互通式立交方案綜合評價方法

摘 要：互通式立交方案綜合評價是立交設計工作中的基礎。當今立交種類繁多，評價方法的選定要視具體方案而定。文章首先概述了互通式立交方案評價方法的演變過程并著重描述了幾種常用的評價方法，供不同情況下選用相應的評價方案。

關鍵詞：互通式立交；方案評價；層次分析法；模糊綜合評價法

引言

互通式立交是一種道路交叉方式，它使不同標高處的道路在空間交叉，而且通過匝道相互連接，把不同行駛方向的車輛分別布置在不同的高度空間上，互通式立交也是高速公路、城市快速路等交通干線的樞紐，在整個公路網(wǎng)中有著非常重要的地位。

然而，許多互通式立交建成投入使用之后，對于有效緩解交通壓力方面，并沒有達到預期效果，頻繁地出現(xiàn)交通阻塞情況。也有一些交叉路口并沒有在立交投入使用后達到明顯降低交通事故率的目的。另外，有的立交投入使用后與周邊的環(huán)境不協(xié)調(diào)，成為城市建設中的敗筆。經(jīng)過分析，之所以出現(xiàn)這些問題，很大程度在于沒有對立交方案的評價引起足夠重視?？茖W的評價方法可以尋求立交方案在功能、效益、環(huán)境等方面達到最佳平衡，最大化的發(fā)揮其作用。所以應該重視其評價方法，并對其進行專門研究，使方案更加科學合理。文章主要介紹幾種常用的互通式立交綜合評價方式。

1 影響互通式立交方案選擇的因素

互通式立交方案綜合評價是一個復雜的過程，它需要考慮分析方案的設計功能、社會效應和環(huán)境協(xié)調(diào)等方面的各種影響因素。在運用各種方法對互通式立交方案進行評價時，首要考慮的便是方案選擇的各種影響因素。只有全面考慮互通式立交方案選擇的影響因素，才能更好地發(fā)揮其評價方法的效能使評價結(jié)果更加科學、客觀?；ネㄊ搅⒔环桨高x擇的影響因素詳見表1。

2 互通式立交方案傳統(tǒng)評價方法

2.1 專家評議法

截至目前，我國修建了大量的互通式立交，對立交方案的評價多采用傳統(tǒng)的專家評議法。具體操作步驟是邀請一些專家成立一個小組，在不同的方案上表達自己的意見。該方法的優(yōu)點是便捷、直觀；但也有明顯的缺陷：對專家的經(jīng)驗過于依賴，重視相對單一性指標，很難形成統(tǒng)一意見。而且在專家評審中主觀定性成份較多。該評價方法的不足顯而易見。

2.2 技術經(jīng)濟比較法

技術經(jīng)濟比較法[1]是一種對待評方案的主要技術、經(jīng)濟和運營指標進行直接計算，通過綜合分析，然后對方案進行擇優(yōu)而選的評價方法。該方法易于操作、能快速直觀的獲取結(jié)果，但因為沒有對相關指標綜合量化，因此，該方法更多依靠的是人為經(jīng)驗，主觀性較強，欠缺科學性。

2.3 綜合評分法

綜合評分法[2]首先確定方案的各個影響因子的影響程度-權(quán)重系數(shù)，再對各個方案的不同影響因素進行考評打分，正影響程度越深，得分越高，最后將各個因素的權(quán)重系數(shù)與其得分相乘，乘積最大者即為最優(yōu)方案。此法計算簡便、易操作，評價全面，主次有序；但由于是人為確定各個因子的權(quán)重系數(shù)及其具體得分，主觀性強這也是此方法明顯的不足之處。

上述評價方法，都是非量化的方式對方案進行評價，其評價主觀性強，科學準確性嚴重不足。為此，通過國內(nèi)外專業(yè)人士的長期研究，成果顯著，創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)了一些綜合量化評價方法。層次分析法（AHP）、模糊綜合評價法等為目前運用相對比較廣泛的綜合量化評價方法。

