第四章 互通式立交方案综合评价

方案综合评价模型评价指标的量化第四章其它评估方法立交方案综台评价通过方案的综合评价，寻求技术上、经济上最合理的立交形式，使立交在道路网中发挥更大的社会效益和经济效益。第一节方案综合评价模型评价方法的选择建立评价指标体系方案综合评价步骤某些特殊考虑层次分析法模糊综合评价专家调查表的发放和处理权重的重新分配单一立交方案的评价方案综合评价模型•关于多目标决策方法，目前还未找到一种理论和实用上完全可行的方法，这是因为一些影响因素很难量化，有的甚至是不可量化的，各因素之间就难以权衡比较，而且评价的主观影响也难于完全消除。•但有两种评价方法是目前国内外普遍使用的，这就是层次分析法和模糊综合评价方法。一、评价方法的选择评价方法•层次分析法（AHP）的特点是能将决策者对复杂系统的决策思维过程进行易于理解的简单数量化，所需定量数据少，计数方便，可解决多目标、多层次、多准则的决策问题，近年来已得到广泛地应用。•应用层次分析法进行系统评价的主要步骤如下：(一)层次分析法建立多级递阶结构模型建立判断矩阵相对重要度计算及相容性检验综合重要度计算层次分析法1、建立多级（层）递阶结构模型三种多级递阶结构模型2、建立判断矩阵层次分析法3、相对重要度计算及相容性检验(1)相对重要度（权重）计算——权重是由判断矩阵的特征向量W经归一化处理而得。W的分量wi为：归一化处理，得到权重向量的分量：层次分析法(2)相容性检验层次分析法AHP中并不要求判断矩阵完全相容，允许存在一定的偏差，但要求判断的趋势大体具有一致性(即相容性)，也就是不能出现A比B重要，B比C重要，而C又比A重要的逻辑错误。入max：判断矩阵的最大特征值C.I.≤0.1时——认为判断矩阵具有良好的相容性，可以接受；否则需重新设计判断矩阵。4、综合重要度计算层次分析法(二)模糊综合评价——略评价方法二、建立评价指标体系方案综合评价模型三、立交方案综合评价步骤方案综合评价模型评价过程是一个多级综合评判。第一级为准则层，该级各项指标的确定就可得到最后的评价结果；第二级为指标层，通过该级的计算以获得第一级各指标的数据；第三级为子指标层，是对指标层某些指标的进一步分解，通过计算以得到指标层的数据。从第一级到第三级属于级级分解的过程，在具体进行立交方案综合评判时，应先从第三级开始，逐级向上，每一级的计算结果作为上一级的输入数据。•由于发放专家调查表的随机性较大，加之填表人对立交的熟悉程度及填表时的心情和态度上的差异等因素的影响，使得调查结果数字分散，有时会出现无明显正态分布的形态，很难得出切合实际的最终结果。•因此，应有选择地向专家发表。•对调查表格的设计，在正确反映调查意图的基础上，尽量做到简单化，最好设计成只在数字上打勾，而不宜让填表人员去分析填写数字。四、某些特殊考虑方案综合评价模型1．专家调查表的发放和处理某些特殊考虑•在实际设计中，由于具体条件的不同，有时要特别强调某一因素或某几个因素，比如用地面积限制较严、拆迁数量不能过大或工程投资非常有限，根据设计意图，人们有可能对这些因素不是按常规的想法去考虑。•这就涉及到权重的重新分配问题，也就是在普遍认识的基础上满足特殊性的要求。2、权重的重新分配权重的重新分配•在进行立交方案综合评价时，最终评价结果是按整体最优排列的几个立交方案的优先次序。•对于单一立交方案，由于没有可供比较排序的其它方案，上述综合评价方法就失去了意义。•但可以通过对某些指标的计算，并分析其交通功能、投资效益、线形要素等，得到关于该立交方案的服务水平、线形质量、行驶安全性、迅速性以及设计施工可行性等定性指标，以作为对单一立交方案的评价。3、单一立交方案的评价某些特殊考虑•在立交方案综合评价中，需要将各评价指标通过一定方法化成可相互比较的数据，这就是评价指标的量化。•评价指标的量化分为两步：•第一步是通过计算或评估得到能反映各指标特性的有量纲的数据以及一些无量纲但大于1的数据。