CN115081792A - 一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，包括以下步骤：S1：建立方案基础属性评价指标体系；S2：建立方案施工安全风险评估体系；S3：对S1中的指标进行赋值，并对定性指标进行量化；S4：对S3的定量指标、定性指标进行标准化处理；S5：基于序关系分析‑CRITIC组合赋权法计算S4中指标的权重系数；S6：计算各方案的基础加权分值及初步排序；S7：对S2中的风险因子进行评估赋值，并计算施工安全风险总值；S8：计算工程施工安全风险系数；S9：计算各方案的综合分值及最终排序。本发明通过指标属性加权与施工安全风险总值加权过程完成综合评价，兼顾铁路线路方案的常规属性和工程施工风险，符合以安全为主的减灾选线理念。

Description

一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法
技术领域
本发明涉及铁路工程建设领域，特别涉及一种考虑工程施工安全风险的铁路 线路方案评价方法。
背景技术
铁路线路方案比选是线路设计阶段的首要问题，是铁路建设中统揽全局的工 作。作为大型基础设施，铁路线路里程长，跨越地理障碍众多，所经区域地形地 质条件复杂，存在诸多潜在风险因素。在考虑工程技术、经济等传统评价指标的 前提下，优选出工程施工风险最小的铁路线路方案符合以安全为主的选线理念， 对保障铁路项目的设计、施工、乃至后期的运维均具有重要现实意义。
现有方法中，对铁路线路方案的评价多局限于传统的评价指标体系，即重点 考虑各方案的工程技术条件、经济要素等因素，未将工程施工风险与线路方案中 的控制工程相结合，极易低估特定线路方案的工程施工风险，难以真实反映比选 方案的安全风险水平。
发明内容
本发明提供了一种考虑工程施工风险的铁路线路方案评价方法，克服了现有 方法在线路方案选择阶段无法客观反映工程项目的施工安全风险属性的缺点，实 现了对潜在风险隐患的把控，在保证方案基础属性评价指标最优的同时兼顾工程 施工风险把控。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，包括以下步骤：
S1：建立方案基础属性评价指标体系，包括定量指标和定性指标；
S2：建立方案施工安全风险评估体系，所述安全风险评估体系包括风险控制 对象、风险因子和风险评估准则；
所述风险控制对象包括桥梁工程、隧道工程；
所述风险因子包括桥梁建设规模、桥址地质条件、桥位地形条件、桥梁施工 条件、跨江河条件、隧道建设规模、隧道地质条件、岩层富水情况和隧道施工条 件；
所述风险评估准则包括各项风险因子对应的风险等级描述和风险评估分值 区间；
S3：对步骤S1中的指标进行赋值，并对方案基础属性评价指标体系中的定 性指标进行量化处理，统一转化为精确数形式；
S4：对步骤S3得到的定量指标、定性指标进行标准化处理；
S5：基于序关系分析-CRITIC组合赋权法计算步骤S4中各项指标的权重系 数；
S6：考虑指标的标准化属性及其权重系数，计算各方案的基础加权分值Si及初步排序；Si为i方案对应的基础加权分值；
S7：参考步骤S2中的方案施工安全风险评估体系，逐一判断各项风险因子 对应的风险等级描述，按照相应的风险评估分值区间确定风险因子得分，并计算 各方案的施工安全风险总值：
Figure BDA0003591458940000021
其中，Fi为i方案对应的施工安全风险总值；fip为i方案对应的p项风险因 子得分；l为i方案参与评估的所有风险因子的数量；m为方案的数量；
S8：计算各方案的工程施工安全风险系数：
Figure BDA0003591458940000022
其中，αi为i方案对应的工程施工安全风险系数。
S9：综合各方案步骤S6中的基础加权分值及步骤S8中的工程施工安全风 险系数，计算各方案的综合分值及最终排序，计算公式如下：
Si *＝αiSi,i＝1,2,...,m
其中，Si *为考虑工程施工风险的i方案的综合分值，对于m个方案，Si *越 大方案的综合性能越优，Si *数值最大的为考虑工程施工风险的最优方案。
步骤S1中，所述指标体系包括4个一级指标和10个二级指标，一级指标包 括技术条件、工程经济、社会作用和环境影响；技术条件和工程经济为定量指标； 社会作用和环境影响为定性指标；所述技术条件包括线路长度、桥梁总长、隧道 总长、工程工期4个二级指标；所述工程经济包括工程投资总额、房屋拆迁数量 2个二级指标；所述社会作用包括区域交通规划契合度、城市发展规划契合度2 个二级指标；所述环境影响包括对植被绿化影响、对沿线水系影响2个二级指标。
步骤S2中，桥梁建设规模为最大跨径Lk或最大桥梁总长L；隧道建设规模 为隧道总长度Lt；桥梁风险等级描述和风险评估分值区间如下：
