铁道工程学报 Apr 2016 2016 年 4 月
第 4 期(总 211) JOURNAL OF RAILWA Y ENGINEERING SOCIETY NO .4( Ser. 211)
文章编号 :1006 -2106(2016)04 -0046 一 04
基于不确定型决策方法的铁路方案优选
陈燕平
(中铁第四勘察设计院集团有限公司， 武汉 430063)
摘要:研究目的:对于铁路路径的选择，一般存在多方案比选，本文主要研究基于不确定型决策方法的铁路方
案优选。首先，摒弃传统的主观定性的决策方法，研究各种定量决策分析方法，并选择不确定型决策方法作为
本文理论方法;然后，在不确定型决策方法中，深入了解"好中求好"、"坏中求好"以及 α 系数决策方法等三种
不确定型决策方法的实施原理;最后，分别利用这三种不确定型决策方法对华中至蒙西地区煤运通道平江至
新余段线路方案进行比选，并深入分析各比选结果，得出适用于铁路线路方案比选的理论方法。
研究结论:(1)对于铁路选线决策的难点，本文在理论上研究了客观定量决策分析方法; (2) 通过三种客
观决策方法的比较，本文选取的 α 系数决策方法为适用于铁路选线的决策方法;(3) 通过 α 系数决策方法的
计算，代入工程实践，得出了华中至蒙西地区煤运通道平江至新余段线路的推荐方案，与现阶段施工方案相
同; (4)基于客观定性方法的 α 系数决策方法可为速度目标值较低的货运铁路选线提供参考与借鉴。
关键询:铁路选线;不确定型决策方法;系数决策;煤运通道
中图分类号: U212. 34 文献标识码 :A
Railway Route Selection Study ßased on the Uncertain Decision - making
岛lethods
CHEN Yan - ping
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. Ltd , Wuhan , Hubei 430063 , China)
Abstract : Research purposes: There are many ways and methods for railway route selection , this paper studies the
railway route selection based on uncertain decision - making process. First of all , the paper abandoned the traditional
subjective and qualitative decision method , and researched a variety of quantitative decision analysis methods , choosing
uncertain decision - making as a theoretical approach. Secondly , in the decision - making process methods , the paper
deeply understood theories of the three methods , 11 good seek good ", 11 bad seek good 11 and αcoefficient decision
method. Thirdly , made use of the three uncertain decision - making methods to select the railway route of Pingjiang -
Xinyu section of the Western Inner Mongolia to Central China railway coal transport corridor , and further analyzed the
results of each comparison. At last , the paper obtained the theoretical method suitable for railway route selection.
Research conclusions: ( 1) For the difficulties of railway route selection , this paper studies the objective and
quantitative decision - making process based on uncertain railway route selection. (2) By comparing the three methods
of subjective decisions , the paper chooses αcoefficient decision method as the adaptive method for railway route
selection. ( 3) The recommended route of Pingjiang - Xinyu section of the Western Inner Mongolia to Central China
railway coal transport corridor has been obtained by calculating , which is same as the present construction plan.
(4) The αcoefficient decision method may have reference and reference meaning for low - speed freight railway project.
