美国高铁修建计划.pdf

美国高铁修建 摘 要 高铁系统对于重振美国的经济，激活美国的制造业意义重大，同时创造数百万就业 机会，结束人类对石油的依赖，减少拥堵。 2000 年原油价格上涨，也促使汽车飞机向 铁路的转变。高铁的建设，耗资巨大，同时由于高铁建设所带来的各种影响，铁路路线 的选择也十分重要，因此需要对高铁线路作出科学、成熟的规划。 针对问题一，由于高铁的线路主要由城市连接线组成，因此首先根据客运量与人口、 GDP 、距离关系的重力模型，求出高铁线路最有可能经过的 100 个城市。根据美国区域 经济状况将这些城市分成八个区域，分别为西北区、加州区、中部区、德州区、五太湖 区、东北区、东南区、弗罗里达区，将城市质点化，根据经纬坐标求出城市距离，再运 用 prim 算法在区域块内进行最短路径的求解；其次考虑区域间的铁路的修建，先采取 对总体 100 个城市运用 prim 算法求解，得出连接所有城市的最短路径，然后对比前两 个结果，根据第二个结果，在第一阶段修建高速铁路的基础上扩展区域间修建的铁路， 从而得到区域内和区域间铁路的线路；然后对已有路线进一步完善，分别考虑在州内及 城市群内进行完善。根据人口及城市密度，选择城市密集的州，并在各州内运用 prim 算 法进行路径扩展；其次考虑在城市群内进行完善，根据城市排名，选取主要的 10 个城 市，在每个大城市的 3 小时都市圈内运用 prim 算法进行补充。 三个阶段修建高速铁路的路径长度为 第一阶段：17706公里 ；第二阶段：3734.7公里；第三阶段： 4363公里 修建高铁总里程为 25800 公里，约合 16127.3 英里。 针对问题二高铁建设对于航空线路的影响，首先通过时间经济模型分析出当交通里 程为 200-1000 公里时，高速铁路将作为优选的交通方式。根据美国航线，寻找美国航线 所经历的主??城市，求取里程范围在 200-1000 公里的航线，在求取的航线中寻找受影响 程度最大的航线，以航空公司的经济亏损量 r 来衡量亏损程度。由于经济亏损量与客流 量呈正比关系，因此可以引入比较参数，模糊特定航线的客流量比率。经评价可得，受 影响最大的航线为华盛顿-克利夫兰航线。 本题模型运用重力模型估计影响，并通过最小生成树算法实现总体路径最小化。在 高速铁路对航运方式的影响时，利用时间经济模型，即形成所节约的时间创造的经济价 值与消费作比较，评价何种交通方式更占优势。 关键字：重力模型 prim 算法 时间经济模型 1 一、问题重述 加州高铁官方网站提供的信息显示，高铁每年带来 10 万个与建筑相关的工作机会， 未来 25 年将为全州提供永久工作职位 45 万个。 现美国高速铁路协会预实现 2030 年底完成长达 17000 英里的国家高速铁路系统， 将分 4 个阶段筹建。美国的铁路建设速度过慢，不能满足美国经济的发展。假设美国政 府通过了一项经费足够的预算用于高速铁路的建设，请重建一个 5 年计划，每年约有 6000 英里的高速铁路设计建设目标。高速铁路设计应该考虑以下几个方面 1、促进区域经济交流和连接的主要经济块； 铁路运输的成本低于空运；然而，高速铁路运输是一中快航空运输，因此高速铁路 运输网络将促进制造业的繁荣和旅游经济的快速发展； 2、设计者应该考虑，美国有绝大多数的私人汽车拥有者和一个发达的公路网络。