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        公路通信設(shè)施多級綜合模糊評估技術(shù)研究

        2022-11-10 13:26:46陳景誠
        交通科技與管理 2022年21期
        關(guān)鍵詞:公路因素分析

        陳景誠

        (江西路通科技有限公司,江西 南昌 330000)

        0 序言

        公路通信設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)穩(wěn)定,是公路機(jī)電系統(tǒng)健康運(yùn)行的不可或缺的技術(shù)保障,所以公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)的分析評估技術(shù)對公路安全運(yùn)營應(yīng)用意義不可低估。該文基于案例公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)檢測應(yīng)用,梳理介紹基于層次分析和綜合模糊分析所形成的通信設(shè)施檢查評估模型模糊分析方法,為公路通信系統(tǒng)檢查評估借鑒應(yīng)用提供技術(shù)參考。

        1 公路通信設(shè)施綜合評估模型

        1.1 層次結(jié)構(gòu)化指標(biāo)體系

        層次分析法按照問題的關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)和評估的具體要求,將一個(gè)復(fù)雜問題拆分成一系列關(guān)聯(lián)或影響因素,并且將這些因素按層級關(guān)系給予分組,形成一個(gè)層次化有序遞階的因素結(jié)構(gòu),通過因素之間兩兩比較,獲得各因素參與分析的重要性。傳統(tǒng)層次分析法,使因素概念明了,層次清楚,不足在于該評估分析受到參與分析者的主觀性影響比較大。

        1.2 多級綜合模糊評估模型與計(jì)算

        1.2.1 評估因素集

        評估因素集即為最終評估結(jié)果的集合,其中任何一個(gè)結(jié)果均對應(yīng)一個(gè)評估對象,其表達(dá)見公式(1)所示[1]:

        V系模糊向量,包含和表達(dá)全部計(jì)算結(jié)果,也揭示表達(dá)每1個(gè)評估對象所對應(yīng)的評估級別隸屬度。級別個(gè)數(shù)m在4~9之間取值,級別取值不能過大,否則隸屬函數(shù)的確定會變得困難,但級別取值不能太小,太小則不能滿足質(zhì)量要求。所以在案例分析應(yīng)用中,評估級別采取5個(gè)級別,即,V={V1,V2,V3,V4,V5},具體如表1所示。

        表1 公路通信設(shè)施狀態(tài)評估級別劃分

        1.2.2 評估因素指標(biāo)集

        集中所有影響因素就形成了因素指標(biāo)集,因素指標(biāo)集的表達(dá)見公式(2)所示。其中的u1,u2,……,un表達(dá)評估對象所包含的指標(biāo)因素?cái)?shù)量。

        1.2.3 因素指標(biāo)權(quán)重集

        因素權(quán)重對模糊綜合評估很關(guān)鍵,權(quán)重能夠突出反映各因素在綜合評估體系中的影響和重要性程度,權(quán)重對評估結(jié)果存在直接影響。因素指標(biāo)權(quán)重可以借助多種方法給予確定,較為常見的因素指標(biāo)權(quán)重確定方法,比如專家打分法、頻數(shù)統(tǒng)計(jì)法等。該研究應(yīng)用AHP法計(jì)算確定因素指標(biāo)權(quán)重。權(quán)重集W具體見公式(3)所示。

        式中,w1,w2,……,wn分別表達(dá)ui因素對于目標(biāo)A的隸屬度。

        1.2.4 評估矩陣

        評估矩陣建立在指標(biāo)實(shí)測值基礎(chǔ)上,借助隸屬函數(shù)計(jì)算確立。將量化評估指標(biāo)值,向隸屬度公式帶入,可以獲得各項(xiàng)評估指標(biāo)的隸屬度,從而可獲得評估矩陣R:

        式中,rij——U的uij因素針對V評估級別vj的隸屬關(guān)系狀態(tài),也就是因素ui相對于級別vj的隸屬度。建立評估矩陣是一個(gè)較為關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié),在模糊數(shù)學(xué)中,事物模糊界線以隸屬度標(biāo)注,在該分析中,U因素集和V評估集之間的模糊關(guān)系,在評估矩陣r中,獲得數(shù)理表達(dá)和揭示。

