交通一体化视角下的公路网衔接优化与实施决策
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摘要
为了在评价的基础上进一步提取公路网的现状特征，针对公路网现状优劣判断的相对性，考虑到传统的评价方法重发展水平评价、轻发展能力解析等问题，以可拓学、关联函数为基础，构建了综合交通一体化视角下的公路网评价指标体系，提出了一种基于可拓学的公路网现状特征提取方法。该方法可以从定性定量两个角度去研究公路网现状发展状态；可以综合全面的反映公路网发展度的强弱；可以基于现实条件和实际能力进行客观评价，不但可以评定公路网发展水平的等级，而且可以反映其发展趋势，由此给以预警；进而达到提高公路网现状评价的可实施性、可操作性、实用性的目的。
针对我国综合交通一体化的现实需求，提出了专题干线公路的概念，并将专题干线公路划分为产业功能区集疏运公路、港站场集疏运公路、“三口”连接路，实现干线公路网各层次之间（如国省道与高速公路）的连接，干线公路与产业功能区（旅游景区、产业园区、能源基地）、重要交通枢纽（港站场区）和“三口”（城市出口，省际接口，高速入口）的连接；同时，糅合现有几种规划方法的优点，以方案评价为依据、以专家分析与群体决策的路网优化目标为核心，以规划目标指导下的节点选择—线路规划—路网优化为主线，采用定性与定量相结合的方法确定路网优化方案，能够兼顾专家经验与地方实际需求，具有很强的可操作性与实施性。
考虑到公路网规划方案评价涉及到技术-经济-社会-环境等不同子系统和不同层面的多个指标，针对其评价指标繁多，不少单项因子不相容的问题，提出了一种基于离差最大化的公路网灰关联投影评价模型。该模型以评价指标为因素指标集、以规划方案为论域集构建了公路网规划方案矩阵，应用[0，1]线性变换将其标准化；借鉴TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）思想将理想方案作为规划方案的参考点，应用灰关联分析法将理想方案和规划方案分别作为参考数列和被比较数列构建了正负关联系数矩阵；为克服了人为主观因素的影响，采用离差最大化法确定评价指标权重，并构建了增广加权关联系数矩阵及灰关联投影评价模型。研究表明：该模型能够充分发挥灰关联分析与投影决策的优势，避免指标权重确定的主观性，并且在实践应用中简洁易行，能够为公路网规划提供科学合理的决策依据。
考虑决策者风险态度对公路建设项目决策实施的影响，针对公路建设项目决策影响因素的灰色特征，设计了交通一体化视角下的公路建设项目影响参数，提出了一种基于累积前景理论的公路建设项目灰关联排序模型。该模型通过[-1，1]线性变化将决策矩阵标准化，应用TOPSIS法得到正负理想方案作为公路建设项目排序决策的参考点；将正负理想方案和方案分别作为参考数列和被比较数列，应用关联分析法构建了正负关联系数矩阵，并基于累积前景理论及其正负前景价值函数构建了正负前景价值矩阵和方案综合前景值最大化的非线性规划模型，应用极值法求解模型得出最优权向量，最终确定公路建设项目的排序。该模型更加符合人类的思维模型，提高了公路建设项目排序决策的精度和科学性。
In order to extract the current characteristics on the basis of evaluation about highwaynetwork, a matter element method with AHP and entropy is proposed for the relative merits ofhighway network evaluation, which is based on extension theory and correlation function.The method can research network actual development state from qualitative and quantitativeaspects，can comprehensively reflect the development degree of highway network based onactual conditions and practical ability and the development trend of single index，is of goodmaneuverability and implementation.
Considering integration requirement for comprehensive transportation in china, thespecial trunk highway is defined, and is divided into industry function highway, harbor,station and airport connection highway, city exports highway, inter-provincial interfacehighway, and express-way entrance highway. At the same time, the advantages of severaldifferent planning methods is combined, network connection scheme is determined byqualitative and quantitative method. Research shows that this method can combine theexpert’s experience and the local practical requirement，and has strong operability andimplementation.
Considering highway network planning involves multiple and incompatibility indicatorsof different systems and different dimensions about technology economy society environment,one kind of grey relation projection evaluation model based on the maximizing deviationmethod was established. Firstly, the original decision-making matrix was built up by takingevaluation indexes as set of factors and planning schemes as field sets, which wasstandardized by the [-1，1] linear transformation operator. Secondly, the ideal programs weretaken as the reference points of priority on the basis of TOPSIS, and the grey relevancymatrixes were established for taking the ideal programs as reference sequences and takingplanning schemes as compared sequences on the base of grey system theory. Thirdly, theevaluation indexes weights were determined by the maximizing deviation method toovercome the effect of subjectivity, and the augmented correlation coefficient matrix withweights and grey relation projection evaluation model was built up. Research shows that themodel can fully take advantage of the grey relational analysis and projection decision, avoidsubjectivity of determination about index weights, and is simple and easy which can providescientific and reasonable decision making basis for highway network planning.
Considering the risk attitude of decision makers on the impact of highway construction project sequence and grey character for sequence factors, the sequence parameters of highwayconstruction projects are designed, and the multi-index grey relational decision-makingmethod based on cumulative prospect theory is proposed. Firstly, the positive and negativeideal plans are taken as the reference point of priority through the standardization of primitivedecision information on the basis of TOPSIS. Secondly, the positive and negative greyrelevancy matrixes are established for taking the positive and negative ideal solution asreference sequences and taking decision-making programs as compared sequence on the baseof grey system theory. Thirdly, the positive and negative prospect value matrixes and thenonlinear planning model for the maximum of comprehensive prospect value are put up onthe base of cumulative prospect theory and its prospect value functions, the optimum weightvector is solved, and highway construction project sequence is determined. Finally, this modelis applied in the sequence of five highways, and is compared with AHP and grey relationprojection multi-criteria decision method, which illustrates the usefulness and validity of themodel.
