接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系研究

蔣玉國(guó)程學(xué)慶李月

（1上海鐵路局連云港站副站長(zhǎng)、工程師，江蘇連云港222000；2西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士研究生，四川成都610031）

接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系研究

蔣玉國(guó)1程學(xué)慶2李月3

（1上海鐵路局連云港站副站長(zhǎng)、工程師，江蘇連云港222000；2西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院碩士研究生，四川成都610031）

高鐵與既有線接軌站施工項(xiàng)目中單體工程眾多，對(duì)這些單體工程的重要度進(jìn)行評(píng)價(jià)有助于施工資源的合理配置。通過(guò)分析接軌站施工項(xiàng)目的內(nèi)在特點(diǎn)，總結(jié)了評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的原則，利用經(jīng)過(guò)層次分析法改進(jìn)的熵值法作為指標(biāo)權(quán)重的確定算法，進(jìn)而建立了接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系。以連云港站站改的一個(gè)子項(xiàng)目作為實(shí)例進(jìn)行分析，并對(duì)其中的5個(gè)單體工程重要度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

高鐵；接軌站施工；重要度評(píng)價(jià)；層次分析法；熵值法

0 引言

隨著我國(guó)高鐵的快速發(fā)展，為了充分吸收既有線沿線主要客流來(lái)源，實(shí)現(xiàn)旅客的現(xiàn)代化運(yùn)輸，達(dá)到既有線擴(kuò)能的目的，可以預(yù)見(jiàn)，高鐵與既有線的接軌站的施工修建會(huì)日益頻繁[1]。

相比于其他鐵路施工項(xiàng)目，接軌站施工具有以下特點(diǎn)：?jiǎn)误w工程多；工期長(zhǎng)；預(yù)算控制復(fù)雜；安全風(fēng)險(xiǎn)大；牽扯多家單位；運(yùn)輸與施工矛盾突出；組織難度大[2]?；谝陨线@些特點(diǎn)，傳統(tǒng)上又缺少對(duì)接軌站施工工程重要程度系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)體系研究，決策者難以為各單體工程制訂合理的施工資源配置計(jì)劃。

因此，理清接軌站施工項(xiàng)目中各項(xiàng)單體工程之間的關(guān)系，評(píng)價(jià)各單體工程的重要程度，建立一個(gè)有效的接軌站施工工程權(quán)值的評(píng)價(jià)體系，對(duì)各單體工程合理調(diào)配資源，對(duì)整個(gè)接軌站施工組織預(yù)案的科學(xué)編制都具有重要的意義[3]。本文即致力于建立一個(gè)合理的施工工程重要度評(píng)價(jià)體系。

單體工程的重要度在本研究中被定義為在一個(gè)施工項(xiàng)目中，由多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)通過(guò)一定的算法得出的該單體工程重要程度的量化值，屬于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的相對(duì)性數(shù)值。

重要度的定量研究是一個(gè)多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題，而建立評(píng)價(jià)體系的通常做法是選擇合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，再用相應(yīng)的算法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，最后得到各單體工程的重要度值。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

高鐵與既有線的接軌站施工組織是對(duì)接軌站建設(shè)施工過(guò)程中諸要素的合理組織，即根據(jù)擬建鐵路工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，從人力、資金、材料、機(jī)械和施工方法等方面進(jìn)行科學(xué)合理的安排。施工組織的目標(biāo)是使整個(gè)項(xiàng)目在施工中達(dá)到時(shí)間上耗費(fèi)少，工期短；質(zhì)量上精度高，功能好；資源上供應(yīng)及時(shí)，均衡度高；預(yù)算上高效、有序，保證項(xiàng)目成本的有效控制。并根據(jù)施工過(guò)程的復(fù)雜性和具體施工項(xiàng)目的特殊性，盡量保持施工生產(chǎn)的連續(xù)性、均衡性和協(xié)調(diào)性，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的最佳經(jīng)濟(jì)效果[4]。

建立接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系的目的在于使施工資源得到合理分配，這亦是施工組織的目標(biāo)之一，在某種意義上，建立接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系從屬于施工組織的范疇。在選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)可以參考施工組織的四方面管理內(nèi)容，即工期管理，預(yù)算管理，安全風(fēng)險(xiǎn)管理，施工與運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)管理，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取也應(yīng)從以上四個(gè)方面出發(fā)。在選取具體評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)遵循以下重要原則[5]。

1）系統(tǒng)性。單一或少量的指標(biāo)往往只能反映出評(píng)價(jià)對(duì)象的一個(gè)側(cè)面，而無(wú)法反映出整體。確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，必須考慮接軌站施工項(xiàng)目的整體構(gòu)成，并針對(duì)各個(gè)組成部分選取全面的指標(biāo)。

2）獨(dú)立性。接軌站施工項(xiàng)目是一個(gè)包含多因素的龐雜系統(tǒng)，各影響因素之間的關(guān)系多為交互形式，這將導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的失真。為避免這種情形，在評(píng)價(jià)指標(biāo)選取過(guò)程中，需保持指標(biāo)之間的相對(duì)獨(dú)立，至少達(dá)到分析性質(zhì)上相互無(wú)關(guān)聯(lián)。

