王德占，李雪飛，郎茂祥

（1.呼和浩特鐵路局 貨運處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.北京交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，北京100044）

模糊綜合評價法在鐵路專用線優(yōu)化整合中的應(yīng)用

王德占1，李雪飛2，郎茂祥2

（1.呼和浩特鐵路局 貨運處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.北京交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，北京100044）

采用模糊綜合評價法對鐵路專用線優(yōu)化整合工作進行研究。根據(jù)有關(guān)影響因素建立評判因素集，并提出相適應(yīng)的決策評語集，建立相應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣，根據(jù)各因素對專用線優(yōu)化整合的影響程度確定權(quán)重集，并采用加權(quán)平均算子進行綜合評價計算，從而得到?jīng)Q策結(jié)果。通過實例分析說明模型的應(yīng)用符合實際決策需要，能夠為專用線優(yōu)化整合工作提供有效的手段。

鐵路專用線；模糊綜合評價；優(yōu)化整合

鐵路專用線在我國鐵路貨運中起著舉足輕重的作用，專用線貨運量在全國鐵路貨運量中占有很大的比重。近年來，由于許多專用線運量小、效益差，影響了鐵路運輸?shù)男屎托б?。為此，需要對鐵路專用線進行優(yōu)化調(diào)整，實行“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)”等措施。

1 專用線優(yōu)化整合模糊綜合評價模型

鐵路專用線優(yōu)化整合決策是一個涉及因素眾多的復(fù)雜問題，包括鐵路、專用線企業(yè)、社會等多個方面，既有定性因素，也有定量因素，同時各因素之間又有層次之分。目前，對于專用線的優(yōu)化整合大多采用定性分析的方法，因而決策結(jié)果往往帶有主觀性，從而會影響決策的科學(xué)性?？紤]采用模糊綜合評價法對鐵路專用線優(yōu)化整合進行定量化研究，為提高專用線優(yōu)化整合工作提供一個有效的方法。

1.1 建立評價系統(tǒng)，確定評價因素集

模糊綜合評價是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，考慮與被評價事物相關(guān)的各個因素的隸屬等級狀況，進行綜合評價的一種方法。根據(jù)模糊綜合評價的基本步驟，建立專用線優(yōu)化整合的模糊綜合評價模型。

經(jīng)過廣泛征求鐵路專用線有關(guān)管理部門領(lǐng)導(dǎo)、管理人員和專家的意見，以及對鐵路專用線優(yōu)化整合相關(guān)因素進行分析，確定專用線優(yōu)化整合的影響因素如下。

（1）鐵路因素 (U1)。鐵路因素主要包括鐵路經(jīng)濟效益 (U11)、鐵路貨場能力余量 (U12)、鐵路取送車時間 (U13)、貨車停留時間 (U14)。

（2）專用線企業(yè)因素 (U2)。專用線企業(yè)因素包括專用線企業(yè)經(jīng)濟效益 (U21)、專用線作業(yè)量(U22)、專用線設(shè)備數(shù)量 (U23)、專用線所屬企業(yè)經(jīng)濟效益(U24)、專用線管理機構(gòu)和人員情況 (U25)、辦理貨物品類的特殊性 (U26)、專用線作業(yè)安全性(U27)、專用線共用情況 (U28)。

（3）社會因素 (U3)。社會因素包括公路運輸條件 (U31)、城市規(guī)劃 (U32)。

專用線優(yōu)化整合的模糊綜合評價模型為：

式中：U1，U2，…，Un為 n 個評價因素。

1.2 建立評語集

為了更好地對專用線是否封閉問題進行決策，將某個因素符合專用線封閉的程度進行劃分，設(shè)立評語集：V＝{優(yōu)先封閉，適于封閉，延遲封閉，不封閉}。即：

1.3 進行單因素評價，建立單因素評價矩陣

建立一個從U→F (V ) 的模糊映射：

式中：0≤rij≤1；1≤i≤n；1≤j≤m；ri1，ri2，…，rim分別是元素ui對m個評語的隸屬度；F (V ) 表示 V 上的全體隸屬函數(shù)。

由 f 可以導(dǎo)出 U ×V 的模糊關(guān)系矩陣：

R 是 U 與 V 之間的模糊關(guān)系，rij表示第 i 項因素對第 j 項評語的模糊隸屬度。因此，(U，V，R) 就構(gòu)成一個模糊綜合評價模型。

