趙悅彤 何永泰 周愷 王路

摘? ?要：本文調(diào)查評(píng)價(jià)某城區(qū)城市道路交通基礎(chǔ)設(shè)施服役和養(yǎng)護(hù)維修狀況，基于AHP層次分析法對(duì)設(shè)施進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，并針對(duì)城市路網(wǎng)交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)決策中多選擇多維背包問(wèn)題，采用DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法研究網(wǎng)級(jí)養(yǎng)護(hù)資金分配優(yōu)化的項(xiàng)目規(guī)劃問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：交通基礎(chǔ)設(shè)施;養(yǎng)護(hù)資金分配優(yōu)化;AHP層次分析法;DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：U418? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

交通基礎(chǔ)設(shè)施是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，在荷載與環(huán)境等因素作用下性能衰減，為維持性能，許多學(xué)者進(jìn)行了深入研究，有代表性的方法有：按使用性能參數(shù)和經(jīng)濟(jì)分析參數(shù)排序的排序方法;線性和非線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等方法。然而仍存在不足：以城市道路為研究對(duì)象較少;缺乏對(duì)相關(guān)附屬設(shè)施的協(xié)同考慮;基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)成本及資源分配優(yōu)化多為單一目標(biāo)。因此，基于多目標(biāo)的交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)資金優(yōu)化就尤為必要。

本文選取某城區(qū)典型11條城市道路，基于多目標(biāo)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)決策進(jìn)行優(yōu)化。養(yǎng)護(hù)資金不足以覆蓋各交通設(shè)施時(shí)，采用AHP層次分析法確定養(yǎng)護(hù)順序;資金足以覆蓋各設(shè)施時(shí)，通過(guò)DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析優(yōu)化資金分配，提高養(yǎng)護(hù)效果。

1 某城區(qū)部分典型路段交通基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)查與評(píng)價(jià)

調(diào)查表明，某城區(qū)部分道路（路面結(jié)構(gòu)：7cmAC-20瀝青砼+5cmAC-13瀝青砼）交通基礎(chǔ)設(shè)施服役狀態(tài)普遍良好，壽命期內(nèi)無(wú)大中修記錄。調(diào)查與評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1。

2 基于AHP層次分析法的養(yǎng)護(hù)設(shè)施優(yōu)先級(jí)排序

構(gòu)建交通基礎(chǔ)設(shè)施的判斷矩陣，將道路、排水、人行道、綠化、照明設(shè)施按照指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行兩兩比較，比較結(jié)果寫(xiě)成正互反矩陣的形式，各設(shè)施重要性等級(jí)矩陣如式（1）所示。

（1）

各行求和得到各設(shè)施的得分矩陣：B=[8.86? 6.18? 5.34? 4.30? 3.72]T，根據(jù)得分矩陣中各元素占比即可求出功能重要性系數(shù)矩陣（權(quán)重向量）如式（2）所示。

C=[0.311? 0.218? 0.188? 0.151? 0.131]T? ? ? ? ? （2）

在此基礎(chǔ)上，對(duì)得到的功能重要性矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

（3）

ci—權(quán)重向量中的第i個(gè)元素;λ—最大特征根的近似值，取λmax=4.760。

一致性指標(biāo)：

（4）

隨機(jī)一致性比率：

（5）

RI——隨機(jī)一致性比率，按照表2取值。

由于|CR|<0.1，根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程可以得出矩陣A通過(guò)一致性檢驗(yàn)的結(jié)論，特征向量C=[0.311? 0.218? 0.188? 0.151? 0.131]T就是所求的權(quán)重?？紤]到排水設(shè)施作為城市道路排水的主要途徑，直接關(guān)系到洪澇季節(jié)排水安全，故而微調(diào)整后的養(yǎng)護(hù)優(yōu)先級(jí)順序?yàn)槁访?、排水、人行道、綠化、照明設(shè)施。

3 基于多目標(biāo)的養(yǎng)護(hù)資金分配優(yōu)化

本部分網(wǎng)級(jí)決策優(yōu)化依托調(diào)查的某城區(qū)部分道路組成的道路網(wǎng)，采用DEA數(shù)據(jù)包絡(luò)分析在資金足以覆蓋各設(shè)施的情況下進(jìn)行分配優(yōu)化，當(dāng)養(yǎng)護(hù)資金不足以覆蓋各設(shè)施時(shí)參考AHP層次分析法得出的養(yǎng)護(hù)順序優(yōu)先級(jí)。

3.1 DEA算法輸入輸出指標(biāo)的選取

本文選取單位里程年平均養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為輸入指標(biāo)，選取路網(wǎng)整體養(yǎng)護(hù)服務(wù)質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)效益、養(yǎng)護(hù)環(huán)境效益為輸出指標(biāo)，并采用專(zhuān)家打分法進(jìn)行打分。輸入輸出指標(biāo)見(jiàn)表3。

3.2 模型求解

C2GS2模型求解，對(duì)求解結(jié)果分析：S1-=S2-=S3-=S4-=S1+=S2+=S3+=0，共有道路2、道路3、道路5、道路6、道路7、道路10和道路11共7條道路，也就是這7條道路的DEA有效，其分配于道路、排水、照明和綠化設(shè)施的養(yǎng)護(hù)資金最佳，養(yǎng)護(hù)效果最優(yōu)，資金不需要再做調(diào)整。而道路1 S1-=19.7250，S3+=0.0647;道路4 S1-=42.1066，S3-=21.4708，S3+=0.0533;道路8S4-=7.4800;道路9S1-=6.3679，S3-=2.5897，可知這4條道路資金比例分配嚴(yán)重不合理，利用率低，應(yīng)該建議相關(guān)部門(mén)進(jìn)行調(diào)整。

按照上述模型求解結(jié)果對(duì)某城區(qū)的11條城市道路養(yǎng)護(hù)資金進(jìn)行最優(yōu)分配求解，通過(guò)DEA優(yōu)化，可以對(duì)養(yǎng)護(hù)資金進(jìn)行合理的資金比例分配優(yōu)化，使資金得到了更高價(jià)值的使用，最終養(yǎng)護(hù)效果提升。因此DEA優(yōu)化方法在城市道路養(yǎng)護(hù)資金分配中具有很明顯的提升效果。

結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)某城區(qū)11條城市道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的服役狀態(tài)及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查分析，該城區(qū)道路病害主要表現(xiàn)為裂縫、坑槽、松散和沉陷。

（2）運(yùn)用AHP層次分析法確定在養(yǎng)護(hù)資金不足以覆蓋各交通設(shè)施條件下的養(yǎng)護(hù)優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋郝访?、排水設(shè)施、人行道設(shè)施、綠化設(shè)施、照明設(shè)施。

（3）選取某城區(qū)11條典型道路，基于養(yǎng)護(hù)資金分配歷史，以尋求路網(wǎng)整體養(yǎng)護(hù)效益最大為目標(biāo)進(jìn)行DEA決策優(yōu)化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)道路1、道路4、道路8和道路9資金比例分配嚴(yán)重不合理，建議相關(guān)部門(mén)進(jìn)行調(diào)整。

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