融合紅色發展理念的定慶鐵路方案決策與評價研究

任吉平，韓 峰，韓姝敏

(1.蘭州交通大學土木工程學院,蘭州 730070; 2.晉能控股煤業集團宏遠工程建設有限責任公司,山西大同 037003)

引言

國家相關文件指出,革命老區是黨和人民軍隊的根,要完善基礎設施網絡,支持將革命老區公路、鐵路等重大基礎設施項目列入國家相關規劃。系統謀劃和統籌推進紅色資源開發利用,加快完善旅游基礎設施和公共服務設施,打造一批經典紅色旅游線路。支持紅色旅游發展,繁榮發展紅色文化[1]。

路網建設對于區域發展以及城市的空間變化起著重要作用[2],尤其鐵路作為國家重要的交通基礎設施,更具加強區域連通、帶動經濟發展的作用。線路走向決策是鐵路建設的基礎,直接關系到項目的施工難度、經濟成本、國防意義及其在路網中的作用。線路方案比選綜合因素盡管眾多,但主要以經濟性作為主要的方案評價標準[3-5]。革命老區受限于地理區位,往往人口稀疏、經濟落后,在鐵路線路方案比選中優勢度模糊。然而,老區紅色旅游景區和愛國主義教育基地廣泛分布。隨著黨中央對革命老區發展的日益重視、人們對于紅色旅游關注度的日益提升以及紅色旅游經濟效益的日益顯現[6],將紅色發展理念作為重要指標引入鐵路選線方案決策中,將激發老區快速發展的內生動力,發揮鐵路建設的帶動作用。

關于鐵路線路走向決策,學者們從線路走向指標的選取、賦權方法的改進、選線智能化、線路三維可視化表達等角度進行了研究[7-10]。關于決策理念,主要經歷了由地形選線、地質選線、到經濟選線的變化[11]。近些年,隨著人們環保意識的增強,綠色選線的理念也日趨成熟[12-14]。但學者們對于革命老區這一特殊區域鐵路“紅色選線”的研究較少,一般認為鐵路建設對老區經濟發展極具促進作用[15]。在公路領域 “紅色選線”逐漸引起了學者們的重視,如陳鴻山將紅色景點的開發程度作為影響因素引入了公路線路決策中[16]。關于紅色旅游的研究,學者們普遍認為旅游是拉動國家或地區經濟發展的支柱型產業之一,也是未來規模最大、發展態勢最強的產業[17]。紅色旅游近些年的網絡關注度日益提升,主要受地區政治、經濟、文化、交通等的綜合影響,有必要充分發揮紅色旅游經典景區集聚區的輻射帶動作用,形成紅色旅游經典品牌和經典線路[18]。關于紅色旅游線路設計,學者們從景點歷史時空特征、線路走向決策方法、交通便捷度方面做了研究,且主要為單點景區的旅游線路規劃設計[19]。

在振興老區發展的大背景下,提出在革命老區鐵路選線中引入紅色發展因素作為選線指標。通過ArcGIS平臺構建地理空間數據庫,分析鐵路建成后對紅色教育基地路網可達性的改善程度,作為線路方案比選的重要依據。并以規劃中的定西—慶陽鐵路建設為例驗證了方法的可行性,為老區鐵路選線提供技術參考。

1 研究區域概況

1.1 定慶鐵路

定慶鐵路(定西—慶陽南)位于甘肅省東南部,連接貫通了隴東重鎮慶陽市和定西市。銜接銀西高鐵、天華鐵路、寶中鐵路、寶蘭高鐵等路網干線,是黃河流域現代化交通網絡“十字形主骨架”橫向通道的重要構成部分,是陜甘寧革命老區通達京津冀、長三角、粵港澳等區域的重要基礎設施,為中長期鐵路網規劃中促進國土開發和脫貧攻堅的重要鐵路項目。擬定設計時速為160 km,為一條以客運為主的客貨共線鐵路。建成后,將促使甘肅省隴東地區融入蘭、白都市圈,形成蘭州及以西地區東出北上新通道,完善西部地區路網布局。圖1所示為研究區域的地理位置及現有鐵路網分布情況,由圖可知,甘肅省鐵路網密度低,尤其是定西至慶陽地段沒有東西方向連接的鐵路通過。

1.2 區域發展現狀

定慶鐵路沿線經過的地級市主要為甘肅省定西市、白銀市、平涼市、慶陽市以及寧夏固原市部分地區。區域地形復雜,線路主要穿越黃土高原以及六盤山山脈,施工難度大。且該區域人口稀疏,經濟落后。如圖2所示,該區域人均年生產總值普遍低于3.5萬元/人,遠低于全國平均7萬元/人。

