專利名稱：：基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型。
背景技術(shù)：
：深路塹與淺埋隧道方案之間的可替代性競爭普遍存在于山嶺重丘區(qū)公路的建設(shè)中。在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)決策中，一般首先是計(jì)算各方案的工程量，通過造價(jià)計(jì)算得出工程建設(shè)成本，估算出運(yùn)營期預(yù)計(jì)消耗的費(fèi)用，通過對比不同方案間的凈效益選擇方案。實(shí)際應(yīng)用過程中，在工程技術(shù)均可行的前提下，工程可替代方案的比選主要是考察經(jīng)濟(jì)的合理性及營運(yùn)成本。在營運(yùn)成本相差不大的情況下，以建設(shè)成本決定方案的優(yōu)越性。因而，在實(shí)際中，多數(shù)工程方案決策實(shí)際上只考慮了工程的建設(shè)成本，對方案的運(yùn)營成本考慮甚少。然而，工程項(xiàng)目建設(shè)是一個(gè)周期長、投資多、技術(shù)要求高、系統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)消費(fèi)過程，在建設(shè)過程中及運(yùn)營期間會受到各種各樣的不確定因素的干擾。工程成本的預(yù)算以及運(yùn)營期間的費(fèi)用估計(jì)，都會受到許多風(fēng)險(xiǎn)因素的影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型。本發(fā)明中，淺埋隧道方案與深挖路塹方案的工程造價(jià)和運(yùn)營成本受到不同風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，為了更加合理的對隧道及路塹方案進(jìn)行決策，提出基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型具有十分重要的意義。將風(fēng)險(xiǎn)的理念和全壽命期概念結(jié)合起來，并考慮不同方案的可靠性程度以及對環(huán)境的影響程度，引入工程方案決策中，將會使公路工程中典型方案的決策更加合理，工程的建設(shè)以及壽命期的服務(wù)水平和長期投資控制得到更有力和更全面的保證。符合工程建設(shè)以人為本、節(jié)約資源的科學(xué)發(fā)展要求，因而有長遠(yuǎn)的理論和工程價(jià)值。本發(fā)明提出的基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型，可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)(1)對工程施工期常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)、常規(guī)成本風(fēng)險(xiǎn)、施工偶然風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的人員傷亡、工期拖延以及經(jīng)濟(jì)損失5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析①常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)采用規(guī)劃評審技術(shù)PERT，用傳統(tǒng)的"三點(diǎn)"法估計(jì)工期的期望均值和方差，并假設(shè)工期服從P分布、正態(tài)分布或三角分布，用Monte-Carlo方法進(jìn)行模擬仿真，分析可能的工期范圍；②常規(guī)成本用工作包模型計(jì)算常規(guī)成本，將常規(guī)成本分為時(shí)間相關(guān)成本、數(shù)量相關(guān)成本和固定成本，然后計(jì)算出每個(gè)工作的成本，最后得到整個(gè)項(xiàng)目的成本；針對工程量來計(jì)算工程的可能成本范圍，通過Monte-Carlo方法來求取成本的概率分布；對工程的常規(guī)成本進(jìn)行分析主要過程如下a.選擇成本控制要素，建立工程費(fèi)用清單；b.規(guī)定關(guān)于概率變量的假設(shè)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)或經(jīng)驗(yàn)值判斷方法，分別對各子項(xiàng)進(jìn)行概率變量分布假設(shè)，選取正態(tài)分布、三角分布、均勻分布、對數(shù)分布作為各子項(xiàng)的分布假設(shè)；c.設(shè)定迭代次數(shù)。一般而言，迭代次數(shù)越多，模擬結(jié)果越精確；d.運(yùn)行模擬，并進(jìn)行結(jié)果分析；③人員傷亡將人員傷亡程度分為死亡或失蹤、重傷、輕傷三種損傷程度，并分別用Vf、Vs和K表示各傷亡程度的易損性建議平均值，定義死亡i個(gè)，重傷j個(gè)、輕傷k個(gè)的人員傷亡綜合指標(biāo)為Ihi=iVf+jVs+k^(i+j+k=n)(1)式中，n為受到影響的總?cè)藬?shù)，其最終人員傷亡指標(biāo)事件樹分析原理如圖1所示。