140 ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УДК 625.111+ 519.816 https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-3-140-151 Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии Казарина Валентина Вениаминовна – Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск, Россия. Подвербный Вячеслав Анатольевич – Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск, Россия*. Валентина КАЗАРИНА Вячеслав ПОДВЕРБНЫЙ В данной статье предложено решение задачи выбора варианта трассы строительства железнодорожной линии из двух предварительно разработанных вариантов. В качестве исходных данных были использованы материалы проектирования железнодорожной линии Элегест–Кызыл–Курагино. На данном участке рассмотрено два варианта трассы, которые необходимо сравнить с целью выбора лучшего. Первый вариант трассы (Восточный) проходит в выемке за пределами посёлка Подгорный, что исключает затраты на снос жилых строений и переселение жителей, но предусматривает большой объём земляных работ. Во втором вари- анте (Западном) трасса проложена через посёлок Подгорный. При данном развитии трассы объёмы земляных работ значительно меньше, но необходимо учитывать снос жилых строений, переселение жителей, а также устанавливать шумозащитные экраны. Рассмотрен и проанализирован вывод, который сделали проектировщики ЗАО «Востсибтранспроект». В ходе исследования применённый метод принятия решения потребовал некоторой доработки в отношении данной задачи и дополнительного анализа. Для выбора оптимального варианта был использован метод анализа иерархии. Ключевые слова: железные дороги, принятие решений, проектирование железных дорог, метод анализа иерархии. *Информация об авторах: Казарина Валентина Вениаминовна – а спирант кафедры строительства железных дорог, мостов и тоннелей Иркутского государственного университета путей сообщения (ИрГУПС), Иркутск, Россия, vvkaz92@mail.ru. Подвербный Вячеслав Анатольевич – п рофессор кафедры строительства железных дорог, мостов и тоннелей Иркутского государственного университета путей сообщения (ИрГУПС), Иркутск, Россия, vpodverbniy@irgups.ru. Статья поступила в редакцию 11.03.2019, принята к публикации 28.06.2019. For the English text of the article please see p. 146. • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Рис. 1. Схема вариантов на участке км 8–км 11. Вариант № 1 (Восточный) – трасса проложена в обход посёлка Подгорный – н а рисунке 1 обозначен более светлым (красным) цветом. Вариант № 2 (Западный) – т расса проложена через посёлок Подгорный – обозначен более тёмным (синим) цветом. П роцесс принятия решений при проектировании железных дорог довольно сложный, требующий не только всестороннего изучения вопроса, но и комплексного взгляда на всю систему в целом [1, с. 5]. Значительную роль, помимо технических показателей, также играют экономические факторы, например, стоимость строительства. В соответствии с требованиями формируется множество решений, среди которых необходимо выбрать лучшее [2, с. 209]. Конечно, в процессе проектирования некоторые варианты могут отсеяться, но даже из оставшегося, сокращённого множества вариантов лицу, принимающему решение (ЛПР), необходимо сравнить и выбрать лучший вариант [3, с. 56]. Целью представленного в статье исследования являлась разработка метода принятия решений при выборе трассы железнодорожной линии на основе при- менения для формализации предпочтений ЛПР метода аналитической иерархии Т. Л. Саати. Исследование проводилось применительно к участку проектируемой железнодорожной линии Элегест–Кызыл–Курагино. Данные для статьи предоставлены ЗАО ВСТП [4, с. 37]. В нашей статье под ЛПР подразумевается не один человек, а группа лиц (проектировщики ЗАО «Востсибтранспроект», авторы статьи). Использовались методы теории принятия решений, методы решения многокритериальной детерминированной задачи выбора, аналитической иерархии Т. Л. Саати, экономического и технического анализа [5, с. 81; 6, с. 129; 7, с 93; 8, с. 76]. Рассмотрим упомянутый участок проектируемой железнодорожной линии Элегест–Кызыл–Курагино. На участке ст. Курагино–ст. Ермаковская (км 0–км 104), где трасса проходит долинами рек Туба, Амыл • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Казарина В. В., Подвербный В. А. Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии 141 Таблица 1 142 Сравнение вариантов железнодорожной линии на участке км 8–км 11 Показатели Ед. изм. п. м 1 вариант ПК 74+00.00 – ПК 106+00.00 3200 2 вариант ПК 74+00.00 – ПК 106+17.36 3217,36 Протяжение Руководящий уклон Профильный объём земляных работ в т. ч. насыпь ‰ 9 9 тыс. м3 870,56 266,54 тыс. м3 142,68 208,33 в т. ч. выемка тыс. м 727,88 58,21 Стоимость земляного полотна, в ценах 01.01.2000 г. Искусственные сооружения: тыс. руб. 9685,81 7393,73 3 шт. 7 10 металлический мост шт./м 1/52,63 1/44,80 МГТ Ø. 1.5 м шт. 3 6 МГТ Ø. 2.0 м шт. 2 - МГТ Ø. 2.5 м шт. 1 2 МГТ Ø. 2х2.0 м шт. – 1 Стоимость строительства искусственных сооружений, в ценах 01.01.2000 г. Снос строений: жилые дома тыс. руб. 17715,16 18296,83 шт./тыс. руб. – 5/26,45 водонапорная башня шт./тыс. руб. – 1/9,92 км/тыс. руб. Компенсация за снос и строительство: жилые дома тыс. руб. 2,1/195,74 – – 39,95 система водоснабжения посёлка тыс. руб. – 121,86 переустройство ВЛ км/тыс. руб. 2,2/782,96 – переустройство дорожно-уличной км/тыс. руб. сети Устройство шумозащитных экранов км/тыс. руб. Общая сметная стоимость строитыс. руб. тельства в ценах 01.01.2000 г. 0,21/285,75 1,00/1542,20 0,26/939,12 0,61/2205,84 29604,54 29636,78 линии ВЛ рассмотрен вариант проложения трассы на участке обхода населённого пункта п. Подгорный км 8–км 11. Для целей сопоставления местных вариантов трассы проектировщиками ЗАО «Востсибтранспроект» («ВСТП») определены следующие объёмные показатели в пределах общих точек сравнения: а) объёмы земляных работ по вариантам; б) объёмы по искусственным сооружениям – мосты, трубы; в) снос строений, линий воздушных линий электропередачи (ВЛ); г) компенсация за снос и строительство новых объектов – переустройство ВЛ, переустройство дорожно-уличной сети, устройство переездов, устройство шумозащитных экранов. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ТРАССЫ НА УЧАСТКЕ КМ 8–КМ 11 На участке км 8–км 11 рассматриваемой трассы подлежали сравнению два варианта трассы (рис. 1). ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА № 1 (ВОСТОЧНОГО) Начало трассы – пикет (ПК) 74+00.00; конец трассы – ПК 106+00.00; её протяжённость по данному варианту 3200,00 м. Вариант разработан с целью обхода п. Подгорный, трасса проходит в выемке, полностью исключая снос жилых строений, и не требует переустройства водонапорной башни и водозаборной скважины. На ПК 79+27 и ПК 87+33 трасса пересекает линию ВЛ 35кВ, что влечёт за собой пе- • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Казарина В. В., Подвербный В. А. Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии реустройство участка ВЛ 35кВ протяжением 2,2 км. Комплекс мероприятий по шумозащите при проложении железнодорожной линии в санитарной зоне застройки предусматривает устройство шумозащитных экранов на протяжении 0,26 км. На некотором протяжении трасса железнодорожной линии размещена на расстоянии 100–200 м от границы застройки в выемке глубиной до 20 м, что не требует устройства шумозащитных экранов. ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА № 2 (ЗАПАДНОГО) Начало трассы принято на ПК 74+00.00; конец трассы принят на ПК 106+17.36/ПК106+00.00; её протяжённость по данному варианту составляет 3217,36 м. Вариант № 2 разработан с целью исключения значительных объёмов по разработке выемки, которые в варианте № 1 составляют более 700 тыс. м3. Трасса проходит по территории п. Подгорный. При этом под снос подпадают 5 жилых домов с хозяйственными постройками, а также водонапорная башня. Кроме того, из-за отказа от устройства выемки возрастают на 0,35 км объёмы по сооружению шумозащитных экранов в санитарной зоне застройки. Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов представлены в таблице 1. ВЫВОД, КОТОРЫЙ БЫЛ СДЕЛАН ПРОЕКТИРОВЩИКАМИ ЗАО «ВСТП» При сравнении основных технико-экономических показателей вариантов проектировщиками ЗАО «Востсибтранспроект» был сделан вывод, что варианты по совокупности затрат на строительство в соответствии с принятыми методиками расчётов являются равноценными. Однако предпочтение было отдано варианту № 1, так как: • исключены затраты на снос жилых строений; • исключены затраты на переселение жителей; • исключено переустройство водонапорной башни и водозаборной скважины; • сохранены сложившиеся условия проживания населения в п. Подгорный. В проекте реализован вариант трассы № 1. ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ПРОЦЕДУРЫ СРАВНЕНИЯ ВАРИАНТОВ Учитывая основные положения теории принятия решений, выполненное сравнение явилось решением многокритериальной детерминированной задачи выбора, что вполне допустимо, однако требует некоторой доработки путём формализации предпочтений ЛПР [9, с. 77; 10, с. 248]. Нами предложено для формализации предпочтений ЛПР использовать метод аналитической иерархии Т. Л. Саати (МАИ) [11, с. 183; 12, с. 196], который позволяет понятным и рациональным образом структурировать сложную проблему принятия решений в виде иерархии, сравнить и выполнить количественную оценку альтернативных вариантов решения. Анализ проблемы принятия решений в МАИ начинается с построения иерархической структуры, которая включает цель, критерии, альтернативы и другие рассматриваемые факторы, влияющие на выбор. Эта структура отражает понимание проблемы со стороны ЛПР. Метод анализа иерархий может быть субъективным в случае, если оценку критериев выставляет один человек. В нашем исследовании субъективность частично преодолена, так как оценки выставляют несколько экспертов, имеющих разный профессиональный опыт. Следующим этапом анализа является определение приоритетов, представляющих относительную важность или предпочтительность элементов построенной иерархической структуры, с помощью процедуры парных сравнений. Безразмерные приоритеты позволяют обоснованно сравнивать разнородные факторы, что является отличительной особенностью МАИ. На заключительном этапе анализа выполняется синтез (линейная свёртка) приоритетов на иерархии, в результате которой вычисляются приоритеты альтернативных решений относительно главной цели. Для нашей задачи группа экспертов выбрала следующие критерии: I – строительная длина (п. м.); II – п рофильный объём земляных работ (тыс. м3); III – с троительная стоимость (тыс. руб.); • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Казарина В. В., Подвербный В. А. Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии 143 144 Рис. 2. Шкала оценивания критерия «Строительная стоимость, тыс. руб., в программе «Валерия». IV – у стройство шумозащитных экранов (км/тыс. руб.); V – стоимость строительства искусственных сооружений (тыс. руб.). Далее была составлена матрица парных сравнений критериев по важности (по девятибалльной шкале). I II III IV V I 1 0,5 3 3 1 II 2 1 6 6 2 III 0,333 0,167 1 1 0,333 IV 0,333 0,167 1 1 0,333 V 1 0,5 3 3 1 На данном этапе оценки имеют следующий смысл: 1 – равная важность критериев; 3 – умеренное превосходство; 5 – существенное превосходство; 7 – значительное превосходство; 9 – очень сильное превосходство; 2, 4, 6, 8 – промежуточные значения. Заполнение матрицы проводится построчно, начиная с наиболее важного критерия. Сначала проставляют целочисленные оценки, тогда соответствующие им дробные оценки получаются из них автоматически (как обратные к целым числам). Чем важнее критерий, тем боль- ше целочисленных оценок будет в соответствующей ему строке матрицы, и сами оценки будут иметь большие значения. Так как каждый критерий равен себе по важности, то главная диагональ матрицы всегда будет состоять из единиц. Затем рассчитываем среднее геометрическое каждой строки по формуле (1) и компонентов нормализированного вектора приоритетов (НВП) по формуле (2): (1) an n произведение элементов n ой строки , n ый компонент НВП an a . (2) i Далее проводим попарное сравнение вариантов по каждому критерию и определяем общий критерий (приоритет) для каждого варианта. Лучшим признаётся вариант с наибольшим приоритетом. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЁТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ «ВАЛЕРИЯ» Примером автоматизации расчётов по методу аналитической иерархии Т. Л. Саати может служить система поддержки принятия решений (СППР) «Валерия» (автор П. Н. Холодов, ИрГУПС) [13]. Воспользуемся программой «Валерия» для решения рассмотренной выше задачи • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Казарина В. В., Подвербный В. А. Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии Рис. 3. Расчёт оптимального варианта в СППР «Валерия». выбора варианта трассы на обходе (вариант № 1) / пересечении (вариант № 2) посёлка Подгорный на участке км 8–км 11 проектируемой линии Кызыл–Курагино. Оценки присваиваются по девятибалльной шкале, как показано выше (рис. 2). Преимуществом программы СППР «Валерия» является тот факт, что в ней можно решать задачу разными методами (рис. 3). Проведя дополнительный анализ представленных вариантов, получили результат, что оптимальным является первый вариант, что подтвердило выводы, которые сделали проектировщики «ВСТП». ВЫВОДЫ В проектировании железных дорог выбор оптимального варианта не всегда может быть прост и очевиден. При подобии вариантов для принятия правильного решения желательно опираться не только на анализ технико-экономических показателей. Необходимо проводить дополнительное сравнение вариантов. В нашем случае, при решении поставленной перед нами задачи мы использовали метод анализа иерархии, который подтвердил результаты, полученные при анализе технико-экономических показателей. Применённый нами метод может рассматриваться как перспективный и эффективный для решения задач такого рода, причем не только при выборе вариантов трассы железнодорожных линий. ЛИТЕРАТУРА 1. Подвербный В. А., Холодов П. Н., Титов К. М. Методы принятия проектных решений в строительстве: Учебно-метод. пособие. – Иркутск: ИрГУПС, 2010. – 72 с. 2. Кантор И. И. Изыскание и проектирование железных дорог. