基于組合權(quán)重TOPSIS的超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)

馬瀟玥，韓 梅，陳 超，韓延慧，牛琳璇，馬英紅

(1.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；2.中鐵特貨大件運(yùn)輸有限責(zé)任公司專列運(yùn)輸項(xiàng)目部，北京 100055；3.中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 石家莊貨運(yùn)中心，河北 石家莊 050000)

0 引言

鐵路超限貨物普遍具有質(zhì)量較重、體積龐大的特點(diǎn)[1]，如何令超限貨物安全、經(jīng)濟(jì)、快速地運(yùn)輸至目的地一直是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。超限貨物的運(yùn)輸組織流程中，裝載加固方案的確定需要專業(yè)人員在考慮多方面因素影響、嚴(yán)格遵循鐵路有關(guān)規(guī)定的前提下，通過大量計(jì)算確定可行方案。貨物運(yùn)輸前，還要根據(jù)線路情況確定可行徑路，再擇優(yōu)選取運(yùn)輸徑路，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定運(yùn)輸。超限貨物的運(yùn)輸工作較為復(fù)雜，有必要對其運(yùn)輸方案進(jìn)行綜合評價(jià)，為運(yùn)輸方案的選擇提供依據(jù)。

目前，國外對超限貨物運(yùn)輸?shù)难芯浚饕ɑ谙冗M(jìn)信息技術(shù)的運(yùn)輸監(jiān)測，如Marychev等[2]通過計(jì)算機(jī)判斷貨物能否通過指定區(qū)段的線路，若貨物超限，會(huì)顯示超限的具體信息；還包括通過啟發(fā)式算法對鐵路貨物運(yùn)輸過程中的各類問題進(jìn)行優(yōu)化求解，如Gambardella等[3]運(yùn)用蟻群算法，在超限貨物運(yùn)輸線路的選擇、優(yōu)化等方面進(jìn)行了深入研究，但關(guān)于裝載加固的研究較少。

國內(nèi)對超限貨物裝載加固評價(jià)、運(yùn)輸安全評價(jià)以及運(yùn)輸徑路選擇的研究較多，評價(jià)方法和指標(biāo)主要包括以下幾種：一是層次分析法。譚政民[4]運(yùn)用層次分析法，從運(yùn)輸安全、運(yùn)輸時(shí)間、運(yùn)輸費(fèi)用和客戶滿意度進(jìn)行評價(jià)；趙晨陽[5]運(yùn)用層次分析法，從運(yùn)輸設(shè)備、運(yùn)輸組織人員、運(yùn)輸貨物、運(yùn)輸安全管理4 個(gè)方面對鐵路闊大貨物的運(yùn)輸安全進(jìn)行評價(jià)。二是模糊綜合評價(jià)法。姜盼[6]采用模糊綜合評價(jià)法，選取安全性、經(jīng)濟(jì)性、便利性為方案評價(jià)指標(biāo)。三是灰色關(guān)聯(lián)度分析法。李芬[7]選用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，從線路指標(biāo)、裝載加固指標(biāo)和環(huán)境指標(biāo)3 個(gè)方面評價(jià)超限超重貨物的運(yùn)輸安全。四是TOPSIS 法。陳麗雯等[8]運(yùn)用TOPSIS 法，對貨物裝載加固方案的安全性、送達(dá)速度和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價(jià)。對于運(yùn)輸徑路選擇，陳皓等[9]以超限貨物運(yùn)輸?shù)难b載方案安全程度高、運(yùn)輸時(shí)間短和對正常運(yùn)輸組織的干擾小為目標(biāo)，以裝載方案、限界及線路通過能力為約束建立綜合優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)遺傳-蟻群算法進(jìn)行求解。鄭雪[10]分析了迂回繞行的影響因素，建立了突發(fā)情況下超限貨物運(yùn)輸徑路的選擇模型，并設(shè)計(jì)遺傳模擬退火算法對該徑路選擇模型進(jìn)行求解。