同時(shí)，若已知施工人員在不同區(qū)域的概率以及在場總?cè)藬?shù)，就可以求得不同傷亡程度人數(shù)的概率，可用二項(xiàng)分布來描述<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>表示組合數(shù)，即從n個(gè)事物中取出k個(gè)的方法數(shù)，、假設(shè)偶然風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場人員個(gè)數(shù)為n，施工人員在死亡失蹤區(qū)1、重傷區(qū)II和輕傷區(qū)III的概率分別為Pl、p2和Py則死亡i個(gè)，重傷j個(gè)、輕傷k個(gè)施工人員的場景概率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式(3)所得結(jié)果即為圖1中"場景及概率"一項(xiàng)中的概率結(jié)果。根據(jù)Monte-Carlo方法，基于圖1所示的事件樹分析原理得到施工現(xiàn)場施工人員個(gè)數(shù)以及場景情況，從而得到人員傷亡綜合指標(biāo)的分布情況；工期拖延將滑坡導(dǎo)致的工期拖延主要分為兩部分清除滑坡體時(shí)間和相關(guān)損毀工程的復(fù)舊時(shí)間。清除滑坡體的時(shí)間主要取決于滑坡的規(guī)模，也受到工程各方人為因素的影響，如果施工方在施工前已經(jīng)建立了滑坡塌方應(yīng)急預(yù)案，一旦滑坡發(fā)生，將會以很快的速度決策并快速有效的處理事故，如果沒有任何防范措施，工期拖延的時(shí)間將會大幅增加。相關(guān)損壞結(jié)構(gòu)的重新建設(shè)，可根據(jù)傳統(tǒng)的工期預(yù)測方法獲得。將隧道塌方導(dǎo)致的工期拖延主要分為兩部分清除塌方體時(shí)間和塌方加固處理時(shí)間。清除塌方體的時(shí)間主要取決于塌方的規(guī)模，也受到工程各方人為因素的影響。塌方加固處理可根據(jù)一般的工程進(jìn)度預(yù)測來進(jìn)行分析，可根據(jù)傳統(tǒng)的工期預(yù)測方法獲得。⑤經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算中包括施工機(jī)械的損失、破壞先前結(jié)構(gòu)損失、清除塌方體的損失以及時(shí)間拖延導(dǎo)致的損失。對于可移動物體的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法相似，見圖3。嚴(yán)重?fù)p壞i臺，中度損壞j臺、輕微損壞k臺施工機(jī)械的概率為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式(4)所得結(jié)果即為圖2中"場景及概率"一項(xiàng)中的概率結(jié)果。對施工機(jī)械等可移動物體的經(jīng)濟(jì)損失預(yù)測，若假定施工機(jī)械的損壞程度分為嚴(yán)重?fù)p壞、中度損壞、輕微損壞三個(gè)等級，并分別用Vsd、Vmd和Vld表示各損壞程度的易損性建議平均值，NV為市場平均凈值，則其經(jīng)濟(jì)損失綜合指標(biāo)可表示為LEhi=(iVsd+jVmd+kVsd)NV(i+j+k=n)(5)式中，i、j、k分別為處于三種損壞程度的個(gè)數(shù)。(2)對工程運(yùn)營期的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用、工程可靠性指標(biāo)及環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析①運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用可用以下公式計(jì)算;=1(1+。y=Wl,W2,W3,/MCo她(5)CO是維修養(yǎng)護(hù)總費(fèi)用，OCi是第i年的運(yùn)營費(fèi)用，OMCi是第i年的維護(hù)費(fèi)用，IMC。是初始維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，a是維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增長率，Mc是為維修周期；N1，N2，N3，...是進(jìn)行維護(hù)時(shí)的年份；r是分析時(shí)的貼現(xiàn)率，n是設(shè)計(jì)使用年限。②工程可靠性指標(biāo)使用模糊綜合評價(jià)法對路塹和隧道方案可靠性進(jìn)行評價(jià)，得到可靠性指標(biāo)。路塹方案和隧道方案可靠性的層次劃分見表1、表2。具體步驟如下a.首先用表1-9或0.1-0.9的標(biāo)度構(gòu)造基本地質(zhì)地形特征(Ul)下5個(gè)分支因素的兩兩比較判斷矩陣；b.同理可以獲得氣候水文特征(U2)、其他因素特征(U3)的兩兩比較判斷矩陣；c.對于特征層(基本層)，也可構(gòu)造基本層兩兩比較判斷矩陣。d.根據(jù)層次分析法(AHP)或模糊層次分析法(FAHP)求出各個(gè)判斷矩陣的權(quán)重。并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，即可獲得各層及各分層不同影響因素指標(biāo)的權(quán)重分析表。