接轨站施工工程重要度评价体系研究

蒋玉国程学庆李月

（1上海铁路局连云港站副站长、工程师，江苏连云港222000；2西南交通大学交通运输与物流学院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大学交通运输与物流学院硕士研究生，四川成都610031）

接轨站施工工程重要度评价体系研究

蒋玉国1程学庆2李月3

（1上海铁路局连云港站副站长、工程师，江苏连云港222000；2西南交通大学交通运输与物流学院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大学交通运输与物流学院硕士研究生，四川成都610031）

高铁与既有线接轨站施工项目中单体工程众多，对这些单体工程的重要度进行评价有助于施工资源的合理配置。通过分析接轨站施工项目的内在特点，总结了评价指标选取的原则，利用经过层次分析法改进的熵值法作为指标权重的确定算法，进而建立了接轨站施工工程重要度评价体系。以连云港站站改的一个子项目作为实例进行分析，并对其中的5个单体工程重要度进行评价。

高铁；接轨站施工；重要度评价；层次分析法；熵值法

0 引言

随着我国高铁的快速发展，为了充分吸收既有线沿线主要客流来源，实现旅客的现代化运输，达到既有线扩能的目的，可以预见，高铁与既有线的接轨站的施工修建会日益频繁[1]。

相比于其他铁路施工项目，接轨站施工具有以下特点：单体工程多；工期长；预算控制复杂；安全风险大；牵扯多家单位；运输与施工矛盾突出；组织难度大[2]。基于以上这些特点，传统上又缺少对接轨站施工工程重要程度系统性的评价体系研究，决策者难以为各单体工程制订合理的施工资源配置计划。

因此，理清接轨站施工项目中各项单体工程之间的关系，评价各单体工程的重要程度，建立一个有效的接轨站施工工程权值的评价体系，对各单体工程合理调配资源，对整个接轨站施工组织预案的科学编制都具有重要的意义[3]。本文即致力于建立一个合理的施工工程重要度评价体系。

单体工程的重要度在本研究中被定义为在一个施工项目中，由多个评价指标通过一定的算法得出的该单体工程重要程度的量化值，属于一个系统内的相对性数值。

重要度的定量研究是一个多指标的综合评价问题，而建立评价体系的通常做法是选择合理的评价指标，再用相应的算法计算评价指标的权重，最后得到各单体工程的重要度值。

1 评价指标

1.1 评价指标的选择

高铁与既有线的接轨站施工组织是对接轨站建设施工过程中诸要素的合理组织，即根据拟建铁路工程项目的特点，从人力、资金、材料、机械和施工方法等方面进行科学合理的安排。施工组织的目标是使整个项目在施工中达到时间上耗费少，工期短；质量上精度高，功能好；资源上供应及时，均衡度高；预算上高效、有序，保证项目成本的有效控制。并根据施工过程的复杂性和具体施工项目的特殊性，尽量保持施工生产的连续性、均衡性和协调性，以实现生产活动的最佳经济效果[4]。

建立接轨站施工工程重要度评价体系的目的在于使施工资源得到合理分配，这亦是施工组织的目标之一，在某种意义上，建立接轨站施工工程重要度评价体系从属于施工组织的范畴。在选择评价指标时可以参考施工组织的四方面管理内容，即工期管理，预算管理，安全风险管理，施工与运输的协调管理，评价指标的选取也应从以上四个方面出发。在选取具体评价指标时，应遵循以下重要原则[5]。

1）系统性。单一或少量的指标往往只能反映出评价对象的一个侧面，而无法反映出整体。确定评价指标体系时，必须考虑接轨站施工项目的整体构成，并针对各个组成部分选取全面的指标。

2）独立性。接轨站施工项目是一个包含多因素的庞杂系统，各影响因素之间的关系多为交互形式，这将导致评价结果的失真。为避免这种情形，在评价指标选取过程中，需保持指标之间的相对独立，至少达到分析性质上相互无关联。

3）科学性。在选取指标时，不必面面俱到，不放过系统中任一个影响因素，只需要具有一定的理论支持和代表性，并能客观表现该工程在整体项目中的地位与重要程度。

4）可操作性。在指标选取时，需做到突出重点又能概括全局，数据易于收集，无论是定性指标还是定量指标都需注重全面与重点的结合。

1.2 评价指标的数据处理

接轨站施工工程重要度综合评价的数学模型由单体工程集U、评价指标集V、评价矩阵X及决策矩阵A组成。

设单体工程集U={u1，u2，L，...，um}中有m个工程，评价指标集V={v1，v2，L，...，vn}中有n个评价指标。即该接轨站项目有m个需要评估重要度的单体工程，涉及到n个指标，则评价指标组形成一个评估的原始数据矩阵X=(xij)m×n，其中xij为第i个工程的第j个重要度评价指标的值。

