模糊综合评价法在公路建设安全评价中的应用

晋从俊 王艳华

摘 要：文章针对公路建设的实际情况，从3M1E（人力、設备、管理和环境）方面分析了影响公路建设的安全因素，运用模糊数学理论和层次分析法建立模糊评价模型，并结合工程实际，进行模糊决策。结果表明：该方法能够减少主观因素确定权重的弊端，对公路建设进行客观的安全评价，使得评价和决策结果更科学更精确。

关键词：公路建设；模糊综合评价；层次分析法；安全评价

前言

公路是一个国家现代化水平的重要标志之一，是经济建设中发展和管理的重点之一。公路建设在地域经济发展中起着至关重要的作用，公路作为交通运输系统的重要组成部分，不仅满足了人们出行的需要，而且对政治、经济和文化都有着不可替代的影响，在现代化建设中具有举足轻重的地位，因此，发展公路交通是国家经济现代化的必然趋势。

现阶段我国的公路事业正处于快速发展的阶段，公路工程的建设规模也越来越大，相应的，安全事故的发生率也逐年增高，政府及计会对公路建设工程的安全生产问题关注度日益增高，因此加强公路工程建设的安全管理工作有着重要的现实意义。文章结合某公路项目工程实践，基于安全评价的角度分析分析模糊综合评价法的应用实践。

1 模糊综合评价法概述

所谓模糊综合评价法是以模糊数学为基础，结合层次分析法及模糊决策法，对模糊安全信息进行量化处理，再对多个因素做出定量评价与决策的方法。对于公路工程安全评价工作而言，很多风险因素由于体现出较强的不确定性、随机性与模糊性，所以很难模型化及定量化处理，采用模糊综合评价法则可以将对安全管理产生决定性影响的因素确定下来，再采用多位专家评分的方式，确定评价结果的权值、一致性检验及模糊决策。由此可见，模糊综合评价法将主观因素确定权重的弊端控制在最小范围，保证公路建设安全评价结果的科学性与精确性。

1.1 建立因素集

因素集是指以评价系统中影响评判的各种因素所组成的集合。通常用U表示，即：U={u1，u2，…，un}。

1.2 建立评判集

评判集是评判者对评判对象可能做出的各种总的评判结果所组成的集合。通常用V表示，即：V={v1，v2，……，vn}

1.3 建立判断矩阵

因素集U中两个不同的方案两两进行比较，ui与uj作对比时，用aij表示ai对aj的重要程度，存在1-9，这9个整数作为一个因素比较于另一个因素指标的相对重要度的标度。具体标度取值方法见表1。

表1 判断矩阵元素的标度方法

则可得判断矩阵A：

并且要求aij满足

①aii=1，aij>0； ②aij=

1.4 评价因素权重向量近似值：

（1）

将（1）式计算的近似值归一化处理，求评价因素权重向量：

（2）

1.5 矩阵的一致性检验

计算最大特征值λmax和一致性指标（CI），并检验判断矩阵的一致性。即：

（3） （4）

取一致性指标（CI）对随机一致性指标值（RI）之比，作为一致性检验判别式，即CR=若CR<0.1，则认为该判断矩阵通过一致性检验。其中平均随机一致性指标（RI）取值如表2所示。

表2 随机一致性指标（RI）取值表

1.6 模糊关系矩阵计算

通过专家打分法，可以分别确定某因素对某个主要方面影响的严重程度。由某方面的因素组成的矩阵，称为隶属度矩阵（通常用Run表示）。各级别判断矩阵的权重与隶属度矩阵的乘积称为该级别的隶属度（通常用Rn表示）。最后确定模糊关系矩阵R。

1.7 综合评价结果量化

按照表3给不同等级评价标定以不同的分值，根据评价结果对不同等级的隶属度不同，得出最终的量化评判结果。

表3 评价等级赋分表

F=（S1×85）+（S2×75）+（S3×65）+（S4×55） （5）

2 工程应用

2.1 建立因素集

在公路的建设过程中，其影响因素主要有以下几个方面：人力，设备，管理和环境，分别记为U1，U2，U3，U4。为了更好地进行安全评价，对以上几个方面进行进一步分析，列出二级评价因素，具体如表4所示。

表4 公路建设工程安全评价指标体系因素集

2.2 建立评判集

根据公路建设的实际情况，把评价的等级分为：非常安全，很安全，安全和不安全，分别记为V1，V2，V3，V4。

2.3 建立判断矩阵

根据表1判断矩阵元素的标度方法，建立判断矩阵A如下：

2.4 评价因素权重

根据公式（1），（2），可得相应一级因素的权重，见表5所示：

表5 各一级因素权重表

2.5 矩阵的一致性检验

根据公式（3），（4），可以得到最大特征值λmax和一致性指标CI，即：

λmax=4.2373

CI=0.079

由于n=4，由表2可得，RI=0.9，可求得CR：

CR=0.088<0.1，矩阵通过一致性检验。

2.6 模糊关系矩阵计算

2.6.1 确定隶属度矩阵

采用专家评价法，对每一个评价指标进行单指标评价。结合本项目的实际情况，通过多个专家（10名）打分，对人员业务水平U进行评定，结果如表6所示。

表6 人员工作态度评价表

依次对二级指标进行专家评分，得到二级指标的评分结果，如表7所示。

由表7可得，各二级指标的隶属度矩阵为：

2.6.2 确定权重

为了确定各二级指标的权重，首先列出各二级指标的判断矩阵：

通过计算各判断矩阵一致性检验值CR<0.1，即判断结果可靠。各二级指标权重集分别为：

WU1=（0.23，0.67，0.10） WU2=（0.64，0.10，0.26）

WU3=（0.16，0.30，0.54） WU4=（0.2，0.8）

各二级指标的隶属度分别为：

R1= WU1* RU1=（0.29，0.5，0.187，0.023）

R2= WU2* RU2=（0.4，0.454，0.136，0.01）

R3= WU3* RU3=（0.33，0.454，0.2，0.016）

R4= WU4* RU4=（0.52，0.3，0.1，0.08）

模糊关系矩阵R为：

R=（R1，R2，R3，R4）T

2.7 综合评价结果量化

综合评价的结果S可表示为模糊矩阵R与一级指标的权重乘积，即：

S=W*R=（0.338，0.472，0.17，0.021）

对S进行归一化，则S=（0.34，0.47，0.17，0.02）

由公式（5）可得，F=76.2（分）

根据综合评价结果的量化，可知人员素质U 及设施设备U 所占权重较大，表明这两个方面是影响该公路建设工程安全的主要因素；由评分可得，公路建设工程的安全等级为很安全。

3 结束语

（1）本文根据公路实际建设情况，从人力、设备、管理和环境方面分析了影响公路建设的安全因素，运用模糊综合评价法建立模糊评价模型，进行模糊决策，为开展相关工作提供一定的理论依据。

（2）本方法不仅能计算出公路建设工程的安全综合得分，而且能计算出公路建设工程内部各安全影响因素的得分，系统地揭示了影响公路建设安全的薄弱環节，达到了事前评价的目的，具有一定的指导作用和实践性。

（3）模糊综合评价能够减少主观因素确定权重的弊端，对公路建设进行客观的安全评价，使得评价和决策结果更科学更精确。

参考文献

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[6]卢岚，杨静，秦嵩.建筑施工现场安全综合评价研究[J].土木工程学报，2003（9）.

作者简介：王艳华（1982-），女，吉林长春人，毕业于长安大学，硕士，环境工程专业，主要从事公路相关的环境保护方面的工作。