蔣玉國程學(xué)慶李月

（1上海鐵路局連云港站副站長、工程師，江蘇連云港222000；2西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院碩士研究生，四川成都610031）

接軌站施工工程重要度評價體系研究

蔣玉國1程學(xué)慶2李月3

（1上海鐵路局連云港站副站長、工程師，江蘇連云港222000；2西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院博士、副教授，四川成都610031；3西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院碩士研究生，四川成都610031）

高鐵與既有線接軌站施工項目中單體工程眾多，對這些單體工程的重要度進(jìn)行評價有助于施工資源的合理配置。通過分析接軌站施工項目的內(nèi)在特點，總結(jié)了評價指標(biāo)選取的原則，利用經(jīng)過層次分析法改進(jìn)的熵值法作為指標(biāo)權(quán)重的確定算法，進(jìn)而建立了接軌站施工工程重要度評價體系。以連云港站站改的一個子項目作為實例進(jìn)行分析，并對其中的5個單體工程重要度進(jìn)行評價。

高鐵；接軌站施工；重要度評價；層次分析法；熵值法

0 引言

隨著我國高鐵的快速發(fā)展，為了充分吸收既有線沿線主要客流來源，實現(xiàn)旅客的現(xiàn)代化運輸，達(dá)到既有線擴(kuò)能的目的，可以預(yù)見，高鐵與既有線的接軌站的施工修建會日益頻繁[1]。

相比于其他鐵路施工項目，接軌站施工具有以下特點：單體工程多；工期長；預(yù)算控制復(fù)雜；安全風(fēng)險大；牽扯多家單位；運輸與施工矛盾突出；組織難度大[2]?；谝陨线@些特點，傳統(tǒng)上又缺少對接軌站施工工程重要程度系統(tǒng)性的評價體系研究，決策者難以為各單體工程制訂合理的施工資源配置計劃。

因此，理清接軌站施工項目中各項單體工程之間的關(guān)系，評價各單體工程的重要程度，建立一個有效的接軌站施工工程權(quán)值的評價體系，對各單體工程合理調(diào)配資源，對整個接軌站施工組織預(yù)案的科學(xué)編制都具有重要的意義[3]。本文即致力于建立一個合理的施工工程重要度評價體系。

單體工程的重要度在本研究中被定義為在一個施工項目中，由多個評價指標(biāo)通過一定的算法得出的該單體工程重要程度的量化值，屬于一個系統(tǒng)內(nèi)的相對性數(shù)值。

重要度的定量研究是一個多指標(biāo)的綜合評價問題，而建立評價體系的通常做法是選擇合理的評價指標(biāo)，再用相應(yīng)的算法計算評價指標(biāo)的權(quán)重，最后得到各單體工程的重要度值。

1 評價指標(biāo)

1.1 評價指標(biāo)的選擇

高鐵與既有線的接軌站施工組織是對接軌站建設(shè)施工過程中諸要素的合理組織，即根據(jù)擬建鐵路工程項目的特點，從人力、資金、材料、機(jī)械和施工方法等方面進(jìn)行科學(xué)合理的安排。施工組織的目標(biāo)是使整個項目在施工中達(dá)到時間上耗費少，工期短；質(zhì)量上精度高，功能好；資源上供應(yīng)及時，均衡度高；預(yù)算上高效、有序，保證項目成本的有效控制。并根據(jù)施工過程的復(fù)雜性和具體施工項目的特殊性，盡量保持施工生產(chǎn)的連續(xù)性、均衡性和協(xié)調(diào)性，以實現(xiàn)生產(chǎn)活動的最佳經(jīng)濟(jì)效果[4]。

建立接軌站施工工程重要度評價體系的目的在于使施工資源得到合理分配，這亦是施工組織的目標(biāo)之一，在某種意義上，建立接軌站施工工程重要度評價體系從屬于施工組織的范疇。在選擇評價指標(biāo)時可以參考施工組織的四方面管理內(nèi)容，即工期管理，預(yù)算管理，安全風(fēng)險管理，施工與運輸?shù)膮f(xié)調(diào)管理，評價指標(biāo)的選取也應(yīng)從以上四個方面出發(fā)。在選取具體評價指標(biāo)時，應(yīng)遵循以下重要原則[5]。

1）系統(tǒng)性。單一或少量的指標(biāo)往往只能反映出評價對象的一個側(cè)面，而無法反映出整體。確定評價指標(biāo)體系時，必須考慮接軌站施工項目的整體構(gòu)成，并針對各個組成部分選取全面的指標(biāo)。

2）獨立性。接軌站施工項目是一個包含多因素的龐雜系統(tǒng)，各影響因素之間的關(guān)系多為交互形式，這將導(dǎo)致評價結(jié)果的失真。為避免這種情形，在評價指標(biāo)選取過程中，需保持指標(biāo)之間的相對獨立，至少達(dá)到分析性質(zhì)上相互無關(guān)聯(lián)。

3）科學(xué)性。在選取指標(biāo)時，不必面面俱到，不放過系統(tǒng)中任一個影響因素，只需要具有一定的理論支持和代表性，并能客觀表現(xiàn)該工程在整體項目中的地位與重要程度。