以上主要是對超限貨物裝載加固評價(jià)、運(yùn)輸安全評價(jià)以及運(yùn)輸徑路選擇模型進(jìn)行研究，但現(xiàn)有研究沒有將超限貨物的裝載加固方案和運(yùn)輸徑路相結(jié)合，并且主要從安全、快捷、經(jīng)濟(jì)3 個(gè)方面分析確定評價(jià)指標(biāo)，建立評價(jià)模型，缺乏對超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的綜合考慮。另一方面，現(xiàn)有評價(jià)對指標(biāo)賦權(quán)的主觀性較強(qiáng)，指標(biāo)賦權(quán)結(jié)果的客觀性不足。為此，在以下2 個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：一是綜合考慮超限貨物的裝載加固方案、運(yùn)輸徑路選擇和運(yùn)輸組織對運(yùn)輸方案的影響，使評價(jià)更為全面；二是采用組合權(quán)重修正賦權(quán)結(jié)果，提高指標(biāo)權(quán)重的客觀性。

1 建立運(yùn)輸方案評價(jià)指標(biāo)體系

1.1 影響因素分析

組織超限貨物運(yùn)輸前，鐵路部門需根據(jù)貨物的尺寸信息制定運(yùn)輸方案，包括制定超限貨物的裝載加固方案，選擇合適的運(yùn)輸徑路，以及統(tǒng)籌運(yùn)輸組織工作。確定超限貨物運(yùn)輸方案時(shí)，需滿足運(yùn)輸安全的相關(guān)要求，且在保證安全的基礎(chǔ)上盡可能追求方案的快捷性和經(jīng)濟(jì)性?；诖耍瑥某挢浳锏难b載加固方案、運(yùn)輸線路條件、運(yùn)輸組織復(fù)雜程度及運(yùn)輸費(fèi)用4 個(gè)方面分析超限貨物運(yùn)輸方案的影響因素。

超限貨物的裝載加固狀態(tài)直接關(guān)系貨物的運(yùn)輸安全，首先，貨物裝載時(shí)需選擇合適車型，具有良好貨車載重利用率的車型可使貨物裝載加固方案的經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)，且所用車型的保有量越大，車輛調(diào)用越方便，方案越優(yōu)。裝載時(shí)，貨物的超限等級影響貨物的裝載和運(yùn)輸安全，也是確定貨物的裝運(yùn)辦法和運(yùn)輸條件以及核算運(yùn)輸費(fèi)用的依據(jù)。貨物裝載后的重車重心高、重心橫向偏離量、重心縱向偏離量等指標(biāo)也與貨物運(yùn)輸安全息息相關(guān)，且重車重心超高時(shí)，需限速運(yùn)行，將大大限制貨物的運(yùn)輸速度。加固時(shí)，為避免貨物運(yùn)輸途中發(fā)生傾覆、移動(dòng)等危險(xiǎn)，應(yīng)根據(jù)貨物的受力情況選擇合適的加固方法，并選用符合強(qiáng)度要求的加固裝置和材料。

之后需根據(jù)路網(wǎng)線路條件選擇可行的運(yùn)輸徑路。其中，線路等級越高，線路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)越高，運(yùn)營質(zhì)量越好，運(yùn)輸時(shí)也越安全；線路限制坡度較大時(shí)，超限車通過該坡段可能會(huì)發(fā)生運(yùn)緩事故，甚至途停，影響運(yùn)輸安全[11]；通過曲線線路時(shí)，需考慮最小曲線半徑、最大外軌超高及最小道岔號(hào)等因素，除與運(yùn)輸安全相關(guān)，貨物側(cè)向通過道岔時(shí)還需按規(guī)定限速運(yùn)行，影響貨物的運(yùn)輸速度；此外，考慮運(yùn)輸徑路沿線的應(yīng)急救援能力，超限貨物運(yùn)輸過程中若發(fā)生意外，沿線是否具備迅速、高效完成應(yīng)急救援工作的能力也是評價(jià)運(yùn)輸方案優(yōu)劣的一項(xiàng)指標(biāo)。

