基于模糊AHP-TOPSIS法的湿和污染跑道状况评价方法.pdf

62023上语么路No.3（道路工程）SHANGHAIHIGHWAY基于模糊AHP-TOPSIS法的湿和污染跑道状况评价方法袁捷，焦华成，李一凡（同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海2 0 18 0 4）摘要：为对湿和污染跑道道面状况进行评价，保障飞机运行安全，建立了以污染物类型、污染物最大深度和污染物覆盖率为单项评价指标的湿和污染跑道道面状况综合评价体系，并将跑道的湿和污染状况划分为四个等级。采用层次分析法（AHP)来确定各单项评价指标的权重，再由优劣解距离法(TOPSIS)计算待评价的湿和污染跑道道面状况在最优解和最劣解间的位置，然后根据模糊综合评价中的梯形隶属度函数，最终确定湿和污染跑道道面状况所在等级，实现了对湿和污染跑道道面状况的合理评价。实例应用及分析表明：通过定性与定量相结合的方法来量化各单项评价指标的权重，结合并发挥不同组内评价方法的优点，可有效利用检测信息，综合反映并评价湿和污染跑道道面状况，确定湿和污染跑道道面状况的等级。关键字：湿和污染跑道；综合评价体系；层次分析法（AHP）；优劣解距离法（TOPSIS)；模糊综合评价0引言湿跑道是指正在使用或计划使用的长度和宽度范围内的表面区域覆盖有湿气或不超过3 mm深水的机场跑道。污染跑道是指跑道表面区域覆盖有超过3 mm压实的雪、冰和积水等一种或多种污染物。研究统计表明，近年来发生的主要事故类型为降落时冲出跑道,其中,大多数发生在湿和污染跑道上 2 。因此，合理的机场湿和污染跑道道面状况评价，能够保障飞机安全运行。国外对湿和污染跑道道面研究较早。19 5 0 年以来，FAA、NA S A 和NLR等机构针对飞机污染跑道起降问题进行了大量的试验研究，建立了相应的数学模型 3-4。2 0 19 年,ICAO颁布了最新的跑道表面状况的评估、测量和报告,对轮胎与地面之间的关键接触面的表面摩阻特性做出概念性的整体说明，提供了广泛的基本概念和指导 5 国内由于缺少工程经验和试验数据，对民用机场湿和污染跑道道面的研究较少，目前仍处于对适航条款的研究阶段 6 。2 0 0 9 年，中国民用航空局飞行标准司颁布航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定 2 ,针对中国民用航空规章CCAR-121部大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则中有关湿收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 8项目资助：国家重点研发计划（项目编号：2 0 19 YFB1310600）滑跑道等运行要求，做了进一步的细化和解释。2 0 2 1年，中国民用航空局印发了运输机场跑道表面状况评估和通报规则的通知。至此，我国湿和污染跑道管理运行体系基本建立，但尚未形成完善的湿和污染跑道道面状况评价体系。为完善湿和污染跑道道面状况评价体系，本文提出了一种基于模糊AHP-TOPSIS法的湿和污染跑道道面状况评价方法。首先，通过对湿和污染跑道道面的影响因素进行分析，建立湿和污染跑道道面状况综合评价体系；然后，采用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，A H P）,确定各单项评价指标的权重，再根据优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similari-tytoIdeal Solution,TOPSIS），表征待评价跑道道面湿和污染状况的相对位置；最后，使用模糊综合评价(FuzzyComprehensiveAppraisal，F C A），确定道面湿和污染等级，高效准确地完成评价。1综合评价体系国内机场道面数据研究表明，道面湿和污染主要与污染物类型、污染物最大深度和污染物覆盖率有关。因此，本文以污染物类型、污染物最大深度和污染物覆盖率为评价指标，构建湿和污染跑道道面状况综合评价体系，见图1。2023No.3上海么路8湿雪湿冰6积水雪浆冰霜压实的雪污染物类型代码表1汽污染物类型及代码SHANGHAYS（道路工程）湿和污染跑道道面状况评价污染物类型污染物最大深度污染物覆盖率图1湿和污染道面综合评价体系2单项评价指标分级2.1污染物类型分级ICAO根据污染物表面状况对污染物类型的定义 5 ,将污染物类型分为8 类。各类污染物对应的代码见表1。根据民航局航空承运人湿跑道和污染跑道运行管理规定（AC-121-FS-2009-33)2,按照报告中的刹车效应，将道面条件分为四类。不同湿和污染道面状况等级对应的污染物分组见表2。表2 污染物分组及对应的道面等级污染道面等级污染物代码好2.3中1差4.5.6.8劣72.2污染物最大深度和污染物覆盖率分级根据对不同污染程度的湿和污染道面调研结果，同时参考挪威事故调查委员会（AIBN)的冬季运行报告 7 ，建立污染物最大深度和污染物覆盖率的湿和污染跑道道面状况分级标准，见表3。表3 湿和污染道面状况三项指标分级标准湿和污染道面状况等级评价指标好中次差污染物最大深度/mm2(2,5)(5,13)13污染物覆盖率0.1(0.1,0.3)(0.3,0.6)0.63湿和污染跑道道面状况评价方法湿和污染跑道道面状况评价主要受要污染物类型、污染物最大深度和污染物覆盖率影响，但三者的影响程度不同。以往的人工评价受评价人员经验和专业水平影响，很难做出精准评价 5 。