模糊综合评价法在互通立交设计方案优选中的应用-论文.pdf 3页

总第142期内蒙古公路与运输＆TransoortationinInnerMon~olia29文章编号：1005—0574一(2014)04—0029—03模糊综合评价法在互通立交设计方案优选中的应用杜旭飞(山西省交通科学研究院，山西太原030006)摘要：互通式立交设计是一项复杂的系统工程，是高速公路设计的重要环节，立交设计的优劣，将直接影响到全线高速公路的服务水平和运营安全。文章结合大广高速互通立交采用模糊综合评价法进行设计方案优选的实例，介绍模糊综合评价法的基本原理及方法，供工程设计者参考。关键词：互通式立交；设计方案；模糊综合评价法；优选中图分类号：U448．17文献标识码：A互通式立交是高速公路之间或者高速公路与其他讦_力]诬讦矗荇ii]r谴讦i荇i万一1厂谖讦公路交叉时所采用的主要形式之一，是高速公路不可地形状况缺少的组成部分，也是高速公路重要构造物之一，在整地质资料条公路中发挥着举足轻重的作用。互通式立交技术复水文资料杂，形式多样，占地面积大，造价高，其设计方案的优气候资料劣，将直接影响到工程的技术等级、投资、效益、服务水平的高低以及行车安全。互通式立交的形式多种多相交道路ll相交道路ll近远期结ll确定实行ll投资额及ll主管部门性质、任ff计算行车JI合方面的fJ的收费制f{可提供的jl和涉及部样，其方案的选择受多方面因素影响，诸如相交道路的务、等级ll速度fl要求Il体系II用地范围I{门的意见性质、等级、使用任务、远景交通量、自然地形、自然条件、环境条件、收费制式等都会影响立交形式。因此，图1影响互通式立交合理选型的基本因素问关系在高速公路的设计和修建中应重视互通式立交形式的提供行车效率、行车安全、适应设计交通量和设计车选择-2]。速，并满足车辆转弯需要。互通式立交选型应从实际1高速公路互通立交选型原则和基本因素出发，在能提高工程质量、减少成本的前提下，引进新互通式立交的选型受自然条件、社会环境条件、交技术，改进施工方法和工艺，缩短建设工期，同时要有通安全要求、收费要求等因素影响，应着重以提高通行利于施工、养护和排水等。互通式立交选型和总体布能力、消除事故、经济效益为依据，遵循行驶安全，线形设要分清主次、全面安排，综合考虑平面线形指标和竖简单、直捷、正常，运转顺适流畅，总体经济，造型美观向标高的要求。例如高速道路与其他道路相交，原则等原则。在确保行车安全畅通和车流连续的基础上，上高速道路不变或少变，其他道路抬高或降低；城市立立交形式应与环境相协调，与周围建筑设施分布相适交非机动车道不变或少变，有利于行人及自行车通行；应，力求合理利用地形，结构新颖合理，形式简单明确，若铁囊路与公路相交，应以铁路上跨为宜，尽可能减小净尽量少占用土地I4。影响互通式立交合理选型所涉空高度。及的基本因素如图1所示。在实际工作中，常通过对立交方案进行综合评价2互通立交设计方案比选的必要性及存在的困难作为纽带来联结不同的设计阶段。对立体交叉方案进立交建设是一项复杂的系统工程。互通式立交规行综合评价比选是一项相当复杂的宏观意向决策工模大、投资高，合理选型对地区道路网规划、地方交通作，做好这项工作有非常重要的意义。诸如自然条件、发展、工程投资及市容环境改善均有积极作用，并影响环境条件、交通条件、道路条件等影响立体交叉方案选立体交叉本身的功能，如通行能力、行车安全和工程经型的相关因素非常之多，而且影响的范围也非常广，无济等。立体交叉形式选择的目的，是在合理利用地形、法用明确的界限界定这些因素之问的联系，其各种因与环境相协调、与周围建筑设施分布相适应的情况下，素常常是相互作用、相互联系的，很难简单地给出肯定 内蒙古公路与运输30Hi~hwavs＆TransoortationinInnerMon~olia2014年第4期或否定意见。