表1路塹方案可靠性影響因素及層次劃分表6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>火災(zāi)U33③環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)。使用模糊綜合評價(jià)法對路塹和隧道方案環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)。環(huán)境影響層次劃分見表3。具體歩驟可參照路塹和隧道方案可靠性評價(jià)分析。表3環(huán)境影響因素及層次劃分表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(3)基于步驟(1)施工期的5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，可以給施工方進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策提出理論基礎(chǔ)，確定最優(yōu)的施工方案；基于步驟(1)、(2)壽命期的8個(gè)指標(biāo)，可給投資方或政府部門選擇最優(yōu)方案提出理論依據(jù)。決策過程中，可采用個(gè)體決策或群決策。個(gè)體決策中采用WGA加權(quán)幾何平均算子對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行集結(jié)；群決策中，對每個(gè)決策者的信息基于CWGA組合加權(quán)幾何平均算子對各決策者的信息進(jìn)行集結(jié)。本發(fā)明中，所述路塹是指全部在原地面開挖而成的路基或低于原地面的挖方路基。本發(fā)明中，所述全壽命期是指建設(shè)施工期與運(yùn)營期的總合。本發(fā)明中，所述規(guī)劃評審技術(shù)PERT是指用于解決某一項(xiàng)目有各項(xiàng)活動組成，每項(xiàng)活動時(shí)間錯綜復(fù)雜，但又需要合理確定項(xiàng)目完成時(shí)間的場合。這種進(jìn)度計(jì)劃技術(shù)，具有原理簡單、使用方便等特點(diǎn)，一直都是項(xiàng)目工期估算的有效工具。本發(fā)明中，所述Monte-Carlo方法又稱隨機(jī)模擬法，是一種通過對每一隨機(jī)變量進(jìn)行抽樣，將其代入數(shù)據(jù)模型中，確定函數(shù)值的模擬技術(shù)。本發(fā)明中，所述工作包模型是指首先確定工作分解結(jié)構(gòu)下各工作對應(yīng)的成本項(xiàng)及各成本項(xiàng)對應(yīng)的成本要素，然后計(jì)算出每個(gè)工作的成本，最后得到整個(gè)項(xiàng)目的成本。本發(fā)明中，所述模糊綜合評判法是指在考慮多種因素影響下對評價(jià)對象作出合理評判的一種數(shù)學(xué)方法，它是應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮各種因素后作出的綜合評價(jià)。本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的理念來分析路塹及隧道方案的各種不確定性問題，能夠?qū)Σ煌桨钢胁淮_定性因素的影響進(jìn)行定量分析和評判，從而得出更合理的方案。(2)將風(fēng)險(xiǎn)的理念和全壽命期成本的概念結(jié)合起來，使公路工程中典型方案的決策更加合理，工程的建設(shè)以及壽命期的服務(wù)水平和長期投資控制得到更有力和更全面的保證。圖1是人員傷亡指標(biāo)事件樹分析原理。圖2是施工機(jī)械經(jīng)濟(jì)損失事件樹分析原理。圖3(a)是實(shí)施例1淺埋隧道方案施工網(wǎng)絡(luò)圖，(b)是實(shí)施例1路塹邊坡方案施工網(wǎng)絡(luò)圖。圖4(a)是實(shí)施例1淺埋隧道方案工期可能范圍，(b)是實(shí)施例1路塹邊坡方案工期可能范圍。圖5(a)是實(shí)施例1淺埋隧道方案常規(guī)成本范圍，(b)是實(shí)施例1路塹邊坡方案常規(guī)成本范圍。圖6是實(shí)施例1淺埋隧道方案人員傷亡分析。圖7是實(shí)施例1路塹邊坡方案人員傷亡分析。圖8(a)是實(shí)施例1淺埋隧道方案塌方導(dǎo)致的工期損失范圍，(b)是路塹邊坡方案滑坡導(dǎo)致的工期損失范圍。圖9(a)是實(shí)施例1淺埋隧道方案塌方經(jīng)濟(jì)損失范圍，(b)是路塹邊坡方案滑坡產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失范圍。具體實(shí)施例方式基于以上風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法，在Matlab平臺開發(fā)了"基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的工程方案決策系統(tǒng)"。包括四個(gè)菜單施工期風(fēng)險(xiǎn)分析、運(yùn)營期風(fēng)險(xiǎn)分析、決策分析和幫助。施工期風(fēng)險(xiǎn)分析菜單中，對工程方案的常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)和偶然風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量的分析。