基于灰关联分析的路面养护方案评价方法∗

2016-10-28孙博张东东魏明

公路与汽运 2016年1期

关键词：关联系数关联度关联

孙博，张东东，魏明

（南通大学交通学院，江苏　南通　226019）

基于灰关联分析的路面养护方案评价方法∗

孙博，张东东，魏明

（南通大学交通学院，江苏南通226019）

基于灰关联分析理论，提出了路面养护方案决策模型。首先确定影响路面养护方案的主要因素，构建相应的评价指标体系；然后对原始数据进行无量纲化处理，利用灰关联分析，计算各指标的关联系数，应用变异系数法确定指标权重；最后对关联系数进行加权处理，计算方案的关联度，并将关联度按大小排序，得出养护方案决策结果。对某道路的3种养护方案进行评价分析，说明了该评价方法的可行性。

工程管理；灰关联分析；路面养护；评价方法；变异系数法

近年来，中国交通运输业蓬勃发展，公路建设处于快速发展阶段。但很多已建成的公路在运营期间，由于行车荷载的作用或严寒等自然因素的影响，出现了车辙、裂缝等病害。如何选择最佳路面养护方案，以有限的养护资金、简易的养护技术换取最大的经济效益和社会效益，是当前必须解决的问题。

中国对于路面养护方案的决策，主要是根据路面的使用性能（包括路面破坏状况、路面结构强度、路面平整度、路面抗滑能力等）进行评价，没有考虑由于交通影响等带来的社会成本。针对现有研究的不足，该文通过分析路面养护方案对交通的影响，从路面性能、交通影响、施工情况三方面出发构建评价指标体系，通过灰关联分析对养护方案进行评价，进而选择最佳养护方案。

1　构建路面养护方案评价指标体系

路面养护方案需考虑的因素很多，各因素之间的区别也很大。通过分析路面养护方案评价因素的表征，从路面性能、交通影响及施工情况3个角度，路面破损状况、结构强度、行驶质量、抗滑能力、路段通行能力、交通安全性、施工造价、施工周期长短、施工难易程度、环境污染等方面来评价养护方案的好坏，构建图1所示路面养护方案评价指标体系。

2　基于灰关联分析的路面养护方案评价模型

灰色关联评价方法是根据各因素曲线之间的相似程度描述各因素之间的关系，将路面养护的待评价方案作为比较序列，路面养护的最佳方案作为参考序列，对养护方案进行评价。主要步骤如下：

图1　路面养护方案评价指标体系

（1）选定方案的参考序列和比较序列。设有n种路面养护方案，每种方案都有m个评价指标，第i种方案中第j个指标的值为xij（i=1，2，…，n；j= 1，2，…，m），则方案的参考序列X表示为：

设x0j是第j个指标在各方案中的最优指标值，则x0=｛x01，x02，…，x0m｝即为参考序列。

（2）对数据作无量纲化处理。在养护方案的各项评价指标中，定量指标主要有路面破坏状况、路面结构强度、行驶质量、抗滑能力、路段通行能力、施工造价、施工周期长短等，其中成本型指标有施工造价、施工周期，效益型指标有路面破损状况、结构强度、行驶质量、抗滑能力、路段通行能力。成本型指标采用下式进行规范化：

一些养护方案评价指标如交通安全性、施工难易程度、环境影响程度等不能得到准确的数值，只能进行定性分析。对这些指标采用线性白化权函数进行量化，量化标准见表1。

（3）计算灰色关联系数ξij。对规范化后的方案评价指标按下式计算其变化趋势：

表1　定性指标的量化标准

第i方案中的第j个指标与第j个最佳评价指标的灰关联系数为：

式中：ρ为分辨系数，ρ=0.5。

根据式（4）～7）可得到灰关联系数矩阵：

（4）确定评价指标的权重。确定指标权重的方法主要有专家评分法、主观赋权法等，这些方法的主观性很大，人为因素影响较强。为比较客观地确定各指标评价指标的权重，采用变异系数法。步骤如下： 1）计算各方案每个评价指标值的平均值和均方差σi；2）按式（9）计算各指标的变异系数；3）按式（10）计算各指标权重，得到式（11）所示权重向量。