由于单体工程重要度是一个系统内的相对数值，因此评价指标的定值也是相对的。为了各指标对比的方便，将数据进行归一化处理。

当j指标为重要度正相关指标，aij=（xij-minxj）/（maxxj-minxj）。

当j指标为重要度负相关指标，aij=（maxxj-xij）/（maxxj-minxj）。

其中minxj，maxxj为第j个指标的最小值和最大值。

继而可以得到决策矩阵A=(aij)m×n。

2 建立重要度评价体系

2.1 评价指标权重

指标权重的确定方法众多，例如：综合加权法、层次分析法、主成分分析法、因子分析法以及熵值法等。但是，这些方法大部分存在某些不足，如：层次分析法由于级差异比较大，往往不能满足相对完善的指标权重的合理赋值，评价结果趋于主观；综合加权法会造成某些指标的重复叠加和强化，从而影响评价结果；主成分分析法只适用指标之间的相关性比较高的情况；而熵值法的计算结果虽然比较客观，但缺少专业人员的常识和经验，得到的指标权重可能脱离实际[6]。本文采用经过层次分析法改进的熵值法作为指标权重确定算法。

2.1.1 层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是将与决策相关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。AHP的原理，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，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。

具体做法：层次分析法对指标赋权时，首先通过专家对指标相对重要度进行两两成对比较，由两两对比结果得到判断矩阵，对判断矩阵进行一致性检验；若满足一致性要求，则求判断矩阵的最大特征值对应的特征向量并进行归一化即求出权重[7]。

2.1.2 熵值法

在信息论中，熵是对不确定性的一种度量。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小；信息量越小，不确定性越大，熵也越大。根据熵的特性，可以通过计算熵值来判断一个事件的随机性及无序程度，也可以用熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。

评估时，各指标所包含的信息量不同，导致它们对评估系统的分辨作用不同。当某一指标在各评估对象中的差异较大时，说明其包含的信息量多、对评估系统的分辨能力强，应当给其赋予较大的权重。熵值法正是基于此的赋权方法[8]。

2.2 改进的熵值法

熵值法基于各指标的信息量对其赋权，思路清晰、方法简单，但当某个指标的指标值离散程度较大时，该指标的权重会很大，导致单一指标影响最终的评估结果。依据层次分析法的思想，对指标的差异性系数gj进行两两成对比较，将比较结果映射到1-9标度中，进而得到基于指标信息熵的判断矩阵，求解该矩阵的最大特征根对应的特征向量，将该特征向量作为指标的最终权重值[9-11]。

在接轨站施工权重评价中涉及到m个单体工程、n个评价指标，这样形成一个评估的原始数据矩阵X=(xij)m×n，对应的决策矩阵为A=(aij)m×n。利用层次分析法改进的熵值法计算每个评价指标的权重，其具体做法如下：

1）计算第j个指标下第i个单体工程的比重pij：

2）计算第j个指标的熵值ej：

3）计算第j个指标的差异性系数gj：

4）求最大的差异性系数比D：

式中α为调整系数，表示在改进熵值法中使用的最大标度值。若D≤9，则α取最接近D的整数，否则取α=9。

6）匹配各评价指标标度对应的1-9标度值bj：

1-9标度和其映射值间的对应关系如表1所示。bj=1，2，L，9；0≤j≤n。

5）求1-9标度的映射比率R：

表1 1-9标度与映射值对照表

7）构造改进熵值法的判断矩阵P：

8）计算指标的权重值：

利用方根法求出判断矩阵P的最大特征向量，归一化处理即为对应权重向量W。

其中wj为第j项评价指标的权重。

值得注意的是从构造基于信息熵的判断矩阵的过程可以看出，指标相对重要度的两两比较结果依据指标间的差异性系数比获得，不会出现A比B重要，B比C重要，而C比A重要这种不一致的情况，因此对改进熵值法中得到的判断矩阵无需进行一致性检验。