桥梁建设规模：Lk≥200m或L≥500m，风险评估分值为4～5；50m≤Lk<200m 或100m≤L<500m，风险评估分值区间为2～3；Lk<50m或20m≤L<100m，风险评 估分值区间为1；L<20m，风险评估分值区间为0；
桥址地质条件：不良地质灾害多发区，有较大安全隐患，风险评估分值区间 为4～6；存在不良地质灾害，有一定安全隐患，风险评估分值区间为2～3；地质 条件较好，无明显工程影响，风险评估分值区间为0～1；
桥位地形条件：桥位选址跨越大山大谷，地形条件复杂，风险评估分值区间 为4～5；桥位选址地形存在一定起伏，周边存在障碍物，风险评估分值区间为2～3； 桥位选址平坦开阔，无明显障碍物，风险评估分值区间为0～1；
桥梁施工条件：工程施工难度大，需应用新技术工法，风险评估分值区间为 4～5；工程施工难度适中，有类似工程经验参考，风险评估分值区间为2～3；工 程施工难度低，施工工艺成熟，风险评估分值区间为0～1；
跨江河条件：跨越江河众多，风险评估分值区间为4～5；跨越江河一般，风 险评估分值区间为2～3；跨越江河较少，风险评估分值区间为0～1；
隧道风险等级描述和风险评估分值区间如下：
隧道建设规模：Lt≥30000m，风险评估分值区间为6；25000m≤Lt<30000m， 风险评估分值区间为4～5；20000m≤Lt<25000m，风险评估分值区间为2～3； Lt<20000m，风险评估分值区间为0～1；
隧道地质条件：不良地质灾害多发区，风险评估分值区间为4～6；存在不良 地质灾害，有一定安全隐患，风险评估分值区间为2～3；地质条件较好，无明显 影响，风险评估分值区间为0～1；
岩层富水情况：可溶岩段落较长，涌水、突水、突泥风险较高，风险评估分 值区间为4～5；可溶岩段落较长，有一定涌水、突水、突泥风险，风险评估分值 区间为2～3；可溶岩段落较少，涌水、突水、突泥风险较小，风险评估分值区间 为0～1；
隧道施工条件：工程施工难度大，需应用新技术工法，风险评估分值区间为 4～6；工程施工难度适中，有类似工程经验参考，风险评估分值区间为2～3；工 程施工难度低，施工工艺成熟，风险评估分值区间为0～1。
步骤S3中，对于定性指标，依托五级语言评价，若指标重在表征性能优劣， 则选取{好、较好、一般、较差、差}中任一进行赋值，量化精确数分别对应{5， 4，3，2，1}；若指标重在表征影响大小则选取{大、较大、一般、较小、小}中 任一进行赋值，量化精确数分别对应{5，4，3，2，1}。
步骤S4中，方案基础属性评价指标体系中的线路长度、桥梁总长、隧道总 长、工程工期、工程投资总额、房屋拆迁数量、对植被绿化影响、对沿线水系影 响均为成本型指标，取值越小越好；所述基础属性评价指标体系中的区域交通规 划契合度、城市发展规划契合度均为效益型指标，取值越大越好。对于成本型指 标和效益型指标，标准化方法为：
对于成本型指标：
Figure BDA0003591458940000041
对于效益型指标：
Figure BDA0003591458940000042
其中，xij为i方案所对应的j指标属性；
Figure BDA0003591458940000043
为经标准化处理后i方案对应的 j指标属性；
Figure BDA0003591458940000044
为j指标下各方案属性中的最大值；
Figure BDA0003591458940000045
为j指标下各方案属 性中的最小值。
步骤S5包括以下步骤：
S51：基于序关系分析法计算步骤S4中各项指标的主观权重系数；
S52：基于CRITIC法计算步骤S4中各项指标的客观权重系数；
S53：组合主观权重系数和客观权重系数，计算各项指标的最终权重系数。
步骤S51具体步骤为：
S511：假定方案基础属性评价指标体系中各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}，按其 重要性程度从高到低进行排序，最重要的指标排至第一位，次重要的指标排至第 二位，遍历所有指标后得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}；
S512：在指标排序向量的基础上，比较相邻指标间的相对重要程度并进行重 要度赋值；
所有指标依次进行重要度赋值后得到n个指标间的重要度向量 R＝{r2,r3,r4,…,rn-1,rn}；
S513：计算最末位即重要性最低的指标In对应的主观权重系数：
Figure BDA0003591458940000051
S514：从最末位指标In开始，按照指标间的相对重要程度进行逆向计算， 得到指标In-1,In-2…I2,I1所对应的主观权重系数：
wk-1＝wk×rk,k＝n,n-1,n-2,...,2
至此，便得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}中所有指标对应的主观权重系数向量w＝{w1,w2,w3,…,wn-1,wn}；