建立模糊關(guān)系矩陣也即確定每一個因素的隸屬度，隸屬度用 rij來表示因素 Ui隸屬于 Vi的程度，其取值為 [0，1]。鐵路專用線封閉的影響因素既有定性因素，也有定量因素，對于不同因素采用不同的方法確定出各自的隸屬度，從而建立模糊關(guān)系矩陣 R。

（1）定性因素隸屬度的確定。定性因素隸屬度的確定采取對專家發(fā)放定性因素統(tǒng)計表的方法，如表1所示。按照前述建立的決策評語集，專家們對各因素進行選擇。然后對每個因素進行統(tǒng)計計算，確定各因素對應(yīng)的評價集的隸屬度。

表1 定性因素統(tǒng)計表

隸屬度計算公式為：

隸屬度＝該項評語的專家數(shù)/專家總?cè)藬?shù)

（2）定量因素隸屬度的確定。定量因素的隸屬度采用半梯形分布函數(shù)和線性三角隸屬函數(shù)確定。其原理是預(yù)先確定對應(yīng)于評語集中各評價等級的臨界值 a1、a2、a3、a4，由這些臨界值組成5個區(qū)間。對于中間的3個區(qū)間，設(shè)落在某區(qū)間中間點的隸屬度為 1，而落在該區(qū)間兩個相鄰區(qū)間中間點的隸屬度為 0，連結(jié)1和 0，則得到各因素對于該區(qū)間的隸屬度函數(shù)；對于兩端的兩個區(qū)間，則是兩個臨界點對應(yīng)的隸屬度為 1，相鄰的臨界點對應(yīng)的隸屬度為 0，連結(jié)1和 0，則得到各因素對于該區(qū)間的隸屬度函數(shù)。

對任一正向因素Ui，首先給出此因素對于評語集V＝{V1，V2，V3，V4}4 個等級的標準值，如表 2所示。

表2 等級標準值表

對于專用線封閉問題，當影響因素屬于越小越優(yōu)型時，任一因素Ui的隸屬度計算公式為：

當影響因素屬于越大越優(yōu)型時，任一因素Ui的隸屬度計算公式為：

專用線封閉的影響因素中的定量因素有U11、U12、U13、U14、U21、U22、U23。對這 7項因素按照上述方法確定其隸屬度。

1.4 確定各因素權(quán)重

由于 U 中各因素對于評價目標有不同的重要程度，因此要對每個因素賦予一定的權(quán)重。權(quán)重可以表示為U上的一個模糊子集 A＝( a1，a2，…，an) ，稱為權(quán)重集。其中：

由于各因素對專用線封閉決策的影響不同，需要給各因素賦予一定的權(quán)重值。采用 0-4 評分法進行各因素權(quán)重的確定，通過向?qū)＜野l(fā)放因素評分表，對影響專用線封閉的因素兩兩之間進行比較并打分，從而確定各因素的權(quán)重。

1.5 綜合評價

在求出R與A之后，即可求出綜合評價結(jié)果B＝AoR＝ (b1,b2,…,bm)，即：

評價結(jié)果 B 是 V 上的一個模糊子集，而 bj的大小反映了評判對象屬于評語 Vj的程度。其中“o”為模糊變換算子符號，對此采用加權(quán)平均算子，即M (?,⊕) 算子，該算子具有體現(xiàn)權(quán)重明顯、綜合程度高、利用 R 信息充分等優(yōu)點。其中“?”是乘積算子，a?b＝ab，即普通乘法，“⊕”是閉合加法算子，a⊕b＝(a+b)∧1，即先作普通加法，然后作“∧”運算。

以上是一級模糊綜合評價的步驟，而所研究的問題是多級模糊綜合評價問題。多級模糊綜合評價的基本步驟與一級模糊綜合評價基本相同，只是需要從最底層的指標開始，把每一低層評價所得的 B作為上一層綜合評價中相應(yīng)的rij，然后重復(fù)確定各因素權(quán)重和綜合評價即可。