9）综上所述，重要度向量I=A*W。

相应的，接轨站施工的第i项单体工程重要度Ii的计算式为：Ii=ai*W。

3 实例分析

2015年3月连云港火车站开始封闭施工，作为典型的接轨站施工项目，改造完成后的连云港站将担负连接多条铁路的中心枢纽功能。然而，连云港站改项目也面临接轨站施工普遍存在的施工组织难度大，施工资源难以得到合理配置的问题。论文以其中一个子项目（连盐铁路跨陇海线铁路门式墩钢横梁吊装施工项目）作为分析案例，建立相应的工程重要度评价体系，为单体工程的资源配置方案制定提供技术支持。

在选取评价指标时，论文从工期管理、预算管理、安全风险管理、施工与运输的协调管理这四个施工组织管理角度出发，挑选了以下7个量化值作为单体工程的评价指标：工程施工等级；作业时长；工程预算金额；施工封锁时间；施工影响区段范围；配合单位数；作业机械数。

在连盐铁路跨陇海线铁路门式墩钢横梁吊装施工项目中，共进行5次吊装钢横梁作业，即该项目包含5个单体工程。工程的计划施工情况如表2所示。

表2 工程计划施工情况

利用上述研究建立的单体工程重要度评价体系，可得到相应的决策矩阵

而利用改进后的熵值法，可求出其指标权重向量：

则5个单体工程的重要度评价表如表3。

表3 重要度评价表

（责任编辑：魏艳红）

[1]Wong WG,Han BM,Ferreira.High-Speed Rail Operations on an Existing Network:An Assessment Model for China[J].Transportation Planning＆amp;Technology,2002,.25(3):239-250

[2]黄建陵,杨丁颖,徐林荣,刘宝探.铁路新线施工组织与紧邻既有线运输组织的协调管理分析[J].铁道科学与工程学报,2010,7(3):71-76

[3]徐继前.铁路工程项目绩效评价研究[D].成都：西南交通大学,2011

[4]陈树青,史峰.铁路既有线封锁施工组织研究[J].铁道运输与经济, 2007,28(3):44-46

[5]陶晓燕.基于改进广义熵值法的城市竞争力研究[J].科技进步与对策,2009,26(14):131-133

[6]刘杨,陈亚哲,李祥松,冯霏.基于层次分析法和熵值法的产品广义质量综合评价方法[J].中国工程机械学报,2009,7(4):494-498

[7]杜森.两类层次分析法的转换及其在应用中的比较[J].计算机工程与应用,2012,48(9):114-119

[8]李旭宏,李玉民,顾政华，杨文东.基于层次分析法和熵权法的区域物流发展竞争态势分析[J].东南大学学报（自然科学版）,2004, 34(3):398-401

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[10]于洋,李一军.基于多策略评价的绩效指标权重确定方法研究[J].系统工程理论与实践,2003,8(8):8-15

[11]黄国庆,王明绪,王国良.效能评估中的改进熵值法赋权研究[J].计算机工程与应用,2012,48(28):245-248

Importance Evaluation System of Connecting Station Construction Projects

JIANG Yuguo1，CHENG Xueqing2，Li Yue3
(1 Lianyungang Station,Shanghai Railway Bureau,Lianyungang Jiangsu 222000,China；2 School of Transportation and Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031,China；3 School of Transportation and Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031,China)

Connecting station construction projects consist of a number of single projects.Importance evaluation of single projects is helpful to allocate construction resources reasonably.By analyzing the inherent characteristics of the connecting station construction project,this article summarizes the principles of evaluation index selection.Using entropy method revised by analytic hierarchy process to determine the index weight,the importance evaluation system of connecting station construction project is established.Finally, an example is given which analyzes a subproject of Lian Yungang station renovation,and the importance of five single projects are evaluated.

high-speed railway;connecting stations construction;importance evaluation;Analytic Hierarchy Process;Entropy method

A

：1004-9746（2016）04-0039-04

2016-06-20）

4 结语

高铁与既有线接轨站的建设日益频繁，为了让施工资源得到合理配置，论文建立了接轨站项目单体工程的重要度评价体系。首先分析了接轨站组织的内在特点，明确了评价指标选取的标准，并将评价指标构成的评价矩阵归一化处理得到决策矩阵。利用经过层次分析法改进后的熵值法列出了计算评价指标权重的步骤与做法，进而建立单体工程的重要度的评价体系。实例分析中，根据实际情况为项目中的5个单体工程选择了7个评价指标，最后得到了5个单体工程的重要度评价表。本文从高铁与既有线接轨站施工组织的特点出发，建立了接轨站施工工程重要度评价体系，具有一定的实际应用价值。