選擇運(yùn)輸徑路時(shí)，還需考慮線路的運(yùn)輸能力及運(yùn)輸組織復(fù)雜程度[12]，包括由于限界距離[12]和會(huì)車條件限制導(dǎo)致的限速約束，電氣化區(qū)段由于重車裝后輪廓尺寸的最高點(diǎn)與接觸網(wǎng)之間垂直距離較小引起的停電運(yùn)輸對貨物運(yùn)輸速度的影響，跨局運(yùn)輸時(shí)鐵路局集團(tuán)公司間車流銜接等調(diào)度工作導(dǎo)致的貨物送達(dá)時(shí)間的延長，以及由于超限貨物的外形尺寸較大，通過某一建筑限界較小的區(qū)段時(shí)，拆移部分設(shè)備導(dǎo)致的等待時(shí)間等。

運(yùn)輸費(fèi)用可以直觀體現(xiàn)出方案的經(jīng)濟(jì)性，在此選取運(yùn)費(fèi)、車輛使用服務(wù)費(fèi)、裝載加固材料使用服務(wù)費(fèi)3 類具有代表性的費(fèi)用，各類運(yùn)輸費(fèi)用根據(jù)《鐵路貨物運(yùn)價(jià)規(guī)則》所列相關(guān)規(guī)定核收。其中，運(yùn)費(fèi)不僅包含根據(jù)基價(jià)和運(yùn)價(jià)里程計(jì)算出的運(yùn)輸費(fèi)用，還包括由于不同超限等級加收的費(fèi)用，以及使用游車所需的費(fèi)用。

基于上述分析，構(gòu)建超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)指標(biāo)體系框架圖如圖1所示。

1.2 建立評價(jià)指標(biāo)體系

為保證評價(jià)指標(biāo)體系的客觀有效，指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)遵循以下原則：①各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)能夠綜合、直觀地評價(jià)方案的優(yōu)劣。②選出的各個(gè)影響因素應(yīng)具有獨(dú)立性，不能被其他因素代替。③評價(jià)指標(biāo)不宜過多，應(yīng)從實(shí)際需求出發(fā)，要具有較強(qiáng)的可操作性。④采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，綜合考慮各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)。根據(jù)上述影響因素分析，結(jié)合構(gòu)建原則，形成包含4個(gè)一級指標(biāo)和22個(gè)二級指標(biāo)的超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)指標(biāo)體系。超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

表1 超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation indicator system for out-of-gauge freight transportation schemes

2 建立運(yùn)輸方案評價(jià)模型

超限貨物運(yùn)輸方案的選擇本質(zhì)上是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題，托運(yùn)人關(guān)注的是超限貨物的運(yùn)輸安全、時(shí)間和成本，運(yùn)輸企業(yè)在保證超限貨物運(yùn)輸安全的前提下，盡可能降低運(yùn)輸成本、提高運(yùn)輸速度。以此為基礎(chǔ)，選用TOPSIS 評價(jià)方法建立運(yùn)輸方案評價(jià)模型，對各運(yùn)輸方案進(jìn)行比選。超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)模型流程圖如圖2所示。

圖2 超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)模型流程圖Fig.2 Flow chart of the evaluation on transportation plan for railway out-of-gauge freight

2.1 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定直接影響最終的評價(jià)結(jié)果，是決定評價(jià)合理性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。指標(biāo)的賦權(quán)方法一般分為主觀賦權(quán)、客觀賦權(quán)和組合賦權(quán)3 類。主觀賦權(quán)包括專家打分法、層次分析法等方法，主要依靠相關(guān)專家和學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷；客觀賦權(quán)方法中灰色關(guān)聯(lián)度分析法、熵權(quán)法等應(yīng)用較為廣泛，利用數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，減少了主觀因素的干擾；組合賦權(quán)則是將主觀賦權(quán)和客觀賦權(quán)進(jìn)行組合。為使得權(quán)重賦值兼具專家的主觀經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的客觀規(guī)律，對方案評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，運(yùn)用G1 法確定主觀權(quán)重，熵權(quán)法確定客觀權(quán)重，并用博弈論的原理組合，得到指標(biāo)綜合權(quán)重。

