基于中心点三角白化权函数的高铁标准化中间站评估

张斌

（武汉铁路局职工教育基地，高级工程师，湖北　襄阳　441001）

基于中心点三角白化权函数的高铁标准化中间站评估

张斌

（武汉铁路局职工教育基地，高级工程师，湖北襄阳441001）

根据高铁中间站管理系统的灰色性与高铁标准化中间站评估工作实际，提出了基于中心点三角白化权函数的高铁标准化中间站评估方法。首先根据调研建立高铁标准化中间站评估指标体系并确定各指标权重值；继而构建基于中心点三角白化权函数的灰色聚类评估模型；最后通过案例，对位于某城际高铁的8个中间站进行了评估，为提高高铁标准化中间站评估结果的准确性提供新的思路。

高铁中间站；标准化；灰色聚类评估；中心点三角白化权函数

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.04.019

高速铁路中间站是高速铁路的重要组成部分，它们办理以下主要作业［1］：（1）高、中速旅客列车停站或不停站通过；（2）中速旅客列车待避高速旅客列车；（3）少量高速旅客列车夜间折返停留；（4）办理停站的各种旅客列车的客运业务。

标准化是人类生产活动特别是工业化大生产的产物，并随着生产的发展而逐步演变、完善。我国国家标准《标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用词汇》（GB/T20000.1-2001）中定义“标准化”是“为了在一定范围内获得最佳秩序对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款的活动”。中外企业的成功实践反复证明：在企业管理中引入标准化，用标准的流程和制度管理企业，能使企业更科学地进行各方面管理，提高企业竞争力。

高铁标准化中间站建设工作的实质是将标准化引入高铁中间站管理，达到标准化管理。

为规范建设工作，各铁路局（集团公司）根据铁路总公司相关规定，制定了各自的高铁中间站管理办法，由此可构成由车站管理体系、基本管理制度、安全管理、客运管理和检查考核等子系统组成的高铁中间站管理系统，各子系统则由若干要素构成。这些子系统（要素）相对独立又协同运作，实现对高铁中间站的标准化管理。

灰色系统理论是我国学者邓聚龙教授1982年创立的新兴学科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的充分开发利用，提取有价值信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。该理论中“灰”的基本含义是信息不完全，信息不完全［2］一般指：（1）系统因素不完全明确；（2）因素关系不完全清楚；（3）系统结构不完全知道；（4）系统的作用原理不完全明了。

灰色聚类是灰色系统理论中的一种方法，它将所考察的观测指标或对象分成若干可定义类别（灰类），可分为灰色关联聚类与基于白化权函数的灰色聚类。白化权函数是指在直角坐标中的一条三折线或S型曲线，它可以定量地描述某一评估对象隶属于某个灰类的程度（称权函数），即随着被评估指标或样点值的大小而变化的关系；起点、终点确定的左升、右降连续白化权函数称为典型白化权函数，若其第二和第三个转折点重合，则称为三角白化权函数。称最可能属于某灰类的点为该灰类的中心点，基于中心点三角白化权函数的灰色聚类评估模型适用于较易判断各灰类中心点而各灰类边界不清晰的情形［3］。

不难辨识，前述高铁中间站管理系统是一个灰色系统，且从高铁标准化中间站评估工作实际看，各评价指标在不同灰类站有代表性取值但难以准确划定各灰类边界，因而可采用基于中心点三角白化权函数的灰色聚类评估模型进行高铁标准化中间站评估。

1　高铁标准化中间站评估指标体系

1.1高铁标准化中间站建设的基本内容我国铁路自1982年起即开始普速铁路标准化中间站建设工作，积累了丰富经验，近年张晓等对高铁中间站标准化建设内容进行了探讨［4］。综合分析这些经验与探讨，可将高铁标准化中间站建设的基本内容概括为五个方面：