常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)工期或成本為工程方案順利實(shí)施的情況下工期或成本的可能范圍。偶然風(fēng)險(xiǎn)主要分析路塹方案中的滑坡風(fēng)險(xiǎn)和淺埋隧道中的塌方及冒頂風(fēng)險(xiǎn)，從人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、工期損失風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)方面定量分析了偶然風(fēng)險(xiǎn)的后果。運(yùn)營期風(fēng)險(xiǎn)分析菜單中，對工程方案的常規(guī)運(yùn)營成本、工程方案的可靠性以及環(huán)境影響進(jìn)行了定量的分析。運(yùn)營成本主要包括運(yùn)營成本和維修養(yǎng)護(hù)成本。方案可靠性評價(jià)主要通過對方案的長期穩(wěn)定性、可維修(護(hù))性以及變異病害及其它影響因素的評價(jià)，利用模糊層次分析法和模糊綜合評判法對不同的方案的可靠性給出定量的評價(jià)指標(biāo)。環(huán)境影響評價(jià)通過對不同方案對生態(tài)環(huán)境的影響、社會環(huán)境的影響以及自然環(huán)境的影響進(jìn)行評價(jià)，給出定量的環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)。決策分析菜單下包括方案結(jié)果數(shù)據(jù)保存、施工期決策和壽命期決策3個(gè)下拉菜單。施工期和全壽命期決策又包含了個(gè)體決策和群決策兩種方法。下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1:云南某高速公路在通過一矮山時(shí)，可選擇兩種工程方案淺埋隧道方案和深挖路塹方案。原設(shè)計(jì)方案為明挖路塹方案，經(jīng)過本發(fā)明計(jì)算分析后，推薦并最終采用了淺埋隧道方案。首先根據(jù)兩種方案的一般施工計(jì)劃，描繪出了兩種方案的網(wǎng)絡(luò)施工計(jì)劃進(jìn)度圖(圖3)。1.對工程施工期常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)、常規(guī)成本風(fēng)險(xiǎn)、施工偶然風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的人員傷亡、工期拖延以及經(jīng)濟(jì)損失等5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析①常規(guī)工期。以淺埋隧道方案為例，對該方案的常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測。并認(rèn)為各工序工期符合經(jīng)典PERT-I3分布。9該方案工序總數(shù)為13，路徑總數(shù)為6。最終得到淺埋隧道方案的工期范圍及其概率分布。同樣可得，路塹方案的工期范圍及其概率分布。如圖4所示。②常規(guī)成本。將每一個(gè)工序的成本分為三部分固定成本、數(shù)量相關(guān)成本、時(shí)間相關(guān)成本。其中時(shí)間相關(guān)成本為時(shí)間相關(guān)成本單價(jià)乘以上一階段獲得的各工序的時(shí)間長度。數(shù)量相關(guān)成本和時(shí)間相關(guān)成本的種類個(gè)數(shù)可由模型使用者定義，如時(shí)間相關(guān)成本在某工序中包括工人工資、機(jī)械租賃費(fèi)用、管理費(fèi)用等，數(shù)量相關(guān)成本有混凝土、木材、鋼角架等。數(shù)量和單價(jià)的分布情況有不同類型可供選擇，包括常數(shù)、正態(tài)分布、均勻分布、三角形分布、Gamma分布、Weibu11分布等。得到淺埋隧道方案和路塹方案工程總成本柱狀圖(圖5)。③人員傷亡損失。人員傷亡的概率分析可借助于事件樹的原理。對于隧道方案，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)值模擬結(jié)果，確定塌方規(guī)模后，設(shè)定施工人員處在死亡失蹤區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)的概率分別為Pl=0.2、p2=0.3、p3=0.5，且一天內(nèi)工作時(shí)段分為3段，分別為6小時(shí)、8小時(shí)和IO小時(shí)。并在災(zāi)害影響區(qū)域的人的個(gè)數(shù)范圍符合三角形分布，如工作時(shí)間段1內(nèi)，處在淺埋隧道塌方影響區(qū)域內(nèi)的人數(shù)最小值為O，最可能值為1，最大值為2。認(rèn)為死亡或失蹤的易損性為1.O，重傷者的易損性為0.8，輕傷者的易損性為0.2。最終得到，采用淺埋隧道方案并產(chǎn)生塌方災(zāi)害時(shí)人員遭受不同程度傷害的個(gè)數(shù)及概率和人員傷亡綜合性指標(biāo)最終概率分布柱狀圖(圖6)。