2.1.1 G1法確定主觀權(quán)重ω

G1 法[13]是層次分析法的改進(jìn)，僅需要對各指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序，確定重要性比值，相較層次分析法明顯簡化了計(jì)算過程。首先，多位專家依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，對n個(gè)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行重要度排序，其中，最重要的一個(gè)指標(biāo)記為u1，第二重要的指標(biāo)記為u2，以此類推。排序后，可以得到評價(jià)指標(biāo)集的唯一序關(guān)系u1>u2> … >un。接著需要確定各級指標(biāo)的相對重要程度，指標(biāo)重要性判斷依據(jù)如表2所示。

表2 指標(biāo)重要性判斷依據(jù)Tab.2 The basis for judging the importance of the indexes

其中，rk為uk-1與uk的重要程度之比，rk的值越大，說明重要程度越大，rk根據(jù)公式⑴確定。

式中：ωk-1，ωk分別表示指標(biāo)un-1，un的權(quán)重。

最后，根據(jù)公式⑵計(jì)算第n個(gè)指標(biāo)的權(quán)重ωn，再由公式⑶計(jì)算其他指標(biāo)的權(quán)重。

2.1.2 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重ω′

利用熵權(quán)法[14]確定客觀權(quán)重，令初始決策矩陣元素aij表示第i個(gè)方案中第j個(gè)指標(biāo)的評價(jià)值，其中i= 1，2，…，m；j= 1，2，…，n。對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，建立的評價(jià)指標(biāo)根據(jù)其屬性可分為成本型指標(biāo)和效益型指標(biāo)2 類，其中指標(biāo)U12，U13，U14，U15，U21，U22，U24，U31，U32，U34，U35，U36，U41，U42，U43為成本型指標(biāo)，成本型指標(biāo)越小越優(yōu)；指標(biāo)U11，U16，U17，U23，U25，U26，U33為效益型指標(biāo)，效益型指標(biāo)越大越優(yōu)。

用公式⑷和公式⑸分別對這2 類指標(biāo)進(jìn)行處理得到a′ij，并根據(jù)公式⑹對各元素a′ij進(jìn)行歸一化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣

成本型指標(biāo)為

效益型指標(biāo)為

根據(jù)公式⑺和公式⑻計(jì)算熵值Ej。

式中：pij為第j項(xiàng)指標(biāo)下，第i個(gè)方案的特征比重。

根據(jù)公式⑼計(jì)算權(quán)重ω′j。

2.1.3 加權(quán)確定組合權(quán)重

運(yùn)用博弈論組合賦權(quán)法確定組合權(quán)重，將不同方法獲得的權(quán)重進(jìn)行線性組合，以尋求最合理的指標(biāo)權(quán)重[15]。若將主、客觀權(quán)重看作博弈的雙方，求得組合權(quán)重就是尋求博弈雙方的平衡，計(jì)算過程如下。

對λ1和λ2歸一化處理后，根據(jù)公式⑾計(jì)算得到綜合權(quán)重。

式中：和分別為λ1和λ2歸一化處理后的值。

2.2 TOPSIS法

TOPSIS 法[16]是一種通過計(jì)算各方案距理想方案和負(fù)理想方案間的距離，根據(jù)相對接近度實(shí)現(xiàn)方案比選的評價(jià)方法。TOPSIS法充分利用原始數(shù)據(jù)，且對數(shù)據(jù)分布和樣本容量、指標(biāo)沒有嚴(yán)格限制，計(jì)算方法簡單，適用范圍較廣，因此，選用TOPSIS法進(jìn)行超限貨物運(yùn)輸方案的比選。

首先，構(gòu)建加權(quán)決策矩陣Z，矩陣元素Zij=×bij，其中為指標(biāo)權(quán)重，bij為標(biāo)準(zhǔn)矩陣中的元素。令理想方案為={1，…，1}，負(fù)理想方案為={0，…，0}。方案Si到理想方案的距離和到負(fù)理想方案的距離分別根據(jù)公式⑿和公式⒀計(jì)算。

考慮到各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重不同，運(yùn)用權(quán)重對距離公式進(jìn)行修正，修正后的公式如下。

