公路选线模糊影响图模型研究

郭松影，刘 岩

（1.唐山学院土木工程系，河北唐山063000；2.天津城建集团有限公司，天津305000）

公路选线模糊影响图模型研究

郭松影1，刘 岩2

（1.唐山学院土木工程系，河北唐山063000；2.天津城建集团有限公司，天津305000）

基于风险管理的思想，系统分析了公路选线的不确定因素，确定了公路选线的评价指标体系，构建了公路选线的风险影响图，并建立了公路选线模糊影响图模型。

公路选线；模糊影响图；指标体系；风险管理

公路选线是勘查设计的首要任务，涉及到多方面因素。在进行公路选线时既要防止脱离实际的高标准思想，又要防止为迁就地形而轻易采用极限标准的观念。在选线过程中尽量在规范、规定允许的范围内结合地形、地质、水文及实地情况使平纵面线形、纵坡等相互兼顾，达到既安全舒适又经济适用的功效。

1 模型概述

该模型是在影响图评价方法基础上引入模糊集理论建立起来的，是以模糊集描述变量间的关系，即从独立节点开始，通过节点间关系传递，直至推算到价值节点。它不需要进行影响图拓扑变换，克服了以往影响图算法中不便于获取最优序列的缺点。

模糊影响图评价是通过影响图来传递频率模糊集，通过节点频率矩阵及其紧前紧后关系节点模糊关系求出价值节点频率矩阵，这需要确定每一条件节点和价值节点所有紧前节点的频率矩阵，如果一个频率节点的频率矩阵计算出来，则认为该节点被释放。计算模糊影响图，必须首先建立释放顺序，然后计算每一变量频率矩阵，当所有变量紧前节点被释放后，计算变量紧后节点的频率矩阵，重复上述步骤，直至所有节点均被释放。［1］

模糊影响图评价算法是基于模糊集合合成关系传递原理，通过模糊理论描述节点状态概率及节点状态间关系，在确定模糊影响图数值层和函数层时需要确定变量状态模糊集合、状态频率模糊集合、状态空间以及节点间模糊关系。［2］

2 公路选线模糊影响图评价模型的建立

2.1 公路选线影响因素分析

全面认识公路选线影响因素，对选线风险因素进行分析是建立合理、科学风险影响图的基础，是建立影响图模型的首要任务。［3－5］涉及的主要影响因素有以下几项。

2.1.1 路网规划

按照路网规划要求，确定路线走向，充分为沿线地区服务；根据公路使用功能和使用任务，全面权衡，分清主次，处理好全局与局部的关系，并注意由于局部难点的突破而引起的关系转换给全局带来的影响。

2.1.2 地质

地质现象一般较为隐蔽或处于半隐蔽状态，选线前要有详尽的地质数据，同时注重工程地质调查、勘查，查清对公路工程路线的影响程度，选线时尽量避开不良地质地段或采取相应的工程措施。

2.1.3 地形

地形是公路选线的最大限制条件，在地形条件允许的条件下，尽量提供平纵面线形，保证行车安全及其舒适度。针对路线所经地区，按拟定的控制点由面到带，由带到线，由浅入深，由轮廓到具体进行选线。

2.1.4 自然生态环境

保护生态环境，并与当地自然景观相协调；充分利用建设用地，严格保护农田耕地，并注意保护文物和景观。

2.1.5 工程造价

这是公路选线的主要影响因素，选线时在满足路线标准的前提下，充分利用现有的地形，尽量减少工程数量，降低工程费用。

2.2 公路选线的评价指标体系

2.2.1 公路选线时的比选原则

公路选线就是在经过起点和终点两个决定性控制点的一系列的路线方案中，由粗到细，逐步淘汰、谨慎选择，得出推荐方案的过程。其比选原则是：a.贯彻党和国家的方针政策；b.满足交通量需求；c.经济、可行、适用；d.不遗漏有比选价值的任何方案；e.各方案间要有可比性，精细程度基本一致；f.在其它条件一致的情况下，注意美学与景观。