1.3 區域紅色據點分布

甘肅省是中國重要的革命大后方基地之一,尤其在定慶鐵路沿線區域紅色旅游資源豐富,紅色據點星羅云布。以長征為主題,以會寧會師為節點,傳頌了很多可歌可泣的紅色革命故事。圖3所示為Maigoo網(www.maigoo.com)關于甘肅省紅色愛國主義教育基地關注度的統計情況,研究區域有4處紅色旅游景區入榜。其中,“紅軍會寧會師舊址”位列TOP榜榜首,“南梁紅色旅游景區”位列關注榜榜首。

圖3 甘肅省十大紅色旅游景區

調查統計結果表明,該區域3A級以上紅色旅游景區及愛國主義教育基地有60多處。在ArcGIS中進行核密度插值分析,得到該區域紅色據點分布的核密度如圖4所示。

圖4 紅色據點核密度分析

上述結果進一步印證區域紅色資源豐富。通過鐵路建設帶動紅色旅游發展,將為革命老區鞏固脫貧攻堅成果,開展紅色教育,弘揚紅色文化提供解決之策。

2 線路方案決策

2.1 研究區域與數據來源

研究區域為定慶鐵路可能經過的地級市范圍,行政區劃數據(省界、市界、縣界、省會、地級市和縣)來源于國家基礎地理信息中心(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)。為構建地理空間數據庫,研究數據統一選取WGS 1984為地理坐標系,Asia Lambert Conformal Conic為投影坐標系。

區域人口、經濟數據主要來源于甘肅省統計局(http://tjj.gansu.gov.cn/)以及寧夏回族自治區統計局(http://tj.nx.gov.cn/)統計年鑒。紅色旅游景區和愛國主義教育基地數據來源于區域各省、市文化廣電和旅游局官方網站。

路網矢量數據主要參考開放街道地圖(OpenStreetMap,OSM)網站數據。羅路長、劉波等[20]研究發現,該數據的道路長度和道路名稱屬性完整性與Baidu地圖相當,具有一定的應用價值。

2.2 線路走向決策

鐵路線路走向是一條連接重要政治、經濟中心點的折線。選線的首要任務是重要節點的確定,稱為“節點城市”。傳統的節點城市確定方法為“經驗法”和“重要度法”。

“經驗法”以人口指標作為節點選擇的標準,高速鐵路一般將人口超過200萬的省會城市及樞紐城市作為必經節點,客貨共線鐵路將人口超過 20 萬的城市作為運輸節點;“重要度法”以區域城市的人口、工業產值和社會物資產耗總量為指標,通過綜合計算得到城市的重要度值,并按節點城市重要度值的大小排序確定“節點城市”。

由于革命老區人口、經濟指標較弱,本研究以縣級為城市節點單元,將老區各縣級單位紅色據點數目作為指標之一,對重要度公式改進為[21]

(1)

式中,Zi為第i個節點的重要度;Pi為第i個節點的紅色據點數目;Gi為第i個節點的第三產業年生產總值;Si為第i個節點的一般公共預算支出金額;Pa、Ga、Sa分別為區域紅色據點數目平均值、第三產業生產總值平均值和各節點一般公共預算支出金額;ω1、ω2、ω3分別為上述3個指標的權重。

為區別不同等級紅色旅游景區、愛國主義教育基地對地區發展的貢獻程度。通過分析查閱各等級紅色據點的年參觀人數,按表1所列規則對紅色景點賦值。

表1 紅色景點賦值準則

運用熵權法,計算得到3個指標的權重值分別為:ω1=0.35、ω2=0.34、ω3=0.31。對定慶區域的32個縣按公式(1)分別計算其重要度指標,排序得到“節點城市”依次為:會寧縣、原州區、西吉縣、隆德縣、靜寧縣、西峰區、崆峒區、安定區、莊浪縣、鎮原縣等。

由節點城市的空間分布情況,串聯得到以下3種線路走向方案。方案Ⅰ:安定區—會寧縣—靜寧縣—隆德縣—涇源縣—崆峒區—鎮原縣—西峰區,全線均為新建線路;方案Ⅱ:安定區—會寧縣—靜寧縣—西吉縣—原州區—崆峒區—鎮原縣—西峰區,其中原州區至崆峒區段沿用既有鐵路線路;方案Ⅲ:安定區—會寧縣—靜寧縣—莊浪縣—華亭市—崆峒區—鎮原縣—西峰區,華亭市至崆峒區段沿用既有鐵路線路方案。以上方案均以定西市安定區為起點,慶陽市西峰區為終點,線路大致走向如圖5所示。

