模糊綜合評價在公路工程路線方案比選中的應用

楊松

(新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院， 新疆 烏魯木齊 830006)

目前公路工程初步設計階段路線方案比選中更多集中在技術指標和工程經濟比選兩方面，對比選方案的安全性以定性評價為主，主觀性較強，所得結果也較抽象。當存在多層次、多目標、多因素時，難以反映設計方案之間的局部差別，不能精確描述方案的優劣程度。比選方案安全性設計與評價難點在于如何定量確定評價指標，并對設計方案進行科學合理的評價。該文結合實際工程項目，采用《公路項目安全性評價規范釋義手冊》推薦的模糊綜合評價法對不同路線方案的安全性進行評價比選。

1 模糊綜合評價法簡介

模糊綜合評價法(FCE)以模糊數學為基礎，結合層次分析(AHP)法和模糊安全信息進行量化處理，對多個因素作出定量評價與決策。根據系統工程的基本原理，將高速公路安全系統作為一個整體，采用AHP法和FCE法定量評價各指標的影響，計算設計方案的安全指數，確定設計方案的優劣。

2 應用工程概況

G0711尉犁至35團高速公路是國家公路網G7北京至烏魯木齊高速公路烏魯木齊至若羌展望線的重要組成部分(見圖1)。所在地區為平原荒漠，建設標準為雙向四車道高速公路，設計速度為120 km/h，采用27 m整體式路基斷面。推薦路線全長167.860 km，共設大橋4座、中橋7座、小橋51座、涵洞275道、互通式立體交叉7處、分離式立體交叉13處、通道25處、管線交叉126處、匝道收費站7處、養護工區3處、服務區3處、港灣停車場5處、連接線15.45 km、改路2.25 km。

圖1 項目地理位置

推薦線K在K59+900—K69+400段路線受工程地質和塔里木河洪水影響，為盡量降低塔里木河洪水威脅，提出比較線B(見圖2)。比較線B路線全長9.354 km，設置大橋1座、中橋1座、小橋14座、涵洞36道(含管線交叉)、分離式立體交叉1處、通道2處。

圖2 路線方案示意圖

3 單項安全影響指標賦值

3.1 安全影響指標

根據項目所處新疆塔里木河流域地形、地質特點及大型結構物設置情況，按《公路項目安全性評價規范釋義手冊》中推薦清單表，列出同時滿足全面反映路線方案特征、易于獲取和量化的交通安全影響因素(見表1)，并對其進行量化分析。

表1 交通安全影響因素

3.2 指標評分

通過對推薦線K、比較線B的現場調查資料和設計資料的分析，按《公路項目安全性評價規范釋義手冊》的評分規則進行評分，評分結果見表2。

表2 指標評分結果

4 路線方案評價分析

4.1 推薦線K評價分析

(1) 建立評語等級集Vi。評語等級集是評判者對評判對象可能作出的各種評價結果的集合，體現評判的模糊特性。將路線安全性分為差、較差、一般、較好、好5個等級(見表3)，即Vi={V1,V2,V3,V4,V5}。

表3 評語等級集Vi

(2) 確定隸屬函數。該項目隸屬函數如下：

式中：a、b、c、d分別為《公路項目安全性評價規范釋義手冊》附表1中的閾值；x為評分值。

(3) 建立單因素評價矩陣Ri。單因素評價矩陣Ri是因素集μij到評語等級集Vi的模糊子集。采用二級指標分值Fij，按隸屬函數計算得到Ri。

(5) 確定綜合評價矩陣S。一級安全評價指標與評語等級之間的隸屬度矩陣R=[Bi]。將一級權重向量Wi與隸屬度矩陣R合成，計算得到綜合評價矩陣S=Wi°R。其中權重向量Wi采用《公路項目安全性評價規范釋義手冊》附表2中推薦值。

(6) 計算安全性模糊綜合評價結果。路線方案的總體安全系數E=S×FT=11.8。

4.2 比較線B評價分析

評語等級集與隸屬函數與K線相同。

(1) 建立單因素評價矩陣Ri。單因素評價矩陣Ri是因素集μij到評語等級集Vi的模糊子集。采用二級指標分值Fij，按隸屬函數計算得到Ri。

(3) 確定綜合評價矩陣S。一級安全評價指標與評語等級之間的隸屬度矩陣R=[Bi]。將一級權重向量Wi與隸屬度矩陣R合成，計算得到綜合評價矩陣S=Wi°R。其中權重向量Wi采用《公路項目安全性評價規范釋義手冊》附表2中推薦值。

(4) 計算安全性模糊綜合評價結果。總體安全系數E=S×FT=10.8。

5 結論

(1) 推薦線K和比較線B的安全性評分均為好，推薦線K的總體安全系數E更高，從安全性角度評價，K線更合理。具體路線方案還應結合工程經濟性、環境敏感性、實施可行性等因素綜合確定。

(2) 通過模糊綜合評價法對路線方案進行比選，可擺脫安全性比選受設計人員工作年限長短、認識問題全面性、個人偏好等因素的影響，比選結果更客觀公正，可為路線方案比選論證提供可靠支撐。