立交方案综合评价指标体系

1、交 方 案 综 合 评 价 指 标 体 系旦通式立交方案踪合评价是立体交叉设计的-个重要环节和基础性I.作口立交设计的好坏.关键 足看立一变方案选样的合理性.个伯合理的立交方案.具细部设计符再好.最终段计结果也是能令人 满怠的.立一交方案炼合评价的目的是通过方案的粽合评m求技爪r.纾济I：最合理的立交瑕式.使 .立一囊在道路网中发挥更大的社会效益和经济效益。其作，用：-是可以有效地避免冈吏改方案而造成的人 力，物力，财力的浪费.缩短了设计周期：二是为高质鱼的施一圈设计打下了良好的基础.为修建立交 功能的发辉提供了前提保障条fi ：三是可使立一空方案评价从以往人为的定性评价.逐步过胺到科学的定

2、量评价，使立交设计朝若料学化、自动化的方向发展四是方案评价结果包可为领导和决策部门提供可 靠的决策依据.4-1交方案，合评价模型4-1 -1评价方法的选抒立变方案踪合评价是-个务II标、多层袂的决策分析过程.它涉及到对方案的功能、技北.经济. 竹理和耳境等诸务因素的踪台分析和比较.以选择整体最优或较优的立交形式口任多目标决策中由各W素是相瓦影响的.徂焜通过直接判断同到决策结果，心须借助-定的决策 方法进行方案评价.美丁多II际决策方法.II前还未1戈到-种理论和实用I.土全可行的方法.这是由为 些影响因素祖焜量化.有的甚至是F可星化胸答4素之间就难以权衡比较.加之评价的才观烟响辨 定全消除.使

3、每科学、合理、实,用的评价方法有持进-步研究.怛有两种评价方法是山询国内外普遍 使用的，这就是层次分析法和模糊踪合评价方法。4-1-1-1层次分析法层浅分折法(Aaalytic Hierarchy Proccss) AHPF是美国著忘运筹学家萨蒂在1卯3年提出的.这 种方法的特点是能将决策者对复杂系统的决策思垂过程进行易于理解的简单数量化，所需定鱼数据少， 计数方梗可解换多目标、多层浅、多准则的决兼向距，近凡年来，该法已得到广泛地应用，在我国社 会，蝉济，军小，科技等诸多翎域国规划和决策方皿发挥者极大的作用。应用层找会析法进行系毓评价 的区要步骤如下：建&多觥递阶姑构模型鹿立多魏递阶结构是应用

4、AHP的基础是把算杂的向鹿划分为一个有序的层沈使之条理化.多辨递除结构模型有三种奏型，如图4一1所示。图时为完全相关性结构其特点是上一皱的每一 因素与下一皱的全部因素相关t图切为完全独立性结构，特点是上一扳因素答自有独立的、完全不相 同的下-缓4素；圈cj为混合结构.是一种既非全相关，也非完全独立的结构.为上述两种结构的结a）完公独立，吐幼构c）混会结构图a）完公独立，吐幼构c）混会结构图4-1多级递阶结构模型Fig4-1 The multilevel steps stmctural model第一级（幻称蜃）第二级（术则届）第三级（指标层）等一级 （a符冬）第二级（推则芸）第三级（指标爆）第

5、一级 （b持层）第二级（准则庆）第三级（指样届）第3级 （子把标层）多级递阶纳构-般分为三级,也称三层结构。第一级为目标层，表示解决问题的I的，即AHP所 要达到的II标。第二级为准则层，表示实现预定II标的标准。第三级为指标层，表示影响预定目标的具 体因素或指标。二、建立判断矩阵AHP的信息基础主要是对每一层次作因素的相对重要性给出的判断，这些判断用数值表示成矩阵 形式，即为判断炬阵。对上-级的某一因素而言，木级中所有因素之间的相对重要程度，若用层格的统 计方法很难得到，AHP中采用西西比较的方法来确定。例如对上一级的Hs而言，木级中的n个因素 1与为的相对重要性为叼，则判断矩阵形式为：44

