基于中心點三角白化權函數的高鐵標準化中間站評估

張斌

（武漢鐵路局職工教育基地，高級工程師，湖北　襄陽　441001）

基于中心點三角白化權函數的高鐵標準化中間站評估

張斌

（武漢鐵路局職工教育基地，高級工程師，湖北襄陽441001）

根據高鐵中間站管理系統的灰色性與高鐵標準化中間站評估工作實際，提出了基于中心點三角白化權函數的高鐵標準化中間站評估方法。首先根據調研建立高鐵標準化中間站評估指標體系并確定各指標權重值；繼而構建基于中心點三角白化權函數的灰色聚類評估模型；最后通過案例，對位于某城際高鐵的8個中間站進行了評估，為提高高鐵標準化中間站評估結果的準確性提供新的思路。

高鐵中間站；標準化；灰色聚類評估；中心點三角白化權函數

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.04.019

高速鐵路中間站是高速鐵路的重要組成部分，它們辦理以下主要作業［1］：（1）高、中速旅客列車停站或不停站通過；（2）中速旅客列車待避高速旅客列車；（3）少量高速旅客列車夜間折返停留；（4）辦理停站的各種旅客列車的客運業務。

標準化是人類生產活動特別是工業化大生產的產物，并隨著生產的發展而逐步演變、完善。我國國家標準《標準化工作指南第1部分：標準化和相關活動的通用詞匯》（GB/T20000.1-2001）中定義“標準化”是“為了在一定范圍內獲得最佳秩序對現實問題或潛在問題制定共同使用和重復使用的條款的活動”。中外企業的成功實踐反復證明：在企業管理中引入標準化，用標準的流程和制度管理企業，能使企業更科學地進行各方面管理，提高企業競爭力。

高鐵標準化中間站建設工作的實質是將標準化引入高鐵中間站管理，達到標準化管理。

為規范建設工作，各鐵路局（集團公司）根據鐵路總公司相關規定，制定了各自的高鐵中間站管理辦法，由此可構成由車站管理體系、基本管理制度、安全管理、客運管理和檢查考核等子系統組成的高鐵中間站管理系統，各子系統則由若干要素構成。這些子系統（要素）相對獨立又協同運作，實現對高鐵中間站的標準化管理。

灰色系統理論是我國學者鄧聚龍教授1982年創立的新興學科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的充分開發利用，提取有價值信息，實現對系統運行行為、演化規律的正確描述和有效監控。該理論中“灰”的基本含義是信息不完全，信息不完全［2］一般指：（1）系統因素不完全明確；（2）因素關系不完全清楚；（3）系統結構不完全知道；（4）系統的作用原理不完全明了。

灰色聚類是灰色系統理論中的一種方法，它將所考察的觀測指標或對象分成若干可定義類別（灰類），可分為灰色關聯聚類與基于白化權函數的灰色聚類。白化權函數是指在直角坐標中的一條三折線或S型曲線，它可以定量地描述某一評估對象隸屬于某個灰類的程度（稱權函數），即隨著被評估指標或樣點值的大小而變化的關系；起點、終點確定的左升、右降連續白化權函數稱為典型白化權函數，若其第二和第三個轉折點重合，則稱為三角白化權函數。稱最可能屬于某灰類的點為該灰類的中心點，基于中心點三角白化權函數的灰色聚類評估模型適用于較易判斷各灰類中心點而各灰類邊界不清晰的情形［3］。

不難辨識，前述高鐵中間站管理系統是一個灰色系統，且從高鐵標準化中間站評估工作實際看，各評價指標在不同灰類站有代表性取值但難以準確劃定各灰類邊界，因而可采用基于中心點三角白化權函數的灰色聚類評估模型進行高鐵標準化中間站評估。

1　高鐵標準化中間站評估指標體系

1.1高鐵標準化中間站建設的基本內容我國鐵路自1982年起即開始普速鐵路標準化中間站建設工作，積累了豐富經驗，近年張曉等對高鐵中間站標準化建設內容進行了探討［4］。綜合分析這些經驗與探討，可將高鐵標準化中間站建設的基本內容概括為五個方面：