圖5 鐵路線路比選方案

2.3 線路方案比選

2.3.1 方案比選依據

定慶鐵路旨在通過鐵路建設改變革命老區的落后局面,通過縮短區域和外部世界的時空距離加強區域的聯通性。發展紅色旅游的同時,促進區域社會經濟發展。鐵路作為重要的出行交通工具,主要表現為縮短出行時間成本。因而,本文將交通可達性作為主要的方案比選依據。

要測度可達性,首先將節點之間的空間距離轉為時間距離。假設車輛在不同等級道路的平均行駛速度為v,由公式cost=10/v×60計算時間成本[22]。參考之前學者的研究成果,對不同等級道路設定行車速度如表2所示。

表2 各交通方式和用地下的時間成本設置

2.3.2 平均通行時間

可達性指不同節點間的交通便捷度,在文中為紅色據點或縣級駐地之間的最短通行時間。平均通行時間為區域內節點間的最短通行時間的平均值[22],計算公式為

(2)

式中,Ai為區域內節點i的平均通行時間;Tij為通過交通設施和路網從空間節點i到節點j所花費的最短時間;n為除了節點i以外的節點總數。

構建按不同方案建成后的道路網,并結合表2對鐵路、公路的行車速度賦值。運用ArcGIS中Network Analyst模塊下的網絡分析工具,可計算得到紅色據點間的最短通行時間矩陣。按公式(2)計算得到平均通行時間,知名度最高的部分紅色景區的數值如表3所示。

表3 不同方案路網紅色據點平均通行時間 min

表3中數據表明,鐵路建成后紅色據點的可達性得到了極大提高。計算各紅色據點在鐵路建成后的平均通行時間,不同方案下通行時間節省率分別為22.65%、20.75%、19.59%。以上9個紅色據點的平均通行時間結果中,方案Ⅰ路網下有6個紅色據點時間最短。鐵路按方案Ⅰ建成后,尤其對知名度最高的南梁紅色旅游景區和紅軍會寧會師舊址景區區域交通可達性的改善度較另外兩個方案大。

2.3.3 可達性系數

可達性系數反映了節點在整個交通網絡中可達性水平的高低[22]。其值小于1,表示此節點可達性優于網絡平均水平。計算公式為

(3)

計算旅游人數最多的紅色旅游景區的可達性系數計算結果如圖6所示。

圖6 各方案紅色景點可達性系數

結果表明,鐵路建成后研究區域景點的可達性會有明顯提升。區域時空距離縮短,可達性系數降低并趨向于1,表明路網建設向著均衡化發展。其中,景點1(南梁紅色旅游景區)可達性系數偏高,分析其地理區位,主要是由于該景點位于慶陽市西北部,定慶鐵路規劃未通過此地,交通條件弱?？梢婅F路建設對于地域節點通達性的影響作用顯著。景點4(中共中央政治局榜羅會議紀念館)的區域可達性系數盡管偏高,但定西市目前已有隴海線、寶蘭客專2條鐵路通過,定平鐵路對其改善程度的要求可以適當降低。

對比3個方案下紅色據點的可達性系數,方案Ⅱ主要對景點7的可達性改善最好,但不明顯;方案Ⅲ主要有利于景點10(中國梯田化模范縣紀念館),主要由于規劃線路通過景區所在地莊浪縣。而方案Ⅰ更有利于大多數景點可達性的提高,尤其有利于關注度更高的景點。

2.3.4 線路推薦方案

以上3個方案的線路運營長度分別為:285.1,366.1,346.3 km,表明方案Ⅰ更有利于定西至慶陽的節點連接。3個方案新建鐵路長度分別為:285.1,281.2,297.5 km。盡管3個方案工程建設長度有所不同,但整體上差別不大。在忽略大型難點工程造價的情況下,認為建設成本相當。由前文可達性指標可知,方案Ⅰ對區域紅色據點的可達性改善效果更佳,更契合紅色背景下鐵路對老區的帶動作用,應作為推薦的鐵路線路方案。

3 線路評價

3.1 日可達性評價

日可達性也稱機會可達性,反映節點在某一時間內可以到達的空間范圍,或到達某一區域的難易程度[23]。計算空間某節點出發能到達的地區數量或到達所需時間的長短。

考慮到區域景區游客主要來自于蘭州市和西安市,以單個紅色旅游景區為出發地,將3小時和6小時作為該區域內紅色旅游“一日游”和“兩日游”范圍的判斷閾值。對區域內著名景點單、雙日游等時圈可到達的旅游景點個數進行統計,如表4所示。