        存在多種隸屬度函數(shù)的確定方法,但基于線型狀態(tài),歸納起來主要為兩種,一種為折線函數(shù),一種為曲線函數(shù)。折線函數(shù),可以較好適應(yīng)存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)指標(biāo)變化的分析情況,現(xiàn)實(shí)分析應(yīng)用中,折線函數(shù)的應(yīng)用相對較多,所以該研究也選擇折線隸屬度函數(shù)分析方式。

        1.2.5 多級綜合模糊評估模型

        在因素指標(biāo)權(quán)重集W和評估矩陣R得以確定后,就可以構(gòu)建下述多級綜合模糊評估模型:

        其含義即為n個(gè)指標(biāo)因素在對應(yīng)權(quán)重系數(shù)i約束下,與m個(gè)評估級別互相結(jié)合在一處,組合形成綜合評估集B。其中bi表達(dá)基于相應(yīng)權(quán)重,ni個(gè)因素使母系統(tǒng)綜合評估為i級別的具體計(jì)算數(shù)值。

        1.2.6 模糊評估計(jì)算

        基于層次遞階結(jié)構(gòu),將評估系統(tǒng)劃分成3個(gè)層次,但模糊評估方法選擇應(yīng)用多級方法[2]。

        (1)一級評估計(jì)算:

        式中,i——準(zhǔn)則中層的i項(xiàng)指標(biāo)因素;n——準(zhǔn)則中層i項(xiàng)指標(biāo)因素下的子指標(biāo)總個(gè)數(shù)。

        (2)二級評估計(jì)算:

        (3)評估計(jì)算結(jié)果處理。該計(jì)算采取加權(quán)平均法處理評估計(jì)算結(jié)果。假設(shè)存在m個(gè)評估級別,亦即為V={v1,v2,……,vm},那么最終的評估計(jì)算結(jié)果是:

        參考V={v1,v2,……,vm}開展取值,允許設(shè)置Vδ閾值,工程應(yīng)用過程中,該閾值通常設(shè)定在60。該計(jì)算用于公路通信設(shè)施功能狀態(tài)評估,如果獲得v≥Vδ的計(jì)算結(jié)果,則意味該公路通信設(shè)施的功能狀態(tài)良好。如果獲得v≤Vδ的計(jì)算結(jié)果,則意味該公路通信設(shè)施的功能狀態(tài)不合格,進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)通信設(shè)施存在技術(shù)和安全問題,相關(guān)責(zé)任部門就需要對其開展維修或養(yǎng)護(hù)處理。

        2 案例簡介

        案例公路是某省7918干線公路骨架網(wǎng)的組成部分,全線85.71 km。區(qū)段共存在7處收費(fèi)站、1處管理分中心、1處橋梁管理站、2處通信設(shè)施管理站、2處服務(wù)區(qū)。項(xiàng)目應(yīng)用綜合評估模型,開展公路通信設(shè)施技術(shù)狀態(tài)檢測評估,為加強(qiáng)公路通信系統(tǒng)檢測、維修和養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持。

        3 公路通信設(shè)施檢測評估

        案例工程應(yīng)用多級綜合模糊評估模型,對通信設(shè)施開展檢測和評估分析。

        3.1 通信設(shè)施檢測的內(nèi)容及要求

        檢測評估內(nèi)容包括:

        3.1.1 外觀檢測

        主要包括下述方面的內(nèi)容:光纜、電纜的配線(架)箱配件是否齊全,安裝是否穩(wěn)固、端正;纜線排列是否有序、齊整、扎綁是否牢固;標(biāo)識是否清楚、正確。預(yù)留是否符合設(shè)計(jì)要求,密封狀態(tài)是否良好。

        3.1.2 相關(guān)資料檢查

        主要包括下述方面的內(nèi)容:

