基于修正离差最大化与可拓模型的区域运输通道建设时序决策

李广路

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

建设时序决策是区域运输通道规划研究的重要内容。由于国内经济、土地及环境因素的制约，我国交通建设将进入集约式发展阶段，合理安排区域运输通道建设时序可以提高建设资金的利用效率，优化资源配置，扩大运输通道的整体效益。目前，关于区域运输通道建设时序的研究相对匮乏，以区域运输通道为研究对象的研究较少，主要集中在对具体线路的功能评价和财务评价上[1-2]。区域运输通道作为宏观运输线路，应以需求分析为基础选取一套可以衡量通道建设必要性、紧迫性的评价指标，并设计合理的算法构建建设时序决策系统。

1 区域运输通道建设时序决策因素分析

1.1 区域运输通道需求特点分析

运输通道中的运输需求是经济社会活动的派生需求，建设时序是需求强弱的体现。区域运输通道建设时序决策是以区域运输资源合理配置为前提进行的方案评价，遵循满足需求原则和资源利用最大化原则。

区域运输通道规划的主要目的是满足社会经济发展对运输的需求。不同的区域对于运输资源的需求量不同，而这些差别往往可以通过经济社会发展水平等特征量反映出来[3]。对区域运输通道而言，应优先满足运输资源需求量大和运输资源稀缺的地区，保证经济社会正常发展[4]。

1.2 建立区域通道建设时序评价指标体系

影响区域运输通道需求强弱的主要因素包括以下方面。

（1）经济社会发展水平。经济社会发展提高了交通需求的频率和质量。经济发展水平决定居民的交通消费能力和机动车保有量，并在宏观上制约着交通需求的结构。经济社会发达地区往往是重要的城镇群或工业基地，对保障区域经济发展有重要作用[5]。

（2）沿线土地开发强度。道路沿线土地开发为区域运输活动的产生提供了广阔的时空范围，地方工业产业发展及基础设施建设对交通运输需求的时间和空间分布特性有重要影响。

（3）通道覆盖区域条件。通道覆盖区域主要包括覆盖区域人口和通道覆盖面积。影响交通需求的显性因素是人口，通道覆盖区域人口的增加使交通总量直接增大；通道覆盖区域面积的增加会强化通道辐射，诱发潜在的交通需求变为现实，提高通道利用效率。在通道规划中，通道覆盖面积指标可以通过通道吸引范围匡算获得。

（4）既有线路的饱和度。通道中既有线路的饱和程度 ø = 通道既有线路实际客货运量/通道既有线路运输能力∈[0，1]，若新规划通道没有既有线路，则饱和度取值为1。这里的既有线路是指通道顺线方向的铁路、公路，而非通道节点的内部线路。饱和程度较高的通道线路应优先建设。

（5）其他。通道建设时序还应考虑国防需要，对有国防特殊需要的通道进行规划时，应优先考虑国防通道建设。

考虑到各通道长度的差异性，除平均城镇化率、人均可支配收入和既有线路饱和度外，将各指标除以相应通道长度进行标准化。建立区域运输通道建设时序评价指标体系时应兼顾避免重复原则，如表1所示。

表1 区域运输通道建设时序评价指标体系

2 基于修正离差最大化法与改进可拓模型的决策算法

2.1 基于修正离差最大化的权重确定

为兼顾主观权重和客观权重2个方面，采用基于离差最大化法和经验因子修正的属性权重确定方法进行权重确定：

式中：β 为综合权重；α 为经验因子；主观权重 ω1由专家根据德尔菲法获得；客观权重 ω2由离差最大化法得出[6]。

基于离差最大原理，通过使各属性对所有决策方案的总离差最大来求解属性权重向量。

（2）定义 Ski(ω)表示待建通道线 Ak与其他通道关于影响参数 Ci之间的离差：

Si(ω)表示对指标 Cj而言所有方案与其他方案的总离差：

为使加权向量 ω 的所有属性对所有方案的总离

2.2 改进的可拓评价方法

可拓评价方法是以物元理论为基础，利用关联函数理论建立可拓相关矩阵并进行可拓聚类分析的方法[7-8]。

（1）确定经典域与节域。假设有 m 个通道线的建设必要性等级为 N1，N2，…，Nm，评价指标为C1，C2，…，Cn，令：

其中，Vj表示 Nj在指标 Ci条件下的量值范围，即经典域。经典域的构建可以参照相关技术标准手册或根据指标数据等距划分。令：

使 VijVip(i =1，2，…，n)，Vp表示指标集 Ci关于 Nj的量值，即节域。

（2）对经典域和待评物元规格化。传统的可拓方法中，任一指标值超出节域可导致关联函数无法计算，故对经典域和待评物元进行规格化处理：

（3）确定待评物元并建立关联函数 Nj(Q)，评价各待建通道线的紧迫程度：

其中，j*为 Q 的等级变量特征值。

3 案例计算

我国西部某区域运输通道规划有5条待建通道线 A～E，各社会经济指标统计如表2所示。

该算例以待建通道线为待测物元 Q，以 GDP 等指标作为事物的特征 Ci，将通道建设的迫切程度由轻到重划分为5个等级 N1～N5，计算过程如下。

表2 某区域待建通道线评价指标数据

（1）基于历史统计数据分析，构造经典域R0、节域 Rp和待测物元 R。

（2）确定权重系数。由离差最大化原理计算得到客观权重 ω2；根据德尔菲法得到专家赋权 ω1；设定经验因子 α =0.7，由公式⑴计算综合权重 β。

ω2=(0.211，0.101，0.047，0.146，0.137，0.083，0.109，0.166)

ω2=(0.126，0.131，0.117，0.121，0.123，0.136，0.119，0.126)

β =(0.147，0.071，0.033，0.102，0.096，0.058，0.076，0.116)

由公式 ⑹ 至公式 ⑽ 对各方案进行评价，结果如表3所示。

表3 通道建设紧迫程度评价结果

4 结束语

基于修正离差最大化与可拓理论的区域运输通道建设时序决策模型提供了一种定量化的决策方法。根据区域运输通道的特点构建指标体系和决策模型，计算建设时序和通道本身的建设紧迫程度，由于区域实际情况不同，经典域的构建将出现不同的结果，故区域运输通道建设背景下的经典域构建还需要进一步的研究。通过拓展可拓学的应用领域，改进了传统的建设时序决策办法，为区域运输通道及具体运输路线的建设时序决策提供新的思路和手段。

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[6]付亚男，毛军军，徐丹青. 基于离差最大化的IITFN多属性决策模型[J]. 计算机工程，2013，39(2)：202-206.

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