[发明专利]基于全寿命期风险分析的路堑与隧道方案决策模型

摘要

本发明涉及一种基于全寿命期风险分析的路堑与隧道方案决策模型。该模型可通过对不同方案的常规工期风险、常规成本风险、以及施工期偶然风险导致的人员伤亡、工期拖延和经济损失等5项指标进行分析预测，给施工方进行风险决策提供理论依据；还可对不同方案运营期的运营维护费用、工程可靠性指标、环境影响指标等3项指标进行分析计算，综合考虑施工期和运营期的8项指标可以给投资方或政府部门进行风险决策选择最优方案提出理论依据。以上决策过程中，可采用个体决策和群决策两种手段。本发明应用风险的理念来分析路堑及隧道方案的各种不确定性问题，能够对不同方案中不确定性因素的影响进行定量分析和评判，从而得出更合理的方案。将风险的理念和全寿命期成本的概念结合起来，使公路工程中典型方案的决策更加合理，工程的建设以及寿命期的服务水平和长期投资控制得到更有力和更全面的保证。

主权项

一种基于全寿命期风险分析的路堑与隧道方案决策模型，其特征是具体步骤为：(1)对工程施工期常规工期风险、常规成本风险、施工偶然风险导致的人员伤亡、工期拖延以及经济损失5项指标进行计算分析：①常规工期采用规划评审技术PERT，用传统的“三点”法估计工期的期望均值和方差，并假设工期服从β分布、正态分布或三角分布，用Monte-Carlo方法进行模拟仿真，分析可能的工期范围；②常规成本用工作包模型计算项目常规成本，将常规成本分为时间相关成本、数量相关成本和固定成本，然后计算出每个工作的成本，最后得到整个项目的成本；针对工程量来计算工程的可能成本范围，通过Monte-Carlo方法来求取成本的概率分布；③人员伤亡模型将人员伤亡程度分为死亡或失踪、重伤、轻伤三种损伤程度，定义人员伤亡综合指标，根据Monte-Carlo方法，基于事件树分析原理得到施工现场施工人员个数以及场景情况，从而得到人员伤亡综合指标的分布情况；④工期拖延将滑坡导致的工期拖延分为清除滑坡体时间和相关损毁工程的复旧时间两部分，清除滑坡体的时间主要取决于滑坡的规模，也受到工程各方人为因素的影响；相关损坏结构的重新建设，可根据传统的工期预测方法获得；由隧道塌方导致的工期拖延分为清除塌方体时间和塌方加固处理时间两部分；清除塌方体的时间主要取决于塌方的规模，也受到工程各方人为因素的影响；塌方加固处理可根据一般的工程进度预测来进行分析，根据传统的工期预测方法获得；⑤经济损失经济损失计算中包括施工机械的损失、破坏先前结构损失、清除塌方体损失以及时间拖延导致的损失；对施工机械等可移动物体的经济损失预测与人员伤亡风险定量分析方法相似，假定施工机械的损坏程度分为严重损坏、中度损坏、轻微损坏三个等级，并分别用Vsd、Vmd和Vld表示各损坏程度的易损性建议平均值，NV为市场平均净值，则其经济损失综合指标表示为：LEhi＝(iVsd+jVmd+kVsd)·NV    (i+j+k＝n)式中，i、j、k分别为处于三种损坏程度的个数；(2)可对工程运营期的运营维护费用、工程可靠性指标、环境影响评价指标进行风险计算分析：①运营维护费用运营维护费用用以下公式计算： CO = Σ i = 1 n OC i ( 1 + r ) i + Σ j = N 1 , N 2 , N 3 , . . . IMC 0 1 + α ( j Mc - 1 ) ( 1 + r ) j 其中，CO是维修养护总费用，OCi是第i年的运营费用，OMCi是第i年的维护费用，IMC0是初始维修养护费用，α是维修养护费用增长率，Mc是为维修周期；N1，N2，N3，…是进行维护时的年份；r是分析时的贴现率，n是设计使用年限；②工程可靠性指标使用模糊综合评价法对路堑和隧道方案可靠性进行评价；③环境影响评价指标；使用模糊综合评价法对路堑和隧道方案环境影响进行评价；(3)基于施工期的5个风险评价指标，可以给施工方进行风险决策提出理论基础，确定最优的施工方案；基于步骤全寿命期的8个指标，可给投资方或政府部门选择最优方案提出理论依据；决策过程中，可采用个体决策或群决策；个体决策中采用WGA加权几何平均算子对各评价指标进行集结；群决策中，对每个决策者的信息基于CWGA组合加权几何平均算子对各决策者的信息进行集结。