■ 馮輝紅 胡勝杰

西南石油大學(xué)土木工程與測繪學(xué)院 成都 610500

0 引言

改革開放以來，我國為了加快經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及文化的發(fā)展進(jìn)程，增大了對(duì)公共工程建設(shè)項(xiàng)目尤其是高速公路建設(shè)項(xiàng)目的投資力度。“十三五”計(jì)劃期間，高速公路通車?yán)锍淘黾又禐?.6 萬km，截至2020年底，全國高速公路突破16.9 萬km[1]。但高速公路建設(shè)施工具有線長面廣、環(huán)境惡劣、工藝流程復(fù)雜、事故多發(fā)的特點(diǎn)[2]，盡管《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》、《公路水運(yùn)工程安全生產(chǎn)監(jiān)督管理辦法》、《企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化基本規(guī)范》、《交通運(yùn)輸企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)實(shí)施方案》的建立和實(shí)施對(duì)于保障高速公路工程安全有一定成效，但是我國仍然有很多施工企業(yè)安全防患意識(shí)薄弱，片面追求短工期、低成本和高利潤，存在安全投入不足、不合理的問題，而這也是導(dǎo)致高速公路施工安全事故頻發(fā)的主要原因[3]。

隨著我國高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)高速公路安全投入的需求也相應(yīng)迅速增長，可現(xiàn)狀則是部分施工企業(yè)的安全投入方向欠準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)欠合理，缺乏科學(xué)理論指導(dǎo)。因此，本文建立高速公路安全投入指標(biāo)體系，進(jìn)行高速公路安全投入合理性的評(píng)價(jià)研究，對(duì)于調(diào)整安全投入的規(guī)模和結(jié)構(gòu)，降低高速公路施工安全事故率，具有重要意義。

針對(duì)安全投入的研究，很多學(xué)者做了大量的研究，也取得了很多研究成果，但是這些研究成果主要集中在煤礦、航運(yùn)和建筑領(lǐng)域。在煤炭領(lǐng)域中，李樹剛[4]等針對(duì)以往安全投入指標(biāo)體系的不足，建立了關(guān)于人員、技術(shù)和管理3 個(gè)維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；陳贊[5]采用改進(jìn)IPSO理論為綠色煤礦安全投入優(yōu)化模型提供計(jì)算方法；趙鵬飛[6]等運(yùn)用M（1,2,3）模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)煤礦安全投入進(jìn)行評(píng)價(jià)研究；王亞東[7]等為了對(duì)企業(yè)安全投入進(jìn)行合理配置，采用DEA方法對(duì)煤礦企業(yè)安全投入效率進(jìn)行評(píng)價(jià)；趙寶福[8]等運(yùn)用灰色系統(tǒng)、最優(yōu)化理論，提出G-INFNs-MCGDM 煤礦安全投入評(píng)價(jià)方法；張祿璐[9]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法確定影響安全投入的因素，建立煤礦安全投入預(yù)測指標(biāo)體系。在航運(yùn)領(lǐng)域中，陳超[10]建立航運(yùn)企業(yè)的安全投入產(chǎn)出模型，為航運(yùn)企業(yè)安全投入的決策提供指導(dǎo)；容敏敏等[11]通過博弈論建立航運(yùn)企業(yè)安全投入的模型，分析航運(yùn)企業(yè)進(jìn)行安全投入決策時(shí)的影響因子；楊玉梅等[12]采用GA-SVR-PSO 計(jì)算方法，優(yōu)化航運(yùn)安全投入配置并降低事故經(jīng)濟(jì)損失。在建筑工程領(lǐng)域中，Jimmie Hinze[13]基于施工企業(yè)安全投入管理的研究列舉出包括安全制度、教育管培及裝備維護(hù)等8 項(xiàng)安全投入因素，為建立完善的安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系提供科學(xué)依據(jù)；Reiman T[14]提出了從結(jié)果、監(jiān)督、激勵(lì)方面對(duì)安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行合理的劃分；姜慧[15]等為解決建筑行業(yè)存在安全投入的不足及不合理的問題，運(yùn)用聚類分析及熵權(quán)法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重來進(jìn)行對(duì)安全投入合理性的評(píng)價(jià)；李曉娟[16]等對(duì)建筑企業(yè)安全投入的構(gòu)成進(jìn)行分析，采用突變級(jí)數(shù)法對(duì)安全成本投入進(jìn)行評(píng)價(jià)；孫瑞彬[17]為提高施工企業(yè)安全投入的積極性和改善施工企業(yè)安全狀況的基礎(chǔ)上構(gòu)建了施工企業(yè)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。而對(duì)于公路工程項(xiàng)目安全投入的研究較少，并且多數(shù)學(xué)者集中對(duì)一般公路工程安全投入的構(gòu)成以及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行研究，如湯沙沙[18]等構(gòu)建公路工程安全投入的指標(biāo)體系，并采用關(guān)聯(lián)分析法優(yōu)化調(diào)整各項(xiàng)安全成本；唐承鐵[19]等根據(jù)事故損失與各項(xiàng)安全投入的關(guān)聯(lián)度，優(yōu)化施工安全投入的合理配比；劉偉軍[20]等研究公路工程項(xiàng)目的安全投入的構(gòu)成，在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)建立公路工程的安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

