（交通运输规划与管理专业论文）公路网规划评价指标体系与实施决策方法研究.pdf

摘要随着国民经济持续高速发展，公路运输需求增长强劲，全国进行公路基础设施人规模建设，但大规模的公路基础设施建设需要大量的资金投入，如何将有限的建设资金发挥出最人的效益，这就要求决策人员在公路建设前进行科学评价和对公路网建设项目实施序列进行合理的决策，以保证公路建成后的经济效益和社会效益。公路网规划评价与建设项目实施序列的决策都是公路网规划建设的重要内容。本文从公路网规划评价指标体系着手，总结了指标选取的十条原则，并且在此基础上提出了指标选取的方法，主要有德尔菲法和目标分析法。然后对现有的公路网规划的技术评价指标、经济评价指标和环境影响评价指标进行了归纳总结，并且在对评价指标总结的同时，提出了个别指标计算改进的方法。在对评价指标的敏感性分析的探讨中，将一般用于经济指标的敏感性分析作了拓展，推导出了评价过程的矩阵形式，从而将系统工程中评价指标敏感性分析的方法应用于公路网规划方案评价的指标敏感性分析之中，同时还总结了现有的单个和两个指标敏感性分析的图解方法。在对公路网规划综合评价方法进行讨论时，从综合评价的一般过程出发，先讨论了评价指标的无量纲化计算方法，然后探讨论了权重的计算方法，包括主观赋权法和客观赋权法。在综合评价方法中提出了投影法在公路网规划方案评价中的应用。针对单个评价方法的不足，提出了群体决策方法。在建设项目实施序列优化中，讨论了建设项目关系在项目排序中的应用，用聚类分析将建设项目进行划分然后探讨了建设项目排序方法。此外，本文还探讨了决策支持系统中评价决策子系统的框架设计。关键词：公路网规划评价决策评价指标敏感性分析综合评价群体决策排序方法决策支持系统a b s t r a c tw i t ht h eq u i c kd e v e l o p m e n to f t h en a t i o ne c o n o m y , t h ed e m a n do f t r a n s p o r t a t i o no f t h er o a di si n c r e a s i n gq u i c k l y t h eb a s i cf a c i l i t i e so ft h er o a da r eb u i l ta l lo v e rc o u n t r y al o to fm o n e ya r el a u n c h e di n t ot h el a r g es c a l ec o n s t r u c t i o no f t h er o a d i ti sap r o b l e mt h a th o ww ec a nm a k eu s eo ft h ef i n i t ec a p i t a la n db r i n gt h em a x i m a lb e n e f i t s t h ed e c i s i o n m a k e rm u s ts c i e n t i f i c a l l ye v a l u a l et h ep r o ) e c to ft h er o a dn e t w o r kp l a na n dd e c i d et h eo r d e ro ft h ei t e mp u a i n gi n t op r a c t i c eb e f o r et h er o a ds e tt ob u i l d i ti sg o o dt op r o t e c tt h ee c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s i ti st h ec r i t i c a lc o n t e n to ft h er o a dn e t w o r kp l a nt h a tt h ee v a l u a t i o na n dt h ei r n p l e m e n td e c i s i o n - m a k i n g f i r s t l y , t h i sa r t i c l es u m su pt e np r i n c i p l e so fs e l e c t i n ge v a l u a t e di n d i c e s w h a t sm o r e ，t h ea r t i c l ep r e s e n t st h em e t h o d so fs e l e c t i n ge v a l u a t e di n d i c e s ，i n c l u d i n gd e l p h ia n da i ma n a l y s i st h e nt h ea r t i c l es u m su pt h et e c h n o l o g i c a le v a l u a t e di n d i c e s ，t h ee c o n o m i c a le v a l u a t e di n d i c e sa n dt h ee n v i r o n m e n ti m p a c te v