基于AHP的高速公路安全设施收益空间分析

贾雅欣，陈同生

(1.广东省交通运输规划研究中心，广州 510101；2.广东省南粵交通投资建设有限公司，广州 510101)

基于AHP的高速公路安全设施收益空间分析

贾雅欣1，陈同生2

(1.广东省交通运输规划研究中心，广州 510101；2.广东省南粵交通投资建设有限公司，广州 510101)

采用层次分析法分析高速公路安全设施收益空间的影响因素，建立层次分析模型，构造判断矩阵，确定影响高速公路安全设施收益空间的各组成部分的权重，对判断矩阵进行一致性检验。得出安全设施各部分收益空间由大到小的顺序为：波形梁护栏、混凝土护栏、交通标志、交通标线、隔离栅。该研究可为项目建设管理提供针对性的指导。

高速公路；安全设施；AHP；收益空间

高速公路安全设施是高速公路的附属设施，文献[1]要求高速公路安全设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用，其重要性与主体工程相同。高速公路安全设施作为不同于主体工程的专项工程，具有专业性强、相对独立的特点，造价占项目总造价的比例较低，收益相对较低，具有相关施工资质的单位和从业人员相对较少。然而，高速公路的快速发展离不开安全设施行业健康、可持续的发展，需要从业单位和从业人员的稳定，以保证安全设施施工有合理的收益空间。本文拟采用AHP层次分析法对安全设施的各主要组成部分的收益空间进行分析，以期为项目管理提供借鉴。

1 安全设施的组成

公路交通安全设施主要由护栏、交通标志、交通标线、隔离栅和桥梁护网、防眩设施、轮廓标、活动护栏组成，护栏又分为路基护栏、桥梁护栏。为便于分析各部分的收益，本文拟选取工程规模较大、造价较高的波形梁护栏、钢筋混凝土护栏、交通标志、交通标线、隔离栅为研究对象。

2 收益分析

2.1层次分析法

层次分析法[2](Analytic Hierarchy Process，AHP)是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序，以此作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。本文基于AHP分析安全设施的各组成部分对高速公路安全设施收益的影响，以确定各部分收益空间的大小次序。

2.2分析步骤

2.2.1 构建AHP模型

1)建立评价准则层

根据文献[1]对山岭重丘和平原微丘地区车辆通行安全的具体要求及安全设施施工机械化、难易程度，受客观经济环境如人工价格、材料价格的影响，针对安全设施收益空间的评价目标，构建的安全设施收益空间评价准则层包括施工难易程度、工程规模和工程造价[3]。

①施工难易程度(A1)。公路自身的“带”状地形，野外“线”状施工作业的特点决定了安全设施施工受地形、地质、天气和施工工艺影响，如交通标线施工受天气影响，波形梁护栏受地形、地质的影响，安全设施施工的难易程度一定程度地影响其收益空间。

②工程规模(A2)。安全设施各组成部分分别有其自身的功能和要求，相互之间无法替代。护栏作为车辆通行安全防护的主动设施，具有防止侧向碰撞、横向侧翻的功能。交通标志分为禁行、指示、引导等类型，不同类型标志要求不同。各组成部分的功能和要求决定了其布设位置和工程规模，如高速公路要求全线中间、两侧都应设置护栏。安全设施的工程规模直接影响其收益空间。

图1 层次结构模型图

③工程造价(A3)。工程造价是根据工程规模套用相应计价依据计算，直接决定了业主招标控制价、施工单位投标报价和合同价，而材料价格如钢材、铝材、标线漆等安全设施的材料占其造价的60%以上[4]，主要材料价格、招标控制价、投标报价和安全设施各组成部分的施工合同单价直接决定了其收益空间。

2)建立方案层

根据安全设施的组成，确定方案层为隔离栅(B1)、交通标线(B2)、交通标志(B3)、钢筋混凝土护栏(B4)、波形梁护栏(B5)。

根据上述分析，建立安全设施层次结构模型图如图1所示。

2.2.2 建立标度

为使各因素之间进行两两比较得到量化的判断矩阵，采用常用的1～9的比率标度[5]，即元素可以取值1，3，5，7，9及其倒数，判断矩阵中各因素的取值及其含义如表1所示。

表1 判断矩阵中因素的取值

2.2.3 构造判断矩阵

采用专家经验法构造各层因素之间的两两比O-A、Ai-B的判断矩阵。

在准则层A1，A2，A3中，A1、A2、A3分别和自身相比重要性相同，采用表1中的标度即a11、a22、a33取值都为1，A2因素与A1因素的重要性介于重要性相同和略重要之间，即A2/A1取值为2，则a21=2，a12=1/2，A3因素比A1因素略重要，即A3/A1取值为3，则a31=3，a13=1/3，A2与A3之间的重要性需要通过A1来间接计算，(A2/A1)/(A3/A1)=2/3，即a23=2/3，a32=3/2，因此，O-A判断矩阵为

