朱立蓉，吳 煒，李露瑩，李昊揚，袁 喆

（

1.上海電力公司市北供電公司，上海200072；2.上海浦海求實電力新技術(shù)有限公司，上海200090；3.天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點實驗室，天津300072）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和大規(guī)模的城市建設(shè)，被稱為“空中視覺污染”的城市上空架空線入地改造被提到了新的高度，特別是跨越城市快速路及區(qū)域主干河流的架空線改造勢在必行，對電力過路管的敷設(shè)原則和敷設(shè)適應(yīng)性提出了新的挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)對電纜保護(hù)排管的建設(shè)模式研究主要為道路排管，對于過路管的敷設(shè)適應(yīng)性原則和發(fā)展模式鮮有研究，使目前過路管規(guī)劃建設(shè)方向不夠明確，更沒有針對具體區(qū)域的過路管的量化敷設(shè)原則。

另外，由于各個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、負(fù)荷特性和負(fù)荷發(fā)展趨勢各有特點，電力排管敷設(shè)現(xiàn)狀及架空線入地改造等因素都將影響著過路管的敷設(shè)數(shù)量，為避免跨越城市主要道路和河流重復(fù)施工影響城市正常運轉(zhuǎn)，因此在建設(shè)過路管之前，必須對該區(qū)塊進(jìn)行深入的分析和科學(xué)的規(guī)劃，提出過路管量化敷設(shè)的原則，有效地指導(dǎo)過路管規(guī)劃建設(shè)發(fā)展方向和發(fā)展模式，最終獲得電力和全社會經(jīng)濟(jì)、社會效益最大化。

在明確敷設(shè)電纜過路管的用地性質(zhì)及有無電纜排管等基礎(chǔ)條件后，可通過評判方法從眾多種敷設(shè)方案中確定一種最為合理經(jīng)濟(jì)的敷設(shè)方案。由于影響敷設(shè)方案的因素眾多，所以本質(zhì)上這是一個多指標(biāo)的綜合評判問題。本文嘗試使用模糊綜合評判的方法對電纜過路管的敷設(shè)模型進(jìn)行研究。

1 模糊綜合評判

模糊綜合評判方法是從多個指標(biāo)對被評價事物的隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評判的一種方法，它把被評價事物的變化區(qū)間做出劃分，又對事物屬于各個等級的程度做出分析，這樣就使得對事物的描述更加深入和客觀，故而模糊綜合評判方法既有別于常規(guī)的多指標(biāo)評價方法，又有別于強制的打分方法［1］。

1.1 評判模型

模糊綜合評判法包括以下幾個要素［2］。

（1）因素集。這里的ui是被評判事物的指標(biāo)，表明從哪些方面來評判描述。

（2）評判集。

這里的評語vi是指對被評判事物變化區(qū)間的一個劃分，即評判等級。專家針對方案某一因素的初始評判結(jié)果即為某一評語，本文方法正是利用這一模糊評判的手段來避免精確評判的不確定性。

（3）方案總數(shù)l和專家總數(shù)h。

（4）方案評判矩陣，將針對各個方案所收集的專家評判結(jié)果進(jìn)行整合，即可形成各個方案的評判矩陣Rk，其中，1≤k≤l。

此矩陣表示針對方案k在因素集U中的因素ui對應(yīng)于評判集V中的評語vj的隸屬關(guān)系。其中，模糊關(guān)系矩陣中的數(shù)值由下式確定：

1.2 評判方法

針對上述模型，若可確定因素集U的權(quán)重向量A1×m，則可以輸出一個評判結(jié)果向量Bk。

其中o是一個合成算子。從理論上說，算子有很多，此處使用加權(quán)平均型算子（﹒，＋）［3］，該算子在使用中的計算方法如下：

該方法不僅考慮了所有因素的影響，而且保留了單因素評判的全部信息，是模糊綜合評判中常用的算子之一。選擇了合成算子之后，將權(quán)重向量A與模糊矩陣R合成即得到該方案的模糊評判結(jié)果向量為Bk。針對l個方案要重復(fù)評判l(wèi)次，以進(jìn)行結(jié)果對比。