1）安全管理標準化。包括安全管理逐級負責制、安全分析制度和安全關鍵控制制度。

2）技術管理標準化。包括規章管理制度、業務培訓制度、施工組織辦法、設備質量用管修檢查辦法、備品揭掛規定等。

3）現場作業控制標準化。包括對作業人員基本要求、接發列車控制和調車作業控制制度。

4）基礎管理標準化。包括管理體系標準、運輸生產任務完成標準、環境管理標準等。

5）客運管理標準化。包括安全正點標準、文明服務標準、站容衛生標準、客運管理崗位責任制和業務規章臺賬管理標準。

以上各方面內容都可進一步細化。如安全管理逐級負責制可細化為車站管理人員的量化管理、對班組（崗位）進行考評、對崗位職工進行對規對標鑒定等具體要求。

1.2評價指標結構及權重分配根據上述基本內容，結合我國高鐵標準化中間站評估工作現狀，可建立包含安全管理、技術管理、現場作業控制、基礎管理、客運管理五個維度的高鐵標準化中間站評估指標體系，見表1。表中各指標權重為研究高鐵標準化中間站評估相關文件并對多位鐵路運輸專家進行深度訪談后確定。

表1　高鐵標準化中間站評估指標體系

2　基于中心點三角白化權函數的灰色聚類評估模型［5］

基于中心點三角白化權函數的灰色聚類評估模型建模步驟如下：

第1步設將要評估對象劃分為S個灰類，將j（j=1，2，…，m）指標取值范圍也相應地劃分為S個灰類，設λk（k=1，2，…，s）為k（k=1，2，…，s）灰類的中心點，可將j（j=1，2，…，m）指標k（k=1，2，…，s）灰類的取值范圍確定為［λk-1，λk+1］，k=1，2，…，s。對于第1個灰類的左端點λ0和第S個灰類的右端點λS+1可分別將j指標取數域向左右延拓而得。

第2步同時連接點［λk，1］與第k-1個小區間的中心點［λk-1，0］以及［λk，1］與第k+1個小區間的中心點［λk+1，0］，得到j指標關于k灰類的三角白化權函數fjk（·），j=1，2，…，m；k=1，2，…，s。對于fj1（·）和fjs（·）可分別將j指標的取數域向左、右延拓至λ0，λs+1，得j指標關于灰類1的三角白化權函數fj1（·）和j指標關于灰類S的三角白化權函數fjs（·）（見圖1）。

圖1　中心點三角白化權函數示意圖

對于指標j的一個觀察值x可由公式

計算出其屬于灰類k（k=1，2，…，s）的隸屬度fjk（x）（可理解為觀察值x屬于灰類k（k=1，2，…，s）的程度）。

第3步計算對象i（i=1，2，…，n）關于灰類k（k= 1，2，…，s）的綜合聚類系數σik

其中fjk（xij）為j指標k子類白化權函數，ηj為指標j在綜合聚類中的權重。

第4步由max｛σik｝=σik*，判斷對象i屬于灰類k*；當有多個對象同屬于k*灰類時，還可以進一步根據綜合聚類系數的大小確定同屬于k*灰類之各個對象的優劣或位次。

3　評估案例

位于某城際高鐵的A、B、C、D、E、F、G、H共8個中間站由R車務段管轄，某年7月上旬R車務段對它們當年上半年標準化建設工作進行了檢查考核，得到表1中各三級評價指標的實現值，轉化為百分制后見表2。以對A站的評估為例說明具體評估步驟。

表2　高鐵標準化中間站三級指標實現值

第1步：灰類劃分與中心點確定

根據考核結果，可將高鐵中間站按等級分為達標、基本達標和不達標中間站3類，故將各指標取值范圍也相應劃分為3個灰類，序號為k，k=1，2，3，分別表示“不達標，基本達標，達標”。

依據所得各三級評價指標最低和最高實現值，在區間［60，100］中依次選取最可能屬于“不達標”、“基本達標”、“達標”的點為λ1=65，λ2=80，λ3=90。

第2步：確定各三級評價指標延拓值

將灰類向不同方向延拓，增加“差”灰類（k=0）和“特優”（k=4）灰類，確定兩灰類的中心點分別為λ0=50，λ4=100。

第3步：計算三級評價指標白化權函數值

由公式（1）可算出各三級評價指標實現值屬于灰類k（k=1，2，3）的隸屬度，見表3。其中X11的隸屬度計算舉例如下。類似可算出：同理可得：表3中其它指標各灰類隸屬度值。