S515：按照方案基础属性评价指标体系各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}的对应关 系，重新对主观权重系数向量w进行排序，得到各指标对应的主观权重系数
Figure BDA0003591458940000052
步骤S52具体步骤为：
S521：基于指标的标准化属性，计算各指标对应的标准差：
Figure BDA0003591458940000053
其中，σj为j指标对应的标准差；m为参与评价的所有方案个数；
Figure BDA0003591458940000054
为j指 标下各方案的标准化属性均值，
Figure BDA0003591458940000055
S522：基于评价指标的标准化属性，计算各指标间的相关系数：
Figure BDA0003591458940000056
其中，rkj为k指标与j指标间的相关系数；
Figure BDA0003591458940000057
为经标准化处理后i方案对应 的k指标属性；
Figure BDA0003591458940000058
为k指标下各方案的标准化属性均值。
S523：综合指标标准差和相关系数，计算各项指标对应的客观权重系数：
Figure BDA0003591458940000061
其中，
Figure BDA0003591458940000062
为j指标对应的客观权重系数。
S53中，计算各指标的最终的权重系数公式如下：
Figure BDA0003591458940000063
其中，
Figure BDA0003591458940000064
为综合考虑主观权重系数和客观权重系数后，方案基础属性评价 指标体系中j指标对应的最终的权重系数。
步骤S6中，计算各方案的基础加权分值计算公式如下；
Figure BDA0003591458940000065
其中，
Figure BDA0003591458940000066
为方案基础属性评价指标体系中j指标对应的指标权重系数；m为 参与评价的所有方案个数；Si为i方案对应的基础加权分值。
本发明的有益效果：本发明提供一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案 评价方法，从方案技术条件、工程经济、社会作用和环境影响四个层面构建了一 种涵盖10个二级指标的铁路线路方案基础属性评价指标体系；与此同时，基于 桥梁、隧道两大控制工程重大风险源，同步构建了一种涵盖施工安全风险控制对 象、风险因子、风险评估准则的铁路线路方案施工安全风险评估体系，通过细化 风险描述等级和风险评估分值，提出了在线路方案设计阶段考虑重大控制工程施 工安全风险因素的可行性和可操作性，实现了线路方案工程施工安全风险水平的 全方位评价和表征。
进一步的，本发明采用序关系分析-CRITIC组合赋权法计算基础属性评价指 标的权重系数，在保证权重分配合理性的同时实现了主、客观赋权过程的有机统 一；采用指标量化与简易加权处理进行方案基础属性评价指标体系的综合计算， 更易于理解和实际使用；在方案基础属性评价的基础上，考虑方案施工安全风险 评估结果，将风险评估分值转换为工程施工安全风险系数对初步评价结果进行二 次修正，在保证方案基础指标属性最优的同时兼顾了工程施工安全风险，使最终 的决策评价结果具有更好的对比性和可解释性。
附图说明
本发明有如下附图：
图1是本发明所述的一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法 的流程示意图。
图2是本发明所述的一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法 的方案基础属性评价指标体系框架图。
图3是本发明所述的一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法 的方案施工安全风险评估体系框架图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本 发明的上述主题范围仅限于以下实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于 本发明的范围。
如图1-图3所示，本实施例提供了一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方 案评价方法，包括以下步骤：
S1：建立方案基础属性评价指标体系，所述指标体系包括4个一级指标和 10个二级指标，一级指标包括技术条件、工程经济、社会作用，环境影响；
所述技术条件包括线路长度、桥梁总长、隧道总长、工程工期4个二级指标；
所述工程经济包括工程投资总额、房屋拆迁数量2个二级指标；
所述社会作用包括区域交通规划契合度、城市发展规划契合度2个二级指标；
所述环境影响包括对植被绿化影响、对沿线水系影响2个二级指标。