1）安全管理标准化。包括安全管理逐级负责制、安全分析制度和安全关键控制制度。

2）技术管理标准化。包括规章管理制度、业务培训制度、施工组织办法、设备质量用管修检查办法、备品揭挂规定等。

3）现场作业控制标准化。包括对作业人员基本要求、接发列车控制和调车作业控制制度。

4）基础管理标准化。包括管理体系标准、运输生产任务完成标准、环境管理标准等。

5）客运管理标准化。包括安全正点标准、文明服务标准、站容卫生标准、客运管理岗位责任制和业务规章台账管理标准。

以上各方面内容都可进一步细化。如安全管理逐级负责制可细化为车站管理人员的量化管理、对班组（岗位）进行考评、对岗位职工进行对规对标鉴定等具体要求。

1.2评价指标结构及权重分配根据上述基本内容，结合我国高铁标准化中间站评估工作现状，可建立包含安全管理、技术管理、现场作业控制、基础管理、客运管理五个维度的高铁标准化中间站评估指标体系，见表1。表中各指标权重为研究高铁标准化中间站评估相关文件并对多位铁路运输专家进行深度访谈后确定。

表1　高铁标准化中间站评估指标体系

2　基于中心点三角白化权函数的灰色聚类评估模型［5］

基于中心点三角白化权函数的灰色聚类评估模型建模步骤如下：

第1步设将要评估对象划分为S个灰类，将j（j=1，2，…，m）指标取值范围也相应地划分为S个灰类，设λk（k=1，2，…，s）为k（k=1，2，…，s）灰类的中心点，可将j（j=1，2，…，m）指标k（k=1，2，…，s）灰类的取值范围确定为［λk-1，λk+1］，k=1，2，…，s。对于第1个灰类的左端点λ0和第S个灰类的右端点λS+1可分别将j指标取数域向左右延拓而得。

第2步同时连接点［λk，1］与第k-1个小区间的中心点［λk-1，0］以及［λk，1］与第k+1个小区间的中心点［λk+1，0］，得到j指标关于k灰类的三角白化权函数fjk（·），j=1，2，…，m；k=1，2，…，s。对于fj1（·）和fjs（·）可分别将j指标的取数域向左、右延拓至λ0，λs+1，得j指标关于灰类1的三角白化权函数fj1（·）和j指标关于灰类S的三角白化权函数fjs（·）（见图1）。

图1　中心点三角白化权函数示意图

对于指标j的一个观察值x可由公式

计算出其属于灰类k（k=1，2，…，s）的隶属度fjk（x）（可理解为观察值x属于灰类k（k=1，2，…，s）的程度）。

第3步计算对象i（i=1，2，…，n）关于灰类k（k= 1，2，…，s）的综合聚类系数σik

其中fjk（xij）为j指标k子类白化权函数，ηj为指标j在综合聚类中的权重。

第4步由max｛σik｝=σik*，判断对象i属于灰类k*；当有多个对象同属于k*灰类时，还可以进一步根据综合聚类系数的大小确定同属于k*灰类之各个对象的优劣或位次。

3　评估案例

位于某城际高铁的A、B、C、D、E、F、G、H共8个中间站由R车务段管辖，某年7月上旬R车务段对它们当年上半年标准化建设工作进行了检查考核，得到表1中各三级评价指标的实现值，转化为百分制后见表2。以对A站的评估为例说明具体评估步骤。

表2　高铁标准化中间站三级指标实现值

第1步：灰类划分与中心点确定

根据考核结果，可将高铁中间站按等级分为达标、基本达标和不达标中间站3类，故将各指标取值范围也相应划分为3个灰类，序号为k，k=1，2，3，分别表示“不达标，基本达标，达标”。

依据所得各三级评价指标最低和最高实现值，在区间［60，100］中依次选取最可能属于“不达标”、“基本达标”、“达标”的点为λ1=65，λ2=80，λ3=90。

第2步：确定各三级评价指标延拓值

将灰类向不同方向延拓，增加“差”灰类（k=0）和“特优”（k=4）灰类，确定两灰类的中心点分别为λ0=50，λ4=100。

第3步：计算三级评价指标白化权函数值

由公式（1）可算出各三级评价指标实现值属于灰类k（k=1，2，3）的隶属度，见表3。其中X11的隶属度计算举例如下。类似可算出：同理可得：表3中其它指标各灰类隶属度值。