對于深挖路塹方案，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)確定滑坡規(guī)模后，確定施工人員處在死亡失蹤區(qū)、重傷區(qū)、輕傷區(qū)的概率分別為Pl=0.7、p2=0.2、p3=0.l，且一天內(nèi)工作時(shí)段分為3段，分別為7小時(shí)、8小時(shí)和9小時(shí)。并在災(zāi)害影響區(qū)域的人的個(gè)數(shù)范圍符合三角形分布，如工作時(shí)間段1內(nèi)，處在淺埋隧道塌方影響區(qū)域內(nèi)的人數(shù)最小值為7，最可能值為8，最大值為10。認(rèn)為死亡或失蹤的易損性為1.O，重傷者的易損性為0.8，輕傷者的易損性為0.2。最終得到，路塹方案產(chǎn)生滑坡發(fā)生人員遭受不同程度傷害的個(gè)數(shù)及概率和人員傷亡綜合性指標(biāo)最終概率分布柱狀圖(圖7)。工期拖延。對于淺埋隧道方案，根據(jù)圍巖的級別以及隧道區(qū)域附近有無較大斷層或破碎帶情況，預(yù)測塌方體積。利用根據(jù)塌方體積可預(yù)測除渣所需時(shí)間。輸入可能的影響工序以及其影響工序工期的百分比后，最終得到淺埋隧道塌方的工期損失范圍以及概率。同樣可獲得路塹方案產(chǎn)生滑坡后的工期損失范圍。如圖8所示。⑤經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算中包括施工機(jī)械的損失、破壞先前結(jié)構(gòu)損失、清除塌方體損失以及時(shí)間拖延導(dǎo)致的損失。施工機(jī)械的損失預(yù)測與人員傷亡預(yù)測方法類似，不同的是需要輸入施工機(jī)械的種類個(gè)數(shù)，以及每種施工機(jī)械的市場平均凈值，以便計(jì)算經(jīng)濟(jì)損失。圖9為隧道塌方和路塹滑坡導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失結(jié)果。2.對工程運(yùn)營期的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用、工程可靠性指標(biāo)、環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析。①運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用。設(shè)定隧道的運(yùn)營費(fèi)用為照明費(fèi)用，設(shè)計(jì)年限為50年，維修周期為5年一次，貼現(xiàn)率為0.05，初始維護(hù)費(fèi)用為5萬元，并假設(shè)維護(hù)費(fèi)用增長率為0.02，最終獲得淺埋隧道方案的維護(hù)成本為約126萬元。同理可獲得路塹的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為39萬元。②工程可靠性指標(biāo)。隧道運(yùn)營期間的可靠性不僅與巖石的性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等地質(zhì)因素有關(guān)，還與運(yùn)營期環(huán)境有關(guān)。最終確定其評價(jià)指標(biāo)包括地質(zhì)地形特10征、氣候水文特征、其他因素影響。使用模糊綜合評價(jià)法，得到淺埋隧道方案的定量指標(biāo)值為3.538，可靠性較好；深挖路塹方案的可靠性指標(biāo)值為2.812，可靠性一般。③環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)。使用模糊綜合評價(jià)法，得到淺埋隧道環(huán)境影響指標(biāo)值為1.771，環(huán)境影響輕微。同樣可獲得深挖路塹的環(huán)境影響指標(biāo)為3.291，環(huán)境影響較嚴(yán)重。(3)決策。①基于施工期風(fēng)險(xiǎn)分析的群決策若有一個(gè)5人專家小組對最終方案進(jìn)行決策，且五位專家的權(quán)重為(0.30.20.10.10.3)。令CWGA算子相對應(yīng)的權(quán)向量為(0.10.20.40.20.1)。首先由每一個(gè)專家對五個(gè)屬性的權(quán)重進(jìn)行評價(jià)。本發(fā)明技術(shù)方案所用的方法為模糊層次分析法。最終，五位專家獲得的五個(gè)權(quán)重向量如表4所示表4專家權(quán)重及各專家對五項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重評價(jià)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>經(jīng)過決策計(jì)算，其中選擇第一方案(深挖路塹方案)的概率為0.1803;選擇第二方案(淺埋連拱隧道)的概率為0.8197。因而，根據(jù)施工期的風(fēng)險(xiǎn)定量分析，最終確定應(yīng)該選取淺埋隧道方案。②基于壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的方案決策若有5人專家小組對最終方案進(jìn)行決策。五位專家的權(quán)重為(0.30.20.10.10.3)，且令CWGA算子相對應(yīng)的權(quán)向量為(0.10.20.40.20.1)。