層次分析法在地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案比選中的應(yīng)用

周 剛 盧 靜

(1.重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司,400051,重慶;2.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院,401331,重慶∥第一作者,工程師)

層次分析法在地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案比選中的應(yīng)用

周 剛1盧 靜2

(1.重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司,400051,重慶;2.重慶電子工程職業(yè)學(xué)院,401331,重慶∥第一作者,工程師)

運(yùn)用多目標(biāo)決策分析原理,采用層次分析法,構(gòu)建運(yùn)營(yíng)交路優(yōu)選模型,將定性分析轉(zhuǎn)化為定量計(jì)算,進(jìn)行運(yùn)營(yíng)交路方案的比選,克服了傳統(tǒng)一一列表評(píng)價(jià)方法的缺點(diǎn)。并通過(guò)重慶市軌道交通6號(hào)線工程可行性研究運(yùn)營(yíng)交路方案比選的實(shí)證,得到和傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法一致的結(jié)果,表明該方法是可行的。

城市軌道交通;運(yùn)營(yíng)交路方案;多目標(biāo)決策;層次分析法;綜合評(píng)價(jià)

First-author's addressChongqing Rail Transit Group Corporation,400051,Chongqing,China

傳統(tǒng)的地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案比選方法,一般是將各方案的優(yōu)缺點(diǎn)一一列舉,然后以列表對(duì)比的方式進(jìn)行分析研究,最后選出推薦方案。但是,當(dāng)各方案定量指標(biāo)差異不大,而定性指標(biāo)又相互影響、相互交叉時(shí),就很難綜合定量指標(biāo)和定性指標(biāo)對(duì)方案進(jìn)行整體評(píng)價(jià)[1-2]。本文運(yùn)用多目標(biāo)決策分析原理,采用層次分析法,以重慶市軌道交通6號(hào)線工程可行性研究運(yùn)營(yíng)交路方案比選為例,將各個(gè)影響因素進(jìn)行分解,經(jīng)過(guò)計(jì)算得出最優(yōu)方案。

1 運(yùn)營(yíng)交路方案簡(jiǎn)介

根據(jù)重慶市軌道交通6號(hào)線預(yù)測(cè)客流斷面分布特征,對(duì)重慶市軌道交通6號(hào)線運(yùn)營(yíng)交路提出3個(gè)方案。

1.1 搭接運(yùn)營(yíng)交路方案

根據(jù)重慶市軌道交通6號(hào)線的客流特征,各組團(tuán)與中心組團(tuán)以及中心組團(tuán)內(nèi)部的客流交流量較大,而處于線路兩端的北碚組團(tuán)與茶園組團(tuán)間的客流交流量很小,因此采用如圖1所示的搭接運(yùn)營(yíng)交路。即茶園南——蔡家和上新街——五路口兩個(gè)運(yùn)營(yíng)交路搭接的方式,可以很好地適應(yīng)客流特征,同時(shí)能縮短運(yùn)營(yíng)交路距離。

圖1 搭接運(yùn)營(yíng)交路

1.2 貫通運(yùn)營(yíng)交路方案

從服務(wù)水平出發(fā),減少乘客換乘,提高乘客直達(dá)性,盡量縮短乘客一次出行時(shí)間,主線全線采取圖2所示的貫通運(yùn)營(yíng)交路。由于線路較長(zhǎng),且客流特征為兩端小、中間大,因此列車(chē)交路采取大小交路套跑。

圖2 貫通運(yùn)營(yíng)交路

1.3 分段運(yùn)營(yíng)交路方案

從運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性出發(fā),如圖3所示,分段運(yùn)營(yíng),即將主線從蔡家斷開(kāi),采取分段運(yùn)營(yíng),可在蔡家——五路口段采用小編組列車(chē),既提高運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性,也縮短了運(yùn)營(yíng)交路距離。

圖3 分段運(yùn)營(yíng)交路

三種方案綜合比較見(jiàn)表1。

表1 各方案綜合比較表

2 方案比選

2.1 構(gòu)建運(yùn)營(yíng)交路優(yōu)選模型

系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖4的多目標(biāo)決策的層次分析結(jié)構(gòu)圖。

圖4 多目標(biāo)決策的層次分析結(jié)構(gòu)圖

式中:

Ui——第 i個(gè)運(yùn)營(yíng)交路方案決策的結(jié)果;

kij——第i個(gè)運(yùn)營(yíng)交路方案在第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)定值;

wj——第j個(gè)指標(biāo)在準(zhǔn)則層的權(quán)重值。

2.2 確定指標(biāo)主觀權(quán)重

對(duì)指標(biāo)的主觀賦權(quán)方法有二項(xiàng)系數(shù)法、德?tīng)栰撤ā哟畏治龇ǖ取１疚牟捎孟到y(tǒng)工程學(xué)的兩兩比較法,確定決策指標(biāo)的權(quán)重分配矩陣[3]。實(shí)踐證明,這個(gè)方法可靠性高,誤差小。在n個(gè)目標(biāo)(因素)中,每次只對(duì)兩個(gè)因素進(jìn)行比較,并作如下約定:

