立交方案綜合評價指標體系

1、交 方 案 綜 合 評 價 指 標 體 系旦通式立交方案蹤合評價是立體交叉設計的-個重要環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)性I.作口立交設計的好壞.關(guān)鍵 足看立一變方案選樣的合理性.個伯合理的立交方案.具細部設計符再好.最終段計結(jié)果也是能令人 滿怠的.立一交方案煉合評價的目的是通過方案的粽合評m求技爪r.紓濟I：最合理的立交瑕式.使 .立一囊在道路網(wǎng)中發(fā)揮更大的社會效益和經(jīng)濟效益。其作，用：-是可以有效地避免岡吏改方案而造成的人 力，物力，財力的浪費.縮短了設計周期：二是為高質(zhì)魚的施一圈設計打下了良好的基礎(chǔ).為修建立交 功能的發(fā)輝提供了前提保障條fi ：三是可使立一空方案評價從以往人為的定性評價.逐步過胺到科學的定

2、量評價，使立交設計朝若料學化、自動化的方向發(fā)展四是方案評價結(jié)果包可為領(lǐng)導和決策部門提供可 靠的決策依據(jù).4-1交方案，合評價模型4-1 -1評價方法的選抒立變方案蹤合評價是-個務II標、多層袂的決策分析過程.它涉及到對方案的功能、技北.經(jīng)濟. 竹理和耳境等諸務因素的蹤臺分析和比較.以選擇整體最優(yōu)或較優(yōu)的立交形式口任多目標決策中由各W素是相瓦影響的.徂焜通過直接判斷同到?jīng)Q策結(jié)果，心須借助-定的決策 方法進行方案評價.美丁多II際決策方法.II前還未1戈到-種理論和實用I.土全可行的方法.這是由為 些影響因素祖焜量化.有的甚至是F可星化胸答4素之間就難以權(quán)衡比較.加之評價的才觀煙響辨 定全消除.使

3、每科學、合理、實,用的評價方法有持進-步研究.怛有兩種評價方法是山詢國內(nèi)外普遍 使用的，這就是層次分析法和模糊蹤合評價方法。4-1-1-1層次分析法層淺分折法(Aaalytic Hierarchy Proccss) AHPF是美國著忘運籌學家薩蒂在1卯3年提出的.這 種方法的特點是能將決策者對復雜系統(tǒng)的決策思垂過程進行易于理解的簡單數(shù)量化，所需定魚數(shù)據(jù)少， 計數(shù)方?？山鈸Q多目標、多層淺、多準則的決兼向距，近凡年來，該法已得到廣泛地應用，在我國社 會，蟬濟，軍小，科技等諸多翎域國規(guī)劃和決策方皿發(fā)揮者極大的作用。應用層找會析法進行系毓評價 的區(qū)要步驟如下：建&多觥遞階姑構(gòu)模型鹿立多魏遞階結(jié)構(gòu)是應用

4、AHP的基礎(chǔ)是把算雜的向鹿劃分為一個有序的層沈使之條理化.多辨遞除結(jié)構(gòu)模型有三種奏型，如圖4一1所示。圖時為完全相關(guān)性結(jié)構(gòu)其特點是上一皺的每一 因素與下一皺的全部因素相關(guān)t圖切為完全獨立性結(jié)構(gòu)，特點是上一扳因素答自有獨立的、完全不相 同的下-緩4素；圈cj為混合結(jié)構(gòu).是一種既非全相關(guān)，也非完全獨立的結(jié)構(gòu).為上述兩種結(jié)構(gòu)的結(jié)a）完公獨立，吐幼構(gòu)c）混會結(jié)構(gòu)圖a）完公獨立，吐幼構(gòu)c）混會結(jié)構(gòu)圖4-1多級遞階結(jié)構(gòu)模型Fig4-1 The multilevel steps stmctural model第一級（幻稱蜃）第二級（術(shù)則屆）第三級（指標層）等一級 （a符冬）第二級（推則蕓）第三級（指標爆）第

5、一級 （b持層）第二級（準則慶）第三級（指樣屆）第3級 （子把標層）多級遞階納構(gòu)-般分為三級,也稱三層結(jié)構(gòu)。第一級為目標層，表示解決問題的I的，即AHP所 要達到的II標。第二級為準則層，表示實現(xiàn)預定II標的標準。第三級為指標層，表示影響預定目標的具 體因素或指標。二、建立判斷矩陣AHP的信息基礎(chǔ)主要是對每一層次作因素的相對重要性給出的判斷，這些判斷用數(shù)值表示成矩陣 形式，即為判斷炬陣。對上-級的某一因素而言，木級中所有因素之間的相對重要程度，若用層格的統(tǒng) 計方法很難得到，AHP中采用西西比較的方法來確定。例如對上一級的Hs而言，木級中的n個因素 1與為的相對重要性為叼，則判斷矩陣形式為：44

