公路選線模糊影響圖模型研究

郭松影，劉 巖

（1.唐山學院土木工程系，河北唐山063000；2.天津城建集團有限公司，天津305000）

公路選線模糊影響圖模型研究

郭松影1，劉 巖2

（1.唐山學院土木工程系，河北唐山063000；2.天津城建集團有限公司，天津305000）

基于風險管理的思想，系統分析了公路選線的不確定因素，確定了公路選線的評價指標體系，構建了公路選線的風險影響圖，并建立了公路選線模糊影響圖模型。

公路選線；模糊影響圖；指標體系；風險管理

公路選線是勘查設計的首要任務，涉及到多方面因素。在進行公路選線時既要防止脫離實際的高標準思想，又要防止為遷就地形而輕易采用極限標準的觀念。在選線過程中盡量在規范、規定允許的范圍內結合地形、地質、水文及實地情況使平縱面線形、縱坡等相互兼顧，達到既安全舒適又經濟適用的功效。

1 模型概述

該模型是在影響圖評價方法基礎上引入模糊集理論建立起來的，是以模糊集描述變量間的關系，即從獨立節點開始，通過節點間關系傳遞，直至推算到價值節點。它不需要進行影響圖拓撲變換，克服了以往影響圖算法中不便于獲取最優序列的缺點。

模糊影響圖評價是通過影響圖來傳遞頻率模糊集，通過節點頻率矩陣及其緊前緊后關系節點模糊關系求出價值節點頻率矩陣，這需要確定每一條件節點和價值節點所有緊前節點的頻率矩陣，如果一個頻率節點的頻率矩陣計算出來，則認為該節點被釋放。計算模糊影響圖，必須首先建立釋放順序，然后計算每一變量頻率矩陣，當所有變量緊前節點被釋放后，計算變量緊后節點的頻率矩陣，重復上述步驟，直至所有節點均被釋放。［1］

模糊影響圖評價算法是基于模糊集合合成關系傳遞原理，通過模糊理論描述節點狀態概率及節點狀態間關系，在確定模糊影響圖數值層和函數層時需要確定變量狀態模糊集合、狀態頻率模糊集合、狀態空間以及節點間模糊關系。［2］

2 公路選線模糊影響圖評價模型的建立

2.1 公路選線影響因素分析

全面認識公路選線影響因素，對選線風險因素進行分析是建立合理、科學風險影響圖的基礎，是建立影響圖模型的首要任務。［3－5］涉及的主要影響因素有以下幾項。

2.1.1 路網規劃

按照路網規劃要求，確定路線走向，充分為沿線地區服務；根據公路使用功能和使用任務，全面權衡，分清主次，處理好全局與局部的關系，并注意由于局部難點的突破而引起的關系轉換給全局帶來的影響。

2.1.2 地質

地質現象一般較為隱蔽或處于半隱蔽狀態，選線前要有詳盡的地質數據，同時注重工程地質調查、勘查，查清對公路工程路線的影響程度，選線時盡量避開不良地質地段或采取相應的工程措施。

2.1.3 地形

地形是公路選線的最大限制條件，在地形條件允許的條件下，盡量提供平縱面線形，保證行車安全及其舒適度。針對路線所經地區，按擬定的控制點由面到帶，由帶到線，由淺入深，由輪廓到具體進行選線。

2.1.4 自然生態環境

保護生態環境，并與當地自然景觀相協調；充分利用建設用地，嚴格保護農田耕地，并注意保護文物和景觀。

2.1.5 工程造價

這是公路選線的主要影響因素，選線時在滿足路線標準的前提下，充分利用現有的地形，盡量減少工程數量，降低工程費用。

2.2 公路選線的評價指標體系

2.2.1 公路選線時的比選原則

公路選線就是在經過起點和終點兩個決定性控制點的一系列的路線方案中，由粗到細，逐步淘汰、謹慎選擇，得出推薦方案的過程。其比選原則是：a.貫徹黨和國家的方針政策；b.滿足交通量需求；c.經濟、可行、適用；d.不遺漏有比選價值的任何方案；e.各方案間要有可比性，精細程度基本一致；f.在其它條件一致的情況下，注意美學與景觀。

