楊 平，陳永平，王麟珠

（1.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程系，福建 福州 350007；2.福建省高速公路養(yǎng)護工程有限公司，福建 福州 350001）

公路，特別是高速公路是國家現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是交通運輸事業(yè)的重要組成部分.隨著公路基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完備，大量的公路、高速公路投入使用，高速公路及一般公路的養(yǎng)護越來越引起國內(nèi)外公路養(yǎng)護管理部門的重視.高速公路養(yǎng)護機械的合理化配置研究一直以來都是公路交通相關(guān)行業(yè)和學(xué)術(shù)界所關(guān)注的熱點.

但長期以來，公路養(yǎng)護機械如何合理地進行配置，從而較客觀地體現(xiàn)公路養(yǎng)護的經(jīng)濟效益、社會效益，一直沒能得到很好解決.凌勇等采用機械配置應(yīng)符合“利用、購置與開發(fā)相結(jié)合，機械與人工相結(jié)合”的原則［1］，根據(jù)拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力來購置相應(yīng)的公路養(yǎng)護機械設(shè)備，該方法簡單有效，但是這種方法必然帶來資金分配的教條和一定程度上的浪費.李程等提出根據(jù)確定單機（組）養(yǎng)護半徑來選擇購置相應(yīng)的機械數(shù)量新方法［2］，該方法以經(jīng)濟實效性“最低成本”單一目標來選配公路養(yǎng)護設(shè)備，然而，高速公路的機械化養(yǎng)護不僅僅是以經(jīng)濟性或者其他單一目標所能全面體現(xiàn)的，它還涉及到社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多方面的影響因素，因而是一個經(jīng)濟性、安全性、社會協(xié)調(diào)性等多目標的優(yōu)化范疇.馬健萍等基于這個思路提出基于多目標的綜合考慮的選擇方法來購置養(yǎng)護設(shè)備［3］，該方法建設(shè)性地提出多目標的綜合考慮的選配方法，很好地克服了先前單一目標優(yōu)化所帶來的片面性，然而，該方法忽略了各個優(yōu)化目標之間是客觀的相互干涉的共同體，即便是各個養(yǎng)護設(shè)備之間也是相互影響的，是個動態(tài)的機械配置過程，而不是靜態(tài)的.因此，設(shè)計1套科學(xué)、合理、客觀、全面的評價指標體系，對于養(yǎng)護機械化的管理水平、提高養(yǎng)護機械科學(xué)使用的程度，有著巨大的現(xiàn)實意義.

本研究運用德爾菲法和層次分析法相結(jié)合的方法，不僅可以充分發(fā)揮專家經(jīng)驗的定性分析，還可以對高速公路養(yǎng)護機械配置進行定量分析，更為科學(xué)合理地解決高速公路養(yǎng)護機械動態(tài)配置問題.

1 評價模型

1.1 德爾菲法

德爾菲法（Delphi Method）是在20世紀40年代由O.赫爾姆和N.達爾克首創(chuàng)，經(jīng)過T.J.戈爾登和蘭德公司進一步發(fā)展而成的.它依據(jù)系統(tǒng)的程序，采用匿名發(fā)表意見的方式，即專家之間不得互相討論，不發(fā)生橫向聯(lián)系，只能與調(diào)查人員發(fā)生關(guān)系，通過多輪次調(diào)查專家對問卷所提問題的看法，經(jīng)過反復(fù)征詢、歸納、修改，最后匯總成專家基本一致的看法，作為預(yù)測的結(jié)果［4］.這種方法具有廣泛的代表性，較為可靠，對于解決被認為有困難的、有爭論的和帶有感情色彩的問題相當有效.

德爾菲法的實質(zhì)是利用專家集體的知識和經(jīng)驗，對那些帶有很大模糊性、比較復(fù)雜且無法直接進行定量分析的問題，通過選擇一批專家多次填寫征詢意見表的調(diào)查形式，取得測定結(jié)論的方法.由于德爾菲法具有匿名性、反饋性、統(tǒng)計性等特點，調(diào)查過程中對專家意見的統(tǒng)計、分析和反饋，充分發(fā)揮了信息反饋和信息控制的作用，使專家在充分發(fā)表自己意見的基礎(chǔ)上，通過比較分析已有調(diào)查的統(tǒng)計結(jié)果，適當修正自己的意見，從而使可能是較為分散的評價意見逐漸接近，最后集中在比較一致的測定結(jié)果上.德爾菲法既能充分發(fā)揮有關(guān)專家的集體智能，又可以避免專家會議的缺點.

