基于模糊AHP-熵權(quán)法的高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計方案綜合評價研究

文/劉娟 長沙理工大學(xué) 湖南長沙 410000

基于模糊AHP-熵權(quán)法的高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計方案綜合評價研究

文/劉娟 長沙理工大學(xué) 湖南長沙 410000

建設(shè)計方案的綜合評價問題，將AHP-熵權(quán)法引入模糊綜合評價中，克服AHP在權(quán)重確定時的主觀性，使得權(quán)重系數(shù)更為科學(xué)合理。構(gòu)建了基于高速公路改擴(kuò)建設(shè)計特點的評價指標(biāo)體系，通過對各指標(biāo)的綜合分析，使體系更為完善全面。實際算例的結(jié)果說明該模糊AHP-熵權(quán)法的模型切實可行，具有實際應(yīng)用價值。

高速公路改擴(kuò)建；模糊綜合評價；AHP-熵權(quán)法

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通行業(yè)所承擔(dān)的運輸任務(wù)日益繁重。近年來，為了滿足不斷增長的交通量需求，高速公路改擴(kuò)建成為了建設(shè)項目的主流，而對于改擴(kuò)建項目的研究還暫且不成熟，尤其是前期的設(shè)計階段，對于改擴(kuò)建工程設(shè)計方案的綜合評價目前沒有深入的研究。作為高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計方案，應(yīng)以實現(xiàn)行車安全順暢、社會成本低廉、環(huán)境協(xié)調(diào)友好、服務(wù)質(zhì)量高效等目標(biāo)為宗旨，以此為基準(zhǔn)建立全面系統(tǒng)的評價指標(biāo)體系，運用合適的評價方法對其進(jìn)行綜合評價，最終得出設(shè)計方案的優(yōu)劣，給決策者提供科學(xué)的依據(jù)。

1 構(gòu)建高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計方案評價指標(biāo)體系

高速公路改擴(kuò)建工程已開始逐漸成為研究的熱點，其設(shè)計方案的評價是系統(tǒng)的、綜合性的問題，需要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摵蛯嵺`做支持。作為高速公路，其改擴(kuò)建方案要以安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保為設(shè)計的準(zhǔn)則。對于高速公路改擴(kuò)建工程而言，由于項目是在原路的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計和施工，施工過程中仍要保證原路適當(dāng)?shù)耐ㄐ行枨?。因此，設(shè)計過程中需要充分考慮設(shè)計方案對原有道路及其周邊地區(qū)的影響，以保證項目的順利進(jìn)行。

1.1 評價指標(biāo)體系的選取原則

指標(biāo)體系的選取是一個復(fù)雜的過程，選取時需要遵循以下原則：

a）系統(tǒng)性 全面地體現(xiàn)評價對象的特性，從總體出發(fā)，構(gòu)成有機(jī)統(tǒng)一體；

b）科學(xué)性 充分的理論性依據(jù)，能科學(xué)地反映出高速公路改擴(kuò)建設(shè)計方案的全面特性；

c）實用性 在方案評價當(dāng)中，評價指標(biāo)應(yīng)該有實際意義，能直接反映方案的真實效果；

d）獨立性 指標(biāo)體系要層次分明，簡明扼要，各指標(biāo)間不重疊，不存在因果關(guān)系，切實反映評價意圖。

1.2 指標(biāo)體系的構(gòu)建

在遵循選擇原則的基礎(chǔ)下，構(gòu)建高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計方案評價指標(biāo)體系，主要內(nèi)容包括：路線指標(biāo)、交通運行指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

2 AHP-熵權(quán)法

AHP-熵權(quán)法是一種AHP和熵權(quán)法相結(jié)合的方法，它的優(yōu)點是在主觀權(quán)重的確定過程中，綜合性地考慮了各專家由于對領(lǐng)域的不同認(rèn)識而造成的評價差異，這樣結(jié)合專家的自身客觀權(quán)重確定最終的組合權(quán)重，使得權(quán)重的確定更為合理。AHP-熵權(quán)法的求解過程是先通過層次分析法即AHP確定指標(biāo)體系中各指標(biāo)的主觀權(quán)重，然后再結(jié)合熵權(quán)的思想，將計算所得的主觀權(quán)重作為基礎(chǔ)矩陣，建立基于各專家自身的權(quán)重模型，求得各專家的客觀權(quán)重。將這兩種權(quán)重加權(quán)結(jié)合在一起，如此就可以對主觀權(quán)重做一個理論性的修正。