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 288 с. 3. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте / МПС РФ. – М .: МПС РФ, 1998. – 123 с. 4. Железнодорожная линия Элегест–К ызыл– Курагино–участок от станции Курагино до раз. (разъезда) Малый Тайгиш (км 147): Общая пояснительная записка. – 2504–1-ПЗ / ЗАО «Востсибтранспроект». – И ркутск, 2013. – 43 с. 5. Холодов П. Н. Выбор оптимального решения в проектировании железных дорог на основе многокритериальной оценки / Дис… канд. техн. наук. – ДВГУПС, 2012. – 166 с. 6. Кини Р. Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях / Пер. с англ. В. В. Подиновского, М. Г. Гафта, В. С. Бабинцева. – М .: Радио и связь, 1981. – 560 с. 7. Ногин В. Д. Принятие решений в многокритериальной среде: качественный подход. – 2 изд., испр. и доп. – М .: Физматлит, 2005. – 176 с. 8. Харитонова Е. Эффективное принятие решений / Пер. с англ. С. Дружченко. – М .: Альпина Бизнес Букс, 2006. – 184 с. 9. Холодов П. Н. Многокритериальный выбор оптимального решения при проектировании железных дорог // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2011. – № 1. – С. 76–82. 10. Орлов А. И. Теория принятия решений: Учебник. – М .: Экзамен, 2006. – 573 с. 11. Саати Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Пер. с англ. Р. Г. Вачнадзе. – М .: Радио и связь, 1993. – 278 с. 12. Саати Т. Л. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: Аналитические сети. – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 360 с. 13. Холодов П. Н., Подвербный В. А. Система поддержки принимаемых решений («Валерия») // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010617609 от 17.11.2010 г. • МИР ТРАНСПОРТА, том 17, № 3, С. 140–151 (2019) Казарина В. В., Подвербный В. А. Принятие решения по выбору варианта трассы железнодорожной линии • 145 ADMINISTRATION, MANAGEMENT AND CONTROL 146 https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-3-140-151 Decision-Making on Choosing a Railway Line Option Kazarina, Valentina V., Irkutsk State Transport University, Irkutsk, Russia. Podverbniy, Vyacheslav A., Irkutsk State Transport University, Irkutsk, Russia*. Valentina V. KAZARINA Vyacheslav A. PODVERBNIY ABSTRACT This article proposes a solution to the problem of choosing an option for routing of a railway line among two previously dev eloped options. As initial data, materials were used for designing Elegest–Kyzyl–Kuragino railway line. On this section, two routing options are considered, which must be compared in order to choose the best one. The first option of the line (Eastern) takes place in a recess outside the village of Podgorny, which excludes the cost of demolition of residential buildings and relocation of residents, but provides for a large amount of earthwork. In the second option (Western), the line is laid through the village of Podgorny. With this development of the line, the volume of earthwork is much smaller, but it is necessary to take into account demolition of residential buildings, relocation of residents, as well as installation of noise barriers. The conclusion drawn by the designers of CJSC Vostsibtransproekt was reviewed and analyzed. During the study, the applied decision-making method required some refinement with regard to this problem and additional analysis. To select the best option, the analytic hierarchy process was used. Keywords: railways, decision-making, design of railways, analytic hierarchy process. *Information about the authors: Kazarina, Valentina V. – Ph.D. student at the department of construction of railways, bridges and tunnels of Irkutsk State Transport University (ISTU), Irkutsk, Russia, vvkaz92@mail.ru. Podverbniy, Vyacheslav A. – professor of the department of construction of railways, bridges and tunnels of Irkutsk State Transport University (ISTU), Irkutsk, Russia, vpodverbniy@irgups.ru. Article received 11.03.2019, accepted 28.06.2019. For the original Russian text please see p. 140. • WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option Recess in option No. 1 Option No. 2 (Western) Option No. 1 (Eastern) Podgorny village Option 1 Option 2 Pic. 1. Layout of the options for the section km 8–km 11. Option No. 1 (Eastern): the route is laid bypassing the eme of the the section − km 11. Option (Eastern) villageoption of Podgorny,on it is shown in lighter (red)km color.8 Option No. 2 (Western): t he route №. is laid 1 through