方案基础属性评价指标体系具体如表1所示：
表1方案基础属性评价指标体系
Figure BDA0003591458940000071
Figure BDA0003591458940000081
S2：建立方案施工安全风险评估体系，所述安全风险评估体系包括风险控制 对象、风险因子、风险评估准则；
所述风险控制对象包括桥梁工程、隧道工程；
所述风险因子包括桥梁建设规模(最大跨径Lk或最大桥梁总长L)、桥址地 质条件、桥位地形条件、桥梁施工条件、跨江河(线)条件、隧道建设规模(隧 道总长度Lt)、隧道地质条件、岩层富水情况、隧道施工条件；
所述风险评估准则包括各项风险因子对应的风险等级描述和相应的风险评 估分值区间(评分区间)。其中含数值属性的风险等级描述标准可根据具体应用 场景进行等同替换，不局限于本发明所给出的描述等级。
方案施工安全风险评估体系具体如表2所示：
表2方案施工安全风险评估体系
Figure BDA0003591458940000082
Figure BDA0003591458940000091
S3：对步骤S1中的定量指标进行赋值，并对方案基础属性评价指标体系中 的定性指标进行量化处理，统一转化为精确数形式；
具体的，对于定性指标，可依托五级语言评价，若指标重在表征性能优劣， 则选取{好、较好、一般、较差、差}中任一进行赋值，若指标重在表征影响大小 则选取{大、较大、一般、较小、小}中任一进行赋值；对于定量指标，可根据方 案资料中的数值对其进行直接赋值；
根据定性指标的语言评价等级，相应量化转换规则可参考表3：
表3定性指标量化转换规则
语言评价等级 量化精确数
“差”或“小” 1
“较差”或“较小” 2
“一般” 3
“较好”或“较大” 4
“好”或“大” 5
S4：对步骤S3得到的定量指标、定性指标进行标准化处理；
具体的，方案基础属性评价指标体系中的线路长度、桥梁总长、隧道总长、 工程工期、工程投资总额、房屋拆迁数量、对植被绿化影响、对沿线水系影响均 为成本型指标，取值越小越好；所述基础属性评价指标体系中的区域交通规划契 合度、城市发展规划契合度均为效益型指标，取值越大越好。对于成本型指标和 效益型指标，标准化方法为：
对于成本型指标：
Figure BDA0003591458940000092
对于效益型指标：
Figure BDA0003591458940000101
其中，xij为i方案所对应的j指标属性；
Figure BDA0003591458940000102
为经标准化处理后i方案对应的 j指标属性；
Figure BDA0003591458940000103
为j指标下各方案属性中的最大值；
Figure BDA0003591458940000104
为j指标下各方案属 性中的最小值；
S5：基于序关系分析-CRITIC组合赋权法计算步骤S4中各项指标的权重系 数，包括以下步骤：
S51：基于序关系分析法计算步骤S4中各项指标的主观权重系数；
S52：基于CRITIC法计算步骤S4中各项指标的客观权重系数；
S53：组合主观权重系数和客观权重系数，计算各项指标的最终权重系数。
在所述步骤S51中，从决策者的主观角度出发采用序关系分析法计算各项指 标的主观权重系数，计算步骤为：
S511：假定方案基础属性评价指标体系中各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}，按其 重要性程度从高到低进行排序，最重要的指标排至第一位，次重要的指标排至第 二位，遍历所有指标后得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}；
S512：在指标排序向量的基础上，比较相邻指标间的相对重要程度并进行重 要度赋值，赋值方法可参考表4：
表4重要度赋值方法
重要度判断标准 重要度值
指标I<sub>k-1</sub>与指标I<sub>k</sub>同样重要 r<sub>k</sub>＝1.0
指标I<sub>k-1</sub>比指标I<sub>k</sub>稍微重要 r<sub>k</sub>＝1.2
指标I<sub>k-1</sub>比指标I<sub>k</sub>明显重要 r<sub>k</sub>＝1.4
指标I<sub>k-1</sub>比指标I<sub>k</sub>强烈重要 r<sub>k</sub>＝1.6
指标I<sub>k-1</sub>比指标I<sub>k</sub>极端重要 r<sub>k</sub>＝1.8
所有指标依次进行重要度赋值后得到n个指标间的重要度向量 R＝{r2,r3,r4,…,rn-1,rn}；
S513：计算最末位即重要性最低的指标In对应的主观权重系数：
Figure BDA0003591458940000111
S514：从最末位指标In开始，按照指标间的相对重要程度进行逆向计算， 得到指标In-1,In-2,…I2,I1所对应的主观权重系数：
