模糊綜合評(píng)價(jià)法在鐵路專用線優(yōu)化整合中的應(yīng)用

王德占，李雪飛，郎茂祥

（1.呼和浩特鐵路局 貨運(yùn)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京100044）

模糊綜合評(píng)價(jià)法在鐵路專用線優(yōu)化整合中的應(yīng)用

王德占1，李雪飛2，郎茂祥2

（1.呼和浩特鐵路局 貨運(yùn)處，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京100044）

采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)鐵路專用線優(yōu)化整合工作進(jìn)行研究。根據(jù)有關(guān)影響因素建立評(píng)判因素集，并提出相適應(yīng)的決策評(píng)語集，建立相應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣，根據(jù)各因素對(duì)專用線優(yōu)化整合的影響程度確定權(quán)重集，并采用加權(quán)平均算子進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)計(jì)算，從而得到?jīng)Q策結(jié)果。通過實(shí)例分析說明模型的應(yīng)用符合實(shí)際決策需要，能夠?yàn)閷Ｓ镁€優(yōu)化整合工作提供有效的手段。

鐵路專用線；模糊綜合評(píng)價(jià)；優(yōu)化整合

鐵路專用線在我國鐵路貨運(yùn)中起著舉足輕重的作用，專用線貨運(yùn)量在全國鐵路貨運(yùn)量中占有很大的比重。近年來，由于許多專用線運(yùn)量小、效益差，影響了鐵路運(yùn)輸?shù)男屎托б?。為此，需要?duì)鐵路專用線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，實(shí)行“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)”等措施。

1 專用線優(yōu)化整合模糊綜合評(píng)價(jià)模型

鐵路專用線優(yōu)化整合決策是一個(gè)涉及因素眾多的復(fù)雜問題，包括鐵路、專用線企業(yè)、社會(huì)等多個(gè)方面，既有定性因素，也有定量因素，同時(shí)各因素之間又有層次之分。目前，對(duì)于專用線的優(yōu)化整合大多采用定性分析的方法，因而決策結(jié)果往往帶有主觀性，從而會(huì)影響決策的科學(xué)性。考慮采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)鐵路專用線優(yōu)化整合進(jìn)行定量化研究，為提高專用線優(yōu)化整合工作提供一個(gè)有效的方法。

1.1 建立評(píng)價(jià)系統(tǒng)，確定評(píng)價(jià)因素集

模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，考慮與被評(píng)價(jià)事物相關(guān)的各個(gè)因素的隸屬等級(jí)狀況，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法。根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)的基本步驟，建立專用線優(yōu)化整合的模糊綜合評(píng)價(jià)模型。

經(jīng)過廣泛征求鐵路專用線有關(guān)管理部門領(lǐng)導(dǎo)、管理人員和專家的意見，以及對(duì)鐵路專用線優(yōu)化整合相關(guān)因素進(jìn)行分析，確定專用線優(yōu)化整合的影響因素如下。

（1）鐵路因素 (U1)。鐵路因素主要包括鐵路經(jīng)濟(jì)效益 (U11)、鐵路貨場(chǎng)能力余量 (U12)、鐵路取送車時(shí)間 (U13)、貨車停留時(shí)間 (U14)。

（2）專用線企業(yè)因素 (U2)。專用線企業(yè)因素包括專用線企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益 (U21)、專用線作業(yè)量(U22)、專用線設(shè)備數(shù)量 (U23)、專用線所屬企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益(U24)、專用線管理機(jī)構(gòu)和人員情況 (U25)、辦理貨物品類的特殊性 (U26)、專用線作業(yè)安全性(U27)、專用線共用情況 (U28)。

（3）社會(huì)因素 (U3)。社會(huì)因素包括公路運(yùn)輸條件 (U31)、城市規(guī)劃 (U32)。

專用線優(yōu)化整合的模糊綜合評(píng)價(jià)模型為：

式中：U1，U2，…，Un為 n 個(gè)評(píng)價(jià)因素。

1.2 建立評(píng)語集

為了更好地對(duì)專用線是否封閉問題進(jìn)行決策，將某個(gè)因素符合專用線封閉的程度進(jìn)行劃分，設(shè)立評(píng)語集：V＝{優(yōu)先封閉，適于封閉，延遲封閉，不封閉}。即：

1.3 進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，建立單因素評(píng)價(jià)矩陣

建立一個(gè)從U→F (V ) 的模糊映射：

式中：0≤rij≤1；1≤i≤n；1≤j≤m；ri1，ri2，…，rim分別是元素ui對(duì)m個(gè)評(píng)語的隸屬度；F (V ) 表示 V 上的全體隸屬函數(shù)。