Key words: railway route selection; uncertain decision - making methods; coefficient decision method; coal transport
corridor
'收稿日期 :2015 -12 - 30
罐罐 f1:者简介:陈燕平， 1985 年出生，女，工程师。
第 4 期 陈燕平:基于不确定型决策方法的铁路方案优选 47
1 研究背景
铁路线路选择是总体设计规划中的重要内容，科
学合理地选择铁路线路方案，对于降低工程造价、保证
行车安全、促进区域社会经济的可持续发展起到重要
作用，然而目前实际工程选线过程中，主观性太强，片
面追求技术标准或降低造价，缺乏科学决策[1] 。在铁
路线路设计过程中，各方意见不同，往往会并行存在多
个线路方案，但最终只会以其中一个方案进行施工。
现代设计手段向数字化迈进[2 -3] 依靠旷达与 ArcGIS
等先进软件[4] 可以得出铁路线路的可行性带状区
域，然而，最终如何确立施工的唯一方案却需要经过大
量的辅证。本文选取不确定型决策方法作为线路方案
选择的理论支撑，决策结论可供铁路总公司、各级地方
政府以及设计人员作参考。不确定型决策方法一般有
"好中求好"的决策方法、"坏中求好"的决策方法、α 系
数决策方法、"最小的最大后悔值"决策方法以及等概率
决策方法等[5斗本文选取前 3 种决策方法，分别对华
中至蒙西煤运通道平江至新余段铁路方案作比选。
2 决策方法
"好中求好"决策方法
"好中求坏"决策方法，又叫乐观决策准则，是指
决策者充分考虑了可能出现的最大利益，在各最大利
益中选取最大者，将其对应的方案作为最优方案的决
策方法。
对于某一决策问题，若有 m 个行动方案屿 ， d2 ,
.. ， dm ， n 个自然状态。1 ，砚，…，矶，损益值 Lij ( i = 1 ,2 ,
… ,m;}=1 ,2 ,… , n) ， 则"好中求好"决策方法可以利
用该决策问题对应的损益矩阵表来进行。
首先，求每一方案在各自然状态下的最大损益值
IIl于 [LijJ ，并将其填写在决策矩阵表的最右一列;
其次，取 IIl?[Lu] 中的最大值哼xi ITx[LJi ，其
所对的方案 di 为最佳决策方案。
具体决策过程如表 1 所示。
表 1 好中求好"决策矩阵表
丰巴 θ1 82 ... θn [ Lij J 6j
d l Lll LI2 ... L1n
d2 L21 L22 ... ιn
... ... ... ... ...
dm Lml Lm2 ... Lmn
决策 m3fX! m,:uc[ Lij J I di 句
注:对于损失矩阵，应采取"最小最小"决策准则。
"坏中求好"决策方法
"坏中求好"决策方法，又称瓦尔德决策准则，或
保守法决策，是指决策者从每个方案的最坏结果中选
取一个收益最大的方案作为决策方案。同"好中求
好"决策方法一样坏中求好"决策方法也可利用决
策矩阵表进行分析，具体决策过程如表 2 所示。
表 2 坏中求好"决策矩阵表
主Ei θ1 82 ... θ n n:in [ Lij J θ J
dl Lll L12 ... L1n
d2 ι1 ι2 ... L2n
... ... ... ... ...
dm Lml Lm2 ... Lm
决策 m缸!n:in[LijJIdι 句
注:对于损失矩阵，应采取"最大最小"决策准则。
α 系数决策方法
α 系数决定方法，也称折衰决策法、赫威斯决策准
则。 α 称为乐观系数，是依决策者认定乐观或悲观而
定的系数。若 α= 1 ，则决策者认定情况完全客观;若
α=0，则决策者认定情况完全悲观;一般 0<α<1 。 α
系数决策方法是指通过选取乐观系数 α 进行决策的
一种方法，实际上是对"好中求好"与"坏中求好"这两
种决策准则进行折衷的一种决策方法。
对于某一不确定型决策问题，若有 m 个行动方
案矶 ， d2 ， … ， dm ， n 个自然状态。1 ，砚，…，此，损益值
Lij(i=I ,2 ,… ,m;}=1 ,2 ,… ,n) ， 令:
只 d，) = α(咛x[Lij]) + (1 -α)(Hln[Lv])(0 运 α
运 1) (1)
则满足f(ι)=~阻if( di ) 的方案乱为 α 系数的
最佳决策方案。
对于损失矩阵:
只 d，) = α(IIin[Lv])+(1-α)(吃?[Lq])(2)
只ι) =曰:1n(dz)(3)
3 工程实例
蒙西至华中地区铁路煤运通道是"北煤南运"新
的国家战略运输通道，是衔接多条煤炭集疏运线路、点
网结合、铁水联运的大能力、高效煤炭运输系统和国家
综合交通运输系统的重要组成部分。岳吉段位于该战
略通道末端，是直达赣西及赣中南地区的便捷煤运线
路。本文研究华中至蒙西地区平江至新余段线路方案
比选，该段方案研究如下:
48 铁道 工 程学报 2016 年 4 月
经铜鼓(万载)方案:线路长度 km，桥隧总长
km，桥隧比 57 . 59% ，工程投资 亿元。
经浏阳(溪江)方案:线路长度 217 . 41 阳，桥隧总长
km ，桥隧比 % ，工程投资 125 .61 亿元。
经浏阳铜鼓方案+适度兼顾宜车、上高方案;线路
长度 13 1. 37 km ，桥隧总长 12 . 655 km ，桥隧比 51. 14% ，工
程投资 亿元。
该段三大方案走向如图 l 所示 。
图 1 煤运通道平江至新余段线路方案比选示意图
三个方案主要工程投资差额约 40 余亿元 ， 其中
以经铜鼓(万载)方案在经济上最省，线路展线最短，
但是另两个方案兼顾地方发展，因此三个方案比选存
在争议。 这三个方案沿线货物发送运量预测分别如
表 3 -表 5 所示。
表 3 经铜鼓( 万载) 方案沿线分站货物发到运量预测表
(单位:万 l)
年度 初期 近期 远期
平江 44 59 75
铜鼓 23 30 40
万载 25 33 42
方案总运量 92 122 157
表 4 经浏阳 (溪江) 方案沿线分站货物发到运量预测袤
(单位 :万 l )
年度 初期 近期 远期
平 江 44 59 75
浏阳 53 70 88
万载 25 33 42
方案总运量 122 162 205
表 5 经浏阳-铜鼓、适度兼顾宣车上高方案沿线
分站货物发到运量预测表 (单位:万 l)
年度 初期 近期 远期
平们: 44 59 75
浏阳 53 70 88
续表 5 经浏阳一铜鼓、适度兼顾宣车上离方案沿线
分站货物发到运量预测表 (单位:万 t )
年度 初期 近期 远期
铜鼓 23 30 40
宦丰 17 22 27
上高 53 70 94
方案总运量 190 251 324
4 决策结果
.. 好中求好"决策方法
针对线路展线的三个方案，根据"好中求好"决策
方法 ，运用"好中求好"决策方法进行选择，其决策矩
阵如表 6 所示。
表 6 平江至新余段线路方案决策矩阵袭("好中求好.， )
。1 8z 8) 气?[ Lu ]
d
经铜鼓(万载 )方案 dl 92 122 157 157
经浏阳(溪江)方案也 122 162 205 205
经浏阳-铜鼓方案的 190 25 1 324 324
决策 nl? iT <[ Lv] l 324
其中自然状态 。l 、民与 f)3 分别表示初期、近期与
远期的货物发送量，由经调专业提供，指的是沿线地方
对煤的需求量或者说消耗量。 例如，经铜鼓(万载)方
第 4 期 陈燕平:基于不确定型决策方法的铁路方案优选 49
案经平江、铜鼓与万载站，初期货物发送即为这三站货
物发送的总和。由于最大值 32 万 t 所对应的铁路线路
方案是矶，故决策者选择线路方案三，即经浏阳-铜
鼓方案为最佳方案。
"坏中求好"决策方法
同样针对上述三个方案，按"坏中求好"决策方法
进行选择，其决策矩阵如表 7 所示。
表 7 平江至新余段线路方案决策矩阵表( "坏中求好" )
飞、运结J矿路万77t俨案\\ 然飞状~事4、 θ1 。2 θ3 ~in[Lij] 8j
经铜鼓(万载)方案 dj 92 122 157 92
经浏阳(溪江)方案也 122 162 205 122
经浏阳-铜鼓方案 d3 190 251 324 190