待評價(jià)方案離理想方案距離越近、離負(fù)理想方案距離越遠(yuǎn)就越優(yōu)，但在實(shí)際決策過程中很難同時(shí)滿足。故引入相對接近度Ci的概念，相對接近度越大，表示該方案距離理想方案越近，距離負(fù)理想方案越遠(yuǎn)，即方案越優(yōu)。相對接近度Ci由公式⒃計(jì)算。

3 算例分析

3.1 貨物運(yùn)輸方案

現(xiàn)有600 kV 變壓器一件，貨物基本信息如下。①發(fā)到站：發(fā)站為保定，到站為雙寨。②外形尺寸：11 400 mm×4 000 mm(含肩座)×4 850 mm。③重心位置：縱向偏離油箱中心線100 mm，橫向與油箱中心線重合，距變壓器底面2 350 mm。④質(zhì)量：333.5 t，其中變壓器件重330 t(含肩座、試驗(yàn)殘油)，裝載加固裝置重3.5 t。

（1）裝載加固方案。

①方案1：使用DK36A型落下孔車裝載貨物，裝載時(shí)貨物重心落在車輛中央，重車重心高為2 323 mm。變壓器置于車輛落下孔內(nèi)，變壓器承載肩座分別落在車輛的兩側(cè)承梁上。在貨物兩端各設(shè)置1 套縱向頂緊裝置擋固，在貨物兩側(cè)各放置2 個(gè)橫向鋼木擋進(jìn)行擋固。

②方案2：使用DK36型落下孔車裝載貨物，裝載時(shí)貨物重心落在車輛中央，重車重心高為2 387 mm。變壓器置于車輛落下孔內(nèi)，變壓器承載肩座分別落在車輛的兩側(cè)承梁上。在貨物兩端各設(shè)置1 套縱向頂緊裝置擋固，在貨物兩側(cè)各放置2 個(gè)橫向鋼木擋進(jìn)行擋固。

（2）運(yùn)輸徑路。保定—雙寨超限貨物運(yùn)輸可行徑路如圖3 所示。其中，徑路1(藍(lán)色)全程約1 600 km；徑路2(紅色)全程約1 900 km；徑路3(黃色)全程約1 955 km。從圖3 可以看出，3 條可行徑路在柳家莊—雙寨段線路重疊，因此評價(jià)時(shí)僅需考慮3 條徑路中保定—柳家莊部分的線路對超限貨物運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>

圖3 保定—雙寨超限貨物運(yùn)輸可行徑路Fig.3 Baoding-Shuangzhai’s feasible routes of out-of-gauge freight transportation

3.2 組合權(quán)重計(jì)算

上述超限貨物運(yùn)輸方案的各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)中，指標(biāo)U1相關(guān)數(shù)據(jù)如表3 所示，指標(biāo)U2相關(guān)數(shù)據(jù)如表4所示，指標(biāo)U3相關(guān)數(shù)據(jù)如表5所示，指標(biāo)U4相關(guān)數(shù)據(jù)如表6 所示。對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到初始決策矩陣。其中，由于運(yùn)輸徑路一般是由多等級線路組成的，量化該指標(biāo)時(shí)需要對各條徑路的線路等級進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，根據(jù)公式⒄確定各徑路的加權(quán)線路等級。

表3 指標(biāo)U1相關(guān)數(shù)據(jù)Tab.3 Data related to indicator U1

表4 指標(biāo)U2相關(guān)數(shù)據(jù)Tab.4 Data related to indicator U2

表5 指標(biāo)U3相關(guān)數(shù)據(jù)Tab.5 Data related to indicator U3

表6 指標(biāo)U4相關(guān)數(shù)據(jù)Tab.6 Data related to indicator U4

式中：X表示徑路的加權(quán)線路等級；A，B，C分別表示Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級線路的長度。

對定性指標(biāo)賦值轉(zhuǎn)化為定量指標(biāo)，以構(gòu)建初始決策矩陣。其中，超限等級為不超限賦值為1，一級超限為0.7，二級超限為0.3，超級超限為0.1；加固裝置和材料的強(qiáng)度為強(qiáng)時(shí)賦值為1，較強(qiáng)賦值為0.7，一般為0.5，較弱為0.3，弱為0.1；線路沿線應(yīng)急救援能力為好時(shí)賦值為1，較好時(shí)賦值為0.7，一般為0.5，較差為0.3，差為0.1。