为准确评估各单项指标的权重，以及更加合理地评价湿和污染跑道路面状况，本文提出以AHP法 8 确定各单项指标的权重，结合能够表征当前评价对象相对位置的TOPSIS法 9 ,以及基于模糊数学的隶属度理论的模糊综合评价 10 ,形成了针对湿和污染道面状况评价的模糊AHP-TOPSIS法的评价方法。3.1 AHP法AHP法采用专家评分的方式来确定各层次元素之间的相对重要性程度，并建立两两判断矩阵，见表4。表4湿和污染跑道评价指标判断矩阵湿和污染道面污染物污染物污染物状况评价类型最大深度覆盖率污染物类型134污染物最大深度1/312污染物覆盖率1/41/21对判断矩阵一致性检验（1）计算矩阵最大特征值入max=3.018(1)(2)一致性指标入mex一n3.018-3CI0.009(2)n-13-1当n=3时，查表5 可知,对应的平均随机一致性指标RI-0.58。8No.32023上海么缘（道路工程）SHANGHAIHIGHWAY表5平均随机一致性指标n1234567RI000.580.901.121.241.32(3)一致性比例CI0.009CR=0.0160.1(3)RI0.58因此，一致性指标符合要求。将判断矩阵按列归一化处理a11a12 a130.63160.66670.571 4A=a21a22a230.21050.22220.2857La31a32a33L0.15790.11110.1429第i个指标的权重按照式（4)计算。31（立aij,(i=1,2,3)(4)333立akik=1j=1将归一化后的判断矩阵代人式（4）,求得污染物类型、污染物最大深度和污染物覆盖率的权重，组成的权重矩阵如下。0.62500.23850.136 53.2 TOPSIS法TOPSIS法是一种组内评价方法，能充分利用原始数据，且结果可以精确地反映各个评价方案的差距。该方法对数据分布及样本含量没有限制，在评价领域应用广泛。将湿和污染跑道道面各单项评价指标进行量化：污染物类型按好、中、差、劣等级，分别赋予特征值1、2、3、4；构建最优道面状况和最劣道面状况，最优道面状况特征值均为0，最劣道面状况的污染物类型、污染物最大深度、污染物覆盖率的特征值分别为5、25、1。本文采用梯形分布函数作为隶属函数，根据式（11），计算污染物最大深度和污染物覆盖率不同等级的特征值，计算结果见表6。aj,j=12，j=2,3(5)bj，j=4式中：y;为j等级的标准值；i为j等级取值区间的左端点；b为j等级取值区间的右端点。表6 湿和污染道面不同等级标准值标准值评价指标最优好中差劣最劣污染物类型012345污染物最大深度023.591325污染物覆盖率00.10.20.450.61最优道面状况、最劣道面状况、不同等级道面状况的标准值构成了6 个评价对象，3 个单项评价指标的矩阵。00120.123.50.2X=390.454130.65251为消除量纲的影响，按照2 i=i，对矩2阵X标准化处理。标准化后的矩阵为：0000.1350.0670.0790.2700.1170.157Z=0.4050.3010.3540.539 0.4350.472L0.6740.8370.787最大值矩阵乙+为：(max(z11,Z21,.,Z+=(Zt+,Z,Zt)=max(212,222,.(6)之6 2maxz13,23,最小值矩阵Z一为：(min(z11,221,.Z-=(Zi,Z2,Zs)=min(z12,22,.(7)之6 2minlz13,223,根据式（8）和式（9），计算第i个评价对象距离最优道面状况等级和最劣道面状况等级的相对距离，再根据式（10）,计算第i个评价对象的相对位置。20,(Z+-2)3D,=(8)Vj=13D=2;(Z,-2m)2(9)Vj=1S:=D+D.D(10)式中：,为第j个评价指标的权重；;为第j个评价2023No.39上海么SHANGHAGWAYS道路工程）指标的第i个评价对象的特征值；S，为第i个评价对象在最大值和最小值间的相对位置。计算结果如下：S最小=0,S好=0.115 7，S=0.3017,S差=0.5 0 17，S劣=0.6 6 8 5,S最大=1。3.3模糊综合评价本文采用梯形隶属度函数，计算公式见式（11）。(j+1)h;一(11)(i+1)-y;式中：h为;在区间yj，y i j+1)的隶属度；a,为待评对象某一单项指标i的特征值；y,为区间的左端点；J(+1)为区间的右端点。根据好、中、差、劣等级的标准值在最大值和最小值之间的相对位置，得到各等级的隶属度函数，见式(12)式(15)。(1)等级为好时，隶属度函数为：1,s0.11570.3017-Sh1=0.3017-0.1157(12)0.1157s0.3017(0,$0.3017(2)等级为中时，隶属度函数为：0,s0.11575-0.11570.3017-0.11570.1157s0.3017(13)0.5017-S0.5017-0.30170.301.7s0.50170,s0.3017(3)等级为差时,隶属度函数为：0,s0.30175-0.30170.5017-0.30170.3017s0.5017(14)0.6685-S0.6685-0.50170.5017s0.66850,s0.66854)等级为劣时，隶属度函数为：0,s0.50175-0.5017h4=0.6685-0.5017(15)0.5017sh3，最终的湿和污染跑道道面评价等级确定为中。5结语基于模糊AHP-TOPSIS法的跑道道面湿和污染状况评价方法在机场湿和污染跑道道面评价中有一定的应用价值。