决策 m~1 ~in[Lij] I di 句 190
其中自然状态。1 、 ()2 与 ()3 分别表示初期、近期与
远期的吸引运量。故按"坏中求好"决策方法，决策者
应选择方案三，即经浏阳一铜鼓方案为最佳方案。
α 系数决策方法
通常来说，一个铁路线路，最终施工的不会是最好
的方案，但一定是各方都能接受的方案，这就表示， α
系数决策在铁路方案比选中有相当的适用性。按 α
系数决策方法进行选择，取 α= ，计算各线路方案
现实煤炭消耗量如下:
f(d 1 ) = x [max(92 , 122 , 157)J + x [min
(92 ,122 ,157) ] = 174. 3
f(d2 ) = x [max (122 , 162 ,205) ] + x [min
(122 ,162 ,205) ] = 180. 1
f( d1 ) = O. 7 x [ m阻(190 ， 251 ， 324) ] + x [min
(190 ,251 ,324) ] =
这些运量值中的最大者为 :f(d.) =max ( ,
,) = = f( d3 ) ， 所以方案 4 为最佳方
案。
结果分析
采用不同的决策方法，可得出如表 8 所示结果。
每一种决策方法都考虑了决策者的决策心理，加之 α
系数的选取带有一定的主观性。
表 8 各种不同决策方法结果比较
决策方法 | 选用的最佳方案
"好中求好"决策方法 | 经浏阳-铜鼓方案
"坏中求好"决策方法 | 经浏阳-铜鼓方案
α 系数决策方法 | 经浏阳-铜鼓方案
目前，在理论上并不能证明哪一种决策方法更合
理，只能说明某一种决策方法在某种场合更为适用。
因此，在实际决策中究竟选用哪一种方法，还带有相当
程度的主观随意性。本文认为，铁路线路的选择是一
个综合过程，不能单纯从悲观或乐观角度来进行判定，
α 系数决策方法考虑的不是最好方案或最坏方案，而
是多方都能接受的方案，因此可以认为 α 系数决策方
法在此处更为适用，最后选线结果暂时推荐采用方案
三，即经浏阳『铜鼓方案进行贯通。
实际决策中，可根据具体情况选用几种不同的方
法，然后将所得的结果进行分析和比较，从而作出最佳
的选择。
5 结论
对于铁路选线决策的难点，本文在理论上研究了
客观定量决策分析方法，系统研究了不确定型决定的
理论骨架，并将决策理论应用到华中至蒙西地区煤运
通道平江至新余段线路方案比选的具体工程中，通过
三种不确定型决策方法的比较得出如下结论:
(1)不确定型决策方法理论架构简单、易于实现，
适合在铁路行业线路比选时采用;
(2)通过三种客观决策方法的比较，本文选取了 α
系数决策方法为适用于铁路选线的决策方法;
(3)通过 α 系数决策方法的计算，代入工程实践，
得出了华中至蒙西地区煤运通道平江至新余段线路的
推荐方案;
(4)基于客观定性方法的 α 系数决策方法可为将
来类似工程选线提供参考与借鉴，如该段铁路可研设
计也推荐了经浏阳一铜鼓方案为贯通方案。
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(下转第 69 页 To )
第 4 期 崔雍楚小刚董嘉等:基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究 69
5 结论
本文以新建南宁至黎塘铁路南宁东站为工程背
景，主要得出如下结论:
(1)工程实例中站房桩基单桩竖向抗压静载试验
达 1 500 t 属国内少有，成功的现场试验及准确的试验
结果是进行试验数据与神经网络理论有效结合的前提
条件。
(2)人工智能神经网络在岩土工程领域的应用使
许多复杂的、模糊的非线性问题得到有效解决，对该方
面付诸更多的改进和完善及研究工作具有借鉴意义。
(3)桩基承载力的有关理论及试验数据与层次分
析法和神经网络理论有效结合是解决大吨位桩基承载
力试验和计算工作的一种有效新途径。
(4)本研究结论可为类似大吨位桩基承载力试验
和计算工作提供一定的指导和参考。
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