基于模糊分析方法应用于路面管理系统中的探究

欧志霖

摘要：高效而准确的对路面使用性能进行综合评价是路面养护管理的关键与基础。本文详细叙述了模糊分析方法应用于路面管理系统中的理论模型，评价过程以及模糊分析方法存在的缺点，并对模糊分析方法进行了对比优化，为以后的评价方法的选择提供了一个方向。

关键字：路面使用性能，模糊分析方法，理论，评价过程，对比优化

1引言

路面使用性能评价方法除了传统的综合评价法、专家评分法、回归分析法外，还出现了模糊评价法、灰色理论评价法、遗传算法、神经网络法、改进优劣系数法、马氏距离法等。但是从实际应用情况来看，路面使用性能评价中仍以经验为主，对于路面各项评价指标之间的关系研究不够，权重的取值存在较大的主观性，同时路面使用性能评价结果与养护决策之间的联系也不够紧密。

模糊综合评判方法应用模糊数学变换和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其所作的综合评价。

2模糊评价模型的一般原理

2.1模糊评价模型

设有指标集合为 ，各单项指标的评语集合为 ，第 个指标的单因素评价为 ，它实际上是 上的模糊子集， 表示第 个指标评价对于第 个等级的隶属度。这样，评价指标集与评语集之间的模糊关系可以表示为评语矩阵：

其中各指标的权重分配记为： ，其中 且规定 。则模糊综合评价结果B亦是V上的模糊子集。

模糊矩阵合成运算可按普通矩阵运算规则进行。

3模糊评价的过程

3.1确定评判对象的因素论域

沥青路面使用性能的分项评价指标主要有路面状况指数PCI、行驶质量指数RQI、路面强度系数PSSI和行驶安全指数SRI，水泥混凝土路面使用性能的评价指标主要有路面状况指数PCI、行驶质量指数RQI和行驶安全指数SRI。

评判一个模糊现象，首先要确定评价因素，所有评价因素的集合构成评价因素的论域。因素论域是以影响被评判事物的各种因素为元素的一个普通集合，根据不同路面使用性能评价的指标，确定沥青和水泥混凝土的评价因素论域分别为：

（沥青）=[PCI RQI PSSI SRI]

（水泥）=[PCI RQI SRI]

3.2确定评语等级论域

评语等级论域是评判者对评判对象可能做出的各种评价的评判结果组成的集合，体现了评判的模糊特性，评语等级个数一般要大于4个而不超过9个，一般评语等级个数为奇数。定评价沥青和水泥混凝土路面使用性能的评语等级素论域分别为：

（沥青）=[优 良 中 次 差]=[A B C D E]

（水泥）=[优 良 中 差]=[A B C D]

3.3进行单因素评判，建立模糊关系矩阵

隶属度函数的确定是影响路面使用性能评价等级的重要因素，实数域上模糊隶属度函数的确定方法有模糊统计法、分段函数法、借助已知函数利用matlab中的模糊工具箱建立隶属度函数等，根据各指标数据与评价标准之间的关系比较符合分段函数的特点，并且分段函数法具有简单方便易懂等特点。

糊关系矩阵 是因素论域 到评语等级论域 的模糊子集，它构成了模糊综合评价的基础，其中 是第 个评判因素 对第 个评语等级的隶属度，也就是 第 个评判因素 属于第 个评语等级的程度， 是由隶属度函数决定的，隶属度函数的建立一般要依据评判标准得到。

3.4确定各因素的权重向量

权重的确定方法一般有主观性确定法和客观性确定法两种，主观性确定法也即专家调查法，根据被调查的专家的经验来确定，存在一定的主观性，而客观性权重确定法则是根据评价对象的各项评价值分布特点和重要性来计算的。

根据各因素对评价事物的影响程度，确定每个因素的重要程度，最终确定评价沥青路面使用性能各单项指标PCI、RQI、PSSI和SRI的评价权重向量为：P=[p1 p2 p3 p4]=[0.3 0.3 0.3 0.1]

水泥混凝土路面使用性能各單项指标PCI、RQI和SRI的评价权重向量为：

P=[p1 p2 p3]=[0.6 0.2 0.2]

3.5确定模糊关系D

将P与R合成即可以得到被评事物与评语等级间的模糊关系D：D[d1]=P×R。

根据最大隶属度原则，若存在I∈[1，2，3，4，5]，使得 成立，则认为属于第 个评语 ，其中1，2，3，4和5分别对应优，良，中，次和差。

3.6模糊评价方法的对比优化

虽然模糊评价方法应用得较多，但还是无法克服对专家的依赖性，不能完全做到定量分析。

为了减小方案选择过程中的专家依赖性，借鉴路面管理系统中效益费用比的概念和寿命周期费用研究成果，综合考虑交通、环境、路面结构与材料、路面使用性能和路面费用等因素，现提出一种新的多方案选择方法――性能费用比法。

性能费用比定义为：路面寿命周期内，性能面积与路面寿命周期费用现值之比。性能费用比可用下式表示：

从性能费用比的概念可以看出，性能费用比类似于通常意义上的性价比，只不过这里的“性”指的是路面方案的使用性能，而“价”指的是路面方案的寿命周期费用现值。

4 结语

模糊评价理论可以比较完整的评价路面的综合使用性能，该评价方法是公路管理部门了解路面实际情况的重要方法也是养护部门制定养护计划的基础。可为养护决策者提供客观准确全面的决策依据。其在路面管理系统中的应用有较广阔的发展前景。

我国对权重的确定方法研究还不太完善，还有待不断改进，使其更加合理。

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