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层次分析法在确定轨道单元质量评价因素权值中的应用

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张俊生彭丽宇

【摘要】层次分析法（Analytic Hierarchy Process）是美国运筹学家Santy教授提出的一种实用的多方案、多目标的决策方法，是一种定性与定量相结合的决策分析方法，常被运于解决多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的决策问题。本文利用层次分析法分析计算重载线路轨道单元TQI、轨道几何偏差、轨检加速度、车载添乘仪等项目权重比，旨在提高检测数据利用水平、及时掌握设备变化客观规律，为科学管理线路提供科学依据。

【关键词】层次分析法判断矩阵层次单排序一致性检验

重载铁路运输输送能力、投资效益所具有的优势，已逐步被世界各铁路强国所认识。客运高速化、货运重载化，是铁路现代化的必然趋势和重要标志，为了进一步适应铁路提速、重载运输新形势和工务安全的需要，必须加强对线路状态管理方式的探索。为了实现对轨道设备状态的“零误差”管理，铁路工务管理部门提出了以轨道状态为基础的“状态修”养护管理模式，通过掌握轨道设备状态的变化规律，适时地安排轨道设备维修作业，从而杜绝轨道病害的出现和发展。

而目前，对于重载铁路运输，缺乏一整套评价轨道单元质量因素权重的方法，本文利用层次分析法计算重载线路轨道单元因素项目权重比，为高效利用检测数据、及时掌握设备变化客观规律，科学管理线路提供科学依据。

层次分析法是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法最初是由美国运筹学家匹茨堡大学教授Santy为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用多目标综合评价方法和网络系统理论提出的一种层次权重决策分析方法。

一、建立层次结构模型

根据层次分析法，结合轨道质量评价因素：TQI，轨道几何偏差、轨检加速度、车载添乘仪四项参数，建立轨道单元项目权重层次结构模型。

二、构造判断矩阵和层次单排序

在确定各层次之间的权重时，如果只是选取单一的结果，会产生不容易被用户所接受的问题，Santy教授提出采用一致矩阵法，不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较。利用相对尺度，减少性质不同因素相互比较的难度，提高数据准确度。因素用判断矩阵方式给出比较结果，判断矩阵的元素aij用1至9标度方法给出。

所以，若CI=0，有完全的一致性，若CI接近于0，有满意的一致性，CI越大，不一致误差越严重。

本文以调查问卷的方式对轨道质量评价因素权重进行统计，共下发调查问卷10份，统计项目包括TQI、轨道几何偏差、轨检加速度、车载添乘仪四项。权重比按表2进行统计并标注至判断矩阵中，利用MATLAB软件编辑层次分析算法，根据一致性比率对矩阵进行一致性检验，最后对通过一致性检验的判断矩阵进行特征权向量及权向量平均值的计算，最终得到轨道单元质量评价因素权值的建议值。

四、结论

本文利用层次分析法对轨道单元质量评价因素进行权重计算，通过调查问卷与matlab仿真，可计算任一比较矩阵的特征权向量、特征值并检验该矩阵的一致性，给出最终权重比的建议值。在此基础上，本文可利用层次总排序的方法进一步对不同配比下的权重方案进行方案优劣性比较。

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