        (1)裝備應(yīng)用檢查。

        (2)設(shè)備出廠資料檢查。

        (3)施工日志檢查。

        (4)相關(guān)分項(xiàng)工程的自檢和數(shù)據(jù)記錄檢查。

        (5)監(jiān)理抽檢記錄資料。

        (6)現(xiàn)場實(shí)地抽檢。

        (7)例行自檢相關(guān)記錄和數(shù)據(jù)檢查。

        3.1.3 軟硬件全面檢查

        對通信設(shè)施的技術(shù)狀態(tài)以及應(yīng)用安全性開展檢查測量。具體實(shí)測項(xiàng)目包括光信號傳輸系統(tǒng)實(shí)測、網(wǎng)絡(luò)接線實(shí)測、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行健康性實(shí)測、通信電源實(shí)測。項(xiàng)目參數(shù)和主要技術(shù)要求系統(tǒng)化、表格化,便于檢查時(shí)逐項(xiàng)系統(tǒng)進(jìn)行。

        3.2 應(yīng)用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

        3.2.1 獲得通信設(shè)施技術(shù)狀況判斷矩陣

        通過發(fā)放調(diào)查表、工程師打分和九分處理,獲得通信設(shè)施技術(shù)狀況斷矩陣。

        3.2.2 獲得準(zhǔn)則層的權(quán)重向量

        基于一致性的要求和特征值,應(yīng)用matlab軟件計(jì)算,獲得矩陣特征最大根λmax。其中光信號傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析矩陣為:

        經(jīng)過matlab計(jì)算,最大A1特征值λmax是5.348 6,其WΓ權(quán)重向量取值[3]:

        一致性驗(yàn)算:

        則向量在光信號傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜準(zhǔn)則層的權(quán)重為:

        由此可以獲得準(zhǔn)則層方面的判別矩陣,而且可以應(yīng)用上面的方法開展光纖信號傳輸系統(tǒng)、語音IP電話系統(tǒng)、通信電源、以太網(wǎng)平臺、目標(biāo)層的權(quán)重向量。

        3.3 應(yīng)用模糊評估開展綜合分析評估

        3.3.1 獲得指標(biāo)評估值

        從通信設(shè)施檢測需要出發(fā),開展指標(biāo)應(yīng)用狀態(tài)調(diào)查,進(jìn)而基于λ=0.75×λ1+0.25×λ2公式,計(jì)算獲得各指標(biāo)取值。公式中的λ為單指標(biāo)的測評值,λ1為項(xiàng)目實(shí)際檢測得分,λ2為外觀檢查所得分值。

        3.3.2 指標(biāo)層單因素評估和模糊評估

        對已經(jīng)獲得的結(jié)果作無量綱化處理,再開展各指標(biāo)值的計(jì)算。繼續(xù)針對光信號傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析開展計(jì)算:

        光信號傳輸系統(tǒng)的B1總計(jì)包括5個(gè)主要技術(shù)指標(biāo):系統(tǒng)裝備的連接可靠性C11、接收功率C12、發(fā)送功率C13、接收信號靈敏度C14、誤碼控制指標(biāo)C15。

        統(tǒng)一整合各單因素評估結(jié)果,獲得B1的模糊分析矩陣R1:

        以此類推,能夠逐個(gè)計(jì)算出B2~B5的模糊分析矩陣R2~R5。

        3.3.3 準(zhǔn)則層模糊評估

        繼續(xù)針對光信號傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的準(zhǔn)則層分析開展計(jì)算:

        依此類推,可以獲得準(zhǔn)則層B2~B5的一級模型評估結(jié)果。

        3.3.4 目標(biāo)層模糊評估

        將一級評估結(jié)果B1~B5組,開展矩陣組合,進(jìn)而獲得二級評估矩陣R,即:

        通過二級評估模型,獲得對目標(biāo)層的模糊分析評估,具體結(jié)果如下:

        最終獲得案例高速公路光信號傳輸系統(tǒng)以及相關(guān)線纜的檢測評估結(jié)論,見表2所示。

        表2 案例高速公路光信號傳輸系統(tǒng)綜合評估結(jié)果

        4 結(jié)語

        綜上,開展了公路通信設(shè)施多級綜合模糊評估技術(shù)研究。技術(shù)要點(diǎn)主要包括層次結(jié)構(gòu)化指標(biāo)體系的建立、多級綜合模糊評估模型與計(jì)算過程。并基于案例高速公路工程的通信設(shè)施檢測評估工程應(yīng)用,驗(yàn)證該技術(shù)的分析應(yīng)用過程及適用性。模糊模型分析方法對公路通信設(shè)施開展綜合分析評估,更具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性和工程適用性。

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