本文根据影响动车选线的基本因素,应用层次分析法和模糊决策理论,对三种动车选线方案进行综合评判。选取了效益、便捷和安全环保3个方面的9个主要影响因素建立模糊综合评判的指标体系,运用层次分析法确定了各因素的权重。运用模糊决策理论确定了动车选线的最优方案。 In this paper, according to the basic factors that affect the scheme optimization of bullet train routes, three kinds of route schemes are chosen for comprehensive evaluation by using the analytic hierarchy process (AHP) and the fuzzy decision theory. Choosing the nine main influencing factors with respect to efficiency, convenient, safety and environmental protection, the index system of comprehensive evaluation is established. Using the analytic hierarchy process, the weight matrix of different influence factors is obtained. The optimal proposal is determined according to the fuzzy decision theory.
张叶冰,宋家宝*
北方工业大学理学院,北京
收稿日期:2017年8月4日;录用日期:2017年8月19日;发布日期:2017年8月24日
本文根据影响动车选线的基本因素,应用层次分析法和模糊决策理论,对三种动车选线方案进行综合评判。选取了效益、便捷和安全环保3个方面的9个主要影响因素建立模糊综合评判的指标体系,运用层次分析法确定了各因素的权重。运用模糊决策理论确定了动车选线的最优方案。
关键词 :模糊决策,层次分析法,动车线路,方案评估
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动车以城市间旅客运输为主要服务对象。选线设计以快速、方便、安全、舒适及减少环境干扰为主要思路,应采用的原则包括:尽量通过重要政治经济据点、考虑重大地质因素、充分利用既有客站、采用较高的技术标准、注意环保等 [
对两地之间的三种动车线路方案进行优选。从成本、线路经过的城市分布、线路周围自然环境的主要指标进行分析。
动车选线应遵循效益原则,线路状况尽量短、顺、直,减少工程投资,降低运营养护维修费用。轨道材料包括材料的性价比和对当地情况的适应。
动车选线还应遵循方便舒适原则,距离市中心的距离决定是否乘车便利,吸引客流的重要因素,但是动车行车密度高、速度快,其振动和噪音污染对沿线居民影响较大,选线时应尽量远离大的居民居住区、学校和大型公共设施等。与航空线的距离应根据其发展趋势和在该地区经济社会发展中的地位以及客流条件决定是否经由。
此外,动车选线要遵循安全和环保原则,选择地质水文条件好和地基较稳定的位置,必须充分保证行车安全,不能遗留任何安全隐患。动车选线需要注意沿线自然保护区和文物对线路的影响。根据以上分析,建立因素集合
图1. 线路选择方案评价层次结构图
判断矩阵表示针对上一层某元素,本层次有关元素之间的相对重要性。若
判断矩阵,见表1~4。
由于一些因素的层次单排序的一致性指标为
0.58,0.90,1.12,1.24,1.32,1.41,1.45。当
层次总排序一致性指标为
具有满意一致性 [
根据表5,因素权重
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指标 | ||
---|---|---|---|---|---|
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1 | 1/3 | 1/5 | 0.1095 |
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3 | 1 | 1/2 | 0.3090 |
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5 | 2 | 1 | 0.5816 |
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表1.
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指标 | |
---|---|---|---|---|---|
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1 | 1/2 | 1/4 | 0.1265 |
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2 | 1 | 1/5 | 0.1865 |
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4 | 5 | 1 | 0.6870 |
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表2.
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指标 | |
---|---|---|---|---|---|
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1 | 1/5 | 1/3 | 0.1095 |
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5 | 1 | 2 | 0.5816 |
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3 | 1/2 | 1 | 0.3090 |
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表3.
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指标 | |
---|---|---|---|---|---|
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1 | 2 | 3 | 0.5396 |
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1/2 | 1 | 2 | 0.2970 |
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|
1/3 | 1/2 | 1 | 0.1634 |
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表4.
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总排序 | 指 标 | |
---|---|---|---|---|---|
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0.1265 | 0.0139 |
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||
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0.1865 | 0.0204 |
|
||
|
0.6870 | 0.0752 |
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||
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0.1095 | 0.0338 | |||
|
0.5816 | 0.1797 | |||
|
0.3090 | 0.0955 | |||
|
0.5396 | 0.3138 | |||
|
0.2970 | 0.1727 | |||
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0.1634 | 0.0950 |
表5. 层次总排序计算结果
评价 | 方案一(
|
方案二(
|
方案三(
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|||||||||
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指标 | 很好 | 较好 | 一般 | 较差 | 很好 | 较好 | 一般 | 较差 | 很好 | 较好 | 一般 | 较差 |
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0 | 0.2 | 0.2 | 0.6 | 0.7 | 0.2 | 0.1 | 0 | 0.7 | 0.2 | 0.1 | 0 |
|
0.5 | 0.3 | 0.2 | 0 | 0.6 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0 |
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0.1 | 0.1 | 0.3 | 0.5 | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 0.2 | 0 | 0.1 | 0.6 | 0.3 |
|
0.7 | 0.2 | 0.1 | 0 | 0 | 0.2 | 0.2 | 0.6 | 0.3 | 0.4 | 0.3 | 0 |
|
0.8 | 0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 0.6 | 0.2 |
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0.6 | 0.1 | 0 | 0.3 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.6 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
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0.7 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | 0 |
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0.9 | 0.1 | 0 | 0 | 0.6 | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
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0.7 | 0.3 | 0 | 0 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0 | 0.6 | 0.3 | 0.1 | 0 |
表6. 专家评分法
对
综上可知,三种动车线路优先选择顺序为:方案1,方案3和方案2。方案1远优越于其他两种方案。
本文选取了两地之间的三种动车线路方案进行优选。综合效益、便捷、安全环保因素建立了线路优选的影响因素指标体系。根据模糊数学及层次分析法的基本原理,建立动车选线的模糊综合评判模型,采用层次分析法确定各层次间的判断矩阵及相关影响因素的权重,并全部通过了一致性检验。建立了动车选线的模糊综合评判模型,并对三种动车线路方案进行了优选,得出方案集的综合评判向量,从而确定方案1为动车最优线路方案。
北京市大学生科学研究与创业行动计划XN024-164,北方工业大学“优秀青年教师培养计划”项目XN019032。
张叶冰,宋家宝. 模糊决策在动车线路选择中的应用The Application of Fuzzy Decision in the Selection of Bullet Train Routes[J]. 应用数学进展, 2017, 06(05): 706-710. http://dx.doi.org/10.12677/AAM.2017.65084