a l u a t e di n d i c e si no r d e rt or e b u i l dap e r f e c te v a l u a t e di n d i c e ss y s t e mt h ea r t i c l em e n d st h ea l g o r i t h m so fo n ee v a l u a t e di n d e x u n d e rt h ed i s c u s s i o n o fs e n s i t i v i t yo fe v a l u a t e di n d i c e s ，t h ea r t i c l ee x t e n d st h er a n g eo fs e n s i t i v i t ya n a l y s i s a n dt h ea r t i c l ed e d u c e st h ef o r m so f t h em a t r i xo f t h ee v a l u a t e dp r o c e s s ，t h ea r t i c l eb r i n g st h ea l g o r i t h m so fs y s t e m se n g i n e e r i n gt ot h ea s s e s s m e n to ft h er o a dp l a n a tt h es a m et i m e ，t h ea r t i c l es u m su pt h ed i a g r a m m a d z i n gm e t h o d so f l h es e n s i t i v i t ya n a l y s i so f o n ea n dt w oe v a l u a t e dl n d i c e s u n d e rt h er e s e a r c ho ft h ea l g o r i t h m so fs y n t h e s i sa s s e s s m e n t ，t h ea r t i c l es u m su 口t h ea l g o r i t h m so fn o n - d i m e n s i o n t h ea r t i c l ep r e s e n t san e wa l g o r i t h m a n di ta l s op r e s e n t st h ea l g o r i t h m so f g r o u pd e c i s i o n - m a k i n gb e c a u s et h es i n g l ea l g o r i t h m so f s y n t h e s i sa s s e s s m e n ta r e n tp e r f e c t u n d e rt h er e s e a r c ho fi t e m sc o m p o s i t o r , t h ea r t i c l es a y st h a ti t e m sr e l a t i o n s h i pa r ea p p l i e dt ol h ei t e mc o m p o s i t o r i t e m sa r ec a r v e du pt h r o u g hc l u s t e r i n ga n a l y s i s t h e nt h ea r t i c l es u m su pt h ea l g o r i t h m so f t h ei t e m sc o m p o s i t o r i na d d i t i o n ，t h ea r t i c l er e s e a r c h e st h ee x p l o i t a t i o no f d d s ，k e yw o r d s ：r o a dn e t w o r kp l a n ，a s s e s s m e n td e c i s i o n - m a k i n g ，e v a l u a t e di n d i c e s ，s e n s i t i v i t ya n a l y s i s ，s y n t h e s i sa s s e s s m e n t ，g r o u pd e c i s i o n - m a k i n g ，a l g o r i t h m so f c o m p o s i t o r , d d si i学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同上作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印，缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：东南大学硕j j 学位论文第一章绪论1 1 研究的背景及意义第一章绪论随着国民经济持续高速发展，公路运输需求强劲增长，全国进行公路基础设藏大规模建设，公路建设得到中央和地方各级政府的重视，“要想富、先修路”，公路建设的重要性逐步为全社会所认识。