將運(yùn)輸徑路1分別與裝載加固方案1、方案2組合得到運(yùn)輸方案1和方案2，運(yùn)輸徑路2分別與裝載加固方案1、方案2 組合得到運(yùn)輸方案3 和方案4，依此類推得到6個(gè)運(yùn)輸方案。

根據(jù)賦權(quán)方法，邀請5 名鐵路超限貨物運(yùn)輸方面的專家組成評估小組，對各指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行排序，并根據(jù)排序結(jié)果計(jì)算主、客觀權(quán)重。

以指標(biāo)U1的權(quán)重計(jì)算為例，評估小組給出的重要度排序結(jié)果為U15>U14>U12>U13>U16>U11>U17，相鄰指標(biāo)的重要程度r1= 1.2，r2= 1.2，r3= 1，r4= 1.4，r5= 1.6，r6= 1.4。

運(yùn)用G1 法，由公式⑺和公式⑻可得指標(biāo)U1的主觀權(quán)重為ω1=［0.073 0，0.163 4，0.163 4，0.196 1，0.235 3，0.116 7，0.052 1］。

運(yùn)用熵權(quán)法，由公式⑼至公式⒁計(jì)算得出指標(biāo)U1的客觀權(quán)重為ω′1=［0.073 0，0.163 4，0.163 4，0.196 1，0.235 3，0.116 7，0.052 1］。

計(jì)算組合權(quán)重時(shí)，根據(jù)公式⒂計(jì)算出λ1和λ2的取值，并根據(jù)公式⒃得到= 0.9，= 0.1。權(quán)重計(jì)算結(jié)果如表7所示。

表7 權(quán)重計(jì)算結(jié)果Tab.7 Weight calculation results

3.3 計(jì)算結(jié)果

運(yùn)用TOPSIS 法進(jìn)行方案比選，根據(jù)公式⑿至公式⒂分別計(jì)算6 個(gè)方案到理想方案的距離和到負(fù)理想方案的距離。和計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖4 和 計(jì)算結(jié)果Fi g.4 andcalculations

根據(jù)公式⒃計(jì)算各運(yùn)輸方案的相對接近度Ci，相對接近度計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表8 相對接近度計(jì)算結(jié)果Tab.8 Relative approach degree calculations

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果對相對接近度進(jìn)行排序，由于C4>C3>C2>C1>C6>C5，所以運(yùn)輸方案4 為6 個(gè)方案中的相對最優(yōu)方案，即選用裝載加固方案1和運(yùn)輸徑路2組織該貨物運(yùn)輸。

3.4 評價(jià)結(jié)果分析

對于評價(jià)方法，運(yùn)用TOPSIS 評價(jià)模型，或運(yùn)用模糊綜合評價(jià)法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法比選最優(yōu)運(yùn)輸方案，均可得到運(yùn)輸方案4 為最優(yōu)方案，而TOPSIS法原理科學(xué)簡單，操作簡便，運(yùn)用廣泛，相較其他評價(jià)方法具有明顯優(yōu)勢。

對于權(quán)重確定方法，部分指標(biāo)運(yùn)用G1 法和熵權(quán)法賦值的結(jié)果差異較大，以指標(biāo)U15為例，主觀賦權(quán)時(shí)，決策者認(rèn)為貨物的超限等級對于裝載加固方案的重要性很高，權(quán)重值較大；而客觀賦權(quán)基于確定數(shù)值，同一貨物裝載時(shí)超限等級的差距不大甚至相同，即不同方案的數(shù)值差距不大或相同，導(dǎo)致客觀賦權(quán)的結(jié)果較近。組合權(quán)重賦權(quán)對主觀和客觀賦權(quán)的結(jié)果進(jìn)行了修正，使方案權(quán)重既體現(xiàn)主觀賦權(quán)時(shí)專家的經(jīng)驗(yàn)判斷，也考慮了客觀數(shù)值包含的信息量。對比表7 中3 組權(quán)重向量的計(jì)算結(jié)果，通過公式⒅計(jì)算3組權(quán)重向量的總體標(biāo)準(zhǔn)差。