wk-1＝wk×rk,k＝n,n-1,n-2,...,2
至此，便得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}中所有指标对应的主观权重系数向量w＝{w1,w2,w3,…,wn-1,wn}；
S515：按照方案基础属性评价指标体系各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}的对应关 系，重新对主观权重系数向量w进行排序，得到各指标对应的主观权重系数
Figure BDA0003591458940000112
在所述步骤S52中，从方案指标的客观属性出发采用CRITIC法计算各项指 标的客观权重系数，计算步骤为：
S521：基于指标的标准化属性，计算各指标对应的标准差：
Figure BDA0003591458940000113
其中，σj为j指标对应的标准差；m为参与评价的所有方案个数；
Figure BDA0003591458940000114
为j指 标下各方案的标准化属性均值，
Figure BDA0003591458940000115
S522：基于评价指标的标准化属性，计算各指标间的相关系数：
Figure BDA0003591458940000116
其中，rkj为k指标与j指标间的相关系数；
Figure BDA0003591458940000117
为经标准化处理后i方案对应 的k指标属性；
Figure BDA0003591458940000118
为k指标下各方案的标准化属性均值。
S523：综合指标标准差和相关系数，计算各项指标对应的客观权重系数：
Figure BDA0003591458940000119
其中，
Figure BDA00035914589400001110
为j指标对应的客观权重系数。
S53：组合主观权重系数和客观权重系数，计算各指标的最终的权重系数。
Figure BDA0003591458940000121
其中，
Figure BDA0003591458940000122
为综合考虑主观权重系数和客观权重系数后，方案基础属性评价 指标体系中j指标对应的最终的权重系数。
S6：考虑评价指标的标准化属性及其权重系数后，计算各方案的基础加权分 值及初步排序；
Figure BDA0003591458940000123
其中，
Figure BDA0003591458940000124
为方案基础属性评价指标体系中j指标对应的指标权重系数；m为 参与评价的所有方案个数；Si为i方案对应的基础加权分值。
S7：参考步骤S2中的方案施工安全风险评估体系，依据各方案基础资料对 步骤S2中的风险因子进行评估赋值，确定相应风险因子得分；
具体的，参考表2的铁路线路方案施工安全风险评估体系，根据方案资料逐 一判断各项风险因子对应的风险描述等级，按照相应的风险评分区间确定风险因 子得分，并计算各方案的施工安全风险总值；
Figure BDA0003591458940000125
其中，Fi为i方案对应的施工安全风险总值；fip为i方案对应的p项风险因 子得分；l为参与评估的所有风险因子个数；m为方案的数量。
S8：计算各方案的工程施工安全风险系数；
Figure BDA0003591458940000126
其中，αi为i方案对应的工程施工安全风险系数。
S9：综合各方案步骤S6中的基础加权分值及步骤S8中的工程施工安全风 险系数，计算方案的综合分值及最终评价排序，方法为：
Si *＝αiSi,i＝1,2,...,m
其中，Si *为考虑工程施工安全风险的i方案综合分值。对于m个方案，Si *越 大方案的综合性能越优，Si *数值最大的即为考虑工程施工安全风险的最优方案。
下面选取渝昆高铁筠连至昭通段选线方案作为实施例，对本发明作一步说明。
渝昆高铁筠连至昭通段属高原斜坡地带低～中山峡谷区，地形陡峻，河谷深 切，地质条件复杂。从技术经济性及安全性出发研究了4种线路方案。通过整理 归纳相关资料，同时聘请专家对“社会作用”和“环境影响”两大类定性指标进行评 价赋值，得到各方案的基础属性评价指标体系如表5所示。
表5各方案基础属性评价指标取值
Figure BDA0003591458940000131
(1)结合语言评价等级对定性指标逐一量化处理，得到各方案的基础属性 评价指标量化表，见表6。
表6基础属性评价指标量化表
Figure BDA0003591458940000132
(2)对定量指标与定性指标进行标准化处理，得到各方案标准化属性表， 见表7。
表7方案标准化属性表
Figure BDA0003591458940000133
Figure BDA0003591458940000141
(3)计算基础属性评价指标的权重系数。根据项目定位及特点，按照重要 度从高到低的顺序进行排序，得到指标排序向量：