通過對(duì)上述文獻(xiàn)分析可知，前人對(duì)煤礦、航運(yùn)和建筑工程領(lǐng)域安全投入的研究相對(duì)成熟，

而對(duì)公路工程安全投入評(píng)價(jià)的研究較少。并且高速公路與一般公路工程建設(shè)施工相比，具有線長面廣、環(huán)境惡劣、工藝流程復(fù)雜、事故多發(fā)的特點(diǎn)，對(duì)安全投入合理性的要求更高?；诖耍疚难芯靠紤]到高速公路安全投入構(gòu)成復(fù)雜、費(fèi)用明細(xì)多，以及評(píng)價(jià)定量難度大，根據(jù)國家對(duì)企業(yè)安全投入使用辦法及既有研究成果，利用安全投入分解結(jié)構(gòu)法（SCBS）分析安全投入的構(gòu)成并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。提出了基于黃金分割理論的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全投入評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建了高速公路安全投入評(píng)價(jià)模型，通過遂德高速公路三臺(tái)段安全投入評(píng)價(jià)的實(shí)例，驗(yàn)證了該模型的可靠性和適用性。

1 高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定

高速公路安全投入的構(gòu)成包括用于對(duì)安全教育培訓(xùn)的投入、安全防護(hù)設(shè)施的投入、勞動(dòng)保護(hù)的投入、文明施工管理的投入[18]。結(jié)合高速公路安全投入構(gòu)成復(fù)雜、費(fèi)用明細(xì)多，評(píng)價(jià)定量難等特點(diǎn)和實(shí)際工程情況，在以往研究和專家如陸寧、姜慧和陳大偉等[2,15,21]對(duì)安全投入構(gòu)成分類的基礎(chǔ)上，根據(jù)《企業(yè)安全生產(chǎn)費(fèi)用提取和使用管理辦法》(財(cái)企[2012]16 號(hào))[22]，利用SCBS（安全成本分解結(jié)構(gòu)）方法，從安全投入的構(gòu)成出發(fā)，建立了以安全教育投入、勞動(dòng)防護(hù)投入、安全設(shè)施投入、應(yīng)急技術(shù)投入、檢測評(píng)估投入、文明施工投入和安全管理投入等7個(gè)維度涵蓋30個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分層次構(gòu)建了科學(xué)、系統(tǒng)、有效的高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 人員投入