该方法将各种（下转第3 2 页）No.3202332上语么路上接第9 页）（道路工程）SHANGHAI HIGHWAY6结语沥青材料价格低廉，以其制成的桥面铺装为柔性路面，平整度较好，触感柔和，具有良好的行走舒适度。然而，长期以来，受限于沥青混合料的制备流程复杂、机械设备较大、设备摊销成本高等原因，天桥等承载力较弱、宽度较小的桥梁无法使用沥青桥面铺装。另外，沥青铺装为黑色，几乎没有选择颜色的余地。如采用沥青铺装，会造成天桥桥面铺装很难与周围的环境、天桥装饰相融合。近年来，随着科技的发展，道路工程材料设备不断推陈出新，使得沥青桥面铺装无论在施工工艺上、还是在实施效果上，都得到了圆满的解决。因此，发展形成了人行天桥低吸热沥青铺装的设计和施工方法。本文依托三门路人行天桥低吸热沥青铺装工程的实施，阐述了低吸热沥青桥面铺装各环节的施工控制复杂因素进行量化和标准化，使人工判断和仪器检测获得的信息转换为具体的评价指标数据，再通过模糊综合评价，确定最终的湿和污染道面等级。整个计算评价过程合理清晰，可为跑道道面湿和污染状况评价提供重要依据，保障机场安全运行。本文针对湿和污染跑道道面状况评价，提出了新的方法，但局限于数据样本，并未对此方法的适用性进行广泛性评估。未来，应大量采集各种机场道面类型和气象条件下的机场道面数据，通过推广应用，对该评价方法进行优化，提高其适用性和实用性。参考文献1中国民用航空局.运输机场跑道表面状况评估和通报规则：民航规 2 0 2 1 32 号 A/0L.2021-09-03.http:/ 2 0 2 1 38 号 A/0L.2021-11-17.http:/ Yager Thomas J.The joint winter runway friction measurement要点，可为后续工程的实施提供参考，也为城市人行天桥铺筑沥青路面提供借鉴。参考文献1陈诚,赵云,岳晓文.热反射涂料在钢桥面铺装预防养护中的应用研究 J.公路交通技术,2 0 2 2,38(0 4):1 9-2 3.2孙斌祥,黄尹泰,沈航,等.沥青路面热反射涂层的降温性能研究综述 J.科学技术与工程,2 0 2 1,2 1(0 9):3446-345 6.3张国庆.沥青路面热反射涂料研究进展 J.公路交通科技(应用技术版),2 0 1 6,1 2(1 0):5 7-5 8.4】赵春红.探析沥青混凝土路面热反射涂层施工工艺 J.中国公路,2 0 1 5(2 1):1 30-1 31.5任瑞.沥青路面热反射层材料与性能研究 J.中外公路，2018,38(06):67-70.6陆广衍.低吸热路面施工技术在绿色环保路面中的应用 J.上海公路,2 0 2 2(0 3):1 6-1 9+1 6 3.program-NASA perspective C.Quebec:The 1st InternationalMeeting on Aircraft Performance on Contaminated Runways,1996:6-10.4 Wambold James C,Heney John J,Yager Thomas J,et.Interna-tional runway friction index(IRFI)versus aircraft braking coef-ficient(Mu)RJ.Canada:Transportation Development Certre,2003:8-16.5 International Civil Aviation Organization.Assessment,mea-surement and reporting of runway surface condition R.ICAOrganization,2019.6倪明.大型客机污染跑道起降性能适航审定方法研究 D.南京：南京航空航天大学,2 0 1 8.7 Accident Investigation Board Norway.Friction Measurementsand Condi-tions for Friction PredictionsR,2011.8吴仁彪,何宇翔,贾云飞.基于改进层次分析法的重点人员风险评价方法 J.中国安全科学学报,2 0 2 1,31(1 0):1 1 2-1 1 8.9刘浩然,汤少梁.基于TOPSIS法与秩和比法的我国基本医疗服务均等化现状研究 J.中国全科医学,2 0 1 6,1 9(2 5):3078-3081.10于涵,张和生.基于模糊综合评价的动车组牵引传动系统改进FMECAJ.铁道学报,2 0 2 2,44(0 9):33-41.11臧成君,瞿园,高旭.基于风险管控的煤矿安全绩效评估方法 J.中国安全科学学报,2 0 2 2,32(S1):29-33.SHANGHAI HIGHWAYSNo.3.2023(serial No.170)CONTENTSPreliminary Study on Predicting Underground Caves on Roads in the Central Urban Area of ShanghaiCHEN Xi,CHENZheng(1)Abstract:Roads in the central urban area of Shanghai are difficult to maintain in a timely manner due to traffic closures,and it is easy tocause adverse social impacts once a road collapse accident occurs.In order to improve the detection accuracy of