I＝{工程投资总额，线路长度，对植被绿化影响，对沿线水系影响，区域交 通规划契合度，桥梁总长，隧道总长，房屋拆迁数量，城市发展规划契合度，工 程工期}
对相邻指标进行重要度赋值后得到重要度向量：
R＝{1.4,1.2,1.0,1.1,1.4,1.0,1.2,1.2,1.2}
计算最末位即重要性最低的指标In对应的主观权重系数：w10＝0.0444
自w10开始逆向计算，得到指标I1,I2…I9,I10所对应的主观权重系数：
w＝{0.1987,0.1419,0.1183,0.1183,0.1075,0.0768,0.0768,0.0640,0.0533,0.0444}
对主观权重系数向量w按照方案基础属性评价指标体系对应关系进行排序， 得到各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}的主观权重系数
Figure BDA0003591458940000142
Figure BDA0003591458940000143
(4)结合表7方案标准化属性表中的各指标属性，采用CRITIC法确定表 中各项指标对应的客观权重系数：
Figure BDA0003591458940000144
(5)结合主观权重系数和客观权重系数，计算各指标的最终权重系数：
Figure BDA0003591458940000145
(6)考虑评价指标的标准化属性及其权重系数后，计算各方案的基础加权 分值：
SⅠ＝0.7622,SⅡ＝0.7395,SⅢ＝0.7032,SⅣ＝0.2134
对基础加权分值从大到小进行排序，方案的初步排序结果为：方案Ⅰ>方案 Ⅱ>方案Ⅲ>方案Ⅳ，方案Ⅰ为仅考虑基础属性评价指标下的最优方案。
(7)依托铁路线路方案施工安全风险评估体系，结合相关资料对各方案进 行施工安全风险评估，得到方案施工风险评估表，见表8：
表8方案施工安全风险评估表
Figure BDA0003591458940000151
Figure BDA0003591458940000161
基于方案施工安全风险评估体系得到表8中的风险因子得分，计算各方案的 风险总值：
FⅠ＝18,FⅡ＝15,FⅢ＝27,FⅣ＝31
(8)计算各方案的工程施工安全风险系数：
ɑⅠ＝0.5571,ɑⅡ＝0.6686,ɑⅢ＝0.3714,ɑⅣ＝0.3235
(9)综合各方案的基础加权分值及工程施工安全风险系数，计算得到方案 的综合分值：
SⅠ *＝0.4246,SⅡ *＝0.4944,SⅢ *＝0.2612,SⅣ *＝0.0690
对方案综合分值从大到小进行排序，方案最终排序结果为：方案Ⅱ>方案Ⅰ> 方案Ⅲ>方案Ⅳ，方案Ⅱ为同时考虑方案基础属性与工程施工安全风险的最优方 案。
综合分析各方案可知，方案Ⅰ和方案Ⅱ的基础属性差异不大，均明显优于方 案Ⅲ和方案Ⅳ，考虑到方案Ⅰ的工程投资总额最低且指标所占权重较大，因此方 案Ⅰ为仅考虑方案基础属性的最优方案；执行方案施工安全风险评估后，方案Ⅰ 和方案Ⅱ的工程施工安全风险水平仍明显优于方案Ⅲ和方案Ⅳ，鉴于方案Ⅱ的桥 位地形条件和地质条件较方案Ⅰ更优，因此方案Ⅱ的施工安全风险水平略低。在 对方案进行工程施工安全风险评价的基础上，计算得到同时考虑方案基础属性与 工程施工安全风险的最终排序结果，表明方案Ⅱ的综合性能最优。所得决策结果 与初步设计研究报告中专家定性分析结论一致，证明了本发明所描述的铁路线路 方案评价方法的合理性和有效性。
以上实施例仅用于说明本发明所提供的一种考虑工程施工安全风险的铁路 线路方案评价方法，具体的，包括所提供的一种涵盖4个一级指标和10个二级 指标的铁路线路方案基础属性评价指标体系，一种涵盖施工安全风险控制对象、 风险因子、风险评估准则的铁路线路方案施工安全风险评估体系以及一种兼顾方 案基础属性与方案施工安全风险水平的决策计算方法。任何不脱离本发明核心理 论和思想的改进方案，均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立方案基础属性评价指标体系，包括定量指标和定性指标；
S2：建立方案施工安全风险评估体系，所述安全风险评估体系包括风险控制对象、风险因子和风险评估准则；
所述风险控制对象包括桥梁工程、隧道工程；
所述风险因子包括桥梁建设规模、桥址地质条件、桥位地形条件、桥梁施工条件、跨江河条件、隧道建设规模、隧道地质条件、岩层富水情况和隧道施工条件；
所述风险评估准则包括各项风险因子对应的风险等级描述和风险评估分值区间；
S3：对步骤S1中的指标进行赋值，并对方案基础属性评价指标体系中的定性指标进行量化处理，统一转化为精确数形式；
S4：对步骤S3得到的定量指标、定性指标进行标准化处理；
S5：基于序关系分析-CRITIC组合赋权法计算步骤S4中各项指标的权重系数；
S6：考虑指标的标准化属性及其权重系数，计算各方案的基础加权分值Si及初步排序；Si为i方案对应的基础加权分值；
