基于GRAP（灰色关联分析法）的西北地区高铁客站绿色施工管理综合评估

贺晓霞 江大庆 喻敬琴

1. 宁夏大学新华学院 宁夏 银川 750021；

2. 宁夏大学 宁夏 银川 750021

“十三五”期间是实现全面建成小康社会的决胜阶段，也是我国经济建设发展面临新趋势、新机遇的重要时刻。伴随着《中长期铁路网规划》的不断实现，西北地区逐步加入铁路建设发展行列，并对铁路发展提出了更高的要求。为了积极响应绿色GDP号召，倡导节约资源、减少能源消耗，人们对绿色建筑、绿色铁路及绿色铁路客站的绿色性能要求越来越高。

2006年和2010年，国家先后颁布了GB/T 50378—2006《绿色建筑评价标准》和GB/T 50640—2010《建筑工程绿色施工评价标准》。2014年，国家铁路局发布了行业标准TB/T 10429—2014《绿色铁路客站评价标准》，该标准通过对国家政策导向、行业发展需求和国内外绿色建筑评价体系的调研，以第三代绿色建筑评价体系为基础，研究建立了一套完整的适用于不同气候区和各种规模客站的绿色铁路客站评价体系。

高速铁路运输离不开高铁客站的建设，而高铁客站的绿色施工性能对绿色铁路建设起着举足轻重的作用。在学界，对“绿色施工”的理解和定义以现行的GB/T 50640—2010《建筑工程绿色施工评价标准》为主，即在确保工程质量和满足安全要求的前提下，实施科学管理、技术提升，最大程度地节约各种资源，降低对环境造成的不良影响，实现“四节一环保”的建筑工程施工活动[1-2]。而在整个建筑工程施工过程中，施工管理至关重要，施工管理的好坏也会直接或间接地影响着施工阶段绿色性能等级。

然而，我国目前对绿色铁路客站施工还没有形成一套完整的适用于铁路客站绿色施工评价的体系和方法。因此，本文主要针对高铁客站施工管理的绿色性能进行研究，提出一种基于GRAP（灰色关联分析法）的西北地区高铁客站绿色施工管理综合评估方法，旨在为国家后期颁布高铁客站绿色施工评价标准提供新的思路和想法。

1 建立综合评估体系

1.1 科学选择评价指标

高铁客站绿色施工管理综合评估指标的选择是在充分考虑和研究绿色建筑、绿色铁路、绿色铁路客站以及绿色施工管理的前提下进行的。同时，还要综合考虑高铁客站规模大、人流多、功能复杂等特点，采用调研、阅读文献等方法，确定影响高铁客站施工管理绿色性能水平的指标体系。

同时，指标体系的建立主要参考GB/T 50640—2010《建筑工程绿色施工评价标准》及TB/T 10429—2014《绿色铁路客站评价标准》中关于施工管理的环境保护、资源节约、施工过程管理的专项章节，并借鉴住房城乡建设部《绿色施工科技示范工程技术指标》和《绿色施工导则》。各评价指标的选取和评估标准如下：

1）组织管理二级指标要求：确定施工现场第一责任人，建立具体的绿色施工管理制度；以实现“绿色施工管理”为目标，针对不同部门、不同岗位制定科学的分级管理体制，明确各自职责。评价标准：管理体系的科学性、合理性，管理制度的完善性；考核人员在岗情况、岗位责任与分工情况。

2）策划管理二级指标要求：根据绿色施工技术指标、工程特征、施工部署、主要施工方法及工艺要求等，制定绿色施工方案，或在施工组织设计中单独列项；确定具有实际意义的绿色施工量化控制目标。评价标准：采取的施工方法、技术水平和创新应用是否达到“四节一环保”根本要求；管理人员和作业人员的安全措施、健康防护能否得到保障，并依照规范审核、批准；绿色施工量化控制目标符合“技术指标”要求。

3）实施管理二级指标要求：施工现场设置醒目的宣传标语、标志；选择有效的宣传方式，结合本工程本项目实际特点进行绿色施工宣传，构建具有科学性、人性化的规章制度；结合施工管理要求，实行图纸会审、精细化设计。在施工进程中，有相应的BIM技术措施、测试方法和测试记录，对与节能环保要求有关的材料、设备进行相关测试和验收。评价标准：是否有施工各阶段相关文件并归档，是否有围绕“进度、质量、造价”的记录资料等；是否有绿色施工的支撑材料等；图纸会审、工程交底、设备检测和验收等记录的完整性；是否采用BIM技术对施工过程相关阶段进行优化管理。