2.1 專家自身權(quán)重的熵模型

設(shè)S1、S2、…、Sm為m個評價專家，其構(gòu)成評價專家組G。B1、B2、…、Bn為n個待評價目標(biāo)。xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)是第i個評價專家對第j個評價目標(biāo)的評分值。評分向量xi=(xi1,xi2,…,xin)T∈En是專家在一次評價過程中的評價結(jié)果，矩陣X=(xij)m×n是專家組的評價結(jié)果。專家評價水平向量為：

式中，eik=1-,(i=1,2,… ,m;k=1,2,…,j),反映了專家Si對評價目標(biāo)B1、B2、…、Bn所做的評價結(jié)果的水平。

基于熵的專家評價結(jié)果，建立下列的評定模型：

該模型可以衡量各專家對目標(biāo)問題的評價水平，用熵值Hi表示各專家對評價結(jié)果產(chǎn)生的不確定性。如果Hi越小，則表示專家評價的不確定性越低，可信度高；反之，Hi越大，則表示專家的評價結(jié)果不確定性高，可信度低。由此各專家在目標(biāo)問題的對應(yīng)的各權(quán)重可用下式表示：

若ci的值越大，則說明專家i的權(quán)重在所有的專家組權(quán)重中占的比重越大，得出的評價也越可靠。用這種方法進(jìn)行改擴(kuò)建的設(shè)計方案評價可以使得評價結(jié)果更為科學(xué)合理。

2.2 評價指標(biāo)的組合權(quán)重

AHP-熵權(quán)法是一種AHP和熵權(quán)法相結(jié)合的方法，在主觀權(quán)重的確定過程中，避免了主觀因素對評價對象的嚴(yán)重影響，綜合性地考慮了各專家由于對領(lǐng)域的不同認(rèn)識而造成的評價差異，這樣結(jié)合專家的自身客觀權(quán)重確定最終的組合權(quán)重。

令m為專家組的成員數(shù)目，n為指標(biāo)體系中的指標(biāo)數(shù)目。

定義4.1 采用層次分析法（AHP）計算出的權(quán)重為指標(biāo)主觀權(quán)重，第j個專家給出的指標(biāo)主觀權(quán)重向量為Wj=（wj1,wj2,…,wjn）T，滿足0＜wji＜1，，i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。

定義4.2 采用熵權(quán)法計算出的權(quán)重為專家自身權(quán)重，專家自身權(quán)重向量為S=(S1,S2,…,Sm) T，滿足0＜Sj＜1，，j=1,2,…,m。

定義4.3 將指標(biāo)主觀權(quán)重與專家自身權(quán)重進(jìn)行加權(quán)融合，可得到評價指標(biāo)的組合權(quán)重向量W=(w1,w2,…,wn)T，其中： （5）

滿足0＜wi＜1，，i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。

3 總結(jié)

隨著高速公路的不斷發(fā)展，改擴(kuò)建將逐漸成為建設(shè)的主流，對其設(shè)計方案的科學(xué)合理評價將對建設(shè)項目帶來高效益的回報。對于高速公路改擴(kuò)建設(shè)計方案的評價目前沒有系統(tǒng)的評價指標(biāo)模型，構(gòu)建針對改擴(kuò)建設(shè)計方案綜合評價的指標(biāo)體系和選擇合適的綜合評價方法是研究的重點。選取模糊AHP-熵權(quán)法克服了傳統(tǒng)層次分析法的主觀性問題，引進(jìn)熵權(quán)法對權(quán)重進(jìn)行客觀組合，使得評價結(jié)果更為真實可靠。經(jīng)過實例的分析，已證實該綜合評價方法切實有效，可以借鑒到實際應(yīng)用中。

[1] 李小偉.京港澳（石家莊-磁縣段）高速公路改擴(kuò)建方案設(shè)計研究[D].長安大學(xué), 2011

[2] JTG D20-2006, 公路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006

[3] 周磊.高速公路改擴(kuò)建工程方案研究[D].西安: 長安大學(xué), 2010

劉娟（1991-），女，碩士研究生，研究方向：工程項目管理