式中：σ為標(biāo)準(zhǔn)差；N為樣本數(shù)量；Xi為第i個(gè)樣本的值；μ為均值。

計(jì)算可得σ1=0.006 1，σ2=0.010 6，σ3=0.004 5，3 種權(quán)重計(jì)算方法的離散程度如圖5 所示，結(jié)果均表明組合權(quán)重法所得數(shù)據(jù)的離散度最小。因此，組合權(quán)重具有較好的偏差合理性，賦權(quán)結(jié)果更科學(xué)有效。

圖5 3種權(quán)重計(jì)算方法的離散程度Fig.5 Dispersion degree of three weight calculation methods

分析該超限貨物的6 個(gè)可行運(yùn)輸方案，由于該貨物為超級超限貨物，貨物裝載加固方案的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在指標(biāo)所用車型的保有量和重車重心高，兩方案的重車重心高均處于2 000~2 400 mm區(qū)間，而所用車型的保有量較大的方案2 更快捷，因此裝載加固方案2整體略優(yōu)于方案1，模型的評價(jià)結(jié)果也可驗(yàn)證，在運(yùn)輸徑路相同的情況下，運(yùn)用裝載加固方案2 的運(yùn)輸方案的相對接近度均略高于運(yùn)用裝載加固方案1 的運(yùn)輸方案。選擇運(yùn)輸徑路時(shí)，一般首選最短徑路，該超限貨物的最短徑路為徑路1，但徑路1 途經(jīng)的部分區(qū)段為II 級線路，線路運(yùn)營條件總體稍遜于徑路2和徑路3，且3條運(yùn)輸徑路的運(yùn)輸組織復(fù)雜程度不同，由于徑路2和徑路3需限速或停電運(yùn)輸?shù)膮^(qū)間數(shù)量較少，且徑路2 沿線需要拆移的設(shè)備最少，實(shí)際運(yùn)輸時(shí)徑路2 更加便捷。在運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性方面，估算3 條運(yùn)輸徑路所產(chǎn)生的運(yùn)輸成本，需考慮運(yùn)輸費(fèi)用和部分區(qū)間限速運(yùn)行、拆移設(shè)備產(chǎn)生的成本，3條徑路的運(yùn)輸成本依次約為58.7萬元、56.1萬元、67.3萬元，因此徑路2的運(yùn)輸成本最低。綜合分析，選取由裝載加固方案1和運(yùn)輸徑路2組成的運(yùn)輸方案4 為最優(yōu)方案組織運(yùn)輸，與所建立模型的評價(jià)結(jié)果相同，可驗(yàn)證建立的評價(jià)模型能夠科學(xué)、合理地對超限貨物運(yùn)輸方案進(jìn)行比選。

4 結(jié)束語

研究提出了一種基于組合權(quán)重和TOPSIS 法的超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)模型。通過分析超限貨物運(yùn)輸方案的影響因素，從裝載加固方案、線路條件、運(yùn)輸組織復(fù)雜程度和運(yùn)輸費(fèi)用4 個(gè)方面分析確定評價(jià)指標(biāo)，建立了超限貨物運(yùn)輸方案綜合評價(jià)指標(biāo)體系。為提高指標(biāo)賦權(quán)的客觀合理性，運(yùn)用基于博弈論原理的組合賦權(quán)方法計(jì)算各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，其中主觀權(quán)重運(yùn)用G1 法賦權(quán)，客觀權(quán)重運(yùn)用熵權(quán)法賦權(quán)。結(jié)合TOPSIS 法建立了超限貨物運(yùn)輸方案評價(jià)模型。最后，對超限貨物運(yùn)輸實(shí)例進(jìn)行比選分析，檢驗(yàn)所建立的運(yùn)輸方案評價(jià)模型。結(jié)果表明，建立的運(yùn)輸方案評價(jià)模型可行，評價(jià)結(jié)果科學(xué)合理，可為鐵路超限貨物運(yùn)輸方案的比選提供依據(jù)。