从统计数字看，到1 9 9 9 年全国公路里程达到1 3 5 万公里，高速公路里程达到i 2 万公里。大规模的公路基础设施建设需要大量的资金投入，九五期间国家对公路基础设施建设投入达8 0 0 0 亿元左右，仅1 9 9 8 年和1 9 9 9 年国家就分别投入资金2 2 4 2 亿元、2 2 4 7 亿元。由丁公路建设涉及了火量的资金投入，如何将有限的建设资金发挥出最大的效益，这就要求决策人员在公路建设前进行科学评价和对公路网建设项目实施序列进行合理的决策，以保证公路建成后的经济效益和社会效益。公路网规划评价与公路网建设项目实施序列的决策是公路网规划建设的核心内容之一。公路网规划的科学决策需要科学的评价理论和功能比较完善的支持工具。评价不是决策，评价为决策服务全面合理的评价结果为科学的决策提供了依据。如何建立一套合理的公路网规划评价指标体系是进行公路网规划方案科学决策所必须解决的问题。国家每年都对公路网建设投入大量的资金，但是建设资金与我国飞速发展的公路建设来比还是不够的。如何台理的运用这些建设资金就需要对公路网建设项目的实施序列进行科学决策，合理的安排公路网建设项目的实施序列。目前，我国已经在公路网规划评价和建设项目实施决策方面做了一些研究，并且取得了一定的成果，国内很多单位也进行了公路网规划决策支持系统的开发，在实际工程项目决策中取得了较好的效果，但是仍然存在了许多问题值得进步地研究和完善。1 2 国内外研究概况1 2 1 国外研究现状由于公路网的评价决策对于公路网的建设有着十分重要的作用，早在2 0 世纪3 0 年代，西方国家的经济人士为了减少投资风险获取最大利润，对项目先进行预测分析和盈利分析，从而来确定项目建设的必要性以及项目建成后的可能收益。到4 0 年代美国人b e n j a m n i nf r a n k l i n 在公路建设中引入评价，提出了费用一效益理论，该方法将项目的效益和成本以单一的货币为单位去度量，但在项目中有些影响因素难以货币化，在这种方法中无法计入。到6 0 年代，敷用值理论发展起来了，这种方法是将性质不同的多种定性定量指标东南大学硕上学位论义第一章绪论都统一_ e j 效崩值来表达，其优点在于能反应决策者的价值观念、决策者的偏好和对风险的态度。但是，效用值理论是建立在个人偏好和主观判断的基础上，在复杂的决策中很难找到代表实际的效用值函数，单一的评价标准也无法区别出备个方案的特点。7 0 年代以来，随着系统学、耗散结构理论、协同论、突变论等科学理论的建立，评价决策理论和方法得到了快速的发展，出现了模糊评价方法、层次分析法等，这些方法能够较好的解决多目标的综台评价狄策。国外对公路网建设项目排序方法的研究也比较早，6 0 年代，单目标排序方法就在美国广泛应片i 于各类公路网建设项目排序中，但这种方法不能全面的反应建设项目的真实情况。到了8 0 年代，随着系统工程理论、运筹学和决策分析技术的发展，出现了多目标综台排序方法。随着计算机发展以及软件的开发，在评价决策方面也出现了很多决策支持系统。美国、英国等国家都开发了公路网规划决策支持系统，但这些系统交通分析功能较强，评价决策功能较弱，同时也缺乏对建设项目的排序。1 2 2 国内研究现状我国公路建设起步较晚，主要是在改革开放以后，我国在公路网规划评价决策方面的研究也在8 0 年代才开始重视。我国最初的公路网规划评价只采用基于“有一无”规划方案的技术评价和经济评价，后又增加了社会环境评价，现又发展为综合评价方法。很多单位都开发了自己的综合评价方法。交通部公路科研所采用模糊评价法，选用路网密度、路网能力适应度、铺面率等作为定量指标：长安大学建立了系统聚类分析方法，选用路网饱和度、技术等级、行程时间、单位里程造价等定量指标；东南大学提出了多层次模糊综合评价法，以技术子系统、经济效益子系统和社会效益子系统组成评价系统，各评价指标权重由层次分析法确定，指标值由模糊定量和等级定量确定。不同的评价决策方法有不同的评价决策指标，目前国内对一些常用的指标体系做了较多的研究，在指标的筛选方面的研究较少，同时在指标的敏感性分析方面也较为缺乏。在建设项目实施序列方面。国内目前主要局限于项目本身的作分析，很少从整个路网全局的角度出发考虑项目实施对路网整体的影响。国内也开发了一些决策支持系统，如辽宁省交通规划设计院开发的公路网建设决策支持系统、同济大学开发的c t p s ，但这些软件不完善，并且交通分析功能强，评价决策功能弱，同时也缺乏公路网建设项目排序的功能。1 3 研究主要内容本文的研究借助模糊数学、运筹学、决策科学和决策支持系统等方面的知识，建立公路网规划的评价指标体系，确定公路网规划的综合评价方法和公路网建设项目实施序歹优化方2东南大学硕士学位论文第一章绪论法，并在此基础上开发评价决策系统。本文研究的主要内容包括以下几个方面：1 公路网规划评价体系研究公路网规划的决策受到许多复杂因素影响，这使得决策者在决策的时候遇到了银大的困难在有的项目中甚至出现了决策错误。建立一套良好的评价指标体系能够对项目方案作出科学全面的评价，保证决策的科学性和合理性。为此，需要考虑以下几个方面：( i ) 评价指标体系的建立评价是通过一些归类的指标按照一定的规则与方法，从某方面或者多方面对评判对蒙的综台状况作出优劣评定。