（1）安全教育投入是指工作人員接受施工安全教育和培訓(xùn)的投入[18]，包括安全施工宣傳投入和安全教育培訓(xùn)投入。

（2）勞動(dòng)防護(hù)投入是施工企業(yè)購置勞保用品的投入，包括安全防護(hù)用品投入、安全防護(hù)用品更新投入。

1.2 技術(shù)設(shè)施投入

（1）安全設(shè)施投入是配置、完善和維護(hù)安全防護(hù)設(shè)施的投入，包括施工用電防護(hù)投入、安全網(wǎng)和防護(hù)棚裝置投入、現(xiàn)場安全通道投入、消防器材配置投入、施工機(jī)械保護(hù)投入、警示標(biāo)志投入、臨邊及洞口保護(hù)投入。

（2）應(yīng)急技術(shù)投入是指針對(duì)突發(fā)情況而提前采取應(yīng)對(duì)措施所產(chǎn)生的費(fèi)用[24]，包括應(yīng)急救援設(shè)備投入、應(yīng)急預(yù)案編制投入、應(yīng)急演練投入、危險(xiǎn)源評(píng)估投入、危險(xiǎn)源整改投入。

（3）檢測評(píng)估投入是對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行安全評(píng)價(jià)和咨詢，對(duì)安全設(shè)施和設(shè)備檢驗(yàn)的投入，包括日常和專項(xiàng)安全檢查投入、安全設(shè)施檢測投入、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)投入、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估投入。

1.3 文明管理投入

（1）文明施工投入是用于施工現(xiàn)場布置文明施工措施，購置相關(guān)設(shè)施的投入，包括施工圍擋投入、地面硬化投入、現(xiàn)場綠化投入、施工環(huán)保投入、排水設(shè)施投入、雇傭環(huán)衛(wèi)工和安保投入。

（2）安全管理投入是管理部門的日常工作、運(yùn)營及安全員薪酬待遇的投入[24]，包括管理人員辦公投入、安全施工組織管理投入、安全保險(xiǎn)投入、安全員工資投入。

2 基于黃金分割理論的改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全投入評(píng)價(jià)模型

本文以高速公路安全投入評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)層作為輸入層，將準(zhǔn)則層作為輸出層；再以準(zhǔn)則層作為輸入層，將高速公路安全投入合理性評(píng)價(jià)作為輸出層。因此黃金分割理論的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型，包括7個(gè)基于準(zhǔn)則層和1個(gè)目標(biāo)層的評(píng)價(jià)模型。邀請高速公路規(guī)劃設(shè)計(jì)組和施工組專家對(duì)實(shí)際施工情況進(jìn)行分析，得出指標(biāo)層各指標(biāo)的得分情況。基于黃金分割理論的改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型流程如圖2所示。

圖2 基于黃金分割理論的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型流程圖

2.1 建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集

為了使高速公路安全投入的評(píng)價(jià)過程科學(xué)、合理，首先建立評(píng)價(jià)等級(jí)，并將高速公路安全投入指標(biāo)的評(píng)價(jià)量化。高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系從左向右分為兩層，邀請專家對(duì)指標(biāo)層的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)并展開研究，首先構(gòu)建第二層級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)集U:

其中：ui表示指標(biāo)體系集U中的第i項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖1所示。

然后建立評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)集V:

其中：Vj表示評(píng)價(jià)集V中第j種評(píng)價(jià)，高速公路安全投入的評(píng)價(jià)等級(jí)共5級(jí)，即

V={合理，比較合理，基本合理，較不合理，不合理}

為了便于計(jì)算，劃分具體隸屬度值與評(píng)價(jià)等級(jí)如表1所示。

表1 評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解模型

在基于黃金分割理論的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全投入評(píng)價(jià)中，將評(píng)價(jià)樣本由輸入層到達(dá)隱含層，經(jīng)隱含層和輸出層計(jì)算后，得到最終結(jié)果。若輸出結(jié)果不在預(yù)期值的范圍，二者差值的平方作為誤差反向傳至輸入層，并均分到各個(gè)單元。將模型不斷進(jìn)行訓(xùn)練，直到結(jié)果與預(yù)期相符，或達(dá)到規(guī)定的運(yùn)算次數(shù)，其結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立