地鐵運(yùn)營(yíng)交路優(yōu)選模型為:

將準(zhǔn)則層各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的重要程度進(jìn)行兩兩比較,得比較矩陣

用和法計(jì)算權(quán)向量W:

進(jìn)行一致性檢驗(yàn):

經(jīng)試算CR＜0.1,滿足一致性檢驗(yàn)要求。其中,RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。RI的取值如表2所示。

表2 RI取值表

2.3 建立判斷矩陣

地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案比選所涉及的指標(biāo)通常包括獲益性指標(biāo)和損失性指標(biāo)。獲益性指標(biāo)是指屬性值越大對(duì)方案有利的指標(biāo),如乘客服務(wù)水平等;損失性指標(biāo)是指屬性值越大對(duì)方案越不利的指標(biāo),如運(yùn)營(yíng)成本、工程投資等。由于項(xiàng)目評(píng)價(jià)模型中,不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)往往具有不同的量綱,為了最終的目標(biāo)評(píng)價(jià)置于同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)條件下,須對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化,而后進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)于獲益性指標(biāo)

對(duì)于損失性指標(biāo)

式中:

Dij——第 i個(gè)方案第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值;

Dj max和Dj min——分別為評(píng)價(jià)方案集中第 j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值;

pij——第i個(gè)方案第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)量綱化后的分值[4]。

由于地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案比選牽涉面大,比選范圍廣,既有工程投資等定量指標(biāo),又有乘客服務(wù)水平等定性指標(biāo),很難綜合定量指標(biāo)和定性指標(biāo)對(duì)各方案進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。為了將定性分析轉(zhuǎn)化為定量計(jì)算,對(duì)定性指標(biāo)評(píng)價(jià),可采用如表3的標(biāo)度法所示,反映它們之間差異[5]。

表3 標(biāo)度法

因此,重慶市軌道交通6號(hào)線工程可行性研究運(yùn)營(yíng)交路方案綜合比較表里的各指標(biāo)可根據(jù)表3標(biāo)度法和公式(2)和式(3),構(gòu)建判斷矩陣

2.4 計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)

可得三種運(yùn)營(yíng)交路方案優(yōu)選排序結(jié)果:u1＞u2＞u3,即應(yīng)選方案一(搭接運(yùn)營(yíng)方案)為最優(yōu)方案。此結(jié)果與項(xiàng)目最終采納的方案一致。

3 結(jié)語(yǔ)

層次分析法是將分析者的思維過(guò)程數(shù)字化的一種方法。本文結(jié)合地鐵行車(chē)運(yùn)營(yíng)組織的實(shí)際,建立運(yùn)營(yíng)交路比選方案綜合評(píng)價(jià)模型并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證,得出和傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法一致的結(jié)論,為決策者提供了新的決策方法。文中的多目標(biāo)決策綜合評(píng)價(jià)模型利用定性指標(biāo)與定量指標(biāo)相結(jié)合,對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)交路方案進(jìn)行綜合比選評(píng)價(jià),得出推薦方案,增強(qiáng)了方案的科學(xué)性和合理性。

[1]吳小萍,陳秀方.線路方案灰色優(yōu)選模型及其應(yīng)用研究[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2002,12(7):101.

[2]李艷紅,齊永國(guó).層次分析法在鐵路線路方案比選中的應(yīng)用[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì),2009,31(9):86.

[3]許樹(shù)柏.層次分析法原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,1988.

[4]羅君君,劉有軍.城市交通運(yùn)輸項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,23(2):67.

[5]董化珍,李春霞多.目標(biāo)模糊決策在線路方案比選中的研究及應(yīng)用[J].鐵路與公路設(shè)計(jì),2008,28(1):67.

Application of Analytic Hierarchy Process on Optimal Locomotive Routing Schemes in Subway Operation

Zhou Gang,Lu Jing

The optimal locomotive routing operation model is set up and the quantitative analysis is transformed into quantitative calculation by applying the principle of multiobjective decision making and the analytic hierarchy process.This model conquers the disadvantages of the traditional tabulation method,and is testified by a feasibility study of Chongqing rail transit Line 6.The result is in accordance with the traditional evaluating methods.

urban rail transit;operation locomotive routing scheme;multi-objective decision making;AHP;overall evaluation

U 231+.92

2010-01-22)