基于模糊理论的地铁结构安全评估研究

摘 要：在我国地铁隧道运营发展的过程中，地铁结构所表现出的一些安全问题，实际上在不断的增多。依据相关的地铁结构安全因素来看，能够对于软土地区所表现出的结构受力特性、评估标准、安全评估模型等进行建立。本篇文章主要基于模糊理论下的地铁结构安全评估研究措施进行了全面详细的探讨。

关键词：地铁结构；安全评估；指标体系；层次分析法；模糊理论

0 引言

在我国如今大力建造地铁隧道的状况下，城市轨道交通已经成为了交通系统中的一个主要部分是。但是隧道交通在为城市的发展做出贡献的同时，如果说存在着任何的安全隐患，那么必然会造成大量的安全事故。而要避免安全事故，就需要针对安全事故采取完善的定性、辨识措施，进而采取更有针对性、适用的安全评价措施，让地铁隧道的安全性得以提升。下文主要基于模糊理论来对于地铁结构安全评估进行了深入的研究。

l 地铁结构安全评估指标体系

1.1 体系中评价指标选取原则

为了能够针对地铁运营过程中地铁结构的安全状态能够全方位的反映出来，那么就需要最大限度的保证，评价指标本身是直接基于对地铁隧道结构安全系统来执行的完善、客观分析，充分的反映出了各个不同方面的影响因素。从相关的分析评价结果来看，这必须要与地铁隧道所呈现出的部分专业学科相结合，那么评价指标就必须要严格的遵守以下几个方面的原则：指标完备性、科学合理性、独立性、可操作性等等。

1.2地铁结构安全评估指标体系的建立

地铁隧道本身是直接深埋在土层位置之中的，并且在执行运营工作的过程中，对设计结果、使用年限等安全因素有着直接的影响。不仅仅是被地下水所侵蚀，而引发渗漏现象，更为严重的是对于结构裂缝因素所造成的影响。当出现了严重的裂缝现象之后，必然会出现隧道断面变形、钢筋结构锈蚀、混凝土腐蚀等多方面的病害因素出现。

地铁结构所涉及到的安全评估体系，实际上就是一个较为典型的多指标、多属性问题，这方面的问题必须要通过工程学的层次分析措施。当完成了地铁结构安全因素分析工作之后，就必须要与相关的评价指标原则相结合，着重对于地铁实际运营过程中所涉及到的评价指标可测试性，来构建起一个完善的结构安全评估体系。

1.3体系评价集的建立

要针对地铁本身所呈现出的结构安全状态进行判定，那么就必须要对于拟定出的一些特性状况加以评价。在不同层次评价指标以及最后的评价目标之上，进行安全等级划分，其本身是属于一个极强的实践性问题。在整个过程中实际上涉及到了相关的已有规范、实践经验等等。如果说在实际执行划分的过程中，所呈现出的安全等级量较少，或者说过于简略，那么就极有可能使得最终评估结果将一些至关重要的信息完全淹没掉；但是，如果说安全等级的划分层级过多，也同样会导致等级界限不明显的问题，直接给相关操作人员带来了较大的难题。因此，在实际执行评价级划分的过程中，可以直接参照我国的公路隧道安全状态等级或者是铁路隧道的等级划分，同时与地铁结构实际表现出的多方面状况相结合，制定出四级划分措施。

2 地铁结构安全评估模型

2.1评价指标权重确定方法

在具体建模时采用层次分析法和模糊数学相结合的方法，避免了单纯采用层次分析法计算各层次指标权重的局限性。为此，首先根据地铁结构安全评估指标体系中评价指标两两比较时的具体特点，在分析层次分析法的基础上，采用一种改进的层次分析法一乘积标度法，来确定指标层指标和准则层指标的权重。

2.2地铁结构安全状态模糊综合评价模型

地铁结构安全评估指标体系是一个三层指标体系，因此采用两级模糊综合评价模型。多级模糊综合评价是从最低层开始逐层向上做出综合评价，直至最高的目标层以得到原问题的综合评价结果。这里从指标层出发，先对准则层各因素进行一级模糊综合评价，再对目标层进行二级模糊综合评价，进而最大限度的确保各个不同环节的完善性，保证计算模式的全面，避免出现疏忽的可能性。

2.2.1一级模糊综合评价

1）建立评价指标集

根据地铁结构安全评估指标体系，有C={c1，c2，…，c6}，Ci表示指标层各指标。

2）建立评价集合

如前所述，设地铁结构安全状态评价集的安全等级向量为V=[V1，vz，v3，v4]，v1、v2、v3、v4依次代表安全、较安全、较不安全、不安全。

3）确定单因素评价矩阵

关于隶属函数的选取，本文采用比较常用的正态型隶属函数形式：

U（x）=e-[（x-x0）/c]2

利用隶属函数建立评价指标对评价集合y的隶属向量为：

Rci=（rci1 rci2 rci3 rci4），i=1，2…，n

由隶属向量Rci即可建立准则层各因素的单因素评价矩阵R’bi。

4）一级模糊综合评价

模糊综合评价是通过模糊算子建立模糊综合评价模型的过程。根据理论分析，这里选用加权平均型模糊综合评价模型，此模型不但考虑了所有因素的影响。而且还保留了单因素评价的全部信息，适用于需要全面考虑各个因素影响和全面考虑单因素评价结果的情况，该模型的建立过程相当于矩阵相乘，由各单因素评价R’bi，与其相应的权重向量Bi，可得到各因素B对评价集合V的隶属向量为Wbi×R’bi。

2.2.2二级模糊综合评价

将一级模糊综合评价结果风：视为单因素评判集，由Ru，可组成二级模糊综合评价的单因素评价矩阵，由相应的权重向量和单因素评价矩阵通过矩阵相乘可得到二级模糊综合评价结果――目标因素对评价集合的隶属向量为

Z=Wa×（Rbl，Rb2，…，Rbt3）T

4 结语

综上所述，本篇文章利用实例分析的措施，来针对地铁结构安全指标体系以及体系评估改进层次的模糊判断措施进行了介绍。从相关的结果来看，其中所表现出的相关特点具体如下几个方面：上文指标体系是对于影响地铁结构安全因素进行全面分析之后，所构建起来的，其本身所表现出的系统性、科学性较强；其次，该评价体系能够直接通过定性分析以及定量的方式呈现出来，评估的过程以及方式更加的科学。■

参考文献

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