•第二步就是将各指标进一步转换成可相互比较的无量纲指标，即用隶属函数将各指标换算为0～1之间的实数，称为隶属度。第二节评价指标的量化评价指标的量化对各评价指标的第一步量化，以下四种方法获得：•1．通过设计计算得到，主要是技术指标部分。•2．通过技术指标和设计资科间接得到，主要是功能指标和经济指标以及部分环境指标和管理指标。•3．由工程估算直接获得，如工程造价。•4．用模糊数学的方法得到，主要用于环境指标和管理指标中的一些定性指标的量化。一、评价指标的量化方法(一)量化方法评价指标的量化方法•对各评价指标的第二步量化，是通过隶属函数来计算各指标的隶属度。常用的隶屑函数有以下几种：(二)隶属函数模型一：正态形隶属函数•式中，k＞0，x为评价指标第一步的量化值。正态形隶属户数以x＝a为界．分为升半正态形和降半正态形。隶属函数模型二：直线形隶属函数——可分为升型a)图和降型b)图两种，其隶属函数表示为课本纠错隶属函数模型三：定性指标的量化式中：x为第一步量化后的某一模糊取值，在1～9之间。二、技术指标的量化评价指标的量化(一)占地面积技术指标量化(二)匝道长度——匝道长度可以反映一座立交的绕行程度。——通常右转匝道、直接式或半直接式左转匝道绕行距离较短；而环圈式左转匝道右转约270度，绕行较长匝道长度隶属函数：(三)路面面积技术指标量化——路面包括正线路面和匝道路面。——由于正线和匝道采用的路面结构不同，因此，应把正线和匝道路面面积按当量路面厚度进行换算。当量路面厚度的总面积为：Hr——匝道路面的当量厚度Hm——正线路面转换成匝道路面的当量厚度Am、Ar——分别为正线和匝道路面面积关于路面面积的隶属函数为：(四)桥梁长度一般认为桥梁数量越少，长度越短越好设n个立交方案按单车道计的桥梁长度集为：则关于桥梁长度隶属函数为：技术指标量化(五)路基土石方数量在满足控制标高的前提下尽量使土石方数量最省。计算时，应将石方工程数量换算为土方工程数量，换算系数视当地情况确定，一般为2～3。则关于工程数量的隶属函数为：设M个立交方案的工程数量集为：技术指标量化(六)平曲线半径——平曲线半径选择的基本条件是满足技术标准的要求。——设平曲线半径小于规定的极限最小半径时其隶属度为0，等于时隶属度为0.3，大于某一规定值时为1。则平曲线隶属函数：技术指标量化(七)竖曲线半径•由于凸型竖曲线和凹型竖曲线的最小半径不同．应分别计算它们的隶属度，然后取平均值作为竖曲线半径的隶属度。•竖曲线半径隶属函数与平曲线相同。式中：•Rmax＝3Rmin，σ＝2Rmin/3，Rmin为最小竖曲线半径(m)技术指标量化(八)纵坡度及坡长•纵坡度及坡长是反映技术指标的一个重要指标。一般情况下，纵坡愈缓愈好。但不宜小于最小纵坡度的要求。坡长应大于最短坡长并小于最大坡长限制。纵坡度隶属函数坡长隶属函数为综合上述两部分，坡度及坡长隶属函数为技术指标量化(九)拆迁数量•拆迁数量对于人口稠密地区和建筑物较多地区修建立交尤为重要。拆迁数量常以拆迁建筑物的面积表示隶屑函数表示为技术指标量化(十)建筑高度•建筑高度在一定程度上反映了立交的层数。立交结构复杂，施工难度增大。因此应选择建筑高度较低的立交方案为宜。建筑高度隶属函数为技术指标量化三、功能指标的量化评价指标的量化(一)整体性能•冲突是指来自不同行驶方向的两股车流，以等于或大于90度的交角相互交叉的现象。——1、冲突系数冲突点个数：冲突系数交织系数冲突系数•冲突系数的计算主要与冲突交通量、冲突车辆的速度及冲突角度等有关，三者都是越大对交通越不利。冲突系数冲突系数隶属函数整体性能——2、交织系数——分为匝道与正线、匝道与匝道交织两种情形。影响交织的因素主要有交织段长度、交织交通量和交织速度等，交通量越大、速度超高、长度越短越不利于交织。交织系数：交织系数隶属函数：功能指标的量化(二)线形质量行驶速度行程时间燃油消耗安全系数——将一条匝道线形按特征点划分为加、减速段和匀速段，根据匝道的平面线形和纵断面线形分别算得该分段对应的车速，并取较小者作为该分段的实际车速，这样可得到整条匝道的行驶速度变化曲线。