6、L4%LA21“22L&MMMMM4,12Lann此矩陣的元素啊具有如下性質(zhì)：aij0%|=1 （i，j 時）ajpl/ atj兩因素之間的相對重要程度可用判斷尺度來量化處理，如表4一 1所示。表4一1拘斷尺度定義表Tablc4l The definition lablc of Ihcjudgmcnl critcrion判斷術(shù)語術(shù)語解釋量化尺度同等重要對3$而言，耳.和七同樣重要1路為重要對方、而言，4比刀/稍微重要一些3明顯重要對方G而言，司.比刀,更重要一些5相當垂要對3而言，4比/，重要的關(guān)絕對重要對方而言，4.比力,絕對重要9其中2、4、6、8可作為相鄰尺度之間的中間值為使判斷盡可能科

7、學、合理、不產(chǎn)生道大偏差,系統(tǒng)程中通常采用德爾菲法,即發(fā)放專家調(diào)查表,征詢意見后經(jīng)統(tǒng)計歸納處理后得到。三、相對重要度計算及相容性檢驗相對重要度的計算相對垂要度也稱為權(quán)重，是由判斷矩陣的特征向量W經(jīng)歸一化處理而得。特征向量W的分量W,可采用下式計算（i=l, 2,，n） TOC o 1-5 h z trw, =（!）（4-i）則判斷矩陣的特征向量為:W =（昭昭.町）7（4-2）對特征向量評進行歸-化處理，即得相對重要度（權(quán)重）2 .相容性檢驗-般來說，判斷矩陣中的元素不一定具有傳遞性，即不出現(xiàn)等式成立,如果此式成立，則 該判斷矩陣是完全相容的。事實上，由于人的判斷的多樣性，不可能準確地判斷出此

8、的值，只能對它 進行估計，使得估計誤差影響到特征向量出現(xiàn)偏差。AHP中并不要求判斷矩陣完全相容，允許存在一 定的偏差，但要求判斷的趨勢大體具有一致性(即相客性).也就是不能出現(xiàn)對Hs而言，Ai比A?重要， 土比A,重要,而又比A頂要的邏輯錯誤。為防止相容性偏差過大而影響評價結(jié)果，必須檢驗判斷矩陣的相容性。檢驗時,要計算出判斷炬陣的最大特征值A(chǔ)或后，則相容性指標CJ.為:-股地，。./.若0.10時認為判斷矩陣具有良好的相容性，可以接受：否則不能接受，要重新 設計判斷矩陣。四、建立重要度計算綜合重要度計算是求出備級諸因素關(guān)于系統(tǒng)總體的重要度。設A級m個因素Ai，A、,，Am， 它們關(guān)于系統(tǒng)總體的

9、重要度分別為也，瞄，。A級的下一級B級有n個因素B“ B】，Bn 它們關(guān)于&的相對重要度向量為b = (bb；,，hV，則B級的因素Bj的蹤合重要度為b j = (i虬y = 1.23.n(4-5)/=!B級全部因索的綜合垂要度如表4-2所示。表4-2綜合重要度Tablc4.2 The comprehensive importanceAA2A3.Ab，2，3 ，x JB/g .次，=/=!B.反，房羅bi=/=!。3= （俱/=!.b a ,b/ /r4-1-1-2模糊綜合評價原理有些問題的決策.其因素能用具體的數(shù)字表示，這就便于定量地比較。而有些問題，在評價某些II 標時.往往很難用數(shù)字來表

10、示，人們只能用好、較好、差等一些含糊不清的概念表達。這類包含一些模 糊概念的決策問題就稱為模糊決策，解決這種問題需要借助于模糊理論，它是在:模糊數(shù)學的基礎(chǔ)上產(chǎn)生 的一種新型的數(shù)學理論，常用于解決一些不確定性的問題。模糊數(shù)學的概念是美國加州大學L.A. ZMch教授于1965年創(chuàng)立的。模糊綜合評價法是采用模糊數(shù)學 理論，對難以粘確化的復雜系統(tǒng)進行綜合評價的實用方法，其原理如下：一、確定評價對象集、因素集和評i再集根據(jù)實際需要分別確定評價對象集合。、評價因素集合（/和評沽集合對象集：O=OP?！?，On因素集：U=ii|,頓 um因素集：C= cP c2t，。二、建立評價因素權(quán)分配矩陣每個評價因素在