4）评价管理二级指标要求：企业应针对工程本身特征，对照相关技术指标，对全过程施工阶段进行合理划分；按要求完成绿色施工任务，并围绕“四新技术”进行进一步分析和科学评估。评价标准：是否对不同施工阶段进行逐一评估；是否在不同阶段围绕“四节一环保”展开分析与评估，出具各阶段反馈报告。

5）职业健康二级指标要求：对存在职业危害的工作岗位采取积极有效的措施，确保在岗工人的生命安全和长期身体健康。构建比较全面、科学的卫生体制，确保工人在岗安全，不在岗有一个健康、舒适的生活环境。评价标准：餐厅的卫生资质是否过关，相关人员必须持证上岗；对具有职业危害的各工种佩戴专业防护器具；对生活区如卫生设施、下水道及湿暗地带消毒记录；对不可抗力事件是否建立应急预案。

6）环境安全二级指标要求：保证在施工过程中大型机械、设备安装与使用安全；现场进出口处配置安全宣传栏，设置电子屏幕播放安全施工宣传片，悬挂标语、警示条幅，张贴警示标志；对重要工程、重点部位应组织专家进行论证、评估，充分落实过程监管与控制。评价标准：保障施工安全、现场环境优良的措施是否到位；大型机械、设备的安全使用措施执行情况、有无安全事故发生；专家论证结果及报告质量。

1.2 评价指标体系的建立

所谓高铁客站绿色施工管理评价指标体系，是指对铁路客站施工阶段中施工管理的绿色性能等级的综合评估[3]。根据铁路客站的施工特点，在建立评价指标体系的过程中，对于二级指标实施管理下的三级指标构建，首次将BIM技术引入本课题绿色施工管理过程中，鼓励高铁客站采用BIM技术实现精细化施工管理。

根据上述评价准则的分析，运用目标分解法的原理，由上而下构建高铁客站绿色施工管理综合评估指标体系（图1）。该评价体系由3个层级组成，其中，第1层（目标层）为高铁客站的绿色施工管理评价指标体系A；第2层（准则层）为6个二级指标，包括组织管理B1、策划管理B2、实施管理B3、评价管理B4、职业管理B5、环境安全B6；第3层（指标层）为14个三级指标。

图1 西北地区高铁客站绿色施工管理评价指标体系

2 组合方法计算权重的具体步骤

2.1 原理

首先，运用层次分析法的原理与1—9标度方法（表1）构建判断矩阵，并对所构造的判断矩阵进行一致性检验[4]。其次，采用SPSS软件将专家权重和指标权重进行融合，得出各个指标的组合权重[5]。

表1 判断矩阵标度及其含义

2.2 计算过程

1）根据表1所构建的判断矩阵，分别将判断矩阵每一列归一化为bij，如式（1）所示：

4）以施工各阶段为基础，邀请不同专家对施工管理指标的重要度进行比较，得出比较判断矩阵Bi，并利用式（1）～式（3）进行归一化，得指标权重，即客观权重，如式（4）所示：

5）将m个不同专家划分为n类，聚类后第k类中有φk个专家组成，因此得到其置信因子Sk如式（5）所示：

3 构建灰色关联分析模型

3.1 灰色关联系数和灰色关联分析

为了衡量2个系统之间的差异，选择灰色关联度作为相似性指标[6]。假设有2个序列，序列TA（k）为母因素，即准则层权重值，序列TBi（k）为子因素，即指标层权重值，则二者的灰色关联度如式（8）所示：

式中，Δmax为各个时刻绝对差中的最大值，Δmin为各个时刻绝对差中的最小值，一般Δmin=0，ρ为分辨系数，0＜ρ＜1，一般取ρ=0.5。ΔABi(k)表示k时刻2个数列的绝对差，如式（10）所示：

3.2 灰色关联分析法建模

设影响施工管理的绿色性能等级准则层有6种模式，且在每种模式下都由一个或多个指标构成特征向量，即为子因素绿色度等级模式向量TBi(i=1,2,…,6)。同理，设母因素的待检模式向量为TA，通过TA与子因素绿色度等级模式向量TBi计算关联度，可得到序列rABi=[rAB1rAB2…rAB6]，然后判断绿色度模式大小（即关联度）并进行排列，为施工管理绿色性能等级决策提供依据。

4 实证研究

西安北站坐落于陕西省西安市未央区，距市区钟楼约12 km，距西安咸阳国际机场约20 km，是西安铁路中转站的主要客运站之一，更是西北地区规模最大、人流较大、最重要的铁路客运枢纽[7]。