（1）隱含層數(shù)量。由于單隱含層可以連接其他層的全部單元，所以設(shè)置隱含層的層數(shù)為單層。

（2）隱含層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。目前沒有公認(rèn)的公式和方法確定隱含層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以往學(xué)者均采用試錯(cuò)法和理論推導(dǎo)的方法。黃金分割理論淘汰了傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)選節(jié)點(diǎn)的方法，減少了大量的試錯(cuò)計(jì)算，使網(wǎng)絡(luò)模型快速收斂，并用小規(guī)模的樣本逼近訓(xùn)練，使計(jì)算結(jié)果更精確。因此將“黃金分割法”[23]應(yīng)用到BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，求解步驟如下：

其中：I表示輸入層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù);J表示輸出層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù);L表示隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

其中：E(g1)、E(g2)表示g1、g2的均方誤差。

④將式（5）代入式（4），重復(fù)②、③，直到無法再得到新的g1、g2為止。

⑤上式得到的L即為隱含層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，求解過程結(jié)束。

（3）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練與檢驗(yàn)

在BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型建立后，將高速公路安全投入評(píng)價(jià)樣本數(shù)據(jù)隨機(jī)分為兩部分，分別用于訓(xùn)練學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)。

2.2.2 訓(xùn)練樣本集的建立

由于訓(xùn)練樣本的優(yōu)劣會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，所以訓(xùn)練樣本的數(shù)量應(yīng)該盡可能的多，盡量覆蓋所有的評(píng)價(jià)等級(jí)。訓(xùn)練樣本通過專家的評(píng)價(jià)值構(gòu)建，通過問卷調(diào)查收集高速公路施工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位的專家意見，對(duì)本文建立的高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。訓(xùn)練樣本集F：

式中fij表示專家對(duì)第i個(gè)樣本的第j項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)；ri表示第i個(gè)樣本隸屬于評(píng)價(jià)集V中的評(píng)價(jià)等級(jí)。

（3）訓(xùn)練算法的設(shè)計(jì)

為提高BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型搜索速度，采用自適應(yīng)附加動(dòng)量梯度下降法，提高動(dòng)量項(xiàng)權(quán)重的糾正量，加快糾正的速度。學(xué)習(xí)公式為：

其中：w(k)，w(k- 1)，w(k- 2)分別是k，k- 1，k- 2 的權(quán)值；α表示動(dòng)量學(xué)習(xí)率。

2.3 高速公路安全投入合理性評(píng)價(jià)算法

（1）在訓(xùn)練完畢的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型中輸入檢測數(shù)據(jù)C，得到結(jié)果T。

其中：cij表示第i個(gè)樣本中對(duì)第j項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

其中：tij表示第i個(gè)樣本隸屬于評(píng)價(jià)集V中的第vij種評(píng)價(jià)的隸屬程度。

（2）將專家的評(píng)價(jià)結(jié)果定量化，對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，得到評(píng)價(jià)結(jié)果ηi。

其中：ηi表示第個(gè)i樣本經(jīng)過改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算后輸出結(jié)果中的最大值。

（3）高速公路安全投入評(píng)價(jià)的不同等級(jí)vj的占比βj為：

其中：sum(vj(ηj))表示由ηj對(duì)應(yīng)的第vj種等級(jí)的樣本總數(shù)，高速公路安全投入整體評(píng)價(jià)趨向于最大的βj對(duì)應(yīng)的第vj種評(píng)價(jià)等級(jí)

（4）總計(jì)高速公路安全投入的每種評(píng)價(jià)等級(jí)所占的比例βj之后，評(píng)價(jià)結(jié)束。

3 案例分析

3.1 工程概況

遂德高速公路三臺(tái)段處于綿陽市三臺(tái)縣，途經(jīng)觀橋鎮(zhèn)和紫河鎮(zhèn)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)為雙向四車道，設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬度26 米，線路全長27.83km，合同總造價(jià)為28.24 億人民幣，觀橋鎮(zhèn)和景福鎮(zhèn)均設(shè)有互通。該項(xiàng)目施工企業(yè)重視各項(xiàng)安全投入指標(biāo)的投入，從未出現(xiàn)重大安全傷亡事故。針對(duì)圖1所列高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)本工程進(jìn)行評(píng)價(jià)如下。