由 f 可以導(dǎo)出 U ×V 的模糊關(guān)系矩陣：

R 是 U 與 V 之間的模糊關(guān)系，rij表示第 i 項(xiàng)因素對(duì)第 j 項(xiàng)評(píng)語的模糊隸屬度。因此，(U，V，R) 就構(gòu)成一個(gè)模糊綜合評(píng)價(jià)模型。

建立模糊關(guān)系矩陣也即確定每一個(gè)因素的隸屬度，隸屬度用 rij來表示因素 Ui隸屬于 Vi的程度，其取值為 [0，1]。鐵路專用線封閉的影響因素既有定性因素，也有定量因素，對(duì)于不同因素采用不同的方法確定出各自的隸屬度，從而建立模糊關(guān)系矩陣 R。

（1）定性因素隸屬度的確定。定性因素隸屬度的確定采取對(duì)專家發(fā)放定性因素統(tǒng)計(jì)表的方法，如表1所示。按照前述建立的決策評(píng)語集，專家們對(duì)各因素進(jìn)行選擇。然后對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，確定各因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)集的隸屬度。

表1 定性因素統(tǒng)計(jì)表

隸屬度計(jì)算公式為：

隸屬度＝該項(xiàng)評(píng)語的專家數(shù)/專家總?cè)藬?shù)

（2）定量因素隸屬度的確定。定量因素的隸屬度采用半梯形分布函數(shù)和線性三角隸屬函數(shù)確定。其原理是預(yù)先確定對(duì)應(yīng)于評(píng)語集中各評(píng)價(jià)等級(jí)的臨界值 a1、a2、a3、a4，由這些臨界值組成5個(gè)區(qū)間。對(duì)于中間的3個(gè)區(qū)間，設(shè)落在某區(qū)間中間點(diǎn)的隸屬度為 1，而落在該區(qū)間兩個(gè)相鄰區(qū)間中間點(diǎn)的隸屬度為 0，連結(jié)1和 0，則得到各因素對(duì)于該區(qū)間的隸屬度函數(shù)；對(duì)于兩端的兩個(gè)區(qū)間，則是兩個(gè)臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的隸屬度為 1，相鄰的臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)的隸屬度為 0，連結(jié)1和 0，則得到各因素對(duì)于該區(qū)間的隸屬度函數(shù)。

對(duì)任一正向因素Ui，首先給出此因素對(duì)于評(píng)語集V＝{V1，V2，V3，V4}4 個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值，如表 2所示。

表2 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值表

對(duì)于專用線封閉問題，當(dāng)影響因素屬于越小越優(yōu)型時(shí)，任一因素Ui的隸屬度計(jì)算公式為：

當(dāng)影響因素屬于越大越優(yōu)型時(shí)，任一因素Ui的隸屬度計(jì)算公式為：

專用線封閉的影響因素中的定量因素有U11、U12、U13、U14、U21、U22、U23。對(duì)這 7項(xiàng)因素按照上述方法確定其隸屬度。

1.4 確定各因素權(quán)重

由于 U 中各因素對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)有不同的重要程度，因此要對(duì)每個(gè)因素賦予一定的權(quán)重。權(quán)重可以表示為U上的一個(gè)模糊子集 A＝( a1，a2，…，an) ，稱為權(quán)重集。其中：

由于各因素對(duì)專用線封閉決策的影響不同，需要給各因素賦予一定的權(quán)重值。采用 0-4 評(píng)分法進(jìn)行各因素權(quán)重的確定，通過向?qū)＜野l(fā)放因素評(píng)分表，對(duì)影響專用線封閉的因素兩兩之間進(jìn)行比較并打分，從而確定各因素的權(quán)重。

1.5 綜合評(píng)價(jià)

在求出R與A之后，即可求出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B＝AoR＝ (b1,b2,…,bm)，即：

評(píng)價(jià)結(jié)果 B 是 V 上的一個(gè)模糊子集，而 bj的大小反映了評(píng)判對(duì)象屬于評(píng)語 Vj的程度。其中“o”為模糊變換算子符號(hào)，對(duì)此采用加權(quán)平均算子，即M (?,⊕) 算子，該算子具有體現(xiàn)權(quán)重明顯、綜合程度高、利用 R 信息充分等優(yōu)點(diǎn)。其中“?”是乘積算子，a?b＝ab，即普通乘法，“⊕”是閉合加法算子，a⊕b＝(a+b)∧1，即先作普通加法，然后作“∧”運(yùn)算。

以上是一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的步驟，而所研究的問題是多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)問題。多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的基本步驟與一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)基本相同，只是需要從最底層的指標(biāo)開始，把每一低層評(píng)價(jià)所得的 B作為上一層綜合評(píng)價(jià)中相應(yīng)的rij，然后重復(fù)確定各因素權(quán)重和綜合評(píng)價(jià)即可。