underground cavities andevaluate the risk of underground cavities on roads,this study summarizes and studies typical cases of urban road collapse in Shanghai in recentyears,summarizes and analyzes the current domestic norms and standards related to urban road collapse,and explores a complete set of feasi-ble underground cavity prediction processes.The conclusion is as follows:The causes of underground cavities can be mainly summarized intothree categories:leakage of underground pipelines,environmental factors,and interference from underground construction;The constructioninterference,road status,ground load,rock and soil conditions,water environment conditions,underground pipeline age,underground pipelinematerials,underground pipeline type,pipeline burial method,pipeline diameter,etc;are chosen as predictive indicators.The pre judgmentsteps can be divided into four steps,such as:dividing the evaluation section,obtaining factor indicators,linear weighting,and dividing the lev-el of underground cavities.This article can provide guidance for further exploration of prediction methods for underground cavities on roads,and ultimately achieve efficient and accurate detection of underground cavities.Key words:urban road;underground cavities;pre judgment;risk assessmentEvaluation Method of Wet and Polluted Runway Condition Based on Fuzzy AHP-TOPSIS MethodYUAN Jie,JIAO Huacheng,LI Yifan(6)Abstract:In order to evaluate the conditions of wet and polluted runway surfaces and ensure the safety of aircraft operation,a comprehensiveevaluation system of wet and polluted runway surfaces conditions was established with pollutant type,the maximum depth of pollutants and thecoverage rate of pollutants as single evaluation indexes.The wet and polluted conditions of the runway has been classified into four levels.Theweight of each single evaluation index was determined by the Analytic Hierarchy Process(AHP),and then the position between the optimal so-lution and the worst solution was calculated and evaluated by Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution(TOPSIS).Thegrade of the wet and polluted runway surface was finally determined according to the trapezoidal membership function in the fuzzy comprehen-sive evaluation.A reasonable evaluation of wet and polluted runway surface is realized.The example application and analysis show that theweight of each