3.2 建立高速公路安全投入評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集

以該高速公路安全投入的指標(biāo)層作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層，將高速公路安全投入的準(zhǔn)則層作為輸出層，然后再以7 個(gè)準(zhǔn)則層作為輸入層，將高速公路安全投入評(píng)價(jià)作為輸出層。基于改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全投入評(píng)價(jià)模型，包含7個(gè)基于準(zhǔn)則層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型和1個(gè)基于目標(biāo)層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型。

因遂德高速公路項(xiàng)目具有安全投入構(gòu)成復(fù)雜、費(fèi)用明細(xì)多、施工難度大等特點(diǎn)，其建設(shè)需多部門共同合作，并涉及技術(shù)、管理、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域的專家。為避免僅由單一領(lǐng)域或部門專家進(jìn)行評(píng)分，并保證專家的組成結(jié)構(gòu)合理，從政府管理部門、工程發(fā)包方、勘察設(shè)計(jì)方、施工總承包方、工程監(jiān)理方、學(xué)校及科研機(jī)構(gòu)等部門中挑選具有中高級(jí)職稱的管理人員、現(xiàn)場項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)負(fù)責(zé)人、具有國家注冊執(zhí)業(yè)資格證書的建造師、造價(jià)師等發(fā)放并回收150 份問卷，其中有30 份問卷不合格，為無效問卷，有效率為80%。根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果整理出120組數(shù)據(jù)作為待評(píng)價(jià)樣本。由于篇幅限制，表2只列出了部分樣本。

表2 待評(píng)價(jià)樣本

其中表2中ui表示圖1中30 項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，qi表示樣本序號(hào)。

3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解模型

高速公路安全投入合理性評(píng)價(jià)關(guān)注所有的評(píng)價(jià)樣本隸屬于各個(gè)等級(jí)的比例即綜合評(píng)價(jià)情況，設(shè)置單個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)。為迅速確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量，引入黃金分割理論，選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型均方誤差最小或迭代次數(shù)最少時(shí)對(duì)應(yīng)的隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，構(gòu)建各BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如表3所示。

表3 各BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本文通過詢問專家得到100 個(gè)樣本作為樣本集，包括80 個(gè)訓(xùn)練樣本，20 個(gè)檢測樣本，表4列出了部分訓(xùn)練樣本。對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，設(shè)置BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練次數(shù)為10000 次，精度為e= 1 × 10-4，得到各BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。利用該算法將剩余20 組檢測樣本導(dǎo)入模型，可得到檢測樣本的評(píng)價(jià)結(jié)果，如圖3所示。接下來將待評(píng)價(jià)樣本輸入到該算法，對(duì)評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行評(píng)價(jià)，表6為輸出結(jié)果集。

表4 訓(xùn)練樣本集

表5 各BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的檢驗(yàn)結(jié)果

表6 評(píng)價(jià)樣本輸出結(jié)果集

3.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)結(jié)果分析

（1）從圖4中20 組檢測樣本的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，只有第14個(gè)樣本的仿真結(jié)果與真實(shí)值不符，其余樣本都可以被準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；由表5可以看出，8個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的自檢正確率均為100%，檢驗(yàn)正確率最低為99.50%，在可接受的范圍內(nèi)，說明訓(xùn)練效果較好，結(jié)果有效。因此，說明8 個(gè)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的高速公路安全投入評(píng)價(jià)算法精確度高，能夠客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)高速公路安全投入的合理性。

圖4 改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢驗(yàn)樣本評(píng)價(jià)