3 互通式立交綜合量化評價方法

3.1 層次分析法（Analytic Hierarchy Process）

層次分析法是一種決策方法，它首先按照不同的設計目的、設計準則、具體方案等不同方向進行分類，然后對于影響方案評價的所有因子根據(jù)實際的研究方向劃分為不同層次，接下來用定性定量的原則進行專門的分析研究。在20世紀70年代初期該方法首次由美國運籌學家薩蒂提出。層次分析法首先對問題定性、然后分析影響該問題的所有因素以及他們之間的相互關系，最后再盡可能的用最少的已獲取的定量信息使決策思維過程具體化、數(shù)學化。層次分析法盡可能簡便快速的去解決相對比較復雜的決策問題，該法對于解決不能直觀、準確反映決策結(jié)果的情況效果最為顯著。

把不同的問題分為不同的層次是層次分析法解決問題的突出特點。該方法通過操作如下幾部分來解決具體問題[3]：（1）探索問題本性，對其進行定性分析。（2）根據(jù)問題的實際情況，分為不同的層次，劃分具體的層次結(jié)構(gòu)。（3）通過判斷矩陣實現(xiàn)任意兩組相互比較，確定每一組的權(quán)重比值。（4）對劃分好的層次分別進行單、總排序，然后再進行各自的一次性檢驗。（5）根據(jù)上述方法所得結(jié)果來制定具體問題的解決策略。

層次分析法的優(yōu)勢[3]：（1）扎實的理論基礎為依托。根據(jù)線性代數(shù)的相關知識，層次分析法才得以建立。此法與數(shù)學理論關系密切，產(chǎn)自于數(shù)學理論，又依托于數(shù)學理論，所以它的發(fā)展?jié)摿ο鄬^大，給相關人士的研究工作提供了巨大的平臺。（2）相對簡便直觀的原理。該方法首先不需要獲取大量的定量信息，其次該方法所依托的數(shù)學理論相對簡單，研究人員及其容易上手來保證自己的工作質(zhì)量，這是層次分析法區(qū)別于任何方法的獨特之處。（3）容易操作上手。該方法的精髓為最大限度的貼近人的思維。面對問題，能夠較準確進行相應的分析與計算但原理及其操作要遠比人工神經(jīng)網(wǎng)絡元法容易。

層次分析法的不足：（1）該方法受人們的經(jīng)驗影響很大，主觀性強，不能完全將決策人員個人可能所犯的嚴重片面性錯誤消除干凈。（2）在整個分析過程中部分存在瑕疵部分缺乏嚴謹性，所以此法適用于精度要求相對較低的方案。

3.2 模糊綜合評價法

模糊數(shù)學是模糊綜合分析法的基礎，1965年美國的一名大學教授發(fā)表了一篇以“模糊集”為題的論文，在文中首次提出了模糊數(shù)學這一概念，隨著研究的逐漸深入，模糊綜合評價法慢慢成型了，它是由是我國學者汪培莊最早提出來的。根據(jù)模糊數(shù)學規(guī)定理論和方法，模糊綜合評價完成對多因素的優(yōu)選。此方法不僅同時適用于對主、客觀指標的評價，同時能夠定性分析指標，使其量化，從而提高其精確度，因此該評價方法具有很高的科學性。通過該方法也很好的解決了綜合評價中遇到的各種模糊性問題。截至目前，模糊綜合評價法已經(jīng)成功的在工程科學、經(jīng)濟管理等各個方面得到廣泛應用。

運用模糊綜合評價法所建立的模型及操作規(guī)程：

（1）影響評價的因素集的確定：首先需要一一列舉影響評價對象的各種因素，把這些普通因素歸納在一起組成一個集合，這個集合便為因素集，文章用U表示：

U={u1，u2，…，um} （1）

元素ui為因素集里基本元素即影響因素，選擇的范圍較廣，其性質(zhì)為模糊或者非模糊的因素均可入選。

（2）評價集的建立：通過對評價對象的實際分析，評價者作出了各種各樣的評價，每一種可能出現(xiàn)的結(jié)果假設為一個元素，將這些元素（即各種結(jié)果）歸納在一起所組成的集合即為評價集，用C表示：