4）可操作性。在指標(biāo)選取時，需做到突出重點又能概括全局，數(shù)據(jù)易于收集，無論是定性指標(biāo)還是定量指標(biāo)都需注重全面與重點的結(jié)合。

1.2 評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)處理

接軌站施工工程重要度綜合評價的數(shù)學(xué)模型由單體工程集U、評價指標(biāo)集V、評價矩陣X及決策矩陣A組成。

設(shè)單體工程集U={u1，u2，L，...，um}中有m個工程，評價指標(biāo)集V={v1，v2，L，...，vn}中有n個評價指標(biāo)。即該接軌站項目有m個需要評估重要度的單體工程，涉及到n個指標(biāo)，則評價指標(biāo)組形成一個評估的原始數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n，其中xij為第i個工程的第j個重要度評價指標(biāo)的值。

由于單體工程重要度是一個系統(tǒng)內(nèi)的相對數(shù)值，因此評價指標(biāo)的定值也是相對的。為了各指標(biāo)對比的方便，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

當(dāng)j指標(biāo)為重要度正相關(guān)指標(biāo)，aij=（xij-minxj）/（maxxj-minxj）。

當(dāng)j指標(biāo)為重要度負(fù)相關(guān)指標(biāo)，aij=（maxxj-xij）/（maxxj-minxj）。

其中minxj，maxxj為第j個指標(biāo)的最小值和最大值。

繼而可以得到?jīng)Q策矩陣A=(aij)m×n。

2 建立重要度評價體系

2.1 評價指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的確定方法眾多，例如：綜合加權(quán)法、層次分析法、主成分分析法、因子分析法以及熵值法等。但是，這些方法大部分存在某些不足，如：層次分析法由于級差異比較大，往往不能滿足相對完善的指標(biāo)權(quán)重的合理賦值，評價結(jié)果趨于主觀；綜合加權(quán)法會造成某些指標(biāo)的重復(fù)疊加和強(qiáng)化，從而影響評價結(jié)果；主成分分析法只適用指標(biāo)之間的相關(guān)性比較高的情況；而熵值法的計算結(jié)果雖然比較客觀，但缺少專業(yè)人員的常識和經(jīng)驗，得到的指標(biāo)權(quán)重可能脫離實際[6]。本文采用經(jīng)過層次分析法改進(jìn)的熵值法作為指標(biāo)權(quán)重確定算法。

2.1.1 層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是將與決策相關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。AHP的原理，是指將一個復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個目標(biāo)或準(zhǔn)則，進(jìn)而分解為多指標(biāo)（或準(zhǔn)則、約束）的若干層次，通過定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序（權(quán)數(shù)）和總排序，以作為目標(biāo)（多指標(biāo)）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。

具體做法：層次分析法對指標(biāo)賦權(quán)時，首先通過專家對指標(biāo)相對重要度進(jìn)行兩兩成對比較，由兩兩對比結(jié)果得到判斷矩陣，對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗；若滿足一致性要求，則求判斷矩陣的最大特征值對應(yīng)的特征向量并進(jìn)行歸一化即求出權(quán)重[7]。

2.1.2 熵值法

在信息論中，熵是對不確定性的一種度量。信息量越大，不確定性就越小，熵也就越??；信息量越小，不確定性越大，熵也越大。根據(jù)熵的特性，可以通過計算熵值來判斷一個事件的隨機(jī)性及無序程度，也可以用熵值來判斷某個指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越大，該指標(biāo)對綜合評價的影響越大。

評估時，各指標(biāo)所包含的信息量不同，導(dǎo)致它們對評估系統(tǒng)的分辨作用不同。當(dāng)某一指標(biāo)在各評估對象中的差異較大時，說明其包含的信息量多、對評估系統(tǒng)的分辨能力強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)給其賦予較大的權(quán)重。熵值法正是基于此的賦權(quán)方法[8]。

2.2 改進(jìn)的熵值法

熵值法基于各指標(biāo)的信息量對其賦權(quán)，思路清晰、方法簡單，但當(dāng)某個指標(biāo)的指標(biāo)值離散程度較大時，該指標(biāo)的權(quán)重會很大，導(dǎo)致單一指標(biāo)影響最終的評估結(jié)果。依據(jù)層次分析法的思想，對指標(biāo)的差異性系數(shù)gj進(jìn)行兩兩成對比較，將比較結(jié)果映射到1-9標(biāo)度中，進(jìn)而得到基于指標(biāo)信息熵的判斷矩陣，求解該矩陣的最大特征根對應(yīng)的特征向量，將該特征向量作為指標(biāo)的最終權(quán)重值[9-11]。

在接軌站施工權(quán)重評價中涉及到m個單體工程、n個評價指標(biāo)，這樣形成一個評估的原始數(shù)據(jù)矩陣X=(xij)m×n，對應(yīng)的決策矩陣為A=(aij)m×n。利用層次分析法改進(jìn)的熵值法計算每個評價指標(biāo)的權(quán)重，其具體做法如下：