（2）利用上述的基于黃金分割理論的改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型和高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)四川省在建的遂德高速公路三臺(tái)段的安全投入進(jìn)入評(píng)價(jià)分析，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，5%的樣本對(duì)該項(xiàng)目安全投入的評(píng)價(jià)為合理，88.33%的樣本評(píng)價(jià)為比較合理，6.67%的樣本評(píng)價(jià)為基本合理，如表7所示。因此，采用改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型確定案例公路的安全投入評(píng)價(jià)等級(jí)為比較合理。在實(shí)際施工中，該項(xiàng)目施工企業(yè)重視各項(xiàng)安全投入指標(biāo)的投入，從未出現(xiàn)重大安全傷亡事故，與評(píng)價(jià)模型得出的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)模型的適用性。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，5%的樣本對(duì)該項(xiàng)目安全投入的評(píng)價(jià)為合理，88.33%的樣本評(píng)價(jià)為比較合理，6.67%的樣本評(píng)價(jià)為基本合理，如表7所示。因此，采用改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)該項(xiàng)目安全投入的評(píng)價(jià)為比較合理，與施工現(xiàn)場實(shí)際情況基本一致，驗(yàn)證了該模型對(duì)高速公路安全投入評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

表7 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)論

（1）本文為解決高速公路安全投入構(gòu)成復(fù)雜、評(píng)價(jià)定量難，以及施工企業(yè)普遍存在安全投入力度不足且權(quán)重配比不合理的問題，通過分析高速公路安全投入的構(gòu)成特點(diǎn)，采用安全成本分解結(jié)構(gòu)法（SCBS）從人員、技術(shù)設(shè)施和文明管理角度構(gòu)建了科學(xué)合理的高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）設(shè)計(jì)基于黃金分割理論的改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全投入評(píng)價(jià)模型，其中包含7 個(gè)基于準(zhǔn)則層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型和1個(gè)基于目標(biāo)層的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型。通過對(duì)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使得網(wǎng)絡(luò)輸出達(dá)到期望的精度。

（3）在本文中，改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型摒棄了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)模型計(jì)算各項(xiàng)安全投入指標(biāo)權(quán)重的步驟，避免評(píng)價(jià)結(jié)果受到專家主觀因素和依賴經(jīng)驗(yàn)公式等影響。改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型具有較強(qiáng)的適用性，評(píng)價(jià)模型能夠?qū)ψ陨磉M(jìn)行自我組織、自我學(xué)習(xí)，可以根據(jù)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練。該方法應(yīng)用于高速公路安全投入合理性評(píng)價(jià)的優(yōu)勢在于改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型具有超高速運(yùn)算的能力、具有容量大的記憶存儲(chǔ)能力、較強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力、較高的容錯(cuò)率。因此，采用改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)高速公路安全投入評(píng)價(jià)更加客觀、合理。

（4）為迅速確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)量，提出采用黃金分割理論的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的算法，選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型均方誤差最小或迭代次數(shù)最少時(shí)對(duì)應(yīng)的隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，從而構(gòu)建各BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該算法能夠快速確定隱含層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，能兼顧BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近能力和泛化能力，精度較高。

（5）以遂德高速公路安全投入評(píng)價(jià)為案例，從20 組檢測樣本的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，只有一個(gè)樣本的仿真結(jié)果與真實(shí)值不符，其余樣本都可以被準(zhǔn)確評(píng)價(jià)；各個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型訓(xùn)練結(jié)果的自檢正確率均為100%，檢驗(yàn)正確率均在99.50%以上，滿足高速公路安全投入評(píng)價(jià)的要求。評(píng)價(jià)結(jié)果表明：采用改進(jìn)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)模型確定案例公路的安全投入評(píng)價(jià)等級(jí)為比較合理，評(píng)價(jià)結(jié)論與該工程實(shí)際情況基本一致，驗(yàn)證了本文構(gòu)建的高速公路安全投入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系科學(xué)合理，提出的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法保證了速度和精確度，為高速公路安全投入合理性評(píng)價(jià)提供參考和借鑒思路。

（6）本文僅考慮高速公路安全投入合理性的整體評(píng)價(jià)，下一階段將綜合考慮各個(gè)安全投入指標(biāo)的重要程度，更加準(zhǔn)確的計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。