3）科學(xué)性。在選取指標(biāo)時(shí)，不必面面俱到，不放過(guò)系統(tǒng)中任一個(gè)影響因素，只需要具有一定的理論支持和代表性，并能客觀表現(xiàn)該工程在整體項(xiàng)目中的地位與重要程度。

4）可操作性。在指標(biāo)選取時(shí)，需做到突出重點(diǎn)又能概括全局，數(shù)據(jù)易于收集，無(wú)論是定性指標(biāo)還是定量指標(biāo)都需注重全面與重點(diǎn)的結(jié)合。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)處理

接軌站施工工程重要度綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型由單體工程集U、評(píng)價(jià)指標(biāo)集V、評(píng)價(jià)矩陣X及決策矩陣A組成。

設(shè)單體工程集U={u1，u2，L，...，um}中有m個(gè)工程，評(píng)價(jià)指標(biāo)集V={v1，v2，L，...，vn}中有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。即該接軌站項(xiàng)目有m個(gè)需要評(píng)估重要度的單體工程，涉及到n個(gè)指標(biāo)，則評(píng)價(jià)指標(biāo)組形成一個(gè)評(píng)估的原始數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n，其中xij為第i個(gè)工程的第j個(gè)重要度評(píng)價(jià)指標(biāo)的值。

由于單體工程重要度是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的相對(duì)數(shù)值，因此評(píng)價(jià)指標(biāo)的定值也是相對(duì)的。為了各指標(biāo)對(duì)比的方便，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

當(dāng)j指標(biāo)為重要度正相關(guān)指標(biāo)，aij=（xij-minxj）/（maxxj-minxj）。

當(dāng)j指標(biāo)為重要度負(fù)相關(guān)指標(biāo)，aij=（maxxj-xij）/（maxxj-minxj）。

其中minxj，maxxj為第j個(gè)指標(biāo)的最小值和最大值。

繼而可以得到?jīng)Q策矩陣A=(aij)m×n。

2 建立重要度評(píng)價(jià)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的確定方法眾多，例如：綜合加權(quán)法、層次分析法、主成分分析法、因子分析法以及熵值法等。但是，這些方法大部分存在某些不足，如：層次分析法由于級(jí)差異比較大，往往不能滿足相對(duì)完善的指標(biāo)權(quán)重的合理賦值，評(píng)價(jià)結(jié)果趨于主觀；綜合加權(quán)法會(huì)造成某些指標(biāo)的重復(fù)疊加和強(qiáng)化，從而影響評(píng)價(jià)結(jié)果；主成分分析法只適用指標(biāo)之間的相關(guān)性比較高的情況；而熵值法的計(jì)算結(jié)果雖然比較客觀，但缺少專(zhuān)業(yè)人員的常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，得到的指標(biāo)權(quán)重可能脫離實(shí)際[6]。本文采用經(jīng)過(guò)層次分析法改進(jìn)的熵值法作為指標(biāo)權(quán)重確定算法。

2.1.1 層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱(chēng)AHP）是將與決策相關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。AHP的原理，是指將一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則，進(jìn)而分解為多指標(biāo)（或準(zhǔn)則、約束）的若干層次，通過(guò)定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序（權(quán)數(shù)）和總排序，以作為目標(biāo)（多指標(biāo)）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。

具體做法：層次分析法對(duì)指標(biāo)賦權(quán)時(shí)，首先通過(guò)專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)相對(duì)重要度進(jìn)行兩兩成對(duì)比較，由兩兩對(duì)比結(jié)果得到判斷矩陣，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；若滿足一致性要求，則求判斷矩陣的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量并進(jìn)行歸一化即求出權(quán)重[7]。

2.1.2 熵值法

在信息論中，熵是對(duì)不確定性的一種度量。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越?。恍畔⒘吭叫?，不確定性越大，熵也越大。根據(jù)熵的特性，可以通過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判斷一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度，也可以用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響越大。

評(píng)估時(shí)，各指標(biāo)所包含的信息量不同，導(dǎo)致它們對(duì)評(píng)估系統(tǒng)的分辨作用不同。當(dāng)某一指標(biāo)在各評(píng)估對(duì)象中的差異較大時(shí)，說(shuō)明其包含的信息量多、對(duì)評(píng)估系統(tǒng)的分辨能力強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)給其賦予較大的權(quán)重。熵值法正是基于此的賦權(quán)方法[8]。

2.2 改進(jìn)的熵值法

熵值法基于各指標(biāo)的信息量對(duì)其賦權(quán)，思路清晰、方法簡(jiǎn)單，但當(dāng)某個(gè)指標(biāo)的指標(biāo)值離散程度較大時(shí)，該指標(biāo)的權(quán)重會(huì)很大，導(dǎo)致單一指標(biāo)影響最終的評(píng)估結(jié)果。依據(jù)層次分析法的思想，對(duì)指標(biāo)的差異性系數(shù)gj進(jìn)行兩兩成對(duì)比較，將比較結(jié)果映射到1-9標(biāo)度中，進(jìn)而得到基于指標(biāo)信息熵的判斷矩陣，求解該矩陣的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量，將該特征向量作為指標(biāo)的最終權(quán)重值[9-11]。

