模糊层次灰色关联法在山区公路路线方案的应用研究

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1、模糊层次灰色关联法在山区公路路线方案的应用研究张文勰①ZHANGassam等利用方法-概率线性向量法、多属性平衡系统和一致性分析法，对亚特兰大北部的I-75公路的八个路线方案的六个评价指标进行评价分析，并指出决策中考虑环境影响的必要性[2]。裴玉龙等详细论述了的层次结构模型的建立、比较矩阵的构造等，并通过编程实现层次分析法的运算过程，可以方便构建各层次的比较判断矩阵，增强了层次分析法在路线方案比选中的实用性和操作性[3]。方守恩等运用主成分分析方法对公路路线方案进行比选，详细阐述了主成分分析原理和无量纲化方法，提出综合评价指标，从而对公路路线方

2、案进行排序评优，并对主成分分析方法的特点进行了详细论述[4]。杨林等在林区公路路线方案比选中应用层次分析法[5]，张亮亮等对寒冷地区道路路线方案比选也运用了层次分析法[6]，进一步验证了该方法的科学性、可行性和实用性。张先铃运用模糊数学理论，建立了评价指标的隶属函数，运用集值统计方法对社会效益指标体系和环境效益指标体系中的七个指标进行了无量纲化处理，得到无量纲矩阵，通过对定性指标和定量指标进行评判，得到单因素评价矩阵，运用AHP法对若干备选方案作相对评价和综合评价，确定各因素的权重，排列出各方案的优劣次序，根据最大隶属度原则，求得了公路项目各指

3、标协调发展的最终评价结果[7]。马荣国等针对公路建设项目的方案比选中存在诸多的灰色信息，采用灰关联度来诊释这种信息，并支撑决策。在确定方案的指标权重时，首先运用改进的AHP法给出单个评分专家的初始权重，再对评分专家进行系统聚类，评价专家的权重，进而得到指标的综合权重[8]。本文在前述专家学者公路路线方案比选方法研究的基础上，提出基于模糊层次分析法改进的灰色关联分析法，通过该方法的研究希望能够进一步丰富和完善路线方案比选方法。1山区路线方案比选指标体系的建立1.1评价指标体系建立的原则山区路线方案比选评价指标体系的建立需要考虑一般的路线方案比选所

4、应考虑的方面外，还要考虑山区独有的地理气候环境、地形地貌特征、工程施工特点等等，需要客观、全面、具体综合反映山区路线各方案本身和环境所构成的复杂系统的不同属性的指标，是按隶属关系、层次原则有序的结合，同时既要求对综合评价所涉及的专业领域知识、系统评价理论等有深刻的把握，也要求必须具有丰富的应用研究经验。因此在山区路线方案比选评价指标体系的建立需要依据客观科学性、全面系统性、非相容性、协调实用性等原则。1.2评价指标的拟选与指标体系的建立为了全面地、科学地对山区公路路线方案进行比选，需要依据上述原则建立一套科学、合理的评价指标体系。预选集的确定会

5、影响到综合评价的复杂性及其评价结果，这一阶段应合理地选取指标体系以构成侯选指标集。从经济、技术、社会、环境和安全等五个方面建立指标体系预选集，为指标体系的筛选工作打下基础[9]。图1即为具体的综合评价指标体系预选集的构建。2数学模型的建立2.1灰色关联分析法2.1.1比较参考矩阵的建立则[R1，R2…Rn]可得到n个路线方案权重，从而得到最优方案。3案例分析3.1案例工程概况本文以云南武昆高速公路工程完家村段路线为例进行案例分析，武昆高速公路完家村段路线经过富民县完家村区域。路线设计选择从完家村东、西两侧绕越A1（推荐线）、A2（工可线）两个比

6、较方案（见图2）。A1推荐线方案：推荐方案起于东长村东，沿原有二级公路走廊带布线，于K43+300跨二级公路，经完家村止于三村。充分利用老路，减少长大隧道，减少拆迁影响，但是增加一座桥梁。A2工可线方案：工可方案平纵指标稍高，桥梁较少，与二级公路无干扰，缺点是有一座1180米的长隧道，且经过完家村中部，拆迁工作量大，工程投资大。3.2路线方案比选①通过专家评价与模糊层次分析法得到路线方案评价指标权重及A1、A2路线方案评价指标工程数据情况详见表2所示。②路线方案评价指标定量化及确定参考值情况详见表3。③由两个方案所涉及到的27个指标可构成比较矩

7、阵，而从27个指标中，每个指标都取得最优值（若指标为效益型，则取两个方案中指标值的最大值；若指标为成本型，则取两个方案中指标值的最小值）而构成参考矩阵，因此得到比较参考矩阵X′。④对矩阵X′进行规范化处理后所得到的规范矩阵X″可表示成如上形式。⑤在矩阵X′中由参考数列与比较数列在各个相对应指标值处作差，从中找出差值的最大值和最小值，求得关联系数ξij，即可由关联系数组成关联系数矩阵E。由上述评价结果r1=0.9358，r2=0.4329，得出A1线方案的关联度最大，即A1线方案优于A2线方案。4结语本文根据山区公路的实际情况进行分析，按照能反映

8、山区路线方案比选特征，从经济指标、技术指标、社会指标、环境指标和安全指标等五个方面建立了适用于山区公路路线方案比选的综合评价指标体系。利用建立了公路路