基于AHP-TOPSIS法的长输管道路由比选方法与流程

本发明涉及油气长输管道，尤其涉及一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法。

背景技术：

1、管道运输是除公路、铁路、海运和航运之外的第五大运输方式，作为国家的能源动脉，极大地推动了国家经济的发展。在油气管道建设过程中，路由方案的选择不仅与建设成本、建设难度密切相关，还影响着运营期的管道安全。目前，长输管道线路路由比选多采用定性分析法，对各方案的指标进行主观评价，通过多指标的评价，最终比选出最佳方案。定性分析法适用于指标较少，方案优劣差距较为明显的情况。但是当指标较多，多方案进行比选时，无法有效权衡各指标的重要性程度，确定最佳路由方案。

2、因此，亟需提供一种技术方案解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法。

2、第一方面，本发明提供一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，该方法的技术方案如下：

3、步骤s1：根据油气长输管道线路的路由比选指标体系，构建递阶层次模型；所述递阶层次模型包括：自上而下的目标层、准则层和方案层；

4、步骤s2：确定因素指标集并对每两个因素指标进行比较，建立判断矩阵，并对所述判断矩阵进行层次单排序与一致性检验；

5、步骤s3：层次总排序并进行一致性检验，将单准则下的权重进行合成，得到所述方案层中各路由方案对于目标的排序权重；

6、步骤s4：构建决策矩阵并将决策矩阵线性比例变换标准化，再通过向量归一化得到标准化决策矩阵，将标准化决策矩阵与指标属性权重结合，得到加权规范化决策矩阵；

7、步骤s5：根据所述加权规范化决策矩阵，确定正理想与负理想解，并计算各路由方案与所述正理想解和所述负理想解的距离；

8、步骤s6：计算各路由方案与目标的相对接近度，将相对接近度最大的路由方案确定为所述油气长输管道线路的最优路由方案。

9、本发明的一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法的有益效果如下：

10、本发明的方法能够量化各方案的评价指标，统筹考虑各指标对方案的影响程度，克服了现有定性比选方法主观评估的缺陷。

11、在上述方案的基础上，本发明的一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法还可以做如下改进。

12、在一种可选的方式中，所述因素指标集为b＝{b1,b2,b3,…,bn}。

13、在一种可选的方式中，所述判断矩阵为b＝[bij]n×n；其中，其中bij表示影响因素指标bi和bj对目标a的影响，1/bij表示bj和bi对目标a的影响。

14、在一种可选的方式中，步骤s2中的对所述判断矩阵进行层次单排序与一致性检验的过程，包括：

15、将所述判断矩阵b＝[bij]n×n对应最大特征值λmax的特征向量进行归一化处理，得到排序值为本层指标要素对上一层因素的相对重要性，即层次单排序；

16、计算所述判断矩阵的一致性指标ci、ri及一致性比例cr，对所述判断矩阵一致性进行检验；其中，所述一致性指标ci、ri及所述一致性比例cr的计算公式为：λ′max为随机方法构造1000个样本矩阵，并随机从1～15及其倒数中抽取数字构造正互反矩阵的最大特征值的平均值。

17、在一种可选的方式中，当cr<0.1时，认为判断矩阵的一致性可接受。

18、在一种可选的方式中，步骤s3中的一致性检验过程与步骤2中的一致性检验过程等同。

19、在一种可选的方式中，所述决策矩阵为：xij表示第i个方案的第j个指标的得分值；m为路由方案的数量，n为因素指标的数量。

20、在一种可选的方式中，所述正负理想解的计算公式为：

21、其中，v+为正理想解，无量纲；v-为负理想解，无量纲；j1为效益型指标集，无量纲；j2为成本型指标集，无量纲；vxj为加权规范化决策矩阵v中的元素，无量纲。

22、在一种可选的方式中，计算各路由方案与正理想解和负理想解的距离的公式为：

23、为评价对象与正理想解的距离，无量纲；为评价对象与负理想解的距离，无量纲；为正理想解中的元素，无量纲；为负理想解中的元素，无量纲。

24、在一种可选的方式中，计算各路由方案与目标的相对接近度的公式为：

25、ci为第i个路由方案与目标的相对接近度，无量纲。

26、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，所述因素指标集为b＝{b1,b2,b3,…,bn}。

3.根据权利要求2所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，所述判断矩阵为b＝[bij]n×n；其中，其中bij表示影响因素指标bi和bj对目标a的影响，1/bij表示bj和bi对目标a的影响。

4.根据权利要求3所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，步骤s2中的对所述判断矩阵进行层次单排序与一致性检验的过程，包括：

5.根据权利要求4所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，当cr<0.1时，认为判断矩阵的一致性可接受。

6.根据权利要求4或5所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，步骤s3中的一致性检验过程与步骤2中的一致性检验过程等同。

7.根据权利要求6所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，所述决策矩阵为：xij表示第i个方案的第j个指标的得分值；m为路由方案的数量，n为因素指标的数量。

8.根据权利要求7所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，所述正负理想解的计算公式为：

9.根据权利要求8所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，计算各路由方案与正理想解和负理想解的距离的公式为：

10.根据权利要求9所述的基于ahp-topsis法的长输管道路由比选方法，其特征在于，计算各路由方案与目标的相对接近度的公式为：

技术总结
本发明涉及油气管道技术领域，公开一种基于AHP‑TOPSIS法的长输管道路由比选方法，包括：确定线路路由比选指标体系，构建递阶层次模型，即目标层‑准则层‑方案层，通过因素指标两两比较，构造判断矩阵，基于AHP法计算各指标权重因子并进行排序；基于TOPSIS法构建决策矩阵，并通过矩阵变换构建加权规范化决策矩阵，确定正、负理想解，通过计算各方案与理想方案的相对接近度，从而确定最佳路由方案。本发明能够量化各方案的评价指标，统筹考虑各指标对方案的影响程度，克服了现有定性比选方法主观评估的缺陷。

技术研发人员：尚玉杰,陈彬,何柳,王经,王鸿,徐东霞,赵彦波,周亚薇,刘军,方玉晨,孙建科,宋志鹏,郭一凡,叶男,崔晓波,邵明雨
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17