截至2019年12月，西安北站面积位居全国高铁站第2，占地面积533 000 m2，到发线34条、站台18座，数量均位居全国首位，可以满足8万名旅客同时候车的需求。西安北站由3个站场（郑西、西宝场，大西、西成场，西银、关中城际场）组成，设18站台（2个侧式站台＋16个岛式站台）、34股道、34站台面。

西安北站的建筑设计理念为“唐风汉韵、盛世华章”，总体以简朴庄重、雄伟壮丽、宏厚的气势将汉唐雄风凸显得淋漓尽致。在客站屋顶、大厅、高架层的设计中，分别借鉴古代建筑含元殿的屋檐、外露墙身以及强劲有力的台基[8]。

4.1 组合方法计算权重

首先，主要从施工技术、项目管理、设计、决策、环保等方面邀请6位专家，专家根据自己在该领域多年的工作经验以及高铁客站本身的特点，依据评价准则分别对组织管理B1、策划管理B2、实施管理B3、评价管理B4、职业健康B5、环境安全B6指标的重要性进行两两判断比较，构造出准则层Bi对目标层A的判断矩阵为Ai，如式（11）～式（16）所示，同时保证各个判断矩阵均满足层次分析法的一致性检验要求。

然后运用SPSS软件进行聚类分析，结果如图2所示。

图2 系统聚类分析截图示意

根据图2，将专家分为3类：第一类由3位专家组成，编号为1、2、3；第二类仅有1位编号为6的专家；第三类有2位专家，编号分别是4和5。

由此可得到专家权重，即主观权重向量，如式（18）所示：

wi=[3/14 3/14 3/14 1/7 1/7 1/14] （18）

由前文式（7）得出最终权重，即组合权重，如式（19）所示：

4.2 计算指标层对准则层的权重系数

计算原理同上述4.1节，得出指标层对准则层的组合权重值：

4.3 给出指标层特征向量TBi和准则层待检模式向量TA

指标层特征向量TBi如下：

同理，得出施工管理绿色因素待检模式向量TA，即：

TA=[0.133 8 0.239 0 0.280 4 0.092 9 0.057 7 0.196 2]。

4.4 计算关联度

以TA=[0.133 8 0.239 0 0.280 4 0.092 9 0.057 7 0.196 2]为母因素，TBi(i=1,2,3,…,6)为子因素，计算关联度。

1）对TA作初始化处理：

TA=[1,1.787 2.096 2 0.694 8 0.431 4 1.466 6]。

2）求差序列，即ΔABi=|TA－TBi|,(i=1,2,3,4,5,6)，得出：

ΔAB1=[0.385 6 1.404 1]；

ΔAB2=[0.397 8 1.389 2]；

ΔAB3=[0.776 9 1.441 8 1.664]；

ΔAB4=[0.504 9 1.282 1]；

ΔAB5=[0.549 7 1.237 3]；

ΔAB6=[0.610 3 1.515 7 1.757 1]。

3）求两级最大差和最小差：

max|TA－TB1|=1.401 4；

max|TA－TB2|=1.389 2；

max|TA－TB3|=1.664 5；

max|TA－TB4|=1.282 1；

max|TA－TB5|=1.237 3；

max|TA－TB6|=1.757 1。

所以，Δmax=1.757 1，Δmin=0。

4）取ρ=0.5，则关联系数计算结果如下：

5）按式（8）计算关联度如下：rAB1=0.540 2，rAB2=0.537 9；rAB3=0.627 4，rAB4=0.520 8；rAB5=0.515 2，rAB6=0.645 2。

根据计算结果得出灰色关联度由大到小的顺序为：0.645 2＞0.627 4＞0.540 2＞0.537 9＞0.520 8＞0.515 2，则TB1对TA的关联度为rAB6＞rAB3＞rAB1＞rAB2＞rAB4＞rAB5，即环境安全＞实施管理＞组织管理＞策划管理＞评价管理＞职业管理。因此，对西北地区高铁客站施工管理的绿色性能等级影响最大的是环境安全和实施管理，其次是组织管理、策划管理、评价管理和职业管理。

5 结语

本文首先通过组合方法（层次分析法和SPSS软件）融合专家权重和指标权重，得出各级指标的最终权重，然后运用所建立的灰色关联分析模型尝试对高铁客站绿色施工管理进行综合评估。

根据上述分析，在进行高铁客站施工管理过程中，对绿色性能等级影响较大的指标为环境安全和实施管理，因此施工单位及相关单位应对该指标下的二级指标进行加强管理与防范，同时不放松对其他指标的管理，为本项目的施工管理提供思路和参考。