C={c1，c2，…，ck} （2）

首先將各種對方案的影響因素都考慮在內(nèi)，然后再利用模糊評價，從C中挑選最優(yōu)結(jié)果。

（3）因素權(quán)重集的確立：通過對各個因素賦予相應的權(quán)重數(shù)來表示出各個因素不同的影響程度，由各權(quán)重數(shù)組成的集合為：

W={w1，w2，…，wm} （3）

稱為權(quán)重集。

（4）建立模糊評判矩陣R：

（4）

rij為第j個評價集里的第i個元素在里邊的隸屬程度。

（5）模糊綜合評價：

B=W？啄R （5）

B矩陣表示評價結(jié)果。

將具體元素代入可將（5）式變形為：

（6）

（6）通過以上步驟，將各個評價對象每一部分的得分累加，最終分數(shù)按照從高到低依次排開，分數(shù)越高代表方案越優(yōu)，這既為利用模糊綜合評價法得出最終結(jié)果。

從對象集中利用模糊評價法挑選出最優(yōu)對象后，然后對評價成果按照從好到差的原則依次排開，為了使這一步操作更加簡便，采取區(qū)間最大值法把評價結(jié)果（矩陣B）具體化為相應的分值之一一對應即：

M=B×A（7）

A表示區(qū)間最大值矩陣，A=（A1 A2…An）T。這一步首先需要將式（6）中的B矩陣進行處理，即對里邊的各個元素統(tǒng)一歸一化；處理之后，再通過公式（7）求得相應的M分值，按照此法，最終可得到n個M值，將這些M值歸納在一起組成一個集合D，所得集合D就是我們所獲取評價結(jié)果，它表示對對象的最終評價效果。根據(jù)M值的大小不同依次排列，根據(jù)排名的高低來獲取最優(yōu)對象集合。

當規(guī)定對方案進行“一級綜合評價”時，上述問題及其解決方案最為適用，上述方法也是模糊綜合評價法的入門之法，為它的基礎性解法。但是在我們?nèi)粘Ｉ钪?，碰到的形形色色的類似問題，往往情況更為復雜，考慮面也更多，這就需要針對這些問題采用“多級綜合評價”。“多級綜合評價”區(qū)別于“一級綜合評價”，但是解決問題的思路方式是一致的，根據(jù)上述思路方法，高一級別的評價因素來自于低一級別的評價結(jié)果層層遞進直到獲取結(jié)果。

4 結(jié)束語

當今立交方案評價方法發(fā)展迅速，其準確性、客觀性、科學性都不斷增進，但目前采用的方法仍有很大不足：（1）參數(shù)缺乏嚴謹性。由于許多重要參數(shù)仍由人為依靠經(jīng)驗確定，所以帶有很強的主觀性，缺乏科學性。（2）指標量化缺乏。很多指標的量化仍不太嚴謹，其方法也也欠缺科學性，精確度提不上來，所依據(jù)的理論與最新研究成果、實際情況的偏差較大。（3）（應用性不強。目前雖然方案評價方法原來越多樣化但都沒大規(guī)模的應用起來，所以其評價方法在科學實用性、可靠度方面有待進一步提升。

通過以上對各種評價方法的分析，每種方法都有其不足的地方，而且隨著目前立交橋型選擇越來越多樣化，我們發(fā)現(xiàn)如果只單獨運用某一種方法是不太可能解決立交方案評價這樣復雜的問題，必須揚長避短，將各種評價方法合理的綜合在一起來解決立交方案綜合評價問題，盡可能的得到更加精確性、客觀評價決策，為后續(xù)詳細設計工作打下堅實基礎。

參考文獻

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