層次分析法在確定軌道單元質(zhì)量評價因素權(quán)值中的應(yīng)用

張俊生 彭麗宇

【摘要】層次分析法（Analytic Hierarchy Process）是美國運籌學(xué)家Santy教授提出的一種實用的多方案、多目標(biāo)的決策方法，是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，常被運于解決多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的決策問題。本文利用層次分析法分析計算重載線路軌道單元TQI、軌道幾何偏差、軌檢加速度、車載添乘儀等項目權(quán)重比，旨在提高檢測數(shù)據(jù)利用水平、及時掌握設(shè)備變化客觀規(guī)律，為科學(xué)管理線路提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】層次分析法 判斷矩陣 層次單排序 一致性檢驗

重載鐵路運輸輸送能力、投資效益所具有的優(yōu)勢，已逐步被世界各鐵路強國所認(rèn)識?？瓦\高速化、貨運重載化，是鐵路現(xiàn)代化的必然趨勢和重要標(biāo)志，為了進一步適應(yīng)鐵路提速、重載運輸新形勢和工務(wù)安全的需要，必須加強對線路狀態(tài)管理方式的探索。為了實現(xiàn)對軌道設(shè)備狀態(tài)的“零誤差”管理，鐵路工務(wù)管理部門提出了以軌道狀態(tài)為基礎(chǔ)的“狀態(tài)修”養(yǎng)護管理模式，通過掌握軌道設(shè)備狀態(tài)的變化規(guī)律，適時地安排軌道設(shè)備維修作業(yè)，從而杜絕軌道病害的出現(xiàn)和發(fā)展。

而目前，對于重載鐵路運輸，缺乏一整套評價軌道單元質(zhì)量因素權(quán)重的方法，本文利用層次分析法計算重載線路軌道單元因素項目權(quán)重比，為高效利用檢測數(shù)據(jù)、及時掌握設(shè)備變化客觀規(guī)律，科學(xué)管理線路提供科學(xué)依據(jù)。

層次分析法是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的決策方法。該方法最初是由美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授Santy為美國國防部研究“根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配”課題時，應(yīng)用多目標(biāo)綜合評價方法和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。

一、建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)層次分析法，結(jié)合軌道質(zhì)量評價因素：TQI，軌道幾何偏差、軌檢加速度、車載添乘儀四項參數(shù)，建立軌道單元項目權(quán)重層次結(jié)構(gòu)模型。

二、構(gòu)造判斷矩陣和層次單排序

在確定各層次之間的權(quán)重時，如果只是選取單一的結(jié)果，會產(chǎn)生不容易被用戶所接受的問題，Santy教授提出采用一致矩陣法，不把所有因素放在一起比較，而是兩兩相互比較。利用相對尺度，減少性質(zhì)不同因素相互比較的難度，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。因素用判斷矩陣方式給出比較結(jié)果，判斷矩陣的元素a_ij用1至9標(biāo)度方法給出。

所以，若CI=0，有完全的一致性，若CI接近于0，有滿意的一致性，CI越大，不一致誤差越嚴(yán)重。

本文以調(diào)查問卷的方式對軌道質(zhì)量評價因素權(quán)重進行統(tǒng)計，共下發(fā)調(diào)查問卷10份，統(tǒng)計項目包括TQI、軌道幾何偏差、軌檢加速度、車載添乘儀四項。權(quán)重比按表2進行統(tǒng)計并標(biāo)注至判斷矩陣中，利用MATLAB軟件編輯層次分析算法，根據(jù)一致性比率對矩陣進行一致性檢驗，最后對通過一致性檢驗的判斷矩陣進行特征權(quán)向量及權(quán)向量平均值的計算，最終得到軌道單元質(zhì)量評價因素權(quán)值的建議值。

四、結(jié)論

本文利用層次分析法對軌道單元質(zhì)量評價因素進行權(quán)重計算，通過調(diào)查問卷與matlab仿真，可計算任一比較矩陣的特征權(quán)向量、特征值并檢驗該矩陣的一致性，給出最終權(quán)重比的建議值。在此基礎(chǔ)上，本文可利用層次總排序的方法進一步對不同配比下的權(quán)重方案進行方案優(yōu)劣性比較。