基于AHP的高速公路安全設施收益空間分析

賈雅欣，陳同生

(1.廣東省交通運輸規劃研究中心，廣州 510101；2.廣東省南粵交通投資建設有限公司，廣州 510101)

基于AHP的高速公路安全設施收益空間分析

賈雅欣1，陳同生2

(1.廣東省交通運輸規劃研究中心，廣州 510101；2.廣東省南粵交通投資建設有限公司，廣州 510101)

采用層次分析法分析高速公路安全設施收益空間的影響因素，建立層次分析模型，構造判斷矩陣，確定影響高速公路安全設施收益空間的各組成部分的權重，對判斷矩陣進行一致性檢驗。得出安全設施各部分收益空間由大到小的順序為：波形梁護欄、混凝土護欄、交通標志、交通標線、隔離柵。該研究可為項目建設管理提供針對性的指導。

高速公路；安全設施；AHP；收益空間

高速公路安全設施是高速公路的附屬設施，文獻[1]要求高速公路安全設施應與主體工程同時設計、同時施工、同時投入使用，其重要性與主體工程相同。高速公路安全設施作為不同于主體工程的專項工程，具有專業性強、相對獨立的特點，造價占項目總造價的比例較低，收益相對較低，具有相關施工資質的單位和從業人員相對較少。然而，高速公路的快速發展離不開安全設施行業健康、可持續的發展，需要從業單位和從業人員的穩定，以保證安全設施施工有合理的收益空間。本文擬采用AHP層次分析法對安全設施的各主要組成部分的收益空間進行分析，以期為項目管理提供借鑒。

1 安全設施的組成

公路交通安全設施主要由護欄、交通標志、交通標線、隔離柵和橋梁護網、防眩設施、輪廓標、活動護欄組成，護欄又分為路基護欄、橋梁護欄。為便于分析各部分的收益，本文擬選取工程規模較大、造價較高的波形梁護欄、鋼筋混凝土護欄、交通標志、交通標線、隔離柵為研究對象。

2 收益分析

2.1層次分析法

層次分析法[2](Analytic Hierarchy Process，AHP)是指將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標(或準則、約束)的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序(權數)和總排序，以此作為目標(多指標)、多方案優化決策的系統方法。本文基于AHP分析安全設施的各組成部分對高速公路安全設施收益的影響，以確定各部分收益空間的大小次序。

2.2分析步驟

2.2.1 構建AHP模型

1)建立評價準則層

根據文獻[1]對山嶺重丘和平原微丘地區車輛通行安全的具體要求及安全設施施工機械化、難易程度，受客觀經濟環境如人工價格、材料價格的影響，針對安全設施收益空間的評價目標，構建的安全設施收益空間評價準則層包括施工難易程度、工程規模和工程造價[3]。

①施工難易程度(A1)。公路自身的“帶”狀地形，野外“線”狀施工作業的特點決定了安全設施施工受地形、地質、天氣和施工工藝影響，如交通標線施工受天氣影響，波形梁護欄受地形、地質的影響，安全設施施工的難易程度一定程度地影響其收益空間。

②工程規模(A2)。安全設施各組成部分分別有其自身的功能和要求，相互之間無法替代。護欄作為車輛通行安全防護的主動設施，具有防止側向碰撞、橫向側翻的功能。交通標志分為禁行、指示、引導等類型，不同類型標志要求不同。各組成部分的功能和要求決定了其布設位置和工程規模，如高速公路要求全線中間、兩側都應設置護欄。安全設施的工程規模直接影響其收益空間。

圖1 層次結構模型圖

③工程造價(A3)。工程造價是根據工程規模套用相應計價依據計算，直接決定了業主招標控制價、施工單位投標報價和合同價，而材料價格如鋼材、鋁材、標線漆等安全設施的材料占其造價的60%以上[4]，主要材料價格、招標控制價、投標報價和安全設施各組成部分的施工合同單價直接決定了其收益空間。

2)建立方案層

根據安全設施的組成，確定方案層為隔離柵(B1)、交通標線(B2)、交通標志(B3)、鋼筋混凝土護欄(B4)、波形梁護欄(B5)。

根據上述分析，建立安全設施層次結構模型圖如圖1所示。

2.2.2 建立標度

為使各因素之間進行兩兩比較得到量化的判斷矩陣，采用常用的1～9的比率標度[5]，即元素可以取值1，3，5，7，9及其倒數，判斷矩陣中各因素的取值及其含義如表1所示。

表1 判斷矩陣中因素的取值

2.2.3 構造判斷矩陣

采用專家經驗法構造各層因素之間的兩兩比O-A、Ai-B的判斷矩陣。

在準則層A1，A2，A3中，A1、A2、A3分別和自身相比重要性相同，采用表1中的標度即a11、a22、a33取值都為1，A2因素與A1因素的重要性介于重要性相同和略重要之間，即A2/A1取值為2，則a21=2，a12=1/2，A3因素比A1因素略重要，即A3/A1取值為3，則a31=3，a13=1/3，A2與A3之間的重要性需要通過A1來間接計算，(A2/A1)/(A3/A1)=2/3，即a23=2/3，a32=3/2，因此，O-A判斷矩陣為

