層次分析法在鐵路T 梁架設方案比選中的應用

何曉源 左 鋒

(1.廣州鐵路(集團)公司貴廣鐵路廣州樞紐工程建設指揮部，廣東廣州 510370;2.天津市路安電氣化監理公司廣東分公司，廣東廣州 510000)

1 現狀及存在問題

1.1 工程簡介

貴廣鐵路DK775+300～DK803+700段，由廣鐵集團廣州樞紐工程建設指揮部負責T梁制架和軌道工程，其余工程由貴廣鐵路公司負責建設。

招標時出于開放鐵路建設市場和發揮鋪架專業化施工企業優勢的考慮，橋梁下部結構、連續梁、橋面系工程與T梁制架工程分別由不同施工單位中標實施，這也導致了參建單位間線上線下工作內容多次交叉，相互影響，協調工作量大。

代鋪架范圍內北江特大橋和橫江聯絡線的初步設計T梁數量共619孔。由獅山梁場負責制架，梁場位置靠近北江特大橋廣州臺，梁場設16個制梁臺座，制梁能力5片/d，最大存梁量212片。原施工方案計劃投入一臺TJ165型架橋機，從梁場經工程線運梁，由北江特大橋廣州臺向西架梁，架梁2013年7月21日開始，2014年4月30日結束。

1.2 存在問題

因佛山西站方案調整和貴廣鐵路調整初步設計影響，T梁數量大量增加，T梁分布示意圖見圖1。現設計數量為1 006孔(其中為避免影響廣珠鐵路開通，2012年已先期制架橫江聯絡線31孔)，共增加了387孔，導致獅山梁場制存能力不足，需調整優化鋪架施組。

圖1 T梁分布平面示意圖

北江特大橋下部結構和連續梁由貴廣鐵路公司負責建設，北江特大橋東引橋受佛山西站方案調整和征地拆遷影響，工期滯后嚴重。現計劃北江特大橋東引橋跨小塘工業大道(48+100+48)m連續梁和跨桂丹路(60+100+60)m系桿拱橋于2014年7月31日提供架梁通道。獅山梁場受桂丹路和小塘工業大道連續梁制約，通道受阻，原施組計劃無法實現。若不采取工程措施，則2014年8月方可開始架桂丹路以西T梁，無法滿足2014年年底開通的總工期要求，必須調整施工方案。

2 架梁方案調整

北江特大橋東引橋受工程方案和征拆影響進展滯后嚴重，但西引橋進展較正常。根據線下單位提供的節點:2013年10月份完成橫江聯絡線橋墩;2014年1月份完成北江特大橋西引橋橋墩，5月26日完成箱梁架設;2014年2月20日跨金沙中心路連續梁提供架梁通道;跨小塘工業大道連續梁和跨桂丹路系桿拱橋7月31日提供架梁通道。

若由西向東架梁，可提前解決橫江聯絡線和北江西引橋T梁架設問題，不受北江東引橋下部結構工期影響，有效緩解總工期壓力。

根據線下工程進度安排，結合現場實際情況，調整后的T梁架設總體擬分三大部分進行，見表1。

表1 調整后T梁架設總體安排

3 架梁備選方案

2013年3月，組織各參建單位現場調查后，對T梁架設施工組織，提出三種備選方案:

方案一:獅山梁場供梁，鐵路運梁，運梁通道為在獅山梁場附近廣茂正線上開臨時岔，由廣茂線經京廣線轉廣珠鐵路后進入橫江聯絡線進行T梁架設，運梁通道長約110 km。

方案二:獅山梁場供梁，公路運梁，運梁通道為經桂丹路，丹橫路，工業園區金石大道，銀海大道到達三水南站，公路運梁通道長約30 km。

方案三:在三水南站附近新建T梁制存場，直接供梁。

4 采用層次分析法進行方案比選

在方案研究過程中，應結合各方面相關因素，開展多層次、多方案分析和比選，以全面優化項目建設方案［1］。對備選方案的選擇需考慮工期、投資、安全、環境影響、易實施性等多種目標，定性分析難以決策。層次分析法(Analytic Hierarchy Process)是一種解決多目標的復雜問題的定性與定量相結合的決策分析方法，用決策者的經驗判斷各衡量目標能否實現的標準之間的相對重要程度，并合理地給出每個決策方案的每個標準的權數，利用權數求出各方案的優劣次序，適用于本課題。

4.1 建立層次結構模型

為選擇最優方案，經分析確定需考慮的主要因素為工期，投資，安全，環境影響和方案易實施程度。建立層次結構模型，如圖2所示。

圖2 架梁方案選擇AHP模型

4.2 構造判斷矩陣

組織參建單位相關專家對準則層五個因素進行分析，認為首要確保滿足總工期和施工安全，然后考慮降低投資增量，選擇實施難度小的方案，并在實施中盡量減少對周邊生產生活的影響。由此建立判斷矩陣，判斷矩陣的元素aij用T.L.Saaty的1標度～9 標度方法給出［2］。

4.3 層次單排序及其一致性檢驗［3］

求解最大特征值λ=5.035 2。

對應的特征向量 ω=［0.335 6，0.159 1，0.335 6，0.033 3，0.136 4］T。

一致性指標 C.I=λ －n/(n－1)=0.008 8。

隨機一致性指標R.I=1.12。

一致性比率 C.R=C.I/R.I=0.007 9 ＜0.1。

通過一致性檢驗。

4.4 層次總排序及其一致性檢驗

分析三備選方案對準則層各因素的滿足程度，見表2。

分別構造方案層對工期，投資，安全，環境影響和易實施度的成對比較矩陣，得:

進行一致性檢驗，見表3。C.R均小于0.1，通過一致性檢驗。

4.5 求組合權重

得鐵路運輸、公路運輸、增建梁場三方案對目標的組合權重向量為［0.182 4，0.440 9，0.376 8］T。

表2 備選方案對準則層因素滿足程度分析表

表3 一致性檢驗過程數據表

5 結語

T梁架設于2013年9月開始實施，采用了由獅山梁場經公路運輸至三水南站由西向東架梁的施工方案，該方案最大程度滿足了建設要求，AHP法輔助決策結果通過了實踐檢驗。

雖然層次分析法沒有脫離主觀賦權的前提，實質上是一種主觀權重法，其權重的確定是在主觀判斷的基礎上，通過加工處理得到［3］，但能充分發揮決策者經驗，使決策過程和結果易于被理解和接受，從很大程度上解決了多目標方案比選決策中面臨的效率及準確性的困難，使決策結果更為科學，可為鐵路工程建設中類似方案比選問題提供參考。

［1］余健明，王永銀，于守法，等.項目決策分析與評價［M］.北京:中國計劃出版社，2012:81.

［2］錢頌迪，甘應愛，田 豐，等.運籌學［M］.北京:清華大學出版社，2001:461-466.

［3］許樹柏.層次分析法原理［M］.天津:天津大學出版社，1988:7-13.

［4］李因果，李新春.綜合評價模型權重確定方法研究［J］.遼東學院學報(社會科學版)，2007(4):92-95.