基于熵權(quán)法機(jī)械化施工工程臨時(shí)道路修筑投資估算研究*

王道靜 朱曉虎 殷 敏

（1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司 合肥 230000）（2.國(guó)網(wǎng)安徽經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 合肥 230000）

1 引言

輸電線路工程施工是電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，長(zhǎng)期以來(lái)，架空輸電線路工程建設(shè)以“人力為主、機(jī)械為輔”的常規(guī)施工方法，存在施工作業(yè)人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)危險(xiǎn)性高、工程施工工期長(zhǎng)、施工效率低、施工成本高等問題，部分施工方法未能充分考慮環(huán)境保護(hù)的要求，在新的形勢(shì)下已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)特高壓電網(wǎng)、智能電網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展建設(shè)的需要［1］。全過程機(jī)械化施工，實(shí)現(xiàn)了線路工程建設(shè)向機(jī)械化方式的轉(zhuǎn)變，全面降低工程建設(shè)中的人工投入和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)［2］。輸電線路工程機(jī)械化施工包括臨時(shí)道路修建、物料運(yùn)輸、基礎(chǔ)開挖、混凝土施工、組塔施工、架線施工、接地裝置敷設(shè)七項(xiàng)［3］。邵東亮（2016）分析了機(jī)械化施工成套技術(shù)的應(yīng)用［4］。黃劍（2017）研究了輸電線路全過程機(jī)械化施工設(shè)計(jì)優(yōu)化［5］。大量線路鐵塔塔位地形條件復(fù)雜，給施工物料的小運(yùn)運(yùn)輸及施工裝備進(jìn)出場(chǎng)運(yùn)輸帶來(lái)很多困難。因此，首先需要修筑臨時(shí)施工道路，通過填平、拓展、碾平壓實(shí)等手段對(duì)原有道路進(jìn)行改造，修筑臨時(shí)道路［6］。機(jī)械化施工的施工工藝發(fā)生的變化，必然引起相應(yīng)的施工費(fèi)用和相應(yīng)的措施方案及成本投入的變化，與常規(guī)施工相比，機(jī)械化施工的措施費(fèi)用投入顯著增加，尤其是臨時(shí)道路修筑費(fèi)用。曾壽建（2016）對(duì)全過程機(jī)械化施工進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析［7］。安徽省電力公司響應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)公司的號(hào)召，全面推進(jìn)機(jī)械化施工工程，然而，現(xiàn)行的計(jì)價(jià)體系中仍未對(duì)臨時(shí)道路修筑估算做出規(guī)定，導(dǎo)致項(xiàng)目在投資決策階段的投資估算無(wú)法確定，而不同地質(zhì)對(duì)應(yīng)不同的臨時(shí)道路修筑的施工方案，根據(jù)安徽省機(jī)械化施工工程臨時(shí)道路修筑的原始數(shù)據(jù)，使用熵權(quán)法確定各施工方案在臨時(shí)道路修筑工程中所占比重。進(jìn)而根據(jù)各施工方案所需的費(fèi)用估算臨時(shí)道路修筑專項(xiàng)措施費(fèi)。

2 熵權(quán)法的介紹

2.1 熵權(quán)法的原理

信息論中，信息熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的度量，信息是系統(tǒng)有序程度的度量，兩者絕對(duì)值相等，符號(hào)相反［8］。熵是信息論中最重要的基本概念，它表示從一組不確定事物中提供信息量的多少。在多指標(biāo)決策問題中，某項(xiàng)指標(biāo)的變異程度越大，信息熵越小，該指標(biāo)提供的信息量越大，那么在方案評(píng)價(jià)中所取得的作用就越大，該指標(biāo)的權(quán)重就越大；反之，某指標(biāo)的變異程度越小，信息熵越大，該指標(biāo)所提供的信息量越小，那么該指標(biāo)的權(quán)重也就越小。根據(jù)各指標(biāo)值的變異程度，利用信息熵計(jì)算個(gè)指標(biāo)的權(quán)重［9］。

2.2 熵權(quán)法的基本思路

熵權(quán)法是根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來(lái)確定客觀權(quán)重。

若考慮n個(gè)方案，m個(gè)指標(biāo)的多指標(biāo)決策問題的決策矩陣X=(xij)m×n。

首先，為了便于計(jì)算和優(yōu)選分析，消除指標(biāo)間由于量綱不同而帶來(lái)比較上的困難，可利用標(biāo)準(zhǔn)化公式將決策矩陣X轉(zhuǎn)變成為標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣R=(rij)m×n［10］。

2.3 熵權(quán)法的有關(guān)定義［11］

定義1（評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值）：

在有n個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)估問題中，第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵定義為

定義2（評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)）：

在（m，n）評(píng)價(jià)問題中，第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)Wi定義為

由上述定義以及熵函數(shù)的性質(zhì)可以得到如下熵權(quán)的性質(zhì)［12］：

1）各被評(píng)價(jià)對(duì)象在指標(biāo)i上的值完全相同時(shí)，熵值達(dá)到最大值1。熵權(quán)為0，這意味著該指標(biāo)向決策者未提供任何有用信息，該指標(biāo)可以考慮被取消。

2）當(dāng)各被評(píng)價(jià)對(duì)象在指標(biāo)i上的值相差較大、熵值較小、熵權(quán)較大時(shí)，說(shuō)明該指標(biāo)向決策者提供了有用的信息。同時(shí)還說(shuō)明在該問題中，各對(duì)象在該指標(biāo)上有明顯差異，應(yīng)重點(diǎn)參考。