1.3 模糊評判數(shù)量化

若要將模糊的評判結(jié)果數(shù)量化，則需首先確定評判集V的數(shù)量化結(jié)果G

然后將其與針對某一方案的評判結(jié)果向量Bk進(jìn)行加權(quán)平均處理，從而得到最終結(jié)果Ck。具體的處理方法是：

該模糊評判方法中有三個量需通過專家意見收集來獲取，分別為Rk、A和G。其中，Rk可由專家針對某一個方案的評價意見直接得出，A和G則需綜合各個專家意見方可得到，具體可采用Delphi法［4］等方法，此處不加贅述。

2 電纜過路管敷設(shè)問題分析

電纜過路管由于敷設(shè)地區(qū)的用地性質(zhì)的不同，負(fù)荷水平的不同，以及現(xiàn)狀條件有所差異，在進(jìn)行評判之前應(yīng)該分類處理，這樣才能使評判有意義。對不同類別的過路管敷設(shè)進(jìn)行模糊綜合評判，得到可能的眾多方案中最適合該方案的一種。過路管的分類如圖1所示。

（1）由于缺乏具體的過路管敷設(shè)原則和敷設(shè)規(guī)劃，過路管的敷設(shè)具有很大的隨機(jī)性和不確定性，過路管用孔數(shù)種類很多，過路管敷設(shè)無量化的原則指導(dǎo)。

（2）路口過路管的敷設(shè)數(shù)量與有無電纜排管關(guān)系密切。如果道路上有電纜排管敷設(shè)，過路管的使用量會相應(yīng)減少；但電纜排管代替不了過路管。

（3）過路管敷設(shè)孔數(shù)與負(fù)荷性質(zhì)有密切關(guān)系，商業(yè)區(qū)路口過路管的用量高于居住區(qū)。居住區(qū)根據(jù)建設(shè)年代的不同，過路管的敷設(shè)有一定的差別，老型居住區(qū)過路管敷設(shè)量較少。

（4）隨著商辦區(qū)和居住區(qū)供電可靠性要求逐漸提高，智能電網(wǎng)建設(shè)迫在眉睫，現(xiàn)狀過路管敷設(shè)中往往未考慮留有一定的裕量及檢修孔。

（5）路中過路管布置與有無排管、區(qū)域用地性質(zhì)關(guān)系不大，最大實用性孔數(shù)為4孔。

由現(xiàn)狀的分析可以看到，路中過路管的情況比較簡單，下面將只討論路口過路管，以下提到的過路管均指路口過路管。

圖1 過路管現(xiàn)狀分類Fig.1 Category of cross road pipe

3 基于模糊綜合評判的電纜過路管敷設(shè)模型

由于目前過路管的敷設(shè)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、對于過路管敷設(shè)的評判受到眾多因素的影響，模糊綜合評判能夠較好的適應(yīng)這類問題，將多指標(biāo)的問題進(jìn)行定量的評價，并客觀的體現(xiàn)專家意見。首先要建立一個針對過路管敷設(shè)的評價指標(biāo)體系，見圖2。以便在眾多可能的敷設(shè)方案中得到一個最符合環(huán)境要求并且經(jīng)濟(jì)可行的方案。

3.1 確定因素集

因素集即為直接參與評判的指標(biāo)。對于過路管的敷設(shè)方案可以從三個方面分析。

4）膽道支架：支架的材質(zhì)包括塑料類、鎳鈦合金類、不銹鋼類。該三類支架植入后行MRI檢查不會發(fā)生移位、致病性發(fā)熱。不銹鋼類支架在植入部位及附近行MRI檢查可能產(chǎn)生偽影，影響圖像質(zhì)量。

（1）方案與環(huán)境因素的契合度

由于商辦區(qū)用電需求明顯大于居住區(qū)，其通過的電纜條數(shù)一般也大于居住區(qū)，因此過路管用量也會較大；另外有排管經(jīng)過的路口，原則上過路管的用量應(yīng)少于無排管通過的路口。

（2）方案與技術(shù)要求的符合度

根據(jù)上海習(xí)慣性施工方法，若電源方向為東西方向，則道路南側(cè)為電纜和過路管的主要敷設(shè)方向，北側(cè)則為次要敷設(shè)方向；若電源方向為南北方向，則道路東側(cè)為電纜和過路管的主要敷設(shè)方向，西側(cè)則為次要敷設(shè)方向。在次要敷設(shè)方向，應(yīng)盡量減少電纜迂回敷設(shè)，一般要比主要敷設(shè)方向過路管數(shù)量少。此外，該地區(qū)負(fù)荷發(fā)展的預(yù)期也是影響過路管敷設(shè)孔數(shù)的選擇。