2.2.2 公路选线时质的评价指标体系［5］

质的比较多属于全面规划，即大的控制点连接构成的不同路线走向综合评价。详见图1。

图1 质的评价指标

2.2.3 公路选线时量的评价指标体系

量的评价指标体系是对质的评价指标比较之后可能方案的分析比较，分为技术指标和经济指标。详见图2，图3。

图2 经济评价指标

图3 技术评价指标

2.3 风险影响图

2.3.1 一级风险目标定向影响图，详见图4。

图4 一级风险目标定向影响图

2.3.2 二级风险目标定向影响图

a.质的评价指标影响图，详见图5，图6，图7。

图5 质的评价指标风险影响图

由于“沿线城镇规划”因素的风险较多，我们将其展开得到下一层的“沿线城镇规划风险影响图”，详见图6。

图6 沿线城镇规划风险影响图

再将影响因素较多的“交通量预测”风险展开，得到下一层的“交通量预测风险影响图”，详见图7。

图7 交通量预测风险影响图

b.经济评价指标影响图，详见图8。

图8 工程造价影响图

c.技术评价指标影响图，详见图9。

图9 技术评价指标影响图

d.勘测风险影响图，详见图10。

图10 地质勘测影响图

勘测设计过程中存在大量不确定因素。例如，地质勘测数据不足，勘测工作粗糙，设计水平低，钻孔可能遇到风险，岩土试验准确性不足，有地下建筑物等。

e.人员风险影响图。

人员是公路选线的关键因素，涉及面主要有人员变动的风险，设计人员的责任心不强，审核人员流于形式，专业人员知识面窄，设计人员经验不足，以及方案选择方法的风险等。详见图11。

图11 人员风险影响图

2.4 模糊影响图评价模型

模糊影响图是指用图形表示关系层，用模糊集描述函数层变量间的关系以及数值层独立节点的数据结构。我们可根据其表述的关系进行风险分析，计算顺序从最底层影像图开始，逐层向上计算得出风险发生的概率。［6］［7］其分析类型共有三种：

第一种，估计每一节点可能状态，并以“好、中、差”“大、中、小”等语言来描述。

第二种，估计每一节点可能状态出现的频率，并用“非常高、高、中、低、非常低”等词汇描述。

第三种，估计每一节点可能状态及其紧前紧后节点的可能状态之间的模糊关系，模糊关系用模糊矩阵表示，并运用笛卡尔积进行计算。计算方法如下：

若X表示无前序节点，其可能状态为

其中Px1，Px2，……Pxn是用语言词汇定义的状态模糊集，T是矩阵转秩。

独立节点X的频率向量为

其中fx1，fx2，……fxn是X的频率向量中每一可能状态对应的频率模糊集，则节点频率矩阵为：

其中，运算符号“×”为笛卡尔积，则隶属度

结合最大隶属度和概率原理，生成变量的概率分布

根据计算得到的价值节点生成变量的概率分布，即风险发生的概率，结合公路选线的特点，判断其风险大小，并采取相应的风险应对措施。

3 结束语

公路选线模糊影响图模型研究，是在风险管理理论、方法的基础上，结合影响图理论和模糊集理论提出的，是对风险管理理论和模糊集理论的一种探索、创新与发展，具有一定的实用性和指导性，有必要进行深入的研究。

［1］ 刘艳琼.基于影响图理论的武器装备研制风险分析方法及应用［D］.北京：国防科技大学，2005.

［2］ 眭封云，王海渊.浅析山区高速公路选线［J］.大众科技，2005（6）：86－87.

［3］ 张新杰，赵悦.山岭、重丘区高速公路的选线总结［J］.黑龙江交通科技，2005（5）：14.

［4］ 杨李兴.山岭重丘区公路选线实践总结［J］.林业建设，2006（4）：21－22.

［5］ 中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范（JTG D20－2006）［S］.北京：人民交通出版社.

［6］ 方德英，李敏强，寇纪淞，等.目标导向IT项目开发风险影响图模型［J］.系统工程学报，2004（6）：601－606.

［7］ 田绮.项目融资风险及基于影响图的评价［D］.成都：西南财经大学，2005.

［8］ 王静婷.公路路线方案选择的风险决策研究［D］.重庆：重庆交通大学，2007.

（责任编校：白丽娟）

Study on Fuzzy Influence Diagram of Road Selection

GUO Song－ying1，LIU Yan2

（1.Department of Civil Engineering，Tangshan College，Tangshan 063000，China；2.Tianjin Urban Construction Group Company Limited，Tianjin 305000，China）

Based on the view of risk management，this paper analyzes the uncertainty factors，designs the index system，forms the risk management influence diagram，and establishes fuzzy influence diagram about road selection.

road selection；fuzzy influence diagram；index system；risk management

book=1,ebook=1

U412.24＋3

A

1672－349X（2012）03－0062－03

2011－12－02

郭松影（1977－），女，河北献县人，讲师，硕士，主要从事土木工程与工程管理研究。