11、綜合評判中占有不同的權(quán)重,而權(quán)重的確定方法可以采用層次分析法得到,實踐證 明，這種方法可靠性較高、誤差小。在實際工作中，可以通過發(fā)放專家調(diào)查表方法，得到每位專家對作因素的權(quán)分叼矩陣，然后采用尊術(shù)平均法得到最后的權(quán)分叼矩陣W。即m個因素的權(quán)分配矩陣為：W = 叫，的根據(jù)歸化原則:/V W. = 1三、建立模糊評判矩陣R評判矩陣R中的元素七是對象Q在因素山上關(guān)于評灑C的特性指標，稱為來屬度，因此九E0.(46)四、計算評判結(jié)果矩陣綜合評判的目的是要從對象集中選出最優(yōu)或較優(yōu)對象，為此，宙要將所仃對象的綜合評判結(jié)果進行 從優(yōu)到劣的排序?？砂唇Y(jié)果矩陣B中備元素的大小，山大到小順序排列，其中最大者為該對象

12、集中的 最優(yōu)對象。多級評判過程以上少驛是級綜合評判過程,它是模糊綜合評判的基礎(chǔ)。對-些復雜的問題，有時考慮的因索很多.而且因素之間又有上下層次關(guān)系.此時必須進行多級蹤合評判.多級綜合評判與一級蹤合評判的崢. 理是一樣的，只要按由下往上的順序逐級進行，也就是把低一級蹤合評判的結(jié)果作為高-級評判的輸入, 直到最終得到評價結(jié)果。采用模糊綜合評價的數(shù)學模型如圖4-2所示。圖4-2模糊綜合評價模型Fig4-2 The illegibility synthesiscvahiation model圖中R可視作變換器，W為輸人數(shù)值，B為輸出數(shù)值.對W作R變換后可得到B,當W和R已 知時，就可進行介成xab=W

13、6R廣義模糊算子廣義模糊算于8,即為合成運算法則，原則上講可有涔牛種，但常用類型有以下兒種：模型一：M(VP V2)型如=V U A 如=V U A /=!式中Vi為取小(min)運算，V?為取大(max)運算，bj為結(jié)果矩陣B中的第j個元素，其展開式為：bj max/=1,2,L ， (4-8)min (叫,勺),min I%，勺 J,L min(*,饑)應用這種取八取大運弟:模型時，只是考虛了判斷知陣R中七最大者把決宇作用的因素，其余因素 在一個范用內(nèi)變化并不影響評判結(jié)果,故該模型是一種“ I灑索決定型綜合評判模型。其特點是運算簡潔明了，但只考慮了匕因索而忽略了其它因索的影響,這種合成運算

14、適合于單因素評判的情況。模型二：M(,V)型(4-9)b/ = jWi,小 /=1,2,L ,(4-9)/=|或與. = max（捋弓.）（“2 履L ,（吧 /;.）這種相乘取大運算模型與模型一較接近，也屬于“主因素決定型”蹤合評判模型。因其多少反映了 非主要因素的影響，故共評價結(jié)果較模型一粘細-些。通?？捎糜谀Ｐ鸵坏倪M一步判別。模型三：ME +）型bj = Yw j - 1,2,L , n4-io）此式為線性加權(quán)合成運算，它按備因素所起作用大小均衡兼顧，結(jié)果矩陣B中所有元素Bj都是各 因素共同影響的結(jié)果，故該模型為“加權(quán)平均型”蹤合評判模型。它適用于關(guān)因素評判的情況，立交方 案蹤合評價可采

15、用這種模型運算。4.1.2建立指標評價體系立交方案蹤合評價的目的是從一些可比昔代方案中，通過比較選出最優(yōu)或較優(yōu)方案，供設計采用或 決策者參考。評價指標就是立交方案比較的準則，是衡M總體II標的具體標志。域響立交方案比選的因 素是多方而的，而知個方面部可能成為一個評價指標。因此，要建立一個全面、科學、合理而又實用的 評價指標體系，對立交方案的綜合評價是非常重要的。通常要求指標應是全面的，緊緊圍繞預定II標，找出所有可能作為評判準則的指標，經(jīng)仔細分析研 究后建立評價指標體系。要求指標盡可能是相M獨立的，聯(lián)系不過密，避免或減少tUo要求指標又是 實用的，應能從實際情況出發(fā)，便于應用和便于使用者理解。

16、根據(jù)以上原則，在征求了規(guī)劃、設計、教學科研等方面專家的意見和建議的基礎(chǔ)上，借助于層次分 析法的原理，建立了圖4一3所示的蹤合評價指標體系以作示例。第一層為目標層，用于不同立交方案 間的比選：第二層為準則層，作為立交方案比選的基木原則：第三層為子準則層，也稱指標層，是對第 二層的細化，具體描述立交方案備項指標的屈性：第四層為子指標層，是對功能指標中作指標屬性的具 體描述o4.1.3特殊情況的考慮一、專家調(diào)查表的發(fā)放和管理上立交方案蹤合評判過程中，作因素的權(quán)垂是采用系統(tǒng).程中常用的德爾菲法，即發(fā)放專家調(diào)查表 獲得。由于發(fā)放專家調(diào)查表的隨機性較大，這方面的研究較少，經(jīng)驗較缺，加之墳表人對立交的熟悉程