线形质量行驶速度隶属函数——1、行驶速度——2、行程时间——在行驶速度和速度分段长度已知的基础上，可算出每日通过一座立交所有车辆所消耗的总时间行程时间隶属函数为：线形质量——3、燃油消耗汽车等速百公里油耗量为燃油消耗的隶属函数线形质量——4、安全系数——影响交通安全的因素是多方面的，如驾驶员、车况、道路条件、环境、交通量等。在立交方案评价中主要是从平曲线和纵坡度两方面考虑安全性的。与半径与纵坡线形质量——计算所有匝道的综合安全系数，取其中的最大值为立交的安全系数K，经回归分析，交通事故率y与综合影响系数K的关系为：安全系效的隶属函数安全系数(三)交通功能通行能力饱和度1、通行能力——立交形式对直行方向的交通影响不大，因此只考虑匝道的通行能力，匝道的通行能力取决于下列三者的最小值：(1)匝道本身的通行能力；(2)匝道与主线连接部分的通行能力(3)匝道与次线连接部分的通行能力功能指标的量化一座立交所有匝道的通行能力为：通行能力的隶属函数为通行能力2、饱和度饱和度是设计交通量与设计通行能力之比，它是反映汽车在道路上运行状况的一个重要指标。饱和度越低，匝道利用越不充分；饱和度越高，发生交通堵塞的可能性越高。按交通功能要求，饱和度不应大于l，其计算公式为饱和度的隶属函数为交通功能四、经济指标的量化评价指标的量化工程造价内部收益率投资回收期效益成本比(一)工程造价工程造价是反映立交建设规模和经济承受力的一个重要指标，一座立交方案的采用与否，往往取决于工程造价的大小。工程造价隶属函数经济指标的量化(二)内部收益率——内部收益率是按计算期内净现值为零时所对应的贴现率一般来说，内部收益率小于社会贴现率的项目是不可取的，只有大于或等于社会贴现率的项目才有投资的价值。内部收益率的隶属函数(三)投资回收期按下式推算：一般认为投资回收期越短越好投资回收期隶属函数经济指标的量化(四)效益成本比（RBC）——项目计算期内各年效益现值之和与各年成本现值之和的比值通常RBC值越大越好，其隶属函数为经济指标的量化环境指标除绿化可量化外，其它如社会反映、对原杜区分割程度、与周围景观协调、沿线设施布置的合理性等都属于定性指标。不同立交方案在环境保护方面的影响差异并不大，在立交方案综合评价中也可不列入该项因素。五、环境指标的量化(一)绿化系数——绿化面积与立交范围内除路基宽度所占面积外的空地面积之比绿化系数的隶属函数为评价指标的量化(二)其它定性指标该部分的隶属函数为式中：x——各因素量化值。环境指标的量化六、管理指标的量化一座好的立交方案应该是管理简单、方便及管理费用较低的方案。收费站个数收费车道数立交的复杂性施工的难易程度分期修建的适应性管理指标评价指标的量化(一)收费站个数收费站个数的隶属函数收费立交的收费站越少越好，以设一个为宜。管理指标的量化(二)收费车道数收费车道数可根据排队论来计算，排队方式主要有单通道排队模型和单路多通道排队模型两种。收费车道数的隶属函数为管理指标的量化(三)立交的复杂性立交的复杂性是反映立交方案可辩性和安全性的定量指标，以立交的分流点、合流点和冲突点的数目来表示：复杂性隶属函数管理指标的量化(四)施工难易度施工难易度是一个相对性指标，与科技发展水平和施工单位都有密切关系。目前可从如下斜度、弯度、坡度和跨径四个方面来衡量：根据桥梁设计要求，桥梁斜度一般员大不超过70度，在15度以内时可不考虑斜度影响。在一般工程设计中控制桥梁斜度不超过45度隶属函数为1．斜度指标管理指标的量化施工难易度在桥梁施工中，当跨径所对弧长L与曲率半径R之比小于0.1～0.12时，施工比较容易，甚至可用折线来代替曲线；当L/R≥0.12时，需要设置弯桥，且施工难度随比值的增大而增加。设计中一般控制L/R≤0.4。2、弯度指标隶属函数为3、坡度指标一般控制最大纵坡不超过6％隶属函数为4、跨径指标桥梁设计中，将跨径大于等于40米的桥称为大桥，小于40米为中小桥。在立交桥