表4 紅色旅游景區“一日游”和“兩日游”旅游圈變化 個

數據反映了定慶鐵路建成后,該區域游客“一日游”“兩日游”所能到達的景區數目。隨著可到達景區數目的增加,供游客選擇的機會將增多,相同時間內各景區旅游人次更會隨之增長。區域著名景點幾乎全部納入了“兩日游”選擇范圍內,表明鐵路極大地提高了區域紅色景點的可達度,尤其對以假日游為主的紅色旅游促進作用將更明顯。其中,方案Ⅰ“一日游”可達景區數目比方案Ⅱ多4個,比方案Ⅲ多6個?？傮w來說,鐵路按方案Ⅰ建成后對區域景點的可達性改善最佳。

3.2 等時圈評價

等時圈是指某地在特定時間內所能到達的周邊區域范圍,范圍大小之間反映了紅色據點對于周邊范圍人群的吸引可能性。

以路網數據為基礎,路網成本為像素值,在ArcGIS中將區域路網矢量數據轉柵格,由距離分析工具可計算不同路網下紅色據點的等時圈。以知名度最高的景點1(南梁紅色旅游景區)和景點2(紅軍會寧會師舊址景區)為例,分別計算當前路網下和定慶鐵路(按方案Ⅰ)建成后路網等時圈范圍如圖7～圖10所示。

景點1(南梁紅色旅游景區)是定慶地區受關注度極高紅色旅游景區,景區內有南梁革命紀念館、列寧學校等紅色革命遺跡39處,據慶陽市文體廣電和旅游局消息,該景點在“十三五”期間年接待游客數目超過170萬人次。圖7分析結果表明,當前路網下,區域其他紅色據點均在該景點3小時等時圈以外,4小時等時圈僅3個紅色據點。景點1預測等時圈見圖8。

圖8 景點1預測等時圈

圖8結果表明,鐵路建成后,周邊部分紅色據點將納入其3小時等時圈范圍,大多數紅色據點分布在其4小時等時圈內,5小時等時圈幾乎囊括了周邊所有的紅色據點。

圖9反映了景點2(紅軍會寧會師舊址景區)當前的景點等時圈范圍。圖示信息表明,其可達性比景點1優,但2小時等時圈仍較小,周邊僅有6個紅色據點在圈內。景點2預測等時圈見圖10。

圖9 景點2當前等時圈

圖10 景點2預測等時圈

圖10信息表明,鐵路建成后等時圈將得到擴大,大多數景區落入了該景點的2小時可達性范圍。據會寧縣文體廣電和旅游局統計數據,2021年國慶期間到會寧縣觀光旅游的省內游客為5.77萬人次,占總人次的75.59%,省外游客為1.2萬人次,占總人次的24.41%。省內游客主要來源地為:蘭州、平涼、定西、慶陽以及天水等。省外客源地主要有:寧夏、新疆、陜西、湖南以及青海等?？梢?時空距離越短,選擇旅游的可能性越高。鐵路建成前,景點2的1小時圈可達的縣級單位僅有會寧縣、安定區和白銀區,建成后通渭縣、隴西縣、西吉縣、隆德縣以及涇源縣將納入該景區1小時通勤圈范圍。2小時通勤圈可達的縣級單位將由建成前的13個擴大到24個。2小時等時圈可達性人口數目將由468.5萬增長至833.4萬。

各數據分析結果表明,定慶鐵路建成后將極大地改善區域交通現狀,便捷老區人民出行的同時,將為促進老區紅色旅游發展和開展紅色教育提供重要支撐。內部通達程度提高,將促進區域內“一日游”“兩日游”發展。外部通達性提高,將為更廣闊區域的人群參觀紅色據點提供便利,吸納更多的觀光人群。

同時,本文提出的鐵路“紅色選線”旨在鐵路建設中更為考慮契合老區發展,因而設計人員應注意具體的鐵路線路除符合規范要求外,要充分顧及老區生態環境的保護。

4 結語

針對中國革命老區鐵路建設方案比選經濟性弱的現狀,提出了融合紅色發展理念的鐵路方案決策方法,使鐵路線路走向更為契合革命老區的發展,為發展紅色旅游、帶動經濟發展和開展紅色教育提供重要支撐。并以定西—慶陽鐵路建設為例,將上述方法進行了良好的分析應用,結論如下。

(1)通過引入紅色指標,并結合經濟選線原則,由改進的“重要度法”完成了鐵路“節點城市”的選擇。

(2) 依托GIS技術,構建一個融合紅色景點、交通路網與經濟發展為一體的地理空間數據庫,為鐵路選線提供了地理模型框架支撐。

(3)在地理空間數據庫的支持下,引入可達性指標,運用ArcGIS時空距離分析工具,由鐵路建設對老區通達性的提高程度完成了鐵路最優方案的比選和評價。