目前，公路网的评价指标已有很多，这些指标包括技术性能、经济效益和环境效益三个方面，但这些指标并不全面，或多或少存在着一些问题，对于一个建设项目，选取不同的指标对评价结果影响很人。本文将在对现有评价指标分析的基础上，总结评价指标选取原则和选取方法，从而建立合理的评价指标体系。( 2 ) 评价指标敏感性分析公路项目的敏感性分析可以指出评价指标对不确定因素豹敏感程度以及不确定因素变化的人小对评价指标的影响程度。通过对评价指标敏感性的分析可以找出公路网规划中的风险因素，从而对公路网建设进行科学的决策。2 综合评价方法研究单个的评价指标是从不同的方面来对方案进行评价只能反应方案的某一因素，相互之间缺乏可比性，对一个方案不同的指标评价的结果可能出现不一致，甚至矛盾。综合评价就是对方案进行整体评价，能够全面系统地反应方案的总体性能得出各方案的优劣，为决策提供依据。因此本文总结和比较原有的综合评价方法优缺点，针对不同的评价指标采用不同的综合评价方法，同时提出一种新的多目标决策方法一投影法应用于公路网综合评价中。3 公路网建设项目实施序列优化决策研究公路网建设资金是有限的，不能同时建设所有的规划路网，需要对公路网建设项目的实施进行合理的安排，分别确定各个时期的建设项目，从而发挥出最大的效益。为此需要研究以t - v g 个方面的内容；( 1 ) 建设项目之间关系研究公路网建设项目之间的关系是研究公路网建设项目实施序列的一个重要基础。公路网建设项目之间的基本关系有竞争、协作、垄断、独立四种，弄清各个建设项目之阔的关系能够有效的避免项目的重复建设，引导公路网合理发展。( 2 ) 建设项目的排序研究公路网建设项目的排序是公路网规划的一个重要环节之一根据具体情况运用优化排序的方法对各个时期内的建设项目进行排序能够合理分配建设资金，引导公路网科学的布局，为公路网项目建设科学决策提供依据。4 评价决策子系统框架设计公路网规划评价决策是一个复杂的过程，不确定因素很多，对于一个科学的决策来说，东南大学硕士学位论文第一章绪论需要考虑多种变化因素，是一个不断反复的过程。为了适应这种多变性和复杂性，必须要有一个完善的评价决策系统与之相适应，从而来提高决策的科学性。根据以上讨论的公路网规划评价指标体系与建设项目实施序列优化方法，对评价决策系统的框架设计原则和功能进行探讨，开发评价决策系统。根据以上的研究内容制定研究的技术路线，见图l l 。图1 1 研究技术路线流程图东南大学硕士学位论文第二章公路网翅划评价指标体系2 1 概述第二章公路网规划评价指标体系公路网的规划受到许多复杂的因素影响，由于这些因素的存在，要求我们针对某些荚键的因素制定的不同的方案，但如何从这些方案中选取一个最优方案就需要我们建立一个科学的行之有效的评价体系对其进行评价。所谓评价就是指依据明确的目标确定系统的属性，并把这种属性转换为主观价值的过程。评价为决策而服务，规划评价的目的有四个。首先，评价是确定各比较方案的价值和确定哪一个方案更加优越的过程；其次，评价为决策者的决策提供主要的信息；再次，评价是一个对评价行为的说明过程；第四，评价可以向规划人员提供进一步研究的范围。具体到公路网的规划评价主要就是对众多规划方案进行综合而系统的定量和定性分析，确定不同方案的相对价值，为路网的设计、优化及决策提供科学的依据。评价根据它的所处的阶段有着不同类型的评价。根据工程建设的程序，主要可以分为规划过程中评价、建设过程中的评价和后评价。规划过程中的评价按评价所处的阶段可以分为现状评价、方案设计评价、方案比选评价、建设时序评价 建设过程中的评价可分为预可行性方案比选评价、可行性方案比选评价、设计阶段的方案比选评价、旃工过程中的评价 2 j ，分类见图2 - 1 。根据评价的内容，则可以分为技术评价、经济评价、环境评价和综合评价咀环境评价又可以进一步分为社会环境影响评价、生态环境影响评价、环境空气影响评价和环境噪声影响评价等。随着公路网规划的不断发展，公路网的评价已经不在局限于交通系统，而涉及到经济、社会等各个方面。交通、经济和社会这些子系统相互影响、相互依赖，因此评价的复杂性大夫增加，也给评价指标的选取带来了很大的困难。评价指标的选取不是一成不变的，很难找到组周定的适合所有评价要求薛评价指标。本章主要是对评价指标的选取原则、一些常用的评价指标以及指标的敏感性进行研究。东南人学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标体系2 2 评价指标的选取2 2 1 评价指标的选取原则图2 - 1 评价的分类评价指标体系是由若干个单项评价指标组成的有机整体，它应反映所耍解决问题的目标和要求，而且要求全面、合理、科学和实用【4 】。目前，单个的公路网规划评价指标已有几十种，每一种指标都从一个不同的侧面来反应所评价公路网的性能，这并不足够。要全面的评价公路网的性能就需要从中选出一些有针对性的评价指标，但指标的选取存在很多的影响因素且具有较强的主观性，不同的人对同一评价对象可能会选取不同的评价指标，从而得出的结论也会不同。因此，为了能使评价结果尽可能的客观、全面和科学，评价指标的选取必须遵循定的原则。( 1 ) 评价指标选取与目标相一致原则目标就是人们行动所要达到的目的，是人们的行动指南。对于一个决策者来说，他最关心的是规划方案能够达到所定目标的程度。