17、 度及填表時的心情和態(tài)度上的差異等因素的影響，使得調(diào)查結(jié)果數(shù)字分散，有時會出現(xiàn)無明顯正態(tài)分布 的形態(tài)，很難得出切合實際的最終結(jié)果。因此，為盡可能做到權(quán)重取值科學合理，不過價偏差，在發(fā)放 專家調(diào)查表時就應該特別慎重，應有選擇地向?qū)＜野l(fā)表?？衫脙煞N途徑發(fā)放調(diào)查表：一是向國內(nèi)從事立體交義規(guī)劃、設計和科研等工作的知名專家分散郵 寄發(fā)表，該法發(fā)表時間訶I仙迷擇，對填表人也ninrii迷探，但表格回收時間S因種種因素影響、發(fā) 出的表格通常不能全部收回：二是利用一些全國性的有關(guān)立體交義規(guī)劃、建設、科研等的.作會議或研 討會議，向備位到會者集中統(tǒng)發(fā)放調(diào)查表，該法調(diào)查時間較短，表格回收率較高，但受會議時間和參

18、 加入的限制，有時不能反映未到會專家的意見。對調(diào)查表格的設計，在正確反映調(diào)查意圖的基礎(chǔ)上，盡量做到簡單化，最好設計成專家只在數(shù)字上 打勾或曲圈，而不宜讓專家再去分析填寫數(shù)字。同時，在調(diào)查表上應說明調(diào)查內(nèi)容和H的，注明填表方法、要求和回收時間等。對回收的調(diào)查表格還應作正態(tài)分布的假設檢驗，即應用數(shù)理統(tǒng)計的方法，給定 一定的置信度，檢驗其是否符合正態(tài)分布，轉(zhuǎn)不符合則應亙新進行調(diào)查，以保i正調(diào)查質(zhì)量。二、權(quán)重的亙新分配采用專家調(diào)查表法得到的權(quán)重是備專家對影響立交方案選探的備因素重要度的普遍認識。但在實際 設計中，由于具體條件的不同，有時要特別強調(diào)某一因素或某兒個因素，比如用地面枳限制較嚴、拆遷 數(shù)最不

19、能過大或I.程投資非常有限，根據(jù)設計意圖，人們仃可能對這些因素不是按常規(guī)的想法去考慮， 這就涉及到權(quán)垂的重新分配問題，也就是在普遍認識的基礎(chǔ)上滿足特殊性的要求。當然，也可以把設計 意圖告訴備專家再重新填表調(diào)查，但此法耗時費力，效率較低，在實際工作中很難實施。這里，介紹一 種比較簡便實用的“新III指標比較法具體做法是根據(jù)要特別強調(diào)的因素與通常情況考慮垂要性的比 較，查表4一3得到權(quán)垂重新分配系數(shù)K.然后用K對原來權(quán)分隗矩陣該因索所在的行作元素乘以及， 給該因索所在的列備元素除以K,但該因索所在的行和列交義的元素保持不變，即仍然為1。最后根據(jù) 變換后的權(quán)分前矩陣重新計算新的權(quán)重。4-3權(quán)重重新分

20、配系數(shù)KTabic 4.3 The weight afresh distribute factor K度量解釋K通常情況該因素按通常慣例姓理1路為垂要該因素比通常情況稍微垂要一些3更加重要該因素比通常情況更加重要一些5相當重要該因素比通常情況重要的關(guān)一 i絕對重要該因素比通常情況絕0垂要9其中2、4、6、8界于上述兩者之間的情況三、單一立交方案的評價在進行立交方案綜合評價時，最終評價結(jié)果是按整體拍優(yōu)排列的兒個立交方案的優(yōu)先次宕。對于單 一立交方案，由于沒有可供比較排序的共它方案，上述綜合評價方法就失去了意義。另一方面，因為在 立交方案設計中缺少豐富的資料和經(jīng)驗，立交設計的理論還不完善，所以，目前情況下還難以定出-個 統(tǒng)一的標準仲為單一立交方案評價的基礎(chǔ)，方案的定星分析評價有待進一步研究。但可以通過對某些指 標的計算，并分析其交通功能、投資效益、線形要素等，很到關(guān)于該立交方案的服務水平、線形質(zhì)妝、 行駛安全性、迅速性以及設計施工可行性等定性指標，以作為對單一立交方案的評價。4-2評價指標的量化在立交方案蹤合評價中，帶要將備評價指標通過一定方法化成可相垃比較的具體數(shù)據(jù)，這就是評價 指標的量化。評價指標的量化分為西少：第少是通過計算或評估得到能反映芥指標特性的仃果綱的數(shù)據(jù)，