6、L4%LA21“22L&MMMMM4,12Lann此矩阵的元素啊具有如下性质：aij0%|=1 （i，j 时）ajpl/ atj两因素之间的相对重要程度可用判断尺度来量化处理，如表4一 1所示。表4一1拘断尺度定义表Tablc4l The definition lablc of Ihcjudgmcnl critcrion判断术语术语解释量化尺度同等重要对3$而言，耳.和七同样重要1路为重要对方、而言，4比刀/稍微重要一些3明显重要对方G而言，司.比刀,更重要一些5相当垂要对3而言，4比/，重要的关绝对重要对方而言，4.比力,绝对重要9其中2、4、6、8可作为相邻尺度之间的中间值为使判断尽可能科

7、学、合理、不产生道大偏差,系统程中通常采用德尔菲法,即发放专家调查表,征询意见后经统计归纳处理后得到。三、相对重要度计算及相容性检验相对重要度的计算相对垂要度也称为权重，是由判断矩阵的特征向量W经归一化处理而得。特征向量W的分量W,可采用下式计算（i=l, 2,，n） TOC o 1-5 h z trw, =（!）（4-i）则判断矩阵的特征向量为:W =（昭昭.町）7（4-2）对特征向量评进行归-化处理，即得相对重要度（权重）2 .相容性检验-般来说，判断矩阵中的元素不一定具有传递性，即不出现等式成立,如果此式成立，则 该判断矩阵是完全相容的。事实上，由于人的判断的多样性，不可能准确地判断出此

8、的值，只能对它 进行估计，使得估计误差影响到特征向量出现偏差。AHP中并不要求判断矩阵完全相容，允许存在一 定的偏差，但要求判断的趋势大体具有一致性(即相客性).也就是不能出现对Hs而言，Ai比A?重要， 土比A,重要,而又比A顶要的逻辑错误。为防止相容性偏差过大而影响评价结果，必须检验判断矩阵的相容性。检验时,要计算出判断炬阵的最大特征值A或后，则相容性指标CJ.为:-股地，。./.若0.10时认为判断矩阵具有良好的相容性，可以接受：否则不能接受，要重新 设计判断矩阵。四、建立重要度计算综合重要度计算是求出备级诸因素关于系统总体的重要度。设A级m个因素Ai，A、,，Am， 它们关于系统总体的

9、重要度分别为也，瞄，。A级的下一级B级有n个因素B“ B】，Bn 它们关于&的相对重要度向量为b = (bb；,，hV，则B级的因素Bj的踪合重要度为b j = (i虬y = 1.23.n(4-5)/=!B级全部因索的综合垂要度如表4-2所示。表4-2综合重要度Tablc4.2 The comprehensive importanceAA2A3.Ab，2，3 ，x JB/g .次，=/=!B.反，房罗bi=/=!。3= （俱/=!.b a ,b/ /r4-1-1-2模糊综合评价原理有些问题的决策.其因素能用具体的数字表示，这就便于定量地比较。而有些问题，在评价某些II 标时.往往很难用数字来表

10、示，人们只能用好、较好、差等一些含糊不清的概念表达。这类包含一些模 糊概念的决策问题就称为模糊决策，解决这种问题需要借助于模糊理论，它是在:模糊数学的基础上产生 的一种新型的数学理论，常用于解决一些不确定性的问题。模糊数学的概念是美国加州大学L.A. ZMch教授于1965年创立的。模糊综合评价法是采用模糊数学 理论，对难以粘确化的复杂系统进行综合评价的实用方法，其原理如下：一、确定评价对象集、因素集和评i再集根据实际需要分别确定评价对象集合。、评价因素集合（/和评沽集合对象集：O=OP。”，On因素集：U=ii|,顿 um因素集：C= cP c2t，。二、建立评价因素权分配矩阵每个评价因素在