首先由每一位專家對八項(xiàng)屬性的權(quán)重進(jìn)行評價(jià)。最終，五位專家獲得的八個(gè)權(quán)重向量如表5所示。表5專家權(quán)重及各專家對八項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重評價(jià)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>經(jīng)過決策計(jì)算，其中選擇第一方案(深挖路塹方案)的概率為0.0127;選擇第二方案(淺埋連拱隧道)的概率為0.9873。因而，根據(jù)壽命期的風(fēng)險(xiǎn)定量分析，最終確定應(yīng)該選取淺埋隧道方案。權(quán)利要求一種基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型，其特征是具體步驟為(1)對工程施工期常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)、常規(guī)成本風(fēng)險(xiǎn)、施工偶然風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的人員傷亡、工期拖延以及經(jīng)濟(jì)損失5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析①常規(guī)工期采用規(guī)劃評審技術(shù)PERT，用傳統(tǒng)的“三點(diǎn)”法估計(jì)工期的期望均值和方差，并假設(shè)工期服從β分布、正態(tài)分布或三角分布，用Monte-Carlo方法進(jìn)行模擬仿真，分析可能的工期范圍；②常規(guī)成本用工作包模型計(jì)算項(xiàng)目常規(guī)成本，將常規(guī)成本分為時(shí)間相關(guān)成本、數(shù)量相關(guān)成本和固定成本，然后計(jì)算出每個(gè)工作的成本，最后得到整個(gè)項(xiàng)目的成本；針對工程量來計(jì)算工程的可能成本范圍，通過Monte-Carlo方法來求取成本的概率分布；③人員傷亡模型將人員傷亡程度分為死亡或失蹤、重傷、輕傷三種損傷程度，定義人員傷亡綜合指標(biāo)，根據(jù)Monte-Carlo方法，基于事件樹分析原理得到施工現(xiàn)場施工人員個(gè)數(shù)以及場景情況，從而得到人員傷亡綜合指標(biāo)的分布情況；④工期拖延將滑坡導(dǎo)致的工期拖延分為清除滑坡體時(shí)間和相關(guān)損毀工程的復(fù)舊時(shí)間兩部分，清除滑坡體的時(shí)間主要取決于滑坡的規(guī)模，也受到工程各方人為因素的影響；相關(guān)損壞結(jié)構(gòu)的重新建設(shè)，可根據(jù)傳統(tǒng)的工期預(yù)測方法獲得；由隧道塌方導(dǎo)致的工期拖延分為清除塌方體時(shí)間和塌方加固處理時(shí)間兩部分；清除塌方體的時(shí)間主要取決于塌方的規(guī)模，也受到工程各方人為因素的影響；塌方加固處理可根據(jù)一般的工程進(jìn)度預(yù)測來進(jìn)行分析，根據(jù)傳統(tǒng)的工期預(yù)測方法獲得；⑤經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算中包括施工機(jī)械的損失、破壞先前結(jié)構(gòu)損失、清除塌方體損失以及時(shí)間拖延導(dǎo)致的損失；對施工機(jī)械等可移動物體的經(jīng)濟(jì)損失預(yù)測與人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法相似，假定施工機(jī)械的損壞程度分為嚴(yán)重?fù)p壞、中度損壞、輕微損壞三個(gè)等級，并分別用Vsd、Vmd和Vld表示各損壞程度的易損性建議平均值，NV為市場平均凈值，則其經(jīng)濟(jì)損失綜合指標(biāo)表示為LEhi＝(iVsd+jVmd+kVsd)·NV(i+j+k＝n)式中，i、j、k分別為處于三種損壞程度的個(gè)數(shù)；(2)可對工程運(yùn)營期的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用、工程可靠性指標(biāo)、環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算分析①運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用用以下公式計(jì)算<mrow><mi>CO</mi><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mfrac><msub><mi>OC</mi><mi>i</mi></msub><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo></mrow><mi>i</mi></msup></mfrac><mo>+</mo><munder><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mi>N</mi><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>