S7：参考步骤S2中的方案施工安全风险评估体系，逐一判断各项风险因子对应的风险等级描述，按照相应的风险评估分值区间确定风险因子得分，并计算各方案的施工安全风险总值：
Figure FDA0003591458930000011
其中，Fi为i方案对应的施工安全风险总值；fip为i方案对应的p项风险因子得分；l为i方案参与评估的所有风险因子的数量；m为方案的数量；
S8：计算各方案的工程施工安全风险系数：
Figure FDA0003591458930000012
其中，αi为i方案对应的工程施工安全风险系数；
S9：综合各方案步骤S6中的基础加权分值及步骤S8中的工程施工安全风险系数，计算各方案的综合分值及最终排序，计算公式如下：
Si *＝αiSi,i＝1,2,...,m
其中，Si *为考虑工程施工安全风险的i方案的综合分值，对于m个方案，Si *越大方案的综合性能越优，Si *数值最大的为考虑工程施工安全风险的最优方案。
2.如权利要求1所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S1中，所述指标体系包括4个一级指标和10个二级指标，一级指标包括技术条件、工程经济、社会作用和环境影响；技术条件和工程经济为定量指标；社会作用和环境影响为定性指标；所述技术条件包括线路长度、桥梁总长、隧道总长、工程工期4个二级指标；所述工程经济包括工程投资总额、房屋拆迁数量2个二级指标；所述社会作用包括区域交通规划契合度、城市发展规划契合度2个二级指标；所述环境影响包括对植被绿化影响、对沿线水系影响2个二级指标。
3.如权利要求1所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S2中，桥梁建设规模为最大跨径Lk或最大桥梁总长L；隧道建设规模为隧道总长度Lt；
桥梁风险等级描述和风险评估分值区间如下：
桥梁建设规模：Lk≥200m或L≥500m，风险评估分值为4～5；50m≤Lk<200m或100m≤L<500m，风险评估分值区间为2～3；Lk<50m或20m≤L<100m，风险评估分值区间为1；L<20m，风险评估分值区间为0；
桥址地质条件：不良地质灾害多发区，有较大安全隐患，风险评估分值区间为4～6；存在不良地质灾害，有一定安全隐患，风险评估分值区间为2～3；地质条件较好，无明显工程影响，风险评估分值区间为0～1；
桥位地形条件：桥位选址跨越大山大谷，地形条件复杂，风险评估分值区间为4～5；桥位选址地形存在一定起伏，周边存在障碍物，风险评估分值区间为2～3；桥位选址平坦开阔，无明显障碍物，风险评估分值区间为0～1；
桥梁施工条件：工程施工难度大，需应用新技术工法，风险评估分值区间为4～5；工程施工难度适中，有类似工程经验参考，风险评估分值区间为2～3；工程施工难度低，施工工艺成熟，风险评估分值区间为0～1；
跨江河条件：跨越江河众多，风险评估分值区间为4～5；跨越江河一般，风险评估分值区间为2～3；跨越江河较少，风险评估分值区间为0～1；
隧道风险等级描述和风险评估分值区间如下：
隧道建设规模：Lt≥30000m，风险评估分值区间为6；25000m≤Lt<30000m，风险评估分值区间为4～5；20000m≤Lt<25000m，风险评估分值区间为2～3；Lt<20000m，风险评估分值区间为0～1；
隧道地质条件：不良地质灾害多发区，风险评估分值区间为4～6；存在不良地质灾害，有一定安全隐患，风险评估分值区间为2～3；地质条件较好，无明显影响，风险评估分值区间为0～1；
岩层富水情况：可溶岩段落较长，涌水、突水、突泥风险较高，风险评估分值区间为4～5；可溶岩段落较长，有一定涌水、突水、突泥风险，风险评估分值区间为2～3；可溶岩段落较少，涌水、突水、突泥风险较小，风险评估分值区间为0～1；
隧道施工条件：工程施工难度大，需应用新技术工法，风险评估分值区间为4～6；工程施工难度适中，有类似工程经验参考，风险评估分值区间为2～3；工程施工难度低，施工工艺成熟，风险评估分值区间为0～1。
4.如权利要求1所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S3中，对于定性指标，依托五级语言评价，若指标重在表征性能优劣，则选取{好、较好、一般、较差、差}中任一进行赋值，量化精确数分别对应{5，4，3，2，1}；若指标重在表征影响大小则选取{大、较大、一般、较小、小}中任一进行赋值，量化精确数分别对应{5，4，3，2，1}。
5.如权利要求1所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S4中，方案基础属性评价指标体系中的线路长度、桥梁总长、隧道总长、工程工期、工程投资总额、房屋拆迁数量、对植被绿化影响、对沿线水系影响均为成本型指标，取值越小越好；区域交通规划契合度、城市发展规划契合度均为效益型指标，取值越大越好；对于成本型指标和效益型指标，标准化方法为：