在接軌站施工權(quán)重評(píng)價(jià)中涉及到m個(gè)單體工程、n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，這樣形成一個(gè)評(píng)估的原始數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n，對(duì)應(yīng)的決策矩陣為A=(aij)m×n。利用層次分析法改進(jìn)的熵值法計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，其具體做法如下：

1）計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)單體工程的比重pij：

2）計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的熵值ej：

3）計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)的差異性系數(shù)gj：

4）求最大的差異性系數(shù)比D：

式中α為調(diào)整系數(shù)，表示在改進(jìn)熵值法中使用的最大標(biāo)度值。若D≤9，則α取最接近D的整數(shù)，否則取α=9。

6）匹配各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)度對(duì)應(yīng)的1-9標(biāo)度值bj：

1-9標(biāo)度和其映射值間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。bj=1，2，L，9；0≤j≤n。

5）求1-9標(biāo)度的映射比率R：

表1 1-9標(biāo)度與映射值對(duì)照表

7）構(gòu)造改進(jìn)熵值法的判斷矩陣P：

8）計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重值：

利用方根法求出判斷矩陣P的最大特征向量，歸一化處理即為對(duì)應(yīng)權(quán)重向量W。

其中wj為第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

值得注意的是從構(gòu)造基于信息熵的判斷矩陣的過(guò)程可以看出，指標(biāo)相對(duì)重要度的兩兩比較結(jié)果依據(jù)指標(biāo)間的差異性系數(shù)比獲得，不會(huì)出現(xiàn)A比B重要，B比C重要，而C比A重要這種不一致的情況，因此對(duì)改進(jìn)熵值法中得到的判斷矩陣無(wú)需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

9）綜上所述，重要度向量I=A*W。

相應(yīng)的，接軌站施工的第i項(xiàng)單體工程重要度Ii的計(jì)算式為：Ii=ai*W。

3 實(shí)例分析

2015年3月連云港火車(chē)站開(kāi)始封閉施工，作為典型的接軌站施工項(xiàng)目，改造完成后的連云港站將擔(dān)負(fù)連接多條鐵路的中心樞紐功能。然而，連云港站改項(xiàng)目也面臨接軌站施工普遍存在的施工組織難度大，施工資源難以得到合理配置的問(wèn)題。論文以其中一個(gè)子項(xiàng)目（連鹽鐵路跨隴海線鐵路門(mén)式墩鋼橫梁吊裝施工項(xiàng)目）作為分析案例，建立相應(yīng)的工程重要度評(píng)價(jià)體系，為單體工程的資源配置方案制定提供技術(shù)支持。

在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，論文從工期管理、預(yù)算管理、安全風(fēng)險(xiǎn)管理、施工與運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)管理這四個(gè)施工組織管理角度出發(fā)，挑選了以下7個(gè)量化值作為單體工程的評(píng)價(jià)指標(biāo)：工程施工等級(jí)；作業(yè)時(shí)長(zhǎng)；工程預(yù)算金額；施工封鎖時(shí)間；施工影響區(qū)段范圍；配合單位數(shù)；作業(yè)機(jī)械數(shù)。

在連鹽鐵路跨隴海線鐵路門(mén)式墩鋼橫梁吊裝施工項(xiàng)目中，共進(jìn)行5次吊裝鋼橫梁作業(yè)，即該項(xiàng)目包含5個(gè)單體工程。工程的計(jì)劃施工情況如表2所示。

表2 工程計(jì)劃施工情況

利用上述研究建立的單體工程重要度評(píng)價(jià)體系，可得到相應(yīng)的決策矩陣

而利用改進(jìn)后的熵值法，可求出其指標(biāo)權(quán)重向量：

則5個(gè)單體工程的重要度評(píng)價(jià)表如表3。

表3 重要度評(píng)價(jià)表

（責(zé)任編輯：魏艷紅）

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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 結(jié)語(yǔ)

高鐵與既有線接軌站的建設(shè)日益頻繁，為了讓施工資源得到合理配置，論文建立了接軌站項(xiàng)目單體工程的重要度評(píng)價(jià)體系。首先分析了接軌站組織的內(nèi)在特點(diǎn)，明確了評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的標(biāo)準(zhǔn)，并將評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的評(píng)價(jià)矩陣歸一化處理得到?jīng)Q策矩陣。利用經(jīng)過(guò)層次分析法改進(jìn)后的熵值法列出了計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的步驟與做法，進(jìn)而建立單體工程的重要度的評(píng)價(jià)體系。實(shí)例分析中，根據(jù)實(shí)際情況為項(xiàng)目中的5個(gè)單體工程選擇了7個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，最后得到了5個(gè)單體工程的重要度評(píng)價(jià)表。本文從高鐵與既有線接軌站施工組織的特點(diǎn)出發(fā)，建立了接軌站施工工程重要度評(píng)價(jià)體系，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。