11、综合评判中占有不同的权重,而权重的确定方法可以采用层次分析法得到,实践证 明，这种方法可靠性较高、误差小。在实际工作中，可以通过发放专家调查表方法，得到每位专家对作因素的权分叼矩阵，然后采用尊术平均法得到最后的权分叼矩阵W。即m个因素的权分配矩阵为：W = 叫，的根据归化原则:/V W. = 1三、建立模糊评判矩阵R评判矩阵R中的元素七是对象Q在因素山上关于评洒C的特性指标，称为来属度，因此九E0.(46)四、计算评判结果矩阵综合评判的目的是要从对象集中选出最优或较优对象，为此，宙要将所仃对象的综合评判结果进行 从优到劣的排序。可按结果矩阵B中备元素的大小，山大到小顺序排列，其中最大者为该对象

12、集中的 最优对象。多级评判过程以上少驿是级综合评判过程,它是模糊综合评判的基础。对-些复杂的问题，有时考虑的因索很多.而且因素之间又有上下层次关系.此时必须进行多级踪合评判.多级综合评判与一级踪合评判的峥. 理是一样的，只要按由下往上的顺序逐级进行，也就是把低一级踪合评判的结果作为高-级评判的输入, 直到最终得到评价结果。采用模糊综合评价的数学模型如图4-2所示。图4-2模糊综合评价模型Fig4-2 The illegibility synthesiscvahiation model图中R可视作变换器，W为输人数值，B为输出数值.对W作R变换后可得到B,当W和R已 知时，就可进行介成xab=W

13、6R广义模糊算子广义模糊算于8,即为合成运算法则，原则上讲可有涔牛种，但常用类型有以下儿种：模型一：M(VP V2)型如=V U A 如=V U A /=!式中Vi为取小(min)运算，V?为取大(max)运算，bj为结果矩阵B中的第j个元素，其展开式为：bj max/=1,2,L ， (4-8)min (叫,勺),min I%，勺 J,L min(*,饥)应用这种取八取大运弟:模型时，只是考虚了判断知阵R中七最大者把决宇作用的因素，其余因素 在一个范用内变化并不影响评判结果,故该模型是一种“ I洒索决定型综合评判模型。其特点是运算简洁明了，但只考虑了匕因索而忽略了其它因索的影响,这种合成运算

14、适合于单因素评判的情况。模型二：M(,V)型(4-9)b/ = jWi,小 /=1,2,L ,(4-9)/=|或与. = max（捋弓.）（“2 履L ,（吧 /;.）这种相乘取大运算模型与模型一较接近，也属于“主因素决定型”踪合评判模型。因其多少反映了 非主要因素的影响，故共评价结果较模型一粘细-些。通常可用于模型一的进一步判别。模型三：ME +）型bj = Yw j - 1,2,L , n4-io）此式为线性加权合成运算，它按备因素所起作用大小均衡兼顾，结果矩阵B中所有元素Bj都是各 因素共同影响的结果，故该模型为“加权平均型”踪合评判模型。它适用于关因素评判的情况，立交方 案踪合评价可采

15、用这种模型运算。4.1.2建立指标评价体系立交方案踪合评价的目的是从一些可比昔代方案中，通过比较选出最优或较优方案，供设计采用或 决策者参考。评价指标就是立交方案比较的准则，是衡M总体II标的具体标志。域响立交方案比选的因 素是多方而的，而知个方面部可能成为一个评价指标。因此，要建立一个全面、科学、合理而又实用的 评价指标体系，对立交方案的综合评价是非常重要的。通常要求指标应是全面的，紧紧围绕预定II标，找出所有可能作为评判准则的指标，经仔细分析研 究后建立评价指标体系。要求指标尽可能是相M独立的，联系不过密，避免或减少tUo要求指标又是 实用的，应能从实际情况出发，便于应用和便于使用者理解。

16、根据以上原则，在征求了规划、设计、教学科研等方面专家的意见和建议的基础上，借助于层次分 析法的原理，建立了图4一3所示的踪合评价指标体系以作示例。第一层为目标层，用于不同立交方案 间的比选：第二层为准则层，作为立交方案比选的基木原则：第三层为子准则层，也称指标层，是对第 二层的细化，具体描述立交方案备项指标的屈性：第四层为子指标层，是对功能指标中作指标属性的具 体描述o4.1.3特殊情况的考虑一、专家调查表的发放和管理上立交方案踪合评判过程中，作因素的权垂是采用系统.程中常用的德尔菲法，即发放专家调查表 获得。由于发放专家调查表的随机性较大，这方面的研究较少，经验较缺，加之坟表人对立交的熟悉程