一个评价指标能否反映出目标程度的信息就成了这个评价指标是否入选的标准，因此，在选取评价指标时要详细考察评价所要达到的目标，尽量保持评价指标与目标的一致。( 2 ) 评价指标选取的完整性原则单个的指标只能反应评价对象的某一侧面，而不能反应评价对象的整体性能。因此所选取的评价指标应能够全面地反映评价对象各方面的特征，从技术、经济和环境等方面全面的反应出路网的信息。只有这样，才能全面评价研究对象。( 3 ) 评价指标选取的非相容性原则6东南大学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标体系选取的各指标之间不能相容，即不能相互代替或包含。有人提出选取指标应避免相关性这是错误的。这里应强调的是相容性和相关性的区别。相关性不等于相容性，指标体系中允许相关指标的存在。这是因为虽然某些指标存在很强的相关性，但它们从不同侧面反映了研究对象的特征因而是允许的。( 4 ) 评价指标选取的客观性原则在选取指标时，一定要站在客观的立场上，使所选指标真正反映出对象的客观面貌，不应掺入任何主观的意愿。只有这样，才能为公正地评价方案打下基础。( 5 ) 评价指标选取的筒洁性原则在选取指标时，应尽量做到简单明了。一方面可以避免应复杂化而产生的混乱，易于使人1 j 从复杂的信息中理清头绪抓住关键；另一方面可以大大减少工作量，便于计算分析，使方案间的权衡和选择工作易于进行。( 6 ) 评价指标选取的规范性原则在选取指标时，应尽量选取研究范围内的规范指标。一方面这些指标具有通_ = j 性，另一方面为数据资料的收集带来方便，同时也使阅读者便于理解。( 7 ) 评价指标选取的科学性原则在选取指标时，所选取的指标必须有理论根据，能客观地、合理地、科学地反应路网的某一项特征和信息。( 8 ) 评价指标选取的可行性原则所选取评价指标必须有确切的定义，力求典型实用，指标资料收集方便，能够用现有的方法计算。现有的一些指标定义模糊、难于确定。( 9 ) 评价指标选取的定性与定量相结合的原则就目前而言，很多评价指标是不能量化的，例如文化遗迹、生态环境等方面的影响很难去精确量化，但如果不考虑这些方面就会失去评价的全面性。因此在选取评价指标时要做到定性与定量相结合，以保证评价的全面性。( i 0 ) 评价指标选取与评价方法适用性原则很多评价方法都有其适用对象和适用范围，也就是说不是每种评价指标都能用一种评价方法来评价的。如大气环境评价中有大气污染指数法、大气污染生物评价法和大气污染生物经济学评价法，每种方法都有它们各自不同的评价指标。因此在选取评价指标时也应该适当的考虑与所要使用评价方法的适用性。2 2 2 评价指标的选取方法公路网规划评价指标的选取涉及了很多因素，往往只从选取原则出发，不能够完全把握，因此在选取评价指标时还应使用评价指标的选取方法。在过去评价指标的选取时对这方面的考虑还不够周到，使得评价时会有很大的误差。目前，评价指标的选取方法已经有因果法、复合法等( 见参考文献 z ) ，但这些方法很不成熟，存在着很大的不足。本节主要讨论一些7东南大学硕 学位论文第二章公路网规划评价指标体系评价指标的选取方法，希望可以使得指标的选取更加科学合理。】德尔菲法( d e l p h i )德尔菲( d e l p h i ) 法是通过反复征求专家意见来选取评价指标建立系统评价指标体系的一种方法【“。这种方法具有集思j 、益的特点，而且简单、易行，是使用最为广泛的一种方法。在选取评价指标时，必须注意以r 几个问题：( 1 ) 指标大类和指标数量。一般来讲，指标大类范围越广，指标数量越多，各方案间的差异就越明显，因而有利于判断和评价，但确定指标大类和各指标的相对重要程度也越困难，因而歪曲方案本质特征的可能性也越大。经验表明，指标大类最好不超过5 个，评价指标的数目以不超过2 0 个为佳。( 2 ) 各评价指标之间的相互关系。在制定单项指标时，一定要避免指标之间的重复交叉的情况如折旧费和成本在使用时有交叉的地方必须明确地加以划分和规定。( 3 ) 评价指标的整理。在建立指标体系时，由于考虑的因素较多，但对具体的决策闻题，各指标对决策目标的髟响程度是不同的，有的影响微小，有的则重复多余。因此，在系统评价前，应对指标进行整理，删除那些影响微小的指标使所建评价指标体系更客观、系统、简洁和规范。2 ，目标分析法任何系统都有明确的目标。目标分析法从系统的目标( 或系统的功能) 分析人手，按照目标分解的原则和方法来选取评价指标，建立系统综合评价的指标体系。一般晟上层的目标为抽象的目标，其次为技术、经济、环境等目标，最后为具体可以定量或定性标定的指标层。目标分析法也是一种较为鬻用的方法。其具体步骤如下：( 1 ) 将目标分解直到认为各子目标能够用定量或定性的指标衡量为止：( 2 ) 根据分解得到的目标体系，建立评价指标体系，2 3 公路网规划评价指标公路网规划评价指标有技术评价指标、经济评价指标和环境影响评价指标三个方面。技术评价指标是对公路网本身路网质量的一种标定，它决定着这个公路网是否能够很好的满足交通需求；经济评价指标是对公路网的建设的一种投资控制，它决定着能否使有限的资金得到充分的利用；环境影响评价则是对公路网建设项目产生的负面影响进行评价，它决定着能否减少公路网建设的负面作用。