（3）方案的工程經(jīng)濟(jì)性

過路管敷設(shè)孔數(shù)直接影響工程成本，同時，敷設(shè)孔數(shù)的多少也決定了施工土方以及土地資源的占用等方面問題。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，為智能通信和檢修預(yù)留一些孔也是必要的。

圖2 過路管敷設(shè)評判指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index system of cross road pipe

3.2 計算各分類中方案的模糊結(jié)果向量

對過路管的各種分類，分別用模糊綜合評判來計算其結(jié)果向量。對各個分類分別進(jìn)行模糊綜合評判，在眾多可能的方案中確定一種最優(yōu)方案。由專家打分確定模糊關(guān)系矩陣是最關(guān)鍵的一環(huán)，必須由經(jīng)驗豐富的專家認(rèn)真確定，從而保證整個評判的有效性和可信度。

3.3 計算評判結(jié)果向量確定敷設(shè)方案

對可能出現(xiàn)的幾個方案得到的評判結(jié)果向量進(jìn)行加權(quán)計算，得到一個綜合得分并進(jìn)行排序。最終得出該種情況下過路管敷設(shè)方案。

4 算例分析

以上海市北商辦區(qū)為例，考慮已存在道路排管敷設(shè)的路口作為算例分析對象?，F(xiàn)有四種針對某商辦區(qū)路口的實際過路管敷設(shè)方案：方案1在路口東、南、西、北四個方向敷設(shè)過路管的孔數(shù)分別6、8、6、6；方案2在路口東、南、西、北四個方向敷設(shè)過路管的孔數(shù)分別6、8、8、6；方案3在路口東、南、西、北四個方向敷設(shè)過路管的孔數(shù)分別6、8、6、8；方案4在路口東、南、西、北四個方向敷設(shè)過路管的孔數(shù)分別6、8、8、8。根據(jù)所選定的評判指標(biāo)對四個方案進(jìn)行評判，選擇一個得分最高的方案作為最終的商辦區(qū)路口過路管敷設(shè)模型。

4.1 評判的初始條件

在進(jìn)行模糊評判之前，首先確定評判的因素集和評判集。

（1）因素集。

（2）評判集。

（3）方案總數(shù)l＝4，專家總數(shù)h＝10。

然后，利用Delphi法對專家意見進(jìn)行統(tǒng)一，從而得出因素集權(quán)重及評判集數(shù)量化對應(yīng)結(jié)果。

（1）由于‘技術(shù)要求符合度’相對更為重要，而‘環(huán)境契合度’與‘工程經(jīng)濟(jì)性’重要程度相當(dāng)。因此權(quán)重向量為：

（2）評語數(shù)量化結(jié)果為｛優(yōu)，良，中，差｝＝ ｛90，80，60，50｝，故

4.2 方案評判

在此基礎(chǔ)上，即可針對各個方案進(jìn)行評價，算例只給出方案1的詳細(xì)計算過程，其他方案則直接給出評判結(jié)果。

（1）由10位專家打分為方案1進(jìn)行評價，并確定模糊關(guān)系矩陣。

表1所示為10位專家對于因素集中的指標(biāo)進(jìn)行打分的情況。例如：10位專家中有6人認(rèn)為方案1的‘環(huán)境契合度’這一指標(biāo)可以評為‘優(yōu)’，那么對應(yīng)表格中填寫‘6人’。

表1 方案1專家打分情況Tab.1 Expert evaluation results for project 1

（2）得到專家打分表之后，則可得到方案1的模糊關(guān)系矩陣。

（3）用加權(quán)平均型算子得到評判結(jié)果向量：

（4）將評判結(jié)果向量轉(zhuǎn)化為最終結(jié)果，可得C1＝81.4。

方案2和方案3的計算過程類似，其評判結(jié)果向量分別為。

方案2：B2＝ ［0.37 0.44 0.16 0.03］

方案3：B3＝ ［0.27 0.35 0.35 0.03］

方案4：B4＝ ［0.34 0.29 0.34 0.03］

分別計算得到的最終結(jié)果分別為：C2＝79.6，C3＝74.8，C4＝75.7。

將評判結(jié)果向量轉(zhuǎn)化為用單一數(shù)值表示的最終結(jié)果的得分可見方案1得分最高，因此選取方案1作為商辦區(qū)有排管時的過路管敷設(shè)模型，見圖3。