1.2 層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀70年代提出的1種新的系統(tǒng)分析方法，它是定性與定量相結(jié)合、系統(tǒng)化、層次化的分析方法［5］.通過測評指標兩兩比較，將復(fù)雜的、無序的、定性問題進行量化處理，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為多目標、多準則的復(fù)雜決策問題提供簡便的決策方法.

具體步驟如下：①建立層次結(jié)構(gòu)模型，選擇恰當?shù)闹笜私⒅笜梭w系；②構(gòu)建判斷矩陣；③計算權(quán)向量并作一致性檢驗；④計算組合權(quán)向量.

1.3 評價模型的建立

設(shè)待評價和選擇的高速公路瀝青路面養(yǎng)護機械配置方案為xi（i＝1，2，…，n），構(gòu)成方案集合X，即

根據(jù)高速公路瀝青路面養(yǎng)護機械配置的特點，建立反映高速公路養(yǎng)護機械配置合理的評價指標ui（i＝1，2，…，n），即屬性集：

將反映整個高速公路養(yǎng)護機械配置合理的評估指標參數(shù)進行分類、歸納，構(gòu)成3個評估層次，分別稱為評價目標層O、評價準則層Ci（i＝1，2，…，n）和評價指標層Cij（j＝1，2，…，m）.其中的關(guān)系為

式中：O，Ci分別為評價目標層、評價準則層向量.

在評價指標體系中，不同指標的相對重要程度不同，設(shè)屬性的權(quán)重向量為

采用Saaty等提出的“1～9尺度”方法，建立成對比較陣A，

式中：aij為目標i和目標j的相對重要程度，即

計算A的最大特征根所對應(yīng)的特征向量，并進行歸一化處理，所得向量即為權(quán)向量.從而可得準則層對目標層的權(quán)向量為

2 評價指標體系

2.1 建立層次分析結(jié)構(gòu)圖

指標確定了評價養(yǎng)護機械配置的基本要素，養(yǎng)護機械的配置由于受到資金、管理、人員觀念、環(huán)境、社會等諸多因素的影響，需要有1個周全的考量.本研究采用德爾菲法確定了3個一級指標和與之相對應(yīng)的11個二級指標.即聘請了3～5名專家學(xué)者，請他們各自分別列出養(yǎng)護機械配置的評價準則及相應(yīng)的影響因素，匯總后再反饋各專家進行修正，經(jīng)過數(shù)輪后使結(jié)果趨于一致.建立層次分析結(jié)構(gòu)圖（見圖1），目標層為：養(yǎng)護機械配置評價，準則層為：經(jīng)濟效益、社會效益和機械化水平，每個準則層又分為若干個指標層，方案層為待評價的機械配置方案.

圖1 高速公路養(yǎng)護機械配置評價體系Fig.1 Evaluation system of highway maintenance machinery configuration

2.2 建立成對比較陣

由專家討論對子準則層中的各指標進行兩兩比較，即相關(guān)指標對上一層次的重要程度，評估采用1～9標度法，構(gòu)造成對比較陣.建立成對比較陣如下：

準則層對目標層的成對比較陣為

指標層B3i對準則層B3的成對比較陣為

2.3 計算權(quán)重

通過MATLAB軟件計算上述每個成對比較矩陣的最大特征根及其對應(yīng)的特征向量，利用一致性指標、隨機一致性指標和一致性比率進行一致性檢驗.若檢驗通過，特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量，即可得出準則層對目標層的權(quán)向量和指標層對相應(yīng)準則層的權(quán)向量.表1所示為指標層對準則層的權(quán)重.

表1 指標層對準則層的權(quán)重Tab.1 Weight of index layer to rule layer

計算組合權(quán)向量，構(gòu)建指標體系評價，如表2所示.

表2 指標體系內(nèi)涵及組合權(quán)重Tab.2 Index system and combinational weight

3 效果檢驗

評價指標體系的構(gòu)建是為了能夠有效地評價公路養(yǎng)護機械配置的合理性與有效性.利用構(gòu)建好的評價體系，對養(yǎng)護機械配置方案進行評價，以檢驗評價指標體系的適用性與科學(xué)性.

本研究選取某省1個養(yǎng)護站作為對象，該養(yǎng)護站配備的機械設(shè)備有：養(yǎng)護工程中的一些主導(dǎo)設(shè)備，主要包括：路況檢測設(shè)備、稀漿封層機、瀝青路面修補機（包括熱補、冷補設(shè)備）、多功能養(yǎng)護車、銑刨機、就地熱再生設(shè)備、除草機械、除草劃線機、公路養(yǎng)護專用車輛等.其中，國外機械占總價值的75%，施工質(zhì)量與效率較高，機械利用率尚可.除個別機械需要調(diào)劑外，設(shè)備的配套、功率與數(shù)量配備基本合理.但由于經(jīng)濟發(fā)展，交通流量逐漸增大，隨著使用年限增加，維護的難度與工作量也逐漸增加.