single evaluation index can be quantified by combining qualitative and quantitative methods,and the advantages of different in-tra-group evaluation methods can be combined effectively with the detection information to comprehensively reflect and evaluate the conditionof wet and polluted runway,and determine the grades of of wet and polluted runway surface conditions.Key words:wet and contaminated runways;comprehensive evaluation system;analytic hierarchy process(AHP);technique for order prefer-ence by similarity to ideal solution(TOPSIS);fuzzy comprehensive evaluationApplication of Unmanned Intelligent Construction of Asphalt Pavement in Jialiu Reconstruction and ExpansionProject of G15HighwayAbstract:This paper introduces the use of information technology such as high-precision positioning,Internet of Things,wireless sensing andartificial intelligence as well as highly intelligent and unmanned pavement machinery construction equipment and technology for asphalt pave-ment construction.The feasibility and reliability of unmanned intelligent construction is summarised by applying unmanned intelligent con-struction in Shanghai G15 Jialiu Reconstruction and Expansion Project,testing and evaluating the pavement after the work,and then compar-ing and analyzing it with the traditional asphalt construction.Key words:asphalt pavement;unmanned construction;intelligent construction;intelligent compaction;reconstruction and expansion ofhighwayCar Line Resonance and Vibration Reduction of Synclastic Vertical CurveAbstract:In order to improve the linear quality of homogeneous vertical curves,which are commonly used in old road reconstruction projects,the linear parameters and flatness are incorporated into the human-vehicle-road dynamics model on the basis of force analysis.Taking thesame direction concave curve with radius of 2 000 m and 5 000 m as an example,the Newmark-method is used to compile the programfrom the perspective of motion and mechanics,the analysis shows that the road alignment change is the cause of vehicle resonance.Using thevibration indexes such as the peak acceleration and vehicle vibration perception standards,the characteristic structure of the car line reso-nance is summarised,and the range of resonance and stability zones within the line is determined.Two strong resonance working conditionsWANG Wei(10)DUYongping,ZHANGYi,LUWenzhuo(14)