本节就对目前常用的评价指标进行分析讨论，对些现有评价指标计算的不足之处进行改进，从而使得评价指标的更加完善，并在这基础上建立一套比较完善的评价指标体系。东南大学硕上学位论文第二章公路网规划评价指标体系2 3 i 技术评价指标公路网规划方案的技术评价是从公路网的技术性能方面分析公路网爵勺内部结构和功能的合理性，为方案的优化和决策提供技术依据p 】。对于公路网的规划来说，其根本目的是要满足社会经济的发展对交通的需求。公路网技术性能决定了公路网的社会效益和经济效益。因此在公路阿规划评价中首先就要对公路网规划方案进行技术评价。公路网技术评价应着重从公路网技术性能适应社会经济发展和交通运输需求的程度方面进行分析评价而不可单纯追求规模最大、质量最高的公路网系统，应结合经济发展水平，从公路网结构性能和交通运营质量等方面对公路网技术水平进行综合评价。公路网技术评价主要从两方面入手一是网络结构性能评价，考察公路网建设规模、布局、连通水平、均衡状况、等级水平及铺装水平等满足社会经济发展和公路运输需求的程度：二是路网交通质量评价，对公路网所能提供的交通服务水平适应交通需求程度进行的评价。公路网技术评价指标体系见图2 2 。图2 - 2 公路网技术评价指标体系2 3 1 1 网络结构性能评价指标网络结构性能是指公路网本身所具有的一些物理特征，最终决定了这个公路网能够提供什么样的服务。网络结构性能评价主要从以下几个方面来进行。i 公路网密度公路网密度是一项常用的客观指标其大小反应了一个国家或地区的公路网发展水平在某种程度上体现了路网的内部结构及其合理性。依据分担的对象不同，公路网密度有以下9东南大学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标体系几种不同的计算模型表2 - 1 公路网密度的几种计算模型指标名称指标定义计算模型备注面积密度( 公里百单位面积拥有的公d a = l a式中l 为区域内平力公里)路里程长度公路总长度，a人1 2 1 密度单位人口拥有的公d p = l p为区域国土面( 公里万人)路里程长度积，p 为区域总车辆密度单位车辆占有的公d t = l t人口，n 为区域( 公里万辆)路里程长度车辆保有量，t运输密度单位运输周转量占为区域客，货车( 公里亿车公里)有的公路里程数d t = l t周转量，g n p 为经济密度( 公里亿单位经济产值占有区域国内生产总元人民币)的公路里程数d g = l g n p值。以区域面积为基数的面积密度，实质上也就是公路网的平均覆盖率，该项指标可以从某个方面反映个国家和地区的公路交通及经济发展水平，以人口、经济、车辆为基数的人口密度、经济密度、运输密度和车辆密度，也同样表明了公路网的规模和公路运输的适应性。一般认为公路网密度越大越好，但公路网密度越大意味着通车里程越长，需要的建设资金与养护管理费用也越多，因此也就需要一个台理的公路网密度。2 公路网连通度公路网连通度是通过考察各节点连通状况从公路网布局方面反映公路网的结构特点，定义规划区域内各节点间依靠公路交通相互连通的强度。计算公式为：c = 爿等p ，五v式中：c 为规划区域内公路网节点的连通度：三为区域内公路网总里程( 公里) ；为相邻两节点间平均空间直线距离( 公里) ：彳为规划区域面积( 平方公里) ；n 为规划区域应连通的节点数：为非直线系数，定义为各节点间实际线路总里程与直线总里程之比。当c 值接近1 0 时，路网布局为树状，各节点之间多为两路连通；c 值为2 0 路网布局为方格网状，节点多为四路连通；当c 值略大于3 0 时，路网布局为三角网状，节点多为六路连通叽实际规划c 值与选取的节点关系很大，一般说来，c 值最好为2 0 3 0 ：对于一般干线公路平均连通度的目标值为2 0 2 5 ，此时路网布局为方格网与对角线形的结合形式。3 公路网理想规模接近度根据“道路密度与入口和面积之积的平方根以及经济指标成正比”的国士系数理论，理想的道路长度可用下式计算出；l o = k 0 4 p a( 2 2 )1 0东南人学硕士学位论文第二章公路网规划评价指标体系式中：厶为理想的道路长度( 公里) ia 为面积( 千平方公里) ：p 为人口( 千人) ；k 。为经济指标系数( 道路网系数) 。显然经济东平越高，人口密度越太，对公路需求也会越大，因而，路网密度指标期望值也就越高，k 。值也就越大。对了：理想的道路网系数足。值，j 人均国民生产总值( g n p ：美元) 通过统计性的回归分析各道路网发达国家的实际值可求得。一般可用经验公式来计算。k = 32 4 + o 0 0 0 3 g n pf 2 - 3 1于是，综合考虑地区面积、人口、经济、发展水平等社会基本要素的公路网规模，可取“公路阿理想规模的接近度”指标来表征，其计算式为：d 三= l k o p a( 2 4 )式中：d l 为公路网理想规模接近度；l 为规赳公路网总里程( 公里) ；k 。、p 、a 意义同前。显然，d z 越接近i 0 ，表明规划路网接近理想规模。4 公路网等级水平公路网等级水平是指区域内各路段技术等级的加权平均值，公路网等级水平的高低直接影响着公路交通运行的状况，因此，公路网等级水平是考察公路网络结构的一个重要指标。计算公式为：g = 侄l 。