在確定因素集、評語集、隸屬度和權(quán)重集后，選用加權(quán)平均算子按照前述方法進行多級模糊綜合評判，并得出鐵路專用線封閉決策的結(jié)論。

2 實例分析

以呼和浩特站某一專用線為例，建立模糊綜合評價模型并進行優(yōu)化整合決策。

2.1 專用線基本情況

根據(jù)該專用線的基本情況，通過定量計算確定各項因素對評語集的隸屬度，如表3所示。

表3 專用線定性和定量因素隸屬度表

通過對呼和浩特鐵路局等30位有關(guān)專家發(fā)放因素 (0-4) 評分表，并進行統(tǒng)計，得到各因素的權(quán)重如下。

（1）鐵路因素為 0.33。其中：鐵路經(jīng)濟效益為0.33，鐵路貨場能力余量為 0.29，鐵路取送車時間為 0.21，貨車停留時間為 0.17。

（2）專用線企業(yè)因素為 0.50。其中，專用線企業(yè)經(jīng)濟效益為 0.18，專用線作業(yè)量為 0.15，專用線設(shè)備數(shù)量為0.12，專用線所屬企業(yè)經(jīng)濟效益為0.10，專用線管理機構(gòu)和人員情況為 0.09，辦理貨物品類的特殊性為 0.09，專用線作業(yè)安全為 0.13，專用線共用情況為 0.14。

（3）社會因素為 0.17。其中，公路運輸條件為 0.25，城市規(guī)劃為 0.75。

2.2 專用線模糊綜合評價計算

（4）專用線優(yōu)化模糊綜合計算

根據(jù)以上專用線封閉模糊綜合計算結(jié)果，按照最大隸屬度原則，最大隸屬度為 0.45，其對應(yīng)的評語為“優(yōu)先封閉”。因此，對呼和浩特站該專用線優(yōu)化的決策結(jié)果為優(yōu)先封閉。

3 結(jié)束語

鐵路專用線優(yōu)化整合是目前各鐵路局的一項重要工作內(nèi)容。通過對影響專用線優(yōu)化整合的因素進行分類、分層次分析，并利用模糊綜合評價法將各因素進行綜合考慮和定量化研究，得到對于專用線優(yōu)化的決策結(jié)論。結(jié)合實例分析可以看出，該方法符合實際決策需要，能夠為專用線優(yōu)化整合工作提供有效的手段。

[1] 向 陽. 鐵路專用線市場前景的分析[J].中國鐵路，2003(6)：28-30.

[2] 黃 偉，許迎復(fù)，鄧玉梅，等. 加強專用線管理 提高鐵路運輸效益[J]. 鐵道貨運，2005，23(1)：23-25.

[3] 呼志剛. 深化管理提素強基 切實提高專用線管理水平[J].鐵道運輸與經(jīng)濟，2004，26(10)：34-35.

[4] 由春明. 深入推進專用線整合 大力提高運輸組織效率[J].鐵道貨運，2008，26(2)：30-32.

[5] 劉廣武，李 丹，彭瑞宇，等. 鐵路危險貨物辦理站運輸安全模糊綜合評價[J]. 鐵道貨運，2008，26(7)：26-28.

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation on Optimization and Integration of Railway Special Lines

WANG De-zhan1, LI Xue-fei2, LANG Mao-xiang2

(1. Freight Department, Hohhot Railway Administration, Hohhot 010010, Inner Mongolia, China; 2. School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

The paper studies the optimization and integration works of railway special lines by using fuzzy comprehensive evaluation. According to relative influence factors, the paper establishes judgment factor collection, puts forward relative decision comment collection and establishes relative fuzzy relation matrix. The weighting collection was decided according to the optimization and integration influence degree of special lines, and then get decision result through comprehensive evaluation calculation by using weighting average operator. Through analyzing the example,the paper expounds the application of model is adapt to the actual decision demand and could provide effective approach for the optimization and integration works of special lines.

Railway Special Line; Fuzzy Comprehensive Evaluation; Optimization and Integration

1003-1421(2011)01-0022-05

C934：U294.1

A

2010-11-23

責任編輯：林 欣