽命期計算。每年所節(jié)省的周轉(zhuǎn)費用可視為年值，為便于比較，利用如下公式將其折算為現(xiàn)值：

P＝A[(1+i)ⁿ-1]/i(1+i)ⁿ

式中，P為現(xiàn)值，A為年值，n為壽命期。取社會折現(xiàn)率i＝8％，則項目壽命期內(nèi)南充方案比廣安方案共節(jié)省2.2億元，比達州方案共節(jié)省4.5億元。

經(jīng)過以上分析，南充方案的數(shù)學期望為71.2億元，達州方向為54.1億元，廣安方向為98.6億元，另外，漢中-巴中段的數(shù)學期望為80.4億元。從建設(shè)投資而言，達州>南充>廣安；從川渝地區(qū)全局煤炭鐵路貨運周轉(zhuǎn)量而言，南充>廣安>達州；在對川渝地區(qū)輻射能力方面，南充>達州>廣安；在路網(wǎng)布局方面，南充>廣安>達州。

對上述方面進行排序，如下表所示。在各指標影響權(quán)重相同的情況下，南充方案的綜合效益最優(yōu)，應(yīng)以漢中-漢中-南充作為川渝地區(qū)煤炭通道的走向，且終點接軌于南充。

各走向方案的綜合評價

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。