g ，r l ，) z l ，( 2 - 5 )式中：g 为公路网等级水平( 0 g 5 ) ；l ，为区域内各路段的公路里程( 公里) ：g ，为区域内各路段的技术等级。对应高速公路、一级、二级、三级、四级、等外级公路，g 分别取1 2 ，3 ，4 ，5 ：r 。为区域内各路段的技术等级修正系数，其计算公式为r ，= 口。xb ，；o 为车道修正系数，为路段实际车道数和标注车道数之比；6 ，车道宽度修正系统，为路段实际车道宽度和标准车道宽之比。各等级公路标准车道数与标准车道宽度取值参考公路工程技术标准( j t j o l 一8 8 7 ) 确定。5 公路网铺面率公路网铺面率是指公路网高级、次高级路面里程占总里程的比例。其计算公式为。：瓷圳。a ，式中：只为公路网铺装水平( 1 尸 4 ) ；三。为各路段高级、次高级路面的里程数；为区域各路段的公路里程( 公里) 。东南大学坝士学位论文第二章公路刚规划评价指标体系2 3 i 2 交通质量评价指标公路网交通质量就是指公路网为道路使用者所提供的行车速度、舒适、方便及经济安全等方面的服务效果。目前，对于一条公路，其交通质量大体可以根据以下指标来定。1 公路网平均车速公路网平均车速是现有路网交通量下道路状况和车辆行驶状况的综合反映，该指标反映了道路上1 ；辆的实际运行情况，是公路交通中公路系统、车辆系统和管理系统综合作用的结果，它综合反映了路网的系统性能与交通质量。表达式为：v = ( - l 。q 。) x ( z ，- 吼)( 2 7 )式中：v 为公路网平均车速( 公里小时) ：一为公路网中路段f 的平均车速，由交通量与车速关系模型确定i 为公路网中路段f 的里程( 公里) ：q ：为公路网中路段i 的交通量( 辆小时) 。2 公路网负荷度公路网负荷度是指公路网实际负荷交通量和容许交通量( 设计容量) 之比，表示整个路网拥挤或利用的程度，反应出整个路网承担交通负荷的适应能力，从整体上表征路网的畅通性能，是表明路网适应性的一项重要指标。计算公式为s = q c = x ( t ，吼) x ( l ，c ，)( 2 8 )式中：g ，为公路网中路段f 的实际交通量或分配交通量( 辆小时) ：c 为公貉网中路段i 的设计容量。参照q c 的规定：当9 ，e ( o 7 时，表明路网的适应性强。交通畅通，并具有一定的潜在能力：当0 7 q c 1 0 时，路网的适应性较差，会产生严重的堵车现象，整个路网应及时改建。3 公路网拥挤率由于公路网平均饱和度只是以总体上反映路网容量对交通需求的适应程度，不能反映各路段交通拥挤分布情况，为此，选择“公路网拥挤率”指标，评价路网的整体适应性，定义为拥挤路段运输量占整个路网运输量的比例，其中，拥挤路段是指饱和度大于l 。0 的路段。计算公式为：东南夫学硕i 。学位论文第二章公路网规划评价指标体系f ，b 。蚩1 0 0 式中：只为公路网拥挤率( ：l 、窖。为公路网中各拥挤路段的里程长与交通量。( 2 - 9 )4 公路网可达性公路网可达性是指在规划区域内从某一节点出发通过公路交通抵达任一目的地地行程距离、行程时间或交通费用的大小。公路网的可达性可以分为节点的可达性和路网的可选性两个部分。路网节点可达性表示从路网中某一点f 通达另一节点，的难易程度。路网中某一点的可达性可用该点到网中所有各点的平均出行时间i ( 或平均出行距离d 。) 表示。i 点的可达性为万= ，。n 或瓦= 艺办加( 2 - 】o )= j，= l整个路网的可达性以全路网的平均出行时间( 或平均出行距离) 表示2 3 2 经济评价指标于= z f , n 或面= 虿知( 2 1 1 )jj、= li = 1公路网规划项目的经济评价是根据规划区域国民经济发展规划和有关技术经济政策的要求结合路网交通量分配预测和工程技术研究的情况，比较路网规划项目的建没费用和效益、多方案论证，对项目的经济合理性进行分析，做出评价，为路网规划方案的项目决策提供依据。公路交通网络建设方案的经济评价是通过各比较方案的全部预计成本( 费用) 和全部预期效益( 费用与效益的量化详细参见参考文献【7 j ，f 8 j ) 的现值进行比较来考察方案的经济合理性及优劣。目前，在经济评价中主要遵循四个原则：费用、效益的范围对应一致的原则，采用“有”、“无”比较法的原则，计算期采用同一价值的原则计算年限应统一的原则。2 3 2 1 经济评价指标目前，国内外普遍采用的经济评价指标有四个：净现值( n p v ) ，效益费用比( b c r ) ，内部收益率( i r r ) 和投资回收期( n ) 。经济评价指标是在效益费用折现的基础上计算的。1 折现将为了不同年份的效益和费用的价值调整到现在同一年份的过程叫折现。折现的过程就是将评价计算期内某一年的费用和效益乘以该年的折现系数，转换成基年的费用和效益。公路建设项目折现基年是项目开工的前一年。折现反映了货币的时间价值。东南大学硕+ 学位论文第二章公路网规划评价指标体系2 净现值( n p v )净现值就是规划方案的效益现值减去规划方案的费用现值所得的差额，或者说规划方案在评价期内各年的净效益折现到基年的现值之和。n p v = 窆如，一c a ( 1 + f ) 。】( 2 - 1 2 )式中： v 为净现值( 万元) ：e 为第f 年的效益金额( 万元) ：c ，第，年的费用金额( 万元)f 为社会折现率；m 为评价期限。