为了给领导和决策部门提供可靠的决策是通过模糊向量(Pl“。)=(，r⋯，r)描述的。依据，使所设计、修建的互通式立交更好地发挥其功在完成上述工作后，建立如下模糊关系矩阵R：能，做好施工图设计，避免因更改方案而造成人力、物Rlul力、财力的浪费，缩短设计周期，在立交设计过程中，应尺lMR=对立交方案进行综合评价比选，力求使所选择的立交形式在交通功能、环境协调、行车安全、施工管理、经济Rl／＼、rp1rp2⋯适应等方面达到最佳平衡，社会效益和经济效益兼顾，当钢束布置形状为平面圆曲线时，某一曲线段钢使立交在道路网中发挥更大的作用J。束的平均力为：总之，方案比选是一个相当复杂的系统综合选优ro～+)dFo(1—e一)问题，各个方案均有各自的特点，无法用统一的约束条：0jfe棵)d0：_—0廿+k件来衡量。笔者结合实际工作中采用模糊综合评价法某个被评价指标从因素“来看，对等级模糊子对大广高速互通立交设计方案进行优选的实例，介绍集的隶属度，是用上述公式中第i行第列元素r来表模糊综合评价法的基本原理、方法和步骤，以期寻找一示的。种对互通式立交设计方案进行优选的切实可行的方3．4评价因素权向量的确定法，为工程设计者提供参考。在综合评判中，每个评价因素占有的权重是不同3模糊综合评价法的基本原理、方法和步骤的，通常采用层次分析法来得到各因素的权重。经过在对方案进行决策评价时，便于定量比较的问题实践验证，采用层次分析法来确定各因素的权重，具有一般是能用具体数字表示的，但对于一些很难量化甚可靠性较高、计算误差小的优点。通常用发放专家调至不可量化的影响因素，就难以权衡比较其影响大小，查表的方法来获得各因素的权分配矩阵。最后的权向也难以完全消除评价的主观影响。目前还未找到一种量：A=(a，o：，⋯，n)可用求算术平均的方法取理论和实用上完全可行的方法来进行这类多目标方案得。权向量A中的元素a本质上是因素u对模糊子的决策评价，但在国内外较普遍采用的是模糊综合评集{对被评事物重要的因素}的隶属度。根据归一化价法。模糊综合评价是在模糊数学的基础上发展起来p原则，∑0=1，口≥0，i=1，2，⋯，n。的，运用模糊关系合成的原理，量化那些边界不清、不易定量的影响因素和指标，从多个指标对难以精确化3．5将模糊综合评价结果向量进行合成的复杂系统进行综合评价比选的实用方法。为了获得利用合适的算子将A与各被评价指标的尺进行合更加客观和深入的描述，应划分被评价指标的变化区成，以求得各被评价指标的模糊综合评价结果向量。间，分析各指标所属等级的程度l。一般步骤：确定计算过程如下：评价对象的因素论域一选定评语等级论域一建立模糊r11r12关系矩阵一确定评价因素权向量一选择合成算子一得r21r224·R=(口I，口2，⋯，口)到模糊评判结果向量一进一步分析处理。实践证明，●●：：模糊综合评价法对多因素多层次的复杂问题具有较好rP1rp2的评判效果，且容易掌握，容易建立数学模型。(bl，b2，⋯，b)=B3．1确定评价对象的因素论域式中b，表示被评价指标从整体上看对vi等级模P个评价指标，“={u】，，⋯，tt}糊子集的隶属程度，是由A与R的第列运算得到的。3．2选定评语等级论域3．6分析模糊综合评价结果向量等级集合，V={V1，V2，⋯，“}最大隶属度原则是实际工作比较常用的评价方3．3模糊关系矩阵尺的建立法。考虑到立交方案受多因素影响，便于均衡兼顾各模糊综合评价需要较多的信息资料。等级模糊子因素所起作用的大小，宜采用加权平均求隶属等级的集构建之后，逐个量化被评价指标的每个因素“=(i综合评价模型进行评价。因为最大隶属度原则在某些=1，2，⋯，P)，从单因素方面来看，将被评价指标对情况下使用损失的信息会较多，使用较困难，更甚者难等级模糊子集的隶属度(PIu)进行确定。