同理，根據以上矩陣建立規則確定A1-B、A2-B、A3-B的判斷矩陣分別為

2.2.4 計算權重及排序

計算O-A單層排序結果為

即(0.17，0.33，0.50)T為O針對于A層次單排序的結果。

同理，可得A1-B、A2-B、A3-B單層排序的結果分別為(0.06，0.19，0.19，0.29，0.27)T、(0.07，0.14，0.24，0.23，0.34)T、(0.08，0.15，0.21，0.23，0.33)T。

根據以上排序結果計算各底層元素B1、B2、B3、B4、B5對總目標O的優劣權值，層次總排序計算結果分別為

0.17×0.06+0.33×0.07+0.50×0.08=0.07，
0.17×0.19+0.33×0.14+0.50×0.15=0.15，
0.17×0.19+0.33×0.24+0.50×0.21=0.22，
0.17×0.29+0.33×0.23+0.50×0.23=0.24，
0.17×0.27+0.33×0.34+0.50×0.33=0.32.

由此可知，安全設施各組成部分的收益由大到小的順序為波形梁護欄、混凝土護欄、交通標志、交通標線、隔離柵。

2.2.5 進行一致性檢驗

對O-A、A1-B、A2-B、A3-B的各判斷矩陣進行一致性檢驗，以A1-B的判斷矩陣的一致性檢驗為例進行說明。

(1)

式中λi為A1-B矩陣的特征值。

用同樣的方法計算可得

O-A矩陣的特征值為λ1=λ2=λ3=3.00，即λmax=3.00。

A2-B矩陣的特征值為λ1=5.01，λ2=5.01，λ3=5.07，λ4=5.09，λ5=5.01，即λmax=5.09。

A3-B矩陣的特征值為λ1=5.01，λ2=5.02，λ3=5.04，λ4=5.02，λ5=5.05，即λmax=5.05。

可知，一致性指標IC均<0.1，判斷矩陣的誤差在允許范圍內。否則，應通過調整判斷矩陣的取值對判斷矩陣做適當的修正。

2.3結果分析

1)波形梁護欄。工程規模大、造價高，施工機械化程度高、效率高，是安全設施中最重要的組成部分，且主要受鋼管、波形板等鋼材價格的影響，收益空間相對較大。

2)混凝土護欄、交通標志、交通標線。工程規模次之，各組成部分占總造價的比例不大，施工相對復雜，受地形影響大，機械化程度不高，效率一般，收益空間一般。

3)隔離柵。工程規模較小，占總造價的比例小，施工環境復雜，受地形等因素影響，機械化程度低，人工投入較高，收益空間較小。

項目管理方可根據各組成部分的收益分析，采取有針對性的管理[5]。如對波形梁護欄，可從鋼管立柱、波形梁板材料、工程數量的變化、實際完成的工程量等方面嚴格管理，而對隔離柵可直接從實際完成的工程量管理即可，從而做到有目的、適度的、高效能的管理，主動控制安全設施施工單位合理的收益空間。

3 結語

在合理的工程規模、綜合單價、人工消耗等前提下，測算出安全設施各組成部分收益空間的高低次序，且與工程實際基本吻合，可為項目有針對性的、有重點的管理提供借鑒。但前提條件發生變化時，其測算結論也會發生變化，具有一定的局限性，如受投標策略、不平衡報價等因素影響時，其收益空間次序可能發生改變，項目管理者要及時調整管理重點。可通過本文所構建的模型，重新構造判斷矩陣，進行驗算、分析，測算安全設施收益空間的大小次序。

[1]交通部公路科學研究院，北京教科公路勘察設計研究院，廣東省交通集團有限公司，等.JTG D81—2006 公路交通安全設施設計規范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]運籌學教材編寫組.運籌學(修訂版)[M].北京：清華大學出版社，1990.

[3]李占利.基于費用效益的高速公路路側安全設施設計優化研究[D].西安：長安大學，2009.

[4]王元慶，賈紹明，周偉，等.公路造價管理與信息化[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]朱明，張錦瑞，楊中.管理系統工程基礎[M].北京：冶金工業出版社，2002.

(責任編輯：楊秀紅)

AnalysisofProfitSpaceforSuperhighwaySafetyFacilitiesBasedonAHP

JIAYa-xin1，CHENTong-sheng2

(1.GuangdongProvincialTransportPlanningandResearchCenter,Guangzhou510101,China;2.GuangdongNanyueTrafficConstructionandInvestmentCo.Ltd.,Guangzhou510101,China)

In this article, the influence factors of profit space of superhighway safety facilities are analyzed with the analytical hierarchy process (AHP). Then, the analytical hierarchy model is established to construct the judge matrix, determine the weight of each component and make a consistency test for the judge matrix. The test shows that the big to small order of profit space is as follows: the w-beam guardrail, concrete barrier, traffic sign, traffic marking and isolated barrier. This research can provide the guidance for the project construction management.

superhighway; safety facility; AHP; profit space

2013-02-24

賈雅欣(1980—)，女，石家莊人，廣東省交通運輸規劃研究中心工程師，注冊咨詢工程師，主要研究方向為交通運輸規劃與管理.

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.01.015

U491.5

A

1672-0032(2014)01-0068-04