N</mi><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>N</mi><mn>3</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo></mrow></munder><mfrac><msubsup><mi>IMC</mi><mn>0</mn><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mi>j</mi><mi>Mc</mi></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></msubsup><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>r</mi><mo>)</mo></mrow><mi>j</mi></msup></mfrac></mrow>其中，CO是維修養(yǎng)護(hù)總費(fèi)用，OCi是第i年的運(yùn)營費(fèi)用，OMCi是第i年的維護(hù)費(fèi)用，IMC0是初始維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，α是維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增長率，Mc是為維修周期；N1，N2，N3，…是進(jìn)行維護(hù)時(shí)的年份；r是分析時(shí)的貼現(xiàn)率，n是設(shè)計(jì)使用年限；②工程可靠性指標(biāo)使用模糊綜合評價(jià)法對路塹和隧道方案可靠性進(jìn)行評價(jià)；③環(huán)境影響評價(jià)指標(biāo)；使用模糊綜合評價(jià)法對路塹和隧道方案環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)；(3)基于施工期的5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，可以給施工方進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策提出理論基礎(chǔ)，確定最優(yōu)的施工方案；基于步驟全壽命期的8個(gè)指標(biāo)，可給投資方或政府部門選擇最優(yōu)方案提出理論依據(jù)；決策過程中，可采用個(gè)體決策或群決策；個(gè)體決策中采用WGA加權(quán)幾何平均算子對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行集結(jié)；群決策中，對每個(gè)決策者的信息基于CWGA組合加權(quán)幾何平均算子對各決策者的信息進(jìn)行集結(jié)。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于全壽命期風(fēng)險(xiǎn)分析的路塹與隧道方案決策模型。該模型可通過對不同方案的常規(guī)工期風(fēng)險(xiǎn)、常規(guī)成本風(fēng)險(xiǎn)、以及施工期偶然風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的人員傷亡、工期拖延和經(jīng)濟(jì)損失等5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析預(yù)測，給施工方進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策提供理論依據(jù)；還可對不同方案運(yùn)營期的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用、工程可靠性指標(biāo)、環(huán)境影響指標(biāo)等3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算，綜合考慮施工期和運(yùn)營期的8項(xiàng)指標(biāo)可以給投資方或政府部門進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策選擇最優(yōu)方案提出理論依據(jù)。以上決策過程中，可采用個(gè)體決策和群決策兩種手段。本發(fā)明應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)的理念來分析路塹及隧道方案的各種不確定性問題，能夠?qū)Σ煌桨钢胁淮_定性因素的影響進(jìn)行定量分析和評判，從而得出更合理的方案。將風(fēng)險(xiǎn)的理念和全壽命期成本的概念結(jié)合起來，使公路工程中典型方案的決策更加合理，工程的建設(shè)以及壽命期的服務(wù)水平和長期投資控制得到更有力和更全面的保證。文檔編號G06Q10/00GK101777152SQ201010102159公開日2010年7月14日申請日期2010年1月28日優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日發(fā)明者張發(fā)春,房銳,李志厚,李志宏,薛亞東,黃宏偉申請人:同濟(jì)大學(xué);云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院