文/劉娟 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南長(zhǎng)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(jì)方案綜合評(píng)價(jià)研究

文/劉娟 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410000

建設(shè)計(jì)方案的綜合評(píng)價(jià)問題，將AHP-熵權(quán)法引入模糊綜合評(píng)價(jià)中，克服AHP在權(quán)重確定時(shí)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(jì)特點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過對(duì)各指標(biāo)的綜合分析，使體系更為完善全面。實(shí)際算例的結(jié)果說(shuō)明該模糊AHP-熵權(quán)法的模型切實(shí)可行，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

高速公路改擴(kuò)建；模糊綜合評(píng)價(jià)；AHP-熵權(quán)法

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通行業(yè)所承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)日益繁重。近年來(lái)，為了滿足不斷增長(zhǎng)的交通量需求，高速公路改擴(kuò)建成為了建設(shè)項(xiàng)目的主流，而對(duì)于改擴(kuò)建項(xiàng)目的研究還暫且不成熟，尤其是前期的設(shè)計(jì)階段，對(duì)于改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)方案的綜合評(píng)價(jià)目前沒有深入的研究。作為高速公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)方案，應(yīng)以實(shí)現(xiàn)行車安全順暢、社會(huì)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(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用合適的評(píng)價(jià)方法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終得出設(shè)計(jì)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(jì)方案評(píng)價(jià)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(diǎn)，其設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)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?shí)踐做支持。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(jì)的準(zhǔn)則。對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程而言，由于項(xiàng)目是在原路的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)過程中需要充分考慮設(shè)計(jì)方案對(duì)原有道路及其周邊地區(qū)的影響，以保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的選取原則

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

a）系統(tǒng)性 全面地體現(xiàn)評(píng)價(jià)對(duì)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(jì)方案的全面特性；

c）實(shí)用性 在方案評(píng)價(jià)當(dāng)中，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該有實(shí)際意義，能直接反映方案的真實(shí)效果；

d）獨(dú)立性 指標(biāo)體系要層次分明，簡(jiǎn)明扼要，各指標(biāo)間不重疊，不存在因果關(guān)系，切實(shí)反映評(píng)價(jià)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(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，主要內(nèi)容包括：路線指標(biāo)、交通運(yùn)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(diǎn)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(duì)領(lǐng)域的不同認(rèn)識(shí)而造成的評(píng)價(jià)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(jì)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(duì)主觀權(quán)重做一個(gè)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(gè)評(píng)價(jià)專家，其構(gòu)成評(píng)價(jià)專家組G。B1、B2、…、Bn為n個(gè)待評(píng)價(jià)目標(biāo)。xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)是第i個(gè)評(píng)價(jià)專家對(duì)第j個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的評(píng)分值。評(píng)分向量xi=(xi1,xi2,…,xin)T∈En是專家在一次評(píng)價(jià)過程中的評(píng)價(jià)結(jié)果，矩陣X=(xij)m×n是專家組的評(píng)價(jià)結(jié)果。專家評(píng)價(jià)水平向量為：

式中，eik=1-,(i=1,2,… ,m;k=1,2,…,j),反映了專家Si對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)B1、B2、…、Bn所做的評(píng)價(jià)結(jié)果的水平。

基于熵的專家評(píng)價(jià)結(jié)果，建立下列的評(píng)定模型：

該模型可以衡量各專家對(duì)目標(biāo)問題的評(píng)價(jià)水平，用熵值Hi表示各專家對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生的不確定性。如果Hi越小，則表示專家評(píng)價(jià)的不確定性越低，可信度高；反之，Hi越大，則表示專家的評(píng)價(jià)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(duì)應(yīng)的各權(quán)重可用下式表示：

若ci的值越大，則說(shuō)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(píng)價(jià)也越可靠。用這種方法進(jìn)行改擴(kuò)建的設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)可以使得評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)合理。

2.2 評(píng)價(jià)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(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的嚴(yán)重影響，綜合性地考慮了各專家由于對(duì)領(lǐng)域的不同認(rèn)識(shí)而造成的評(píng)價(jià)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(jì)算出的權(quán)重為指標(biāo)主觀權(quán)重，第j個(gè)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(jì)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(píng)價(jià)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(duì)其設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理評(píng)價(jià)將對(duì)建設(shè)項(xiàng)目帶來(lái)高效益的回報(bào)。對(duì)于高速公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)目前沒有系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)模型，構(gòu)建針對(duì)改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系和選擇合適的綜合評(píng)價(jià)方法是研究的重點(diǎn)。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(duì)權(quán)重進(jìn)行客觀組合，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更為真實(shí)可靠。經(jīng)過實(shí)例的分析，已證實(shí)該綜合評(píng)價(jià)方法切實(shí)有效，可以借鑒到實(shí)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(jì)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué), 2011

[2] JTG D20-2006, 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國(guó)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(zhǎng)安大學(xué), 2010

劉娟（1991-），女，碩士研究生，研究方向：工程項(xiàng)目管理