表3　三級評價指標白化權函數值

第4步：計算二級評價指標和A站綜合聚類系數

使用表3白化權函數值和表1各層級指標權重，由公式（2）可算出各二級評價指標和A站綜合聚類系數，見表4。其中X1的“差”灰類（k=0）綜合聚類系數為X11、X12、X13隸屬度與對應層次權重乘積的加權和，即σ10=0×0.25+0×0.25+0×0.25=0，類似可算出X1的其它灰類與其它二級評價指標的各灰類綜合聚類系數。

A站“差”灰類（K=0）綜合聚類系數為各三級評價指標隸屬度與對應組合權重乘積的加權和，即=0×0.05+0×0.05+0×0.10+0×0.05+0×0.04+0×0.04+ 0×0.03+0×0.04+0×0.06+0×0.07+0×0.07+0×0.06+0× 0.07+0×0.07+0×0.08+0×0.04+0×0.04+0×0.04=0，類似可算出A站其它灰類的綜合聚類系數。

表4　二級評價指標與A站綜合聚類系數

第5步：結果分析

根據max｛σik｝=σik*，從總體上看A站屬于“達標”灰類，說明該站第2季度標準化建設工作成效顯著；從分項指標看，安全管理、技術管理、現場作業控制、基礎管理及客運管理均屬于“達標”灰類，說明該站第2季度在高鐵標準化中間站建設5個維度上均達到了較高水準。

按上述步驟也可對其它各站作出評估，其中各站綜合聚類系數見表5。由表5可知總體上B、C、E各站均屬于“達標”灰類，D、F、G、H各站均屬于“基本達標”灰類。

表5　B、C、D、E、F、G、H站綜合聚類系數

實際評估中需根據評估結果作出相應獎懲，如對排前兩名的車站授予“標準化中間站”稱號予以表彰，對連續兩次評估排名最后的車站與其黨政正職約談、對連續三次評估排名最后的予以免職等，故應在上述基礎上作出排序。

比較聚類系數大小可知，同屬“達標”灰類，A站優于C站，C站優于E站，E站優于B站；對同屬“基本達標”灰類的D、F、H、G站也可作類似比較。本次評估從優到劣排序為：A→C→E→B→D→F→H→G。

如直接用表2各站各指標值加權（組合權重）累加，按分值從大到小排序為：A→B→C→E→G→D→H→F，與上述聚類排序結果比較，存在局部差異［6］，尤其是“末位”不同，這將嚴重影響“末位淘汰”的準確性。嚴格地講，受評委認識、抽樣誤差等主客觀因素限制，檢查考核所得各指標實現值實際上應是灰數（外延明確內涵不明確的數），對它們的求和應按灰數運算法則［7］進行，不能直接用各指標實現值加權累加；灰色聚類評估結果由于反映了評估對象對各灰類的親疏程度，更能從整體上反映各站標準化建設工作成效。

4　結束語

高鐵標準化中間站評估是高鐵標準化中間站建設工作的關鍵環節之一，提高評估的準確性是對評估本身的基本要求，也是客觀、公正地對各站進行考核、排序與相應獎懲的需要。本文提出的基于中心點三角白化權函數的高鐵標準化中間站評估方法，應用了先進的灰色聚類理論，注重考慮高鐵中間站管理系統的灰色性、現場評估工作實際與需要，較之平常廣泛使用的加權累加方法能更準確反映高鐵中間站標準化建設成效，也得到了相關鐵路局高鐵車務專業管理人員的肯定，值得借鑒。通常每2-3年各路局高鐵中間站管理辦法會有所修改，若其中“標準化中間站考核及評比標準”有相應變化，則運用本文所述方法時，應對本文表1中“高鐵標準化評估指標體系”（含權重）作適當調整。

［1］劉其斌，馬桂貞.鐵路車站及樞杻［M］北京：中國鐵道出版社，2005.

［2］鄧聚龍.灰色系統理論教程［M］.武漢：華中理工大學出版社，1990.

［3］［7］劉思峰，謝乃明等.灰色系統理論及其應用（第6版）［M］.北京：科學出版社，2013：87，22-25.

［4］張曉，陳燦.淺談高鐵中間站客運工作標準化建設［J］.時代報告，2015，（1）∶51.

［5］劉思峰，謝乃明.基于改進三角白化權函數的灰評估新方法［J］.系統工程學報，2011，（4）：244-250.

［6］馮建湘，唐嶸等.軟件質量灰色定量評價模式研究［J］.哈爾濱工業大學學報，2005（5）：639-641.

F530.64

A

1006-8686（2016）04-0052-05