对于成本型指标：
Figure FDA0003591458930000031
对于效益型指标：
Figure FDA0003591458930000041
其中，xij为i方案所对应的j指标属性；
Figure FDA0003591458930000042
为经标准化处理后i方案对应的j指标属性；
Figure FDA0003591458930000043
为j指标下各方案属性中的最大值；
Figure FDA0003591458930000044
为j指标下各方案属性中的最小值。
6.如权利要求5所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：
S51：基于序关系分析法计算步骤S4中各项指标的主观权重系数；
S52：基于CRITIC法计算步骤S4中各项指标的客观权重系数；
S53：组合主观权重系数和客观权重系数，计算各项指标的最终权重系数。
7.如权利要求6所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S51具体步骤为：
S511：假定方案基础属性评价指标体系中各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}，按其重要性程度从高到低进行排序，最重要的指标排至第一位，次重要的指标排至第二位，遍历所有指标后得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}；
S512：在指标排序向量的基础上，比较相邻指标间的相对重要程度并进行重要度赋值；所有指标依次进行重要度赋值后得到n个指标间的重要度向量R＝{r2,r3,r4,…,rn-1,rn}；
S513：计算最末位即重要性最低的指标In对应的主观权重系数：
Figure FDA0003591458930000045
S514：从最末位指标In开始，按照指标间的相对重要程度进行逆向计算，得到指标In-1,In-2…I2,I1所对应的主观权重系数：
wk-1＝wk×rk,k＝n,n-1,n-2,...,2
得到指标排序向量I＝{I1,I2,I3,…,In-1,In}中所有指标对应的主观权重系数向量w＝{w1,w2,w3,…,wn-1,wn}；
S515：按照方案基础属性评价指标体系各指标{X1,X2,X3,…Xn-1,Xn}的对应关系，重新对主观权重系数向量w进行排序，得到各指标对应的主观权重系数
Figure FDA0003591458930000046
8.如权利要求7所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S52具体步骤为：
S521：基于指标的标准化属性，计算各指标对应的标准差：
Figure FDA0003591458930000051
其中，σj为j指标对应的标准差；m为参与评价的所有方案个数；
Figure FDA0003591458930000052
为j指标下各方案的标准化属性均值，
Figure FDA0003591458930000053
S522：基于评价指标的标准化属性，计算各指标间的相关系数：
Figure FDA0003591458930000054
其中，rkj为k指标与j指标间的相关系数；
Figure FDA0003591458930000055
为经标准化处理后i方案对应的k指标属性；
Figure FDA0003591458930000056
为k指标下各方案的标准化属性均值；
S523：综合指标标准差和相关系数，计算各项指标对应的客观权重系数：
Figure FDA0003591458930000057
其中，
Figure FDA0003591458930000058
为j指标对应的客观权重系数。
9.如权利要求8所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：S53中，计算各指标的最终的权重系数公式如下：
Figure FDA0003591458930000059
其中，
Figure FDA00035914589300000510
为综合考虑主观权重系数和客观权重系数后，方案基础属性评价指标体系中j指标对应的最终的权重系数。
10.如权利要求9所述的考虑工程施工安全风险的铁路线路方案评价方法，其特征在于：步骤S6中，各方案的基础加权分值计算公式如下；
Figure FDA00035914589300000511
其中，
Figure FDA0003591458930000061
为方案基础属性评价指标体系中j指标对应的指标权重系数；m为参与评价的所有方案个数；Si为i方案对应的基础加权分值。
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