采用模糊綜合判斷法對方案進行評價［6］，通過上面分析的權(quán)重進行合理化評價，具體方法如下.

3.1 評價信息的采集

選取10位專家進行測評，通過相關(guān)部門資料與數(shù)據(jù)的收集，專家進行充分的交流與討論，對養(yǎng)護區(qū)段的養(yǎng)護機械的配置方案，包括機械價格、數(shù)量、種類、規(guī)格型號、產(chǎn)地、使用條件等信息進行分析評價。

3.2 評價結(jié)果

本研究采用模糊綜合判斷法對上述評價體系進行效果檢驗.以評價成套機械的經(jīng)濟效益為例，利用上面模型建立指標體系評價表.專家依據(jù)掌握的信息進行評價.

確定因素集：將經(jīng)濟效益分為投資成本、使用成本、可靠性及使用壽命、機械利用率4個因素，由前面的模型（指標對準則的權(quán)重）可得此4個因素的權(quán)重，其權(quán)向量為

對每個因素的評價分為4個等級（見表2），構(gòu)成矩陣V，V＝｛優(yōu)（合理有效），良（符合要求），中（尚可使用），差（指標欠缺）｝，通過10位評價者進行評價，根據(jù)各自評價等級所占比率，可以得到1個矩陣.

專家對某指標的評價，則按照優(yōu)、良、中、差4個級別，以參評人數(shù)占比列出評價矩陣R，進而進行模糊綜合評價：

式中：?為按最大隸屬度原則進行計算.

按最大隸屬原則，經(jīng)濟效益可以評價為良.同理，可得出社會效益、機械化水平的評價結(jié)果.可以看出，給出的模型基本符合實際情況，建立的模型是可行且可操作的.同時通過組合權(quán)重，也可以對不同的機械配置方案進行比較評價.因此，該模型在養(yǎng)護機械配置這樣1個多目標的動態(tài)評價是較為合適的.由于模型是在普適性的基礎(chǔ)上建立的，模型對應(yīng)的指標權(quán)重相對量化，體系評價又相對靈活，所以該模型在其他領(lǐng)域的機械配套方案評價中也可應(yīng)用，評價體系具有較為廣泛的適應(yīng)性.

4 結(jié)論

從上述分析可以看出，將德爾菲法和層次分析法相結(jié)合，是1種定性分析與定量分析相結(jié)合的多目標決策分析方法，可以較好地解決養(yǎng)護機械配置這樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多準則、多目標決策問題.通過效果檢驗也可以看出，其結(jié)果基本符合實際情況.該評價方法可以輔助進行機械的方案選優(yōu)，作為機械配置比較與評估等的參考依據(jù)，給科學(xué)評價機械配置問題提出了1個新的思路與分析研究的模型.

［1］凌勇，湯世才，吳國進.安徽省公路機械化養(yǎng)護工區(qū)的機械配置［J］.筑路機械與施工機械化，1999，16（81）：51-53.LING Yong，TANG Shicai，WU Guojin.Machinery configuration of road maintenance machinery in Anhui Province［J］.Road Machinery ＆ Construction Mechanization，1999，16（81）：51-53.

［2］李程，曹曉旭，高玉光，等.高速公路道路養(yǎng)護半徑的確定［J］.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，9（2）：35-37.LI Chen，CAO Xiaoxu，GAO Yuguang，et al.Establishment of radius for maintaining an expressway［J］.Journal of Liaoning Provicial College of Communication，2007，9（2）：35-37.

［3］馬健萍，何挺繼，呂永雄.高速公路養(yǎng)護機械配置方案綜合評估［J］.西安公路交通大學(xué)學(xué)報，2001，21（1）：99-102.MA Jianping，HE Tingji，LV Yongxiong.Evaluation of highway maintenance machinery configuration［J］.Journal of Xi’an Highway U-niversity，2001，21（1）：99-102.

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［5］KAMAL M，SUBHI A I，Harbi A I.Application of the AHP in project management［J］.International Journal of Project Management，2001，19（1）：19-27.

［6］LI Shanfeng.Decision support for fuzzy comprehensive evaluation of urban development［J］.Fuzzy Sets and Systems，1999，105（1）：1-12.