同理，根据以上矩阵建立规则确定A1-B、A2-B、A3-B的判断矩阵分别为

2.2.4 计算权重及排序

计算O-A单层排序结果为

即(0.17，0.33，0.50)T为O针对于A层次单排序的结果。

同理，可得A1-B、A2-B、A3-B单层排序的结果分别为(0.06，0.19，0.19，0.29，0.27)T、(0.07，0.14，0.24，0.23，0.34)T、(0.08，0.15，0.21，0.23，0.33)T。

根据以上排序结果计算各底层元素B1、B2、B3、B4、B5对总目标O的优劣权值，层次总排序计算结果分别为

0.17×0.06+0.33×0.07+0.50×0.08=0.07，
0.17×0.19+0.33×0.14+0.50×0.15=0.15，
0.17×0.19+0.33×0.24+0.50×0.21=0.22，
0.17×0.29+0.33×0.23+0.50×0.23=0.24，
0.17×0.27+0.33×0.34+0.50×0.33=0.32.

由此可知，安全设施各组成部分的收益由大到小的顺序为波形梁护栏、混凝土护栏、交通标志、交通标线、隔离栅。

2.2.5 进行一致性检验

对O-A、A1-B、A2-B、A3-B的各判断矩阵进行一致性检验，以A1-B的判断矩阵的一致性检验为例进行说明。

(1)

式中λi为A1-B矩阵的特征值。

用同样的方法计算可得

O-A矩阵的特征值为λ1=λ2=λ3=3.00，即λmax=3.00。

A2-B矩阵的特征值为λ1=5.01，λ2=5.01，λ3=5.07，λ4=5.09，λ5=5.01，即λmax=5.09。

A3-B矩阵的特征值为λ1=5.01，λ2=5.02，λ3=5.04，λ4=5.02，λ5=5.05，即λmax=5.05。

可知，一致性指标IC均<0.1，判断矩阵的误差在允许范围内。否则，应通过调整判断矩阵的取值对判断矩阵做适当的修正。

2.3结果分析

1)波形梁护栏。工程规模大、造价高，施工机械化程度高、效率高，是安全设施中最重要的组成部分，且主要受钢管、波形板等钢材价格的影响，收益空间相对较大。

2)混凝土护栏、交通标志、交通标线。工程规模次之，各组成部分占总造价的比例不大，施工相对复杂，受地形影响大，机械化程度不高，效率一般，收益空间一般。

3)隔离栅。工程规模较小，占总造价的比例小，施工环境复杂，受地形等因素影响，机械化程度低，人工投入较高，收益空间较小。

项目管理方可根据各组成部分的收益分析，采取有针对性的管理[5]。如对波形梁护栏，可从钢管立柱、波形梁板材料、工程数量的变化、实际完成的工程量等方面严格管理，而对隔离栅可直接从实际完成的工程量管理即可，从而做到有目的、适度的、高效能的管理，主动控制安全设施施工单位合理的收益空间。

3 结语

在合理的工程规模、综合单价、人工消耗等前提下，测算出安全设施各组成部分收益空间的高低次序，且与工程实际基本吻合，可为项目有针对性的、有重点的管理提供借鉴。但前提条件发生变化时，其测算结论也会发生变化，具有一定的局限性，如受投标策略、不平衡报价等因素影响时，其收益空间次序可能发生改变，项目管理者要及时调整管理重点。可通过本文所构建的模型，重新构造判断矩阵，进行验算、分析，测算安全设施收益空间的大小次序。

[1]交通部公路科学研究院，北京教科公路勘察设计研究院，广东省交通集团有限公司，等.JTG D81—2006 公路交通安全设施设计规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]运筹学教材编写组.运筹学(修订版)[M].北京：清华大学出版社，1990.

[3]李占利.基于费用效益的高速公路路侧安全设施设计优化研究[D].西安：长安大学，2009.

[4]王元庆，贾绍明，周伟，等.公路造价管理与信息化[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]朱明，张锦瑞，杨中.管理系统工程基础[M].北京：冶金工业出版社，2002.

(责任编辑：杨秀红)

AnalysisofProfitSpaceforSuperhighwaySafetyFacilitiesBasedonAHP

JIAYa-xin1，CHENTong-sheng2

(1.GuangdongProvincialTransportPlanningandResearchCenter,Guangzhou510101,China;2.GuangdongNanyueTrafficConstructionandInvestmentCo.Ltd.,Guangzhou510101,China)

In this article, the influence factors of profit space of superhighway safety facilities are analyzed with the analytical hierarchy process (AHP). Then, the analytical hierarchy model is established to construct the judge matrix, determine the weight of each component and make a consistency test for the judge matrix. The test shows that the big to small order of profit space is as follows: the w-beam guardrail, concrete barrier, traffic sign, traffic marking and isolated barrier. This research can provide the guidance for the project construction management.

superhighway; safety facility; AHP; profit space

2013-02-24

贾雅欣(1980—)，女，石家庄人，广东省交通运输规划研究中心工程师，注册咨询工程师，主要研究方向为交通运输规划与管理.

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.01.015

U491.5

A

1672-0032(2014)01-0068-04