3）指標(biāo)的熵越大，其熵權(quán)越小，該指標(biāo)越不重要，而且滿足

2.4 熵值法確定各指標(biāo)的權(quán)重具體步驟［13］

1）數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)化處理：

由于熵值法計(jì)算采用的是各個(gè)方案某一指標(biāo)占同一指標(biāo)值總和的比值，數(shù)據(jù)中有負(fù)數(shù)，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非負(fù)化處理［14］。此外，為了避免求熵值時(shí)對(duì)數(shù)的無(wú)意義，需進(jìn)行數(shù)據(jù)平移：

對(duì)于越大越好的指標(biāo)：

對(duì)于越小越好的指標(biāo)：

為了方便起見，仍記非負(fù)化處理后的數(shù)據(jù)為rij。

2）由 R=(rij)m×n計(jì)算第 i項(xiàng)指標(biāo)下第 j個(gè)方案占該指標(biāo)的比重 fij

3）求各指標(biāo)的信息熵

根據(jù)信息論中信息熵的定義，第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)fi輸出的熵：

4）確定各指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)信息熵的計(jì)算公式，計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的信息熵為H1，H2，…，Hk。通過信息熵計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重［15］：

3 用熵權(quán)法確定各施工方案的權(quán)重

3.1 臨時(shí)道路修筑施工方案原始數(shù)據(jù)的整理

對(duì)安徽省內(nèi)機(jī)械化施工的線路工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集，具體涉及到的工程依次為安徽宿州錢營(yíng)孜電廠—埇橋220kV線路、安徽阜陽(yáng)潁州-刑集220kV線路改造工程、釜山-護(hù)橋220kV線路工程等9項(xiàng)工程。九項(xiàng)機(jī)械化施工工程的總塔基數(shù)如表1。

表1 機(jī)械化施工工程總塔基數(shù)

不同施工階段所用的機(jī)械化施工設(shè)備對(duì)路況的要求需對(duì)路面進(jìn)行不同程度的修整，主要有四種情況：

1）現(xiàn)場(chǎng)有施工道路，若路寬、路基承載力滿足機(jī)械通行要求，則進(jìn)行路床整平；

2）若路寬、路基承載力不滿足機(jī)械通行要求則按照機(jī)械通行要求及地貌對(duì)道路進(jìn)行整平后鋪碎石；

3）若整平后鋪碎石無(wú)法滿足要求則采取整平后鋪鋼板的施工方案；

4）若整平后鋪鋼板無(wú)法滿足要求則采用整平后鋪碎石再鋪鋼板的施工方案。

對(duì)機(jī)械化施工工程采取的臨時(shí)道路修筑方案進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

表2 機(jī)械化施工工程臨時(shí)道路修筑各施工方案修筑塔基數(shù)

因此，由以上兩個(gè)表可以得出需要進(jìn)行臨時(shí)道路修筑的的塔基數(shù)占總塔基數(shù)的68%。

3.2 用熵權(quán)法求各施工方案的權(quán)重

1）建立決策矩陣 X=(xij)m×n，其中m=9，表示九項(xiàng)機(jī)械化施工工程；n=4，表示四種施工方案。

2）使用式（5）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到R=(rij)m×n；

3）使用式（6）計(jì)算第i項(xiàng)指標(biāo)下第j個(gè)方案占該指標(biāo)的比重 fij；

4）使用式（7）計(jì)算各施工方案的熵值Hi；

5）使用式（8）計(jì)算各施工方案的熵權(quán)Wi。

結(jié)果如表3，各施工方案比例圖如圖1。

表3 各施工方案權(quán)重表

3.3 根據(jù)確定的權(quán)重進(jìn)行臨時(shí)道路專項(xiàng)措施費(fèi)用的估算

根據(jù)安徽省內(nèi)的輸電線路機(jī)械化施工工程的數(shù)據(jù)，測(cè)定每修筑長(zhǎng)度100m，寬度3m的臨時(shí)道路各施工方案所需的費(fèi)用，如表4所示。

表4 220kV及以下輸電線路機(jī)械化施工臨時(shí)道路修筑定額水平測(cè)算表

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般每基塔需要進(jìn)行臨時(shí)道路修筑長(zhǎng)度為0.5km，寬度為3m，則臨時(shí)道路修筑需要的專項(xiàng)措施費(fèi)如表5所示。

表5 機(jī)械化施工一基塔臨時(shí)道路修筑所需費(fèi)用

最終一基塔進(jìn)行臨時(shí)道路修筑所需的費(fèi)用估算公式為

計(jì)算結(jié)果為31056.219元。

所以在估算工程臨時(shí)道路修筑估算時(shí)可以根據(jù)工程的總塔基數(shù)估計(jì)需要進(jìn)行臨時(shí)道路修筑的塔基數(shù)，根據(jù)得出的估算指標(biāo)，求出臨時(shí)道路修筑措施費(fèi)的估算。

4 結(jié)語(yǔ)

使用熵權(quán)法確定了機(jī)械化施工臨時(shí)道路各施工方案的權(quán)重，然后根據(jù)測(cè)定的定額水平，對(duì)機(jī)械化施工工程臨時(shí)道路修筑專項(xiàng)措施費(fèi)進(jìn)行估算，采用熵權(quán)法充分利用客觀數(shù)據(jù)所提供的信息來(lái)確定客觀權(quán)重，去除主觀性影響，發(fā)揮了熵權(quán)法確定權(quán)重具有客觀性的優(yōu)勢(shì)，為投資決策階段的工程決策提供了參考。