基于模煳层次分析法的煤炭运输网络多目标优化权重分析研究.docVIP

基于模糊层次分析法的煤炭运输网络多目标优化权重分析研究 1引言 我国煤炭资源主要分布在西北部，而消费重心在东部和中南地区，形成了大规模、长距离、跨区域的“北煤南运、西煤东调”运输格局,运输距离远、时间长。因此，研究煤炭运输网络优化对于缓解我国目前日益紧张的交通状况、节约全社会运输费用、降低煤炭使用成本等都将具有十分重要的理论和实际意义。刘敬青W基于综合运输网络，对我国煤炭运输里程、运输费用进行分析，测算了我国煤炭主产区至消费区的煤炭运输费用;王满银、汪应宏H建立我国煤炭资源的运输模型’求算出最优调配量;蔡琎辉Pl采用模糊综合评价法构建煤炭运输网络风险指标评价体系，对煤炭运输网络存在的风险进行评估。 本文综合考虑煤炭运输网络优化目标，采用基于三角模糊数的模糊层次分析法确定了各个目标的权重，为运输网络的进一步优化打下基础。 2煤炭运输网络流量分配优化目标 煤炭是散堆装货物，运输方式比较简单，具有运输周期长、不需包装、时效性一般等特点。综合考虑这些特点及运输过程中发生的广义费用，本文在进行流量分配优化时确定以下几个目标： (1)运输费用最少。运输费用是两个地理位置间运输所发生的费用，它与发站至到站的运价和距离密切相关,所以在进行煤炭运输网络流量分配优化时，需要选择合适的运输方式和运输线路，以使运输费用最小。 (2)煤炭流量最大。煤炭流量也可称为煤炭的流动量，它是指在人类活动作用下，煤炭资源在不同区域之间所产生的运动、转移和转化。我国煤炭资源数量大且煤类齐全，但各煤类数量和地理分布差异较大。北多南少,西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。因此需要通过流量分配优化，使煤炭生产区到煤炭消费区的煤炭流量最大，解决煤炭产需不协调问题。 (3)煤炭运距最短。煤炭运输距离与运输费用直接相关。我国煤炭资源分布不平衡，煤炭运输总体呈现北煤南运、西煤东运的格局，整体运距较长。因此在进行流量分配优化时，选择合适的发运站、转运点和到达站，以缩短运距。 (4)运输时间最短。运输时间影响服务质量，由于煤炭运输涉及多个起点和终点，因此需要选择合适的起始点和中转点使煤炭运输时间最短。 3基于模糊层次分析法的目标权重确定 在一般问题的层次分析法中，构造两两比较判断矩阵时通常没有考虑人的判断模糊性，只考虑了人的判断的两种可能的极端情况：以隶属度1选择某个指标，同时又以隶属度1否定(或以隶属度o选择)其他标度值。有些问题中进行专家咨询时，专家们往往会给出一些模糊量(例如三值判断:最低可能值、最可能值、最高可能值），所以引人模糊数改进AHP。 模糊AHP将传统的AHP与模糊数学相结合，使用模糊数代替点值构成判断矩阵，然后求解权重向量，通过模糊数矩阵和向量计算得到综合模糊数权重，最后对其排序。该方法能有效表达判断的不确定性，模型建立和求解也较简便。相对于传统的层次分析法，模糊层次分析法能够在很大程度上解决点值打分毫无弹性的问题，并且能比较有效地降低专家的个人偏好对打分的影响。因此,采用三角模糊数进行打分的模糊层次分析法较为常用。 3.1相关概念 (1)隶属函数。用于表征模糊集合的数学工具。对于普通集合A，它可以理解为某个论域U上的一个子集。为了描述论域U中任一元素u是否属于集合A，通常可以用0或1标志。用0表示u不属于A,而用1表示属于A，从而得到了U上的一个二值函数xA(u)，它表征了U的元素u对普通集合的从属关系，通常称为A的特征函数，为了描述元素u对U上的一个模糊集合的隶属关系，由于这种关系的不分明性，它将用从区间[0，1]中所取的数值代替0，1这两值来描述，记为(u)，数值(u)表示元素隶属于模糊集的程度，论域U上的函数（X即为模糊集的隶属函数，而A(u)即为u对A的隶属度。 (2)三角模糊函数。 (3)可能度。和M2(l2,m满)是三角模糊数 3.2模糊层次分析法的步骤 (1)根据问题的总目标，建立系统递阶层次结构。 (2)由专家对评价指标及对象进行两两比较，并用三角模糊数构造模糊判断矩阵。模糊判断矩阵是AHP判断矩阵的推广，它由三角模糊数组成 (3)对于各模糊判断矩阵，计算出其中各个元素的综合重要程度值Dw (4)重要度排序。对各模糊判断矩阵，计算其第i个元素A重要于其他各元素的可能性程度。 4算例分析 根据第一节对煤炭运输网络流量分配优化目标的分析，由评价组专家通过各目标之间重要性的两两比较，根据一定的打分规则，可以构造出分目标层相对于总目标层的模糊判断矩阵。其中C1、C2、C3、C4分别表示费用最少、流量最大、距离最短、时间最少。 5结论 本文运用模糊层次分析法，计算得到费用最少、流量最大、时间最少、距离最短四个分目标的权重，使用三角模糊数在一定程度上减少了专家打分的主观性。但是由于计算比较复杂，适用于目标较少的运输网络，若涉及的指标较多，本文采用