表3　三级评价指标白化权函数值

第4步：计算二级评价指标和A站综合聚类系数

使用表3白化权函数值和表1各层级指标权重，由公式（2）可算出各二级评价指标和A站综合聚类系数，见表4。其中X1的“差”灰类（k=0）综合聚类系数为X11、X12、X13隶属度与对应层次权重乘积的加权和，即σ10=0×0.25+0×0.25+0×0.25=0，类似可算出X1的其它灰类与其它二级评价指标的各灰类综合聚类系数。

A站“差”灰类（K=0）综合聚类系数为各三级评价指标隶属度与对应组合权重乘积的加权和，即=0×0.05+0×0.05+0×0.10+0×0.05+0×0.04+0×0.04+ 0×0.03+0×0.04+0×0.06+0×0.07+0×0.07+0×0.06+0× 0.07+0×0.07+0×0.08+0×0.04+0×0.04+0×0.04=0，类似可算出A站其它灰类的综合聚类系数。

表4　二级评价指标与A站综合聚类系数

第5步：结果分析

根据max｛σik｝=σik*，从总体上看A站属于“达标”灰类，说明该站第2季度标准化建设工作成效显著；从分项指标看，安全管理、技术管理、现场作业控制、基础管理及客运管理均属于“达标”灰类，说明该站第2季度在高铁标准化中间站建设5个维度上均达到了较高水准。

按上述步骤也可对其它各站作出评估，其中各站综合聚类系数见表5。由表5可知总体上B、C、E各站均属于“达标”灰类，D、F、G、H各站均属于“基本达标”灰类。

表5　B、C、D、E、F、G、H站综合聚类系数

实际评估中需根据评估结果作出相应奖惩，如对排前两名的车站授予“标准化中间站”称号予以表彰，对连续两次评估排名最后的车站与其党政正职约谈、对连续三次评估排名最后的予以免职等，故应在上述基础上作出排序。

比较聚类系数大小可知，同属“达标”灰类，A站优于C站，C站优于E站，E站优于B站；对同属“基本达标”灰类的D、F、H、G站也可作类似比较。本次评估从优到劣排序为：A→C→E→B→D→F→H→G。

如直接用表2各站各指标值加权（组合权重）累加，按分值从大到小排序为：A→B→C→E→G→D→H→F，与上述聚类排序结果比较，存在局部差异［6］，尤其是“末位”不同，这将严重影响“末位淘汰”的准确性。严格地讲，受评委认识、抽样误差等主客观因素限制，检查考核所得各指标实现值实际上应是灰数（外延明确内涵不明确的数），对它们的求和应按灰数运算法则［7］进行，不能直接用各指标实现值加权累加；灰色聚类评估结果由于反映了评估对象对各灰类的亲疏程度，更能从整体上反映各站标准化建设工作成效。

4　结束语

高铁标准化中间站评估是高铁标准化中间站建设工作的关键环节之一，提高评估的准确性是对评估本身的基本要求，也是客观、公正地对各站进行考核、排序与相应奖惩的需要。本文提出的基于中心点三角白化权函数的高铁标准化中间站评估方法，应用了先进的灰色聚类理论，注重考虑高铁中间站管理系统的灰色性、现场评估工作实际与需要，较之平常广泛使用的加权累加方法能更准确反映高铁中间站标准化建设成效，也得到了相关铁路局高铁车务专业管理人员的肯定，值得借鉴。通常每2-3年各路局高铁中间站管理办法会有所修改，若其中“标准化中间站考核及评比标准”有相应变化，则运用本文所述方法时，应对本文表1中“高铁标准化评估指标体系”（含权重）作适当调整。

［1］刘其斌，马桂贞.铁路车站及枢杻［M］北京：中国铁道出版社，2005.

［2］邓聚龙.灰色系统理论教程［M］.武汉：华中理工大学出版社，1990.

［3］［7］刘思峰，谢乃明等.灰色系统理论及其应用（第6版）［M］.北京：科学出版社，2013：87，22-25.

［4］张晓，陈灿.浅谈高铁中间站客运工作标准化建设［J］.时代报告，2015，（1）∶51.

［5］刘思峰，谢乃明.基于改进三角白化权函数的灰评估新方法［J］.系统工程学报，2011，（4）：244-250.

［6］冯建湘，唐嵘等.软件质量灰色定量评价模式研究［J］.哈尔滨工业大学学报，2005（5）：639-641.

F530.64

A

1006-8686（2016）04-0052-05