熵权模糊物元模型在厂矿道路养护中的应用

唐晓进

(宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900)

熵权模糊物元模型在厂矿道路养护中的应用

唐晓进

(宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900)

鉴于现行厂矿道路技术状况评定中各项指标的模糊不确定性、不相容性以及信息的有限性，本文建立了灰关联熵分析理论与模糊物元分析方法相结合的综合评价模型。实例计算分析表明，该模型简单、计算方便，可有效地减少评价过程中的主观性干扰，能够较全面、客观地对厂矿道路技术状况做出综合评价。

灰关联熵权，模糊物元模型，状况评定，厂矿道路养护

0 引言

厂矿道路特别是冶金行业中的厂矿道路为典型的重载交通道路，需要经常对其进行养护，但厂矿道路到什么状况时需要进行养护，评价指标是什么，当前厂矿道路中很少有人去进行研究，由此造成当前厂矿道路的养护带有很大的随意性，养护资金剧增，为此很有必要借鉴当前公路养护中的相关经验，建立厂矿道路养护评价体系。当前许多学者和专家关于公路养护优先排序决策方面进行了探索和研究，并取得了一定的成果，如多目标多属性法、灰色物元法以及层次分析法［1-3］等，但这些方法总会在一定程度上依赖于人的主观判断，尤其是在指标权重确定方面，呈现较大的随意性。

我国现行JTG H20-2007公路技术状况评定标准［4］中公路技术状况评价指标用公路技术状况指数MQI表示，它包括路面(PQI)、路基(SCI)、桥隧构造物(BCI)和沿线设施(TCL)四大部分养护决策依据相应的评定标准制定，各项指标的评定标准见表1。

表1 公路技术状况评定标准

本文建立了厂矿道路技术状况评定的欧氏贴近度复合模糊物元，并通过灰关联熵分析法确定各指标权重，灰关联熵分析法是在灰关联分析法基础上发展起来的，它能克服一般灰关联分析方法的不足［6］，可使评价结果更加客观、合理，为厂矿道路技术状况评定及厂矿道路路段的养护优先决策提供了一种新方法。

1 熵权模糊物元评价模型的建立

1．1 模糊物元模型［5，7，8］

1)模糊物元。

所谓模糊物元，就是以“事物、特征、模糊量值”组成有序三元组来描述事物的基本元。m个事物n维物元组合在一起称为复合模糊物元Rmn，用矩阵的形式表示为式(1)：

其中，Rmn为m个事物的n个模糊特征的复合物元;Mi为第i个事物(i=1，2，…，m);Cj为第 j个特征(j=1，2，…，n);vij为第 i个事物第j个特征对应的模糊量值。

2)从优隶属度物元的确定。

对于路段综合评价，由于各评价指标特征值具有越大越优的特点，则可依据从优隶属度的原则，按式(2)把模糊复合物元Rmn中的量值 vij变成从优隶属度 uij(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n)。

越大越优型：

标准模糊物元R0n是指从优隶属度模糊物元珘Rmn中各评价指标的从优隶属度最大值或最小值。若以(Δij)m×n表示标准模糊物元R0n与复合模糊物元Rmn中各项差的平方，则得差平方复合模糊物元RΔ可表示为：

1．2 熵权的确定［9，10］

1)评价指标规范化。

对由原有评价指标数据组成的矩阵Fmn=(fij)m×n进行规范化处理，可按式(5)对 Fmn进行规范化处理得到矩阵 Gmn= (rij)m×n。

2)灰关联度的计算。

其中，ρ为分辨系数，0≤ρ＜1，本文取 ρ=0．5。

3)计算熵权。

第j个指标的熵值Ej按式(7)计算。

其中，Ej为熵值;eij为相对比重;εij为关联系数;常数 K=(lnm)－1。假设决策者对指标没有明显的偏好，则指标j的权重可按式(8)计算确定：

1．3 综合评价指标的确定

由于厂矿道路技术状况评价体系具有综合意义，本文采用欧氏贴近度ρHi(越大越优型)作为综合评价指标，运用M(·，+)算法(即先乘后加)来计算和建立贴近度复合模糊物元RρH，用矩阵的形式表示为式(9)：

2 实例应用分析

本文利用某冶金企业5个路段的厂矿道路路况调查数据进行路况综合评定;各分项评价指标值见表2，表2的数据可用矩阵Fmn=(fij)5×8表示。

表2 路段技术状况评定数据

根据表2数据，构造路段的复合模糊物元Rmn表示如下：

根据式(6)计算得到灰关联熵值：

根据最大贴近度原则可知，5个路段综合评价的优劣排序从小到大有：M2＜M4＜M1＜M5＜M3，这表明路段M3的综合评价最好，而M2的综合评价最差，需最优安排其养护。5个路段的养护需求排序见表3。

表3 养护优先排序表

3 结语

1)厂矿道路技术状况评定与养护优先排序需全面考虑多指标的属性，针对其评价指标的模糊不确定性、不相容性及信息的有限性，将模糊物元理论和熵权分析方法应用于厂矿道路技术状况综合评定中，进而得到养护优先排序。实例分析表明，本文所建立的模型简单、计算方便，结果亦较合理，具有一定的推广前景。

2)在厂矿道路养护决策体系中，通常需要进行技术状况评定和养护需求分析的路段数目较多，由于本文建立的熵权模糊物元评价模型计算理论简单、方便，若采用计算机对其进行计算，更可方便快捷地做出评判和决策。

［1］蒋晓明．多目标多属性决策方法在沥青路面养护排序中的应用［J］．中外公路，2007，27(5)：62-64．

［2］秦元营，孔永键．基于灰色物元法的路面养护决策［J］．公路，2007(10)：205-208．

［3］闻绍明，徐滨昌，姜 波．用层次分析进行路面养护优先排序［J］．黑龙江交通科技，2002，97(3)：63-67．

［4］JTG H20-2007，公路技术状况评定标准［S］．

［5］张 斌，雍歧东，肖芳淳．模糊物元分析［M］．北京：石油工业出版社，1997．

［6］张岐山，郭喜江，邓聚龙．灰关联熵分析方法［J］．系统工程理论与实践，1996(8)：7-11．

［7］董秀坤，折学森，高世君．基于熵权的模糊物元模型在软基处理方案评价中的应用［J］．南昌大学学报(工科版)，2007， 29(2)：168-170．

［8］王 琨，董 立，董秀坤．运用模糊物元模型评价地基处理方案［J］．路基工程，2009(3)：108-109．

［9］梁 军，江 薇，李旭虹．模糊综合评价方法改进及其在交通管理规划中的应用［J］．交通运输工程学报，2002，2(4)：68-72．

［10］吕 锋，贾现召，杨晓英，等．基于灰关联分析模糊物元模型的矿区污水处理方案优选研究［J］．矿业安全与环保，2008，35(1)：58-60．

Application of fuzzy matter-element model based on entropy weight in factory road maintenance

TANG Xiao-jin

(Bao Steel Engineering＆ Technology Group Co．，Ltd，Shanghai 201900，China)

In view of the fuzziness，uncertainty and incompatibility of indexes and the limited information for assessing the factory road performance，the paper established fuzzy matter-element model based on grey association entropy weight by combining the grey association entropy theory with fuzzy matter-element method．The example indicated that this model is simple and easy to use．It can reduce subjective assumption effectively and make more overall and objective evaluation for the comprehensive assessment of factory road performance．

grey association entropy weight，fuzzy matter-element model，performance assessment，factory road maintenance

TD56

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.25.037

1009-6825(2012)25-0167-03

2012-06-25

唐晓进(1964-)，男，高级工程师