17、 度及填表时的心情和态度上的差异等因素的影响，使得调查结果数字分散，有时会出现无明显正态分布 的形态，很难得出切合实际的最终结果。因此，为尽可能做到权重取值科学合理，不过价偏差，在发放 专家调查表时就应该特别慎重，应有选择地向专家发表。可利用两种途径发放调查表：一是向国内从事立体交义规划、设计和科研等工作的知名专家分散邮 寄发表，该法发表时间诃I仙迷择，对填表人也ninrii迷探，但表格回收时间S因种种因素影响、发 出的表格通常不能全部收回：二是利用一些全国性的有关立体交义规划、建设、科研等的.作会议或研 讨会议，向备位到会者集中统发放调查表，该法调查时间较短，表格回收率较高，但受会议时间和参

18、 加入的限制，有时不能反映未到会专家的意见。对调查表格的设计，在正确反映调查意图的基础上，尽量做到简单化，最好设计成专家只在数字上 打勾或曲圈，而不宜让专家再去分析填写数字。同时，在调查表上应说明调查内容和H的，注明填表方法、要求和回收时间等。对回收的调查表格还应作正态分布的假设检验，即应用数理统计的方法，给定 一定的置信度，检验其是否符合正态分布，转不符合则应亘新进行调查，以保i正调查质量。二、权重的亘新分配采用专家调查表法得到的权重是备专家对影响立交方案选探的备因素重要度的普遍认识。但在实际 设计中，由于具体条件的不同，有时要特别强调某一因素或某儿个因素，比如用地面枳限制较严、拆迁 数最不

19、能过大或I.程投资非常有限，根据设计意图，人们仃可能对这些因素不是按常规的想法去考虑， 这就涉及到权垂的重新分配问题，也就是在普遍认识的基础上满足特殊性的要求。当然，也可以把设计 意图告诉备专家再重新填表调查，但此法耗时费力，效率较低，在实际工作中很难实施。这里，介绍一 种比较简便实用的“新III指标比较法具体做法是根据要特别强调的因素与通常情况考虑垂要性的比 较，查表4一3得到权垂重新分配系数K.然后用K对原来权分隗矩阵该因索所在的行作元素乘以及， 给该因索所在的列备元素除以K,但该因索所在的行和列交义的元素保持不变，即仍然为1。最后根据 变换后的权分前矩阵重新计算新的权重。4-3权重重新分

20、配系数KTabic 4.3 The weight afresh distribute factor K度量解释K通常情况该因素按通常惯例姓理1路为垂要该因素比通常情况稍微垂要一些3更加重要该因素比通常情况更加重要一些5相当重要该因素比通常情况重要的关一 i绝对重要该因素比通常情况绝0垂要9其中2、4、6、8界于上述两者之间的情况三、单一立交方案的评价在进行立交方案综合评价时，最终评价结果是按整体拍优排列的儿个立交方案的优先次宕。对于单 一立交方案，由于没有可供比较排序的共它方案，上述综合评价方法就失去了意义。另一方面，因为在 立交方案设计中缺少丰富的资料和经验，立交设计的理论还不完善，所以，目前情况下还难以定出-个 统一的标准仲为单一立交方案评价的基础，方案的定星分析评价有待进一步研究。但可以通过对某些指 标的计算，并分析其交通功能、投资效益、线形要素等，很到关于该立交方案的服务水平、线形质妆、 行驶安全性、迅速性以及设计施工可行性等定性指标，以作为对单一立交方案的评价。4-2评价指标的量化在立交方案踪合评价中，带要将备评价指标通过一定方法化成可相垃比较的具体数据，这就是评价 指标的量化。评价指标的量化分为西少：第少是通过计算或评估得到能反映芥指标特性的仃果纲的数据，