在確定因素集、評(píng)語集、隸屬度和權(quán)重集后，選用加權(quán)平均算子按照前述方法進(jìn)行多級(jí)模糊綜合評(píng)判，并得出鐵路專用線封閉決策的結(jié)論。

2 實(shí)例分析

以呼和浩特站某一專用線為例，建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型并進(jìn)行優(yōu)化整合決策。

2.1 專用線基本情況

根據(jù)該專用線的基本情況，通過定量計(jì)算確定各項(xiàng)因素對(duì)評(píng)語集的隸屬度，如表3所示。

表3 專用線定性和定量因素隸屬度表

通過對(duì)呼和浩特鐵路局等30位有關(guān)專家發(fā)放因素 (0-4) 評(píng)分表，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到各因素的權(quán)重如下。

（1）鐵路因素為 0.33。其中：鐵路經(jīng)濟(jì)效益為0.33，鐵路貨場(chǎng)能力余量為 0.29，鐵路取送車時(shí)間為 0.21，貨車停留時(shí)間為 0.17。

（2）專用線企業(yè)因素為 0.50。其中，專用線企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為 0.18，專用線作業(yè)量為 0.15，專用線設(shè)備數(shù)量為0.12，專用線所屬企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益為0.10，專用線管理機(jī)構(gòu)和人員情況為 0.09，辦理貨物品類的特殊性為 0.09，專用線作業(yè)安全為 0.13，專用線共用情況為 0.14。

（3）社會(huì)因素為 0.17。其中，公路運(yùn)輸條件為 0.25，城市規(guī)劃為 0.75。

2.2 專用線模糊綜合評(píng)價(jià)計(jì)算

（4）專用線優(yōu)化模糊綜合計(jì)算

根據(jù)以上專用線封閉模糊綜合計(jì)算結(jié)果，按照最大隸屬度原則，最大隸屬度為 0.45，其對(duì)應(yīng)的評(píng)語為“優(yōu)先封閉”。因此，對(duì)呼和浩特站該專用線優(yōu)化的決策結(jié)果為優(yōu)先封閉。

3 結(jié)束語

鐵路專用線優(yōu)化整合是目前各鐵路局的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。通過對(duì)影響專用線優(yōu)化整合的因素進(jìn)行分類、分層次分析，并利用模糊綜合評(píng)價(jià)法將各因素進(jìn)行綜合考慮和定量化研究，得到對(duì)于專用線優(yōu)化的決策結(jié)論。結(jié)合實(shí)例分析可以看出，該方法符合實(shí)際決策需要，能夠?yàn)閷Ｓ镁€優(yōu)化整合工作提供有效的手段。

[1] 向 陽. 鐵路專用線市場(chǎng)前景的分析[J].中國鐵路，2003(6)：28-30.

[2] 黃 偉，許迎復(fù)，鄧玉梅，等. 加強(qiáng)專用線管理 提高鐵路運(yùn)輸效益[J]. 鐵道貨運(yùn)，2005，23(1)：23-25.

[3] 呼志剛. 深化管理提素強(qiáng)基 切實(shí)提高專用線管理水平[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2004，26(10)：34-35.

[4] 由春明. 深入推進(jìn)專用線整合 大力提高運(yùn)輸組織效率[J].鐵道貨運(yùn)，2008，26(2)：30-32.

[5] 劉廣武，李 丹，彭瑞宇，等. 鐵路危險(xiǎn)貨物辦理站運(yùn)輸安全模糊綜合評(píng)價(jià)[J]. 鐵道貨運(yùn)，2008，26(7)：26-28.

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation on Optimization and Integration of Railway Special Lines

WANG De-zhan1, LI Xue-fei2, LANG Mao-xiang2

(1. Freight Department, Hohhot Railway Administration, Hohhot 010010, Inner Mongolia, China; 2. School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

The paper studies the optimization and integration works of railway special lines by using fuzzy comprehensive evaluation. According to relative influence factors, the paper establishes judgment factor collection, puts forward relative decision comment collection and establishes relative fuzzy relation matrix. The weighting collection was decided according to the optimization and integration influence degree of special lines, and then get decision result through comprehensive evaluation calculation by using weighting average operator. Through analyzing the example,the paper expounds the application of model is adapt to the actual decision demand and could provide effective approach for the optimization and integration works of special lines.

Railway Special Line; Fuzzy Comprehensive Evaluation; Optimization and Integration

1003-1421(2011)01-0022-05

C934：U294.1

A

2010-11-23

責(zé)任編輯：林 欣