模糊综合评价在公路工程路线方案比选中的应用

杨松

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院， 新疆 乌鲁木齐 830006)

目前公路工程初步设计阶段路线方案比选中更多集中在技术指标和工程经济比选两方面，对比选方案的安全性以定性评价为主，主观性较强，所得结果也较抽象。当存在多层次、多目标、多因素时，难以反映设计方案之间的局部差别，不能精确描述方案的优劣程度。比选方案安全性设计与评价难点在于如何定量确定评价指标，并对设计方案进行科学合理的评价。该文结合实际工程项目，采用《公路项目安全性评价规范释义手册》推荐的模糊综合评价法对不同路线方案的安全性进行评价比选。

1 模糊综合评价法简介

模糊综合评价法(FCE)以模糊数学为基础，结合层次分析(AHP)法和模糊安全信息进行量化处理，对多个因素作出定量评价与决策。根据系统工程的基本原理，将高速公路安全系统作为一个整体，采用AHP法和FCE法定量评价各指标的影响，计算设计方案的安全指数，确定设计方案的优劣。

2 应用工程概况

G0711尉犁至35团高速公路是国家公路网G7北京至乌鲁木齐高速公路乌鲁木齐至若羌展望线的重要组成部分(见图1)。所在地区为平原荒漠，建设标准为双向四车道高速公路，设计速度为120 km/h，采用27 m整体式路基断面。推荐路线全长167.860 km，共设大桥4座、中桥7座、小桥51座、涵洞275道、互通式立体交叉7处、分离式立体交叉13处、通道25处、管线交叉126处、匝道收费站7处、养护工区3处、服务区3处、港湾停车场5处、连接线15.45 km、改路2.25 km。

图1 项目地理位置

推荐线K在K59+900—K69+400段路线受工程地质和塔里木河洪水影响，为尽量降低塔里木河洪水威胁，提出比较线B(见图2)。比较线B路线全长9.354 km，设置大桥1座、中桥1座、小桥14座、涵洞36道(含管线交叉)、分离式立体交叉1处、通道2处。

图2 路线方案示意图

3 单项安全影响指标赋值

3.1 安全影响指标

根据项目所处新疆塔里木河流域地形、地质特点及大型结构物设置情况，按《公路项目安全性评价规范释义手册》中推荐清单表，列出同时满足全面反映路线方案特征、易于获取和量化的交通安全影响因素(见表1)，并对其进行量化分析。

表1 交通安全影响因素

3.2 指标评分

通过对推荐线K、比较线B的现场调查资料和设计资料的分析，按《公路项目安全性评价规范释义手册》的评分规则进行评分，评分结果见表2。

表2 指标评分结果

4 路线方案评价分析

4.1 推荐线K评价分析

(1) 建立评语等级集Vi。评语等级集是评判者对评判对象可能作出的各种评价结果的集合，体现评判的模糊特性。将路线安全性分为差、较差、一般、较好、好5个等级(见表3)，即Vi={V1,V2,V3,V4,V5}。

表3 评语等级集Vi

(2) 确定隶属函数。该项目隶属函数如下：

式中：a、b、c、d分别为《公路项目安全性评价规范释义手册》附表1中的阈值；x为评分值。

(3) 建立单因素评价矩阵Ri。单因素评价矩阵Ri是因素集μij到评语等级集Vi的模糊子集。采用二级指标分值Fij，按隶属函数计算得到Ri。

(5) 确定综合评价矩阵S。一级安全评价指标与评语等级之间的隶属度矩阵R=[Bi]。将一级权重向量Wi与隶属度矩阵R合成，计算得到综合评价矩阵S=Wi∘R。其中权重向量Wi采用《公路项目安全性评价规范释义手册》附表2中推荐值。

(6) 计算安全性模糊综合评价结果。路线方案的总体安全系数E=S×FT=11.8。

4.2 比较线B评价分析

评语等级集与隶属函数与K线相同。

(1) 建立单因素评价矩阵Ri。单因素评价矩阵Ri是因素集μij到评语等级集Vi的模糊子集。采用二级指标分值Fij，按隶属函数计算得到Ri。

(3) 确定综合评价矩阵S。一级安全评价指标与评语等级之间的隶属度矩阵R=[Bi]。将一级权重向量Wi与隶属度矩阵R合成，计算得到综合评价矩阵S=Wi∘R。其中权重向量Wi采用《公路项目安全性评价规范释义手册》附表2中推荐值。

(4) 计算安全性模糊综合评价结果。总体安全系数E=S×FT=10.8。

5 结论

(1) 推荐线K和比较线B的安全性评分均为好，推荐线K的总体安全系数E更高，从安全性角度评价，K线更合理。具体路线方案还应结合工程经济性、环境敏感性、实施可行性等因素综合确定。

(2) 通过模糊综合评价法对路线方案进行比选，可摆脱安全性比选受设计人员工作年限长短、认识问题全面性、个人偏好等因素的影响，比选结果更客观公正，可为路线方案比选论证提供可靠支撑。