細(xì)化分析原因有如下三點：

①過路管敷設(shè)孔數(shù)多寡與電源方向相符；

②非電源方向已存在排管敷設(shè)的方位過路管孔數(shù)經(jīng)濟(jì)合理；

③方案整體經(jīng)濟(jì)性與預(yù)留余量協(xié)調(diào)合理。

圖3 商辦區(qū)有排管通過時過路管敷設(shè)結(jié)果Fig.3 Result of laying of cross road pipe in business area

5 結(jié)語

本文將模糊綜合評判方法應(yīng)用于電纜過路管敷設(shè)模型的研究中，很好地適應(yīng)了評判指標(biāo)的不確定性，并且在深入客觀地描述電纜過路管敷設(shè)方案的同時，為敷設(shè)方案決策提供理論依據(jù)。通過引入模糊綜合這一數(shù)學(xué)方法，使得傳統(tǒng)電纜敷設(shè)中定性問題定量化，對電纜過路管的施工和管理具有實際意義。

［1］ 王巨川，章前，王剛（Wang Juchuan，Zhang Qian，Wang Gang）.多指標(biāo) 模糊綜合評判 （Multi－targets problem by fuzzy comprehensive evcaluation）［J］.昆明理工大學(xué)學(xué)報（Journal of Kunming University of Science and Technology），1998，23（4）：69－71.

［2］ 鄒春偉（Zou Chunwei）.道路工程中的模糊綜合評判法（Applications of fuzzy comprehensive assessment in technology of highway engineering）［J］.安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版（Journal of Anhui Institute of Architecture ＆Industry），2004，12（1）：74－78.

［3］ 葛少云，閻大威，董智（Ge Shaoyun，Yan Dawei，Dong Zhi）.基于模糊綜合評判的城市電網(wǎng)電纜化改造（Urban electric network cabling reconstruction based on fuzzy comprehensive judgment）［J］.現(xiàn)代電力（Modern Electric Power），2005，22（3）：37－40.

［4］ 劉學(xué)毅（Liu Xueyi）.德爾菲法在交叉學(xué)科研究評價中的運用（Delphi technique in the assessment of interdisciplinary research）［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版（Journal of Southwest Jiaotong University：Social Sciences），2007，8（2）：21－25.

［5］ 楊永萍，李寶棟，常文春（Yang Yongping，Li Baodong，Chang Wenchun）.基于模糊綜合評判方法的研究及應(yīng)用（Study and application of fuzzy synthesize judgment method）［J］.蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué) 報 （Journal of Lanzhou Polytechnic College ），2006，13（3）：49－52.

［6］ 張曉平（Zhang Xiaoping）.模糊綜合評判理論與應(yīng)用研究進(jìn)展（Advance in fuzzy comprehensive evaluation methods theory and application）［J］.山東建筑工程學(xué)院學(xué)報（Journal of Shandong University of Architectural and Engineering），2003，18（4）：90－94.

［7］ 王道勇（Wang Daoyong）.模糊綜合評判的失效與消除（Lost efficacy and its removal in fuzzy synthetical judgment）［J］.系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用（Systems Engineering－Theory Methodology Applications），1998，7（2）：66－69.

［8］ Wang Xizhao，Chen Bin，Qian Guoliang，et al.On the optimization of fuzzy decision trees［J］.Fuzzy Sets and Systems，2000，112（1）：117－125.

［9］ Dubois D.Fuzzy real algebra：some results［J］.Fuzzy Sets and Systems，1979，2（4）：327－348.

［10］ 孫強，張運洲，李雋，等（Sun Qiang，Zhang Yunzhou，Li Jun，et al）.電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中的風(fēng)險評估應(yīng)用（Risk assessment application in power grid planning）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSU－EPSA），2009，21（6）：17－21，116.