1、高速公路交通工程系统模糊综合评价摘要：通过分析高速公路的使用要求，确定高速公路工程体系的评价内容、指标选取原则及指标体系。引入模糊标度法对其模糊性及定性描述进行定量化，并应用模糊评价方法来确定该评价体系的综合相对隶属度评价结果。最后通过实例验证了该模型的可行性及科学性。 关键词：高速公路；工程系统；模糊评价；相对隶属度 中图分类号：U412.36+6 文献标识码： A 1 引言 交通工程系统是保障高速公路高效、安全、快捷运营的重要设施1。为了对高速公路交通工程各子系统设置的必要性、适应性和规模的合理性进行研究分析，为日后的运营管理、改造升级等提供技术参考，有必要对高速公路交通工程系统进行综合评
2、价2。由于交通工程设施包含的子系统较多，使用者在对其诸多因素的评价时，往往没有很明确的定量公式可用以考核，而是采用所谓的模糊语言分为不同程度的评语，这就在很大程度上决定了高速公路交通工程系统的综合评价是一个含有较多定性指标的模糊性评判问题。因此，为了使得这一评价具有客观性、合理性以及可操作性，本文探讨模糊综合评判方法在其领域的应用。 2 高速公路交通工程系统评价指标体系 2.1 高速公路交通工程系统评价内容 高速公路使用者从最原始的通行需求，到提供安全、经济直至最高层次的方便、快捷的需求是高速公路发展追求的目标，这些目标的实现需要交通工程系统作为保障3。为实现上述需求，要求高速公路具备完善的交
3、通工程系统，因此高速公路交通工程系统评价内容主要应从机电系统、交通安全设施、收费站点布设、供电照明、房屋建筑及服务设施及电磁兼容等 5 个方面展开。 2.2 评价指标筛选原则 高速公路交通工程评价指标体系应能独立反映高速公路的某一具体方面的特征，并与其它特征相联系4。评价指标的正确选择，必须对交通工程系统进行正确的分析，所选指标应该能够最大限度地、客观地反映各种影响。评价指标的数量应该越少越好，而且每一评价指标应该有量化指标，或者可以用定性分级比较的方法获得。高速公路交通工程的评价指标体系同其他指标体系一样不可能包罗万象，所以在选取评价指标时必须遵循以下原则： 1) 代表性原则。针对高速公路工
4、程系统的特点选择评价体系时，所选指标应是高速公路交通工程系统内的重要指标。 2) 简明性原则。通过减少指标数量，使评价过程调查度量经济可行；而且评价指标应含义清晰、概念明确、数据易测易得、可操作性强。 3) 客观性原则。保证高速公路工程系统评价指标体系的客观公正，保证数据来源的可靠性、准确性和评估方法的科学性。 4) 可比性原则。为了便于比较，要求评价指标在时间和空间上具有一定的可比性。 6）敏感性原则。为了反应高速公路工程系统评价结果的可变性，评价指标的变化对评价结果有一定的影响。 5) 综合性原则。单一的指标只能从某一侧面反映高速公路交通工程状况，不能反映交通安工程的整体水平，而评价指标体
5、系就应力求全面反映评价对象的高速公路交通工程水平。 2.3 评价指标体系的构建 (1) 机电系统 通过对高速公路机电系统的设计、实施现状的调查分析,研究系统投入运行的作用和效果,评价系统是否保证了道路交通服务水平以及能否满足高速公路交通运营管理需求。选取系统后期维护方便性、系统运行的稳定性和可靠性、系统服务水平及设备的可兼容性作为机电系统的评价指标。 (2) 交通安全设施 从规范合理、设计特色等方面,对交通安全设施的适应性与隧道、桥梁、立交和事故多发路段的安全运营及紧急救援措施做出评价,主要包括防治交通事故,提高道路服务水平,提供视线诱导,改善道路景观,保障安全运营和管理等方面。选取设施完备率
6、及适应性、安全运营改善效果及道路使用者满意度为交通安全设施的评价指标。 (3) 收费站点布设 结合高速公路收费站点布设的理论研究，考察高速公路网规划主线收费站点及出入口立交收费站点的设置位置、数量和设置方法，分析评价规划收费站点布设的科学性和合理性。选取站点规模适应性、建设方式经济合理性、管理方式科学性及车公里收费公平性 4 个指标作为收费站点布设的评价指标。 (4) 供电照明及电磁兼容 考虑供电、照明、电磁兼容设施的主要构成和功能,对其设置的规范性、布局的合理性、规模的适应性做出评价。选取设施的系统完善性、设施运行的可靠性、设施运行的经济性。 （5）房屋建筑及服务设施 从规模、选址、与机电工
7、程配合等方面，分析评价高速公路服务设施设置的规范性、布局的合理性、规模的适应性及其沿线收费站、养护工区、服务区、停车区等区域内的房屋建筑能否满足功能需求和规范要求。选取服务区及房建规模适应性、服务区布局合理性及满足需求的程度作为房屋建筑及服务设施的评价指标。其评价结果如图 1. 表 1 高速公路工程综合评价 高速公路工程综合评价 A 机电系统 B1 交通安全系统 B2 收费站点布设 B3 供电照明及电磁兼容 B4 房屋建筑及服务设施 B5 系统后期维护方便性 C11 系统运行的稳定性和可靠性 C12 系统服务水平 C13 设备可兼容性 C21 设施完备率及适应性 C22 安全运营改善效果 C2