2.2.2 公路選線時質的評價指標體系［5］

質的比較多屬于全面規劃，即大的控制點連接構成的不同路線走向綜合評價。詳見圖1。

圖1 質的評價指標

2.2.3 公路選線時量的評價指標體系

量的評價指標體系是對質的評價指標比較之后可能方案的分析比較，分為技術指標和經濟指標。詳見圖2，圖3。

圖2 經濟評價指標

圖3 技術評價指標

2.3 風險影響圖

2.3.1 一級風險目標定向影響圖，詳見圖4。

圖4 一級風險目標定向影響圖

2.3.2 二級風險目標定向影響圖

a.質的評價指標影響圖，詳見圖5，圖6，圖7。

圖5 質的評價指標風險影響圖

由于“沿線城鎮規劃”因素的風險較多，我們將其展開得到下一層的“沿線城鎮規劃風險影響圖”，詳見圖6。

圖6 沿線城鎮規劃風險影響圖

再將影響因素較多的“交通量預測”風險展開，得到下一層的“交通量預測風險影響圖”，詳見圖7。

圖7 交通量預測風險影響圖

b.經濟評價指標影響圖，詳見圖8。

圖8 工程造價影響圖

c.技術評價指標影響圖，詳見圖9。

圖9 技術評價指標影響圖

d.勘測風險影響圖，詳見圖10。

圖10 地質勘測影響圖

勘測設計過程中存在大量不確定因素。例如，地質勘測數據不足，勘測工作粗糙，設計水平低，鉆孔可能遇到風險，巖土試驗準確性不足，有地下建筑物等。

e.人員風險影響圖。

人員是公路選線的關鍵因素，涉及面主要有人員變動的風險，設計人員的責任心不強，審核人員流于形式，專業人員知識面窄，設計人員經驗不足，以及方案選擇方法的風險等。詳見圖11。

圖11 人員風險影響圖

2.4 模糊影響圖評價模型

模糊影響圖是指用圖形表示關系層，用模糊集描述函數層變量間的關系以及數值層獨立節點的數據結構。我們可根據其表述的關系進行風險分析，計算順序從最底層影像圖開始，逐層向上計算得出風險發生的概率。［6］［7］其分析類型共有三種：

第一種，估計每一節點可能狀態，并以“好、中、差”“大、中、小”等語言來描述。

第二種，估計每一節點可能狀態出現的頻率，并用“非常高、高、中、低、非常低”等詞匯描述。

第三種，估計每一節點可能狀態及其緊前緊后節點的可能狀態之間的模糊關系，模糊關系用模糊矩陣表示，并運用笛卡爾積進行計算。計算方法如下：

若X表示無前序節點，其可能狀態為

其中Px1，Px2，……Pxn是用語言詞匯定義的狀態模糊集，T是矩陣轉秩。

獨立節點X的頻率向量為

其中fx1，fx2，……fxn是X的頻率向量中每一可能狀態對應的頻率模糊集，則節點頻率矩陣為：

其中，運算符號“×”為笛卡爾積，則隸屬度

結合最大隸屬度和概率原理，生成變量的概率分布

根據計算得到的價值節點生成變量的概率分布，即風險發生的概率，結合公路選線的特點，判斷其風險大小，并采取相應的風險應對措施。

3 結束語

公路選線模糊影響圖模型研究，是在風險管理理論、方法的基礎上，結合影響圖理論和模糊集理論提出的，是對風險管理理論和模糊集理論的一種探索、創新與發展，具有一定的實用性和指導性，有必要進行深入的研究。

［1］ 劉艷瓊.基于影響圖理論的武器裝備研制風險分析方法及應用［D］.北京：國防科技大學，2005.

［2］ 眭封云，王海淵.淺析山區高速公路選線［J］.大眾科技，2005（6）：86－87.

［3］ 張新杰，趙悅.山嶺、重丘區高速公路的選線總結［J］.黑龍江交通科技，2005（5）：14.

［4］ 楊李興.山嶺重丘區公路選線實踐總結［J］.林業建設，2006（4）：21－22.

［5］ 中華人民共和國行業標準.公路路線設計規范（JTG D20－2006）［S］.北京：人民交通出版社.

［6］ 方德英，李敏強，寇紀淞，等.目標導向IT項目開發風險影響圖模型［J］.系統工程學報，2004（6）：601－606.

［7］ 田綺.項目融資風險及基于影響圖的評價［D］.成都：西南財經大學，2005.

［8］ 王靜婷.公路路線方案選擇的風險決策研究［D］.重慶：重慶交通大學，2007.

（責任編校：白麗娟）

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，河北獻縣人，講師，碩士，主要從事土木工程與工程管理研究。