3 效益费用比( b c r )效益费用比是建设方案在规划期内各年效益的限制总额和各年费用的现值总额的比率，其经济含义是每万元的投资费用可获得多少效益。b c r = 窆k ，( 1 + 矿】兰 c 。( 1 + f ) - 】，)当8 c r l 对，说明该建设方案的效益大于费用，方案可取。当b c r ma x q 1 一y ? “，j ，? “一9 2 ，j7 ”1 计式中：k 旷q 2 ：j 为q 指标的培佳稳定区间，_ y ? “、圬”意义同上。3 2 2 权重的计算方法多目标评价问题的特点，也是求解的难点在于目标间的矛盾性和各目标的属性值不可公度，求解多属性评价问题同样需要解决这两个难点。其中不可公度性可通过属性矩阵的规范化得到部分解决，但这些规范化方法无法反映目标的重要性。解决各目标之间的矛盾性靠的是引入权这一概念。权是目标重要性的度量，即衡量目标重要性的手段。权这一概念包含剪反映下列几重因素：决策人对目标的重视程度；各目标属性值的差异程度；各目标属性值的可靠程度】。权应当综合反n - - - - i 十n 素的作用而且通过权，可以通过各种方法将多目标评价问题化为单目标问题求解。目前在公路网规划评价中，很多人对权重昀计算方法进行了探讨，但是都没有进行系统的阐述。本节就分别从主观赋权法和客观赋权法两个方面，试着对公路网规划评价中的权重计算方法进行归纳和总结。3 2 2 1 主观赋权法1 相对比较法相对比较法是将所有的评价指标分别按行和列，构成一个正方形的表。根据三级比例标度，指标两两比较进行评分。井记入表中相应位置。再将各指标评分值按行求和，得到各指标评分总和。最后，进行归一化处理，求得各指标的权重系数。设有h 个评价指标石， ，厶，按三级比例标度两两相对比较评分，三级比例标度的含义是口=1当，比 重要时0 5 当，? 和，1 同样重要对。当， 不重要时评分值构成短阵彳。忙口t 。，显然口。= 0 , 5 ，d 。+ 口= 1 ，指标；的权重系数东南大学硕士学位论文第三章公路嗣规划综合评价方法口，w ，= 兰- ，( i = l ，2 ，”) ( 3 - 6 )i = 1 ；l使用相对比较法需要注意任意两个指标之间相对重要程度要有可比性。这种可比性在主观判断评分时，应满足比较的传递性，即z 比 重要，厶比 重要，则z 比a 重要。如果主观评分中发现某些指标间不满足传递性，要及时对评分值进行适当地调整。2 连环比率法连环比率法是以任意顺序排列指标，接此顺序从前到后，相邻两指标相对比较其重要性，依次赋以比率值，并赋以最后个指标得分值为l ，从后到前，按比率值依次求出各指标的修正评分值。最后，归一化处理得到各指标的权重。设有n 个评价指标一，2 ，工，连环比率法的步骤是：( 1 ) 将 个指标以任意顺序排列，不妨设为石， ，( 2 ) 从前到后，依次赋以相邻两指标相对重要程度的比率值- 指标与+ ，比较赋以比率值。通常比率值r 以三级标度赋值，即并赋值= 1f 3 做1 3 )= 2 ( 或1 2 )1 1当昕比f + ，重要( 或相反)! 职e + j 较为重要( 或相反)当比一+ 同样重要( f = 1 , 2 ，n 一1 )( 3 ) 计算各指标的修正评分值赋以l 的修正评分值k = 1 。根据比率值f 计算各指标的修正评分值七f = 鼻。( f = l “2 一，丹一1 )( 3 7 )( 4 ) 归一化处理，求出各指标的权重系数值。即w ，2 (3-8k)ft ，2 4东南大学硕l 学位论文第三章公路网规划综台评价方法3 2 2 2 客观赋权法】最小二乘法首先由决策人把目标的重要性作成对比较，设有胛个目标，则需比较c ：= = 1 竹0 一1 )次。把第i 个目标对第j 个目标的相对重要性记为( 7 。，并认为这就是属性i 的权彬和属性j的权之比的近似值，d 。z 彬， 个耳标成对比较的结果为矩阵a 。a =a l ia 1 2a 2 10 2 2a ma 2著决策者能准确的估计口。，则有且当wf = i习w l w 1w ，1 ww l w 2w 2w w lw w 2d u = 、| ap ，n h = n a q ，n l = 1篓1若决策者对。f 的估计不准确，则上列各式中的等号应为近似号。这时可用最小二乘法求，即解：受约束于f 亡r、：1m i n i 乙己鸭”，一wrj l 忙，；lj= 1w 。 o ( i = 1 , 2 ，用拉格朗日乘子法解这一有约束纯量优化问题，则拉格朗日函数为上：窆窆0 0 w 7 - - w i ) 2 + z a f u 一1 。，1 9 )i - 1d - 1j三对( f = 1 , 2 ，月) 求偏导数，并令其为0 ，得栉个代数方程知了=。h士酗j jjw时东南大学硕士学位论文第三章公路网规划综合评价方法及w忙i矽= 【w宝o 。，b 。一主g 9 w ，一w ，) 2 + a ：0 ，：i ，2 ，”( 3 - 1 0 )，= 】，t ll 共n + 1 个方程，其中有w l ，”2 ，w 。及兄共n + 1 个变量，因此可以求得2 特征向量法由矩阵r w ，彳矽：i i w：1 w 。w可得( a n l h = 0式中i 是单位矩阵，如果目标重要性判断矩阵a 中的值估计准确，上式严格等于0 ( ”维0 向量) ，如果a 的估计不够准确+ 则a 中元素