8、3 道路使用者满意度 C24 站点规模适应性 C31 建设方式经济合理性 C32 管理方式科学性 C33 车公里收费公平性 C34 设施系统的完善性 C41 设施运行的可靠性 C42 设施运行的经济性 C43 服务区及房建规模适应性 C51 服务区布局合理性 C52 满足需求的程度 C53 3 模糊评价方法介绍5 针对评价指标的定性描述，为对其量化，本文考虑专家决策偏好，采用模糊二元对比排序法确定各指标评价值，步骤为：设系统有待进行重要性比较的目标集为，为第个目标，意义同前。目标集中的目标就“重要性”进行二元对比的定性排序。若 （）比优越，令=1，=0； （）与同样优越，令=0.5； 显然有，
9、=0.5。 ，且。 则目标集的二元对比重要性排序标度矩阵 （1） 矩阵为排序一致性标度矩阵的充分必要条件为： （）若，有； （）若，有； （）若，有 式中：。 满足上述条件的矩阵为排序一致性标度矩阵。排序一致性标度矩阵各行和数由大到小的排列，给出指标状态集关于目标对重要性的定性排序，然后根据重要性排序为 1，2，m 的状态分别与排序在其后面的状态逐一进行比较，得到目标相对于其他目标的关于重要性的排序，同理可得到所有目标相对于其他目标关于重要性的二元比较矩阵。 （2） 表 1 语气算子与模糊标度对应关系 Tab. 3.1 Corresponding relations between mood
10、operators and fuzzy scale values 语气算子 同样 稍稍 略为 较为 明显 显著 十分 非常 极其 极端 无可 比拟 定量 标度 0.50.550.60 0.65 0.70 0.75 0.800.85 0.90 0.951 0.5250.5750.6250.6750.6250.7750.8250.8750.8250.975 相对隶 属度 1.00.8180.6670.5380.4290.3330.250.1760.1110.053 0 0.9050.7390.60 0.4810.3790.290.2120.1430.0810.026 比较结果按表 1 语气算子与模
11、糊标度关系赋值，也可在相邻的两个模糊标度之间取值，得到各目标的重要性模糊标度。 （3） 最后根据公式（4）计算综合评估值 （4） 式中：为评价对象的相对隶属度。其中为模型优化准则参考，当=1时为最小一乘方准则，=2 时为最小二乘方准则；为距离参数，当=1 时为海明距离，=2 时为欧式距离。根据实际情况，这里采用 V=低发展水平，较低发展水平，中等发展水平，较高发展水平，高发展水平，各评价集因子赋予标准值 V=0.5，0.7，0.8，0.9，1。 4 实例 为对模型进行说明，以文献6为例，对其规划年的发展水平进行评价。为说明模型步骤，以评价指标 C1 及其指标为例，确定其隶属度。结合实际中各指标
12、的完善情况，经过对比，判断任一指标相对其他 2 个指标的发展程度，得到排序矩阵 Taxis 根据表 1 得到 3 个评价指标的隶属度值： 归一化后得 采用层次分析法确定指标层 C 的权重，得到 3 个指标的权重分别为，应用公式（4）得到指标 B1 的综合相对隶属度，式中取， ，得到=0.206，同理可得 B2、B3，B5 的综合相对隶属度。 同理，采用层次分析法确定 B 层的各子系统的权重，得到，应用公式（4）得到系统最终的综合相对隶属度值， 。 由计算结果表明，甘肃省规划年高速公路系统工程将处于较高水平发展状态，表明根据现有规划发展水平，甘肃省将建成高效、安全、智能化的高速公路运输系统。 5
13、 结语 本文通过对道路使用者对高速公路的需求分析，建立了高速公路工程系统的评价体系，针对该评价体系指标的模糊性及定性问题，本文采用模糊标度的方法对其进行量化，并且应用模糊相对隶属度概念确定系统的综合评价结果。通过实例分析，进一步说明了本文指标体系和评价方法的可行性和有效性，可以为高速公路工程系统的发展提供一定的理论基础。 参考文献 1周小焕,郭忠印,李志中,王晓安,. 基于主客观安全性的高速公路评价研究J. 华东交通大学学报,2012,(6). 2吕博,冯永冰,. 浅谈高速公路改扩建工程关键技术问题J. 山西建筑,2011,(17). 3吴津喆,和金生,. 和谐高速公路评价体系构建J. 生产力研究,2008,(10). 4马海涛，杨润林，任智刚，张志增 高速公路建设工程安全预评价研究及工程应用J 中国安全生产科学技术，2006，2(5) 5 陈守煜. 工程模糊集理论与应用M. 北京：国防工业出版社.1998（1） 6 甘肃省公路网规划办公室,长安大学,甘肃省高速公路交通工程规划关键技术研究报告R, 2007. 【作者简介】刘世佳，男，1988 年 10 月生，黑龙江哈尔滨人，双学士学位（道路桥梁、会计学） ，助理工程师，研究方向：路线设计、路线交叉、交通工程设计、安全工程设计。单位： 黑龙江省公路桥梁勘测设计院有限公司