针对我国综合交通一体化的现实需求，提出了专题干线公路的概念，并将专题干线公路划分为产业功能区集疏运公路、港站场集疏运公路、“三口”连接路，实现干线公路网各层次之间（如国省道与高速公路）的连接，干线公路与产业功能区（旅游景区、产业园区、能源基地）、重要交通枢纽（港站场区）和“三口”（城市出口，省际接口，高速入口）的连接；同时，糅合现有几种规划方法的优点，以方案评价为依据、以专家分析与群体决策的路网优化目标为核心，以规划目标指导下的节点选择—线路规划—路网优化为主线，采用定性与定量相结合的方法确定路网优化方案，能够兼顾专家经验与地方实际需求，具有很强的可操作性与实施性。
考虑到公路网规划方案评价涉及到技术-经济-社会-环境等不同子系统和不同层面的多个指标，针对其评价指标繁多，不少单项因子不相容的问题，提出了一种基于离差最大化的公路网灰关联投影评价模型。该模型以评价指标为因素指标集、以规划方案为论域集构建了公路网规划方案矩阵，应用[0，1]线性变换将其标准化；借鉴TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）思想将理想方案作为规划方案的参考点，应用灰关联分析法将理想方案和规划方案分别作为参考数列和被比较数列构建了正负关联系数矩阵；为克服了人为主观因素的影响，采用离差最大化法确定评价指标权重，并构建了增广加权关联系数矩阵及灰关联投影评价模型。研究表明：该模型能够充分发挥灰关联分析与投影决策的优势，避免指标权重确定的主观性，并且在实践应用中简洁易行，能够为公路网规划提供科学合理的决策依据。
考虑决策者风险态度对公路建设项目决策实施的影响，针对公路建设项目决策影响因素的灰色特征，设计了交通一体化视角下的公路建设项目影响参数，提出了一种基于累积前景理论的公路建设项目灰关联排序模型。该模型通过[-1，1]线性变化将决策矩阵标准化，应用TOPSIS法得到正负理想方案作为公路建设项目排序决策的参考点；将正负理想方案和方案分别作为参考数列和被比较数列，应用关联分析法构建了正负关联系数矩阵，并基于累积前景理论及其正负前景价值函数构建了正负前景价值矩阵和方案综合前景值最大化的非线性规划模型，应用极值法求解模型得出最优权向量，最终确定公路建设项目的排序。该模型更加符合人类的思维模型，提高了公路建设项目排序决策的精度和科学性。
In order to extract the current characteristics on the basis of evaluation about highwaynetwork, a matter element method with AHP and entropy is proposed for the relative merits ofhighway network evaluation, which is based on extension theory and correlation function.The method can research network actual development state from qualitative and quantitativeaspects，can comprehensively reflect the development degree of highway network based onactual conditions and practical ability and the development trend of single index，is of goodmaneuverability and implementation.
Considering integration requirement for comprehensive transportation in china, thespecial trunk highway is defined, and is divided into industry function highway, harbor,station and airport connection highway, city exports highway, inter-provincial interfacehighway, and express-way entrance highway. At the same time, the advantages of severaldifferent planning methods is combined, network connection scheme is determined byqualitative and quantitative method. Research shows that this method can combine theexpert’s experience and the local practical requirement，and has strong operability andimplementation.
Considering highway network planning involves multiple and incompatibility indicatorsof different systems and different dimensions about technology economy society environment,one kind of grey relation projection evaluation model based on the maximizing deviationmethod was established. Firstly, the original decision-making matrix was built up by takingevaluation indexes as set of factors and planning schemes as field sets, which wasstandardized by the [-1，1] linear transformation operator. Secondly, the ideal programs weretaken as the reference points of priority on the basis of TOPSIS, and the grey relevancymatrixes were established for taking the ideal programs as reference sequences and takingplanning schemes as compared sequences on the base of grey system theory. Thirdly, theevaluation indexes weights were determined by the maximizing deviation method toovercome the effect of subjectivity, and the augmented correlation coefficient matrix withweights and grey relation projection evaluation model was built up. Research shows that themodel can fully take advantage of the grey relational analysis and projection decision, avoidsubjectivity of determination about index weights, and is simple and easy which can providescientific and reasonable decision making basis for highway network planning.
Considering the risk attitude of decision makers on the impact of highway construction project sequence and grey character for sequence factors, the sequence parameters of highwayconstruction projects are designed, and the multi-index grey relational decision-makingmethod based on cumulative prospect theory is proposed. Firstly, the positive and negativeideal plans are taken as the reference point of priority through the standardization of primitivedecision information on the basis of TOPSIS. Secondly, the positive and negative greyrelevancy matrixes are established for taking the positive and negative ideal solution asreference sequences and taking decision-making programs as compared sequence on the baseof grey system theory. Thirdly, the positive and negative prospect value matrixes and thenonlinear planning model for the maximum of comprehensive prospect value are put up onthe base of cumulative prospect theory and its prospect value functions, the optimum weightvector is solved, and highway construction project sequence is determined. Finally, this modelis applied in the sequence of five highways, and is compared with AHP and grey relationprojection multi-criteria decision method, which illustrates the usefulness and validity of themodel.
引文
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