被评价指以得出合理的评价结果。标在某个因素u方面的表现，在其他评价方法中多是4模糊综合评价法在互通立交设计方案优选中的应由一个指标实际值来描述的，但在模糊综合评价法中用 箜l42塑——卡土塑：堪糊综合评价法在互通立交设计方案优选中的应用314．1互通立交方案设计概况于是有：B，：f0·2950·3821对大广高速互通式立交设计了两个方案，如图2、＼0·6970·835／B图3所示。f2／6j且各准则层的指标权重分别为：A=Jl1／6f3／6I通过上述计算，得到的评价结果如下：B=A·B=10．6280．785l由上述计算分析，根据最大隶属度原则可以看出，设计方案2为相对较优方案，将其作为推荐方案。可图2设计方案1示意图图3设计方案2示意图以看到，采用模糊综合评价法对互通立交设计方案进行优选，结合了定性分析和定量分析，充分兼顾到评价4．2模糊综合评价分析的客观信息和专家的知识判断，使得评价指标、准则及表2列出了上述两个立交设计方案的主要技术指评价过程条理清晰，简洁适用，逻辑性强且层次分明。标、使用指标和经济指标。为了便于对立交设计方案同时也注意到，在运用模糊综合评价方法对互通立交进行综合评价比选，获得可相互比较的具体数值，应运设计方案进行比选评价时，应力求反映决策的主要方用一定方法来将各评价指标量化。诸如立交的通行能面，尽可能将各影响因素指标罗列全面，采用同一口径力(辆／h)、匝道长度L(m)、行车时间(h)、工程造价对各指标给出量化评分值。(万元)及那些无量纲但大于1的数据需通过评估或5结语计算得到能反映各指标特性的有量纲的数据。此时还互通式立交是高速公路的重要构造物之一，是高无法将这些量纲不同的指标进行统一比较，需使用隶速公路不可缺少的一部分，在公路建设前期对交叉方属函数将各指标换算为0～1之间的实数即隶属度，进案进行综合评价比选，选择合理的立交形式和适当的一步将各指标转换成可相互比较的无量纲指标。规模，设计出满足交通功能要求、适合现场条件、工程表2不同方案的主要指标对比量小、投资省的立交方案是非常必要的。本文运用模糊综合评价法对大广高速互通式立交进行设计方案评价优选的实例，介绍模糊综合评价法的基本原理、方法和步骤，对今后高速公路互通立交设计方案的优选具有一定参考意义。参考文献[1]漆贵荣．模糊综合评价量化法在立交方案评价中的应用[J]．公路交通科技(应用技术版)，2009，(6)：141—143．[2]傅浪琴，刘伟明，王子民．互通式立体交叉方案综合评价方法[J]．交通标准化，2007，(7)：174一176．[3]杨建明，何建，刘华良，等．模糊综合评价在某互通立交方案设计中的应用[J]．水利与建筑工程学报，2007，(1)：33—35／38．[4]周子兵，姜子龙．模糊综合评价法用于互通式立交方案选择[J]．黑龙江交通科技，2007，(11)：12—13．通过上述一系列方法，得出如下评价矩阵(设计[5]李元军．浅谈影响互通立交安全性的设计因素[J]．山西交通科方案1和设计方案2的指标和计算结果分别为第1技，2009，(12)：24—26／34．列、第2列数值)：[6]赵海云，刘骁．影响高速公路互通式立交选型的交通条件[J]．黑龙江交通科技，2007，(7)：32／34．0．0l30．0422／6lH"II[7]于宏明．山区高速公路总体及选线设计实践[J]．山西交通科技，001／6I“122012，(3)：36—38．R1：A1=0．7210．8262／61“13【8]义启贵，杨凯吕．多路互通式立交选型与布设[J]．西部交通科技，11／62007，(6)：59—61／106．R1·A1=l0．2590．382l收稿日期：2014—03—312=R2·A2=l0．6970．835