1）計算第j個指標(biāo)下第i個單體工程的比重pij：

2）計算第j個指標(biāo)的熵值ej：

3）計算第j個指標(biāo)的差異性系數(shù)gj：

4）求最大的差異性系數(shù)比D：

式中α為調(diào)整系數(shù)，表示在改進(jìn)熵值法中使用的最大標(biāo)度值。若D≤9，則α取最接近D的整數(shù)，否則取α=9。

6）匹配各評價指標(biāo)標(biāo)度對應(yīng)的1-9標(biāo)度值bj：

1-9標(biāo)度和其映射值間的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。bj=1，2，L，9；0≤j≤n。

5）求1-9標(biāo)度的映射比率R：

表1 1-9標(biāo)度與映射值對照表

7）構(gòu)造改進(jìn)熵值法的判斷矩陣P：

8）計算指標(biāo)的權(quán)重值：

利用方根法求出判斷矩陣P的最大特征向量，歸一化處理即為對應(yīng)權(quán)重向量W。

其中wj為第j項評價指標(biāo)的權(quán)重。

值得注意的是從構(gòu)造基于信息熵的判斷矩陣的過程可以看出，指標(biāo)相對重要度的兩兩比較結(jié)果依據(jù)指標(biāo)間的差異性系數(shù)比獲得，不會出現(xiàn)A比B重要，B比C重要，而C比A重要這種不一致的情況，因此對改進(jìn)熵值法中得到的判斷矩陣無需進(jìn)行一致性檢驗。

9）綜上所述，重要度向量I=A*W。

相應(yīng)的，接軌站施工的第i項單體工程重要度Ii的計算式為：Ii=ai*W。

3 實例分析

2015年3月連云港火車站開始封閉施工，作為典型的接軌站施工項目，改造完成后的連云港站將擔(dān)負(fù)連接多條鐵路的中心樞紐功能。然而，連云港站改項目也面臨接軌站施工普遍存在的施工組織難度大，施工資源難以得到合理配置的問題。論文以其中一個子項目（連鹽鐵路跨隴海線鐵路門式墩鋼橫梁吊裝施工項目）作為分析案例，建立相應(yīng)的工程重要度評價體系，為單體工程的資源配置方案制定提供技術(shù)支持。

在選取評價指標(biāo)時，論文從工期管理、預(yù)算管理、安全風(fēng)險管理、施工與運輸?shù)膮f(xié)調(diào)管理這四個施工組織管理角度出發(fā)，挑選了以下7個量化值作為單體工程的評價指標(biāo)：工程施工等級；作業(yè)時長；工程預(yù)算金額；施工封鎖時間；施工影響區(qū)段范圍；配合單位數(shù)；作業(yè)機(jī)械數(shù)。

在連鹽鐵路跨隴海線鐵路門式墩鋼橫梁吊裝施工項目中，共進(jìn)行5次吊裝鋼橫梁作業(yè)，即該項目包含5個單體工程。工程的計劃施工情況如表2所示。

表2 工程計劃施工情況

利用上述研究建立的單體工程重要度評價體系，可得到相應(yīng)的決策矩陣

而利用改進(jìn)后的熵值法，可求出其指標(biāo)權(quán)重向量：

則5個單體工程的重要度評價表如表3。

表3 重要度評價表

（責(zé)任編輯：魏艷紅）

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Importance Evaluation System of Connecting Station Construction Projects

JIANG Yuguo1，CHENG Xueqing2，Li Yue3
(1 Lianyungang Station,Shanghai Railway Bureau,Lianyungang Jiangsu 222000,China；2 School of Transportation and Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031,China；3 School of Transportation and Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu Sichuan 610031,China)

Connecting station construction projects consist of a number of single projects.Importance evaluation of single projects is helpful to allocate construction resources reasonably.By analyzing the inherent characteristics of the connecting station construction project,this article summarizes the principles of evaluation index selection.Using entropy method revised by analytic hierarchy process to determine the index weight,the importance evaluation system of connecting station construction project is established.Finally, an example is given which analyzes a subproject of Lian Yungang station renovation,and the importance of five single projects are evaluated.

high-speed railway;connecting stations construction;importance evaluation;Analytic Hierarchy Process;Entropy method

A

：1004-9746（2016）04-0039-04

2016-06-20）

4 結(jié)語

高鐵與既有線接軌站的建設(shè)日益頻繁，為了讓施工資源得到合理配置，論文建立了接軌站項目單體工程的重要度評價體系。首先分析了接軌站組織的內(nèi)在特點，明確了評價指標(biāo)選取的標(biāo)準(zhǔn)，并將評價指標(biāo)構(gòu)成的評價矩陣歸一化處理得到?jīng)Q策矩陣。利用經(jīng)過層次分析法改進(jìn)后的熵值法列出了計算評價指標(biāo)權(quán)重的步驟與做法，進(jìn)而建立單體工程的重要度的評價體系。實例分析中，根據(jù)實際情況為項目中的5個單體工程選擇了7個評價指標(biāo)，最后得到了5個單體工程的重要度評價表。本文從高鐵與既有線接軌站施工組織的特點出發(fā)，建立了接軌站施工工程重要度評價體系，具有一定的實際應(yīng)用價值。