the village – the rout of Podgorny, it is shown in darker (blue) color. bypassing the village of Podgorny – is shown in red in Pic. 1. Introduction. The decision-making process method when choosing a railway line routing in design railways is quite requiring the based on the analytic hierarchy – process of 1 it is ind (Western) – ofthe route is complex, laid through village of Podgorny in Pic. not only a comprehensive study of the issue, T. L. Saaty to formalize the preferences of DM. but also a comprehensive look at the whole The research was carried out with regard to blue. system [1, p. 5]. the section of the designed railway line Elegest– A significant role, in addition to technical Kyzyl–Kuragino. The data for the article was indicators, is also played by economic factors, provided by CJSC Vostsibtransproekt (VSTP) for example, by the cost of construction. [4, p. 37]. In our article, DM means not a single Multiple solution options are formed, and person, but a group of individuals (designers of while all of them comply with the requirements, CJSC VSTP, authors of the article). it is still necessary to choose the best one among The methods of decision theory were used, them [2, p. 209]. in particular methods for solving the Of course, during the design process, some multicriteria deterministic choice problem, the options can be eliminated, but a reduced set of analytic hierarchy of T. L. Saaty, economic and options remains, and the decision-maker (DM) technical analysis [5, p. 81; 6, p. 129; 7, p. 93; 147 should still choose the best option among them 8, p. 76]. [3, p. 56]. Let’s consider the mentioned section of the The objective of the research presented in designed railway line Elegest–Kyzyl– the article was to develop a decision-making Kuragino. For the section Kuragino– iption of the option № 1 (Eastern) eginning of the route picket (PC) 74+00.00; end of the route PC 10 ccording to this option is 3200,00 m. ption was designed to bypass Podgorny village, the route runs in excluding demolition of residential buildings, and does not ion of•a water tower and a water well. WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option C 79+27 and PC 87+33, the route crosses the 35 kV OPTL, whic Table 1 148 Comparison of options for a railway line on the section km 8–km 11 Indicators Meas. unit Length l. m Maximum gradient ‰ Specialized volume of thous. m3 earthwork including embankment thous. m3 including recess thous. m3 Cost of road bed, in prices thous. rub. of 01.01.2000 Artificial structures: pcs. metal bridge pcs./m MGT Ø. 1.5 m pcs. MGT Ø. 2.0 m pcs. MGT Ø. 2.5 m pcs. MGT Ø. 2х2.0 m pcs. Cost of construction of thous. rub. artificial structures, in prices of 01.01.2000 Demolition of buildings: residential houses pcs./thous. rub. water tower pcs./thous. rub. lines OPTL km/thous. rub. Compensation for demolition and construction: residential houses thous. rub. water supply system of a thous. rub. village reconstruction of OPTL km/thous. rub. reconstruction of a roadkm/thous. rub. street network arrangement of noise km/thous. rub. barriers Total estimated cost of thous. rub. construction in prices of 01.01.2000 Ermakovskaya (km 0–km 104), where the route passes through the valleys of the Tuba and Amyl rivers, the option of laying a route in the area bypassing the village of Podgorny at km 8– km 11 of the section is considered. For the purpose of comparing local siting options, the designers of CJSC VSTP determined the following volume indicators within the common comparison points: a) volume of earthwork by options; b) volume of artificial structures: bridges, pipes; c) demolition of buildings, overhead power transmission lines (OPTL); d) compensation for demolition and construction of new facilities: reconstruction of OPTL, reconstruction of the road-street 1 option PC74+00.00 – PC106+00.00 3200 9 870,56 2 option PC74+00.00 – PC106+17.36 3217,36 9 266,54 142,68 727,88 9685,81 208,33 58,21 7393,73 7 1/52,63 3 2 1 – 17715,16 10 1/44,80 6 2 1 18296,83 – – 2,1/195,74 5/26,45 1/9,92 – – – 39,95 121,86 2,2/782,96 0,21/285,75 – 1,00/1542,20 0,26/939,12 0,61/2205,84 29604,54 29636,78 network, arrangement of crossings, arrangement of noise barriers (acoustic screens). Comparison of routing options in the area of km 8–km 11 Within the area located at km 8–km 11 of the considered route, two routing options were subject to comparison (Pic. 1). Description of the option No. 1 (Eastern) The beginning of the route is at the picket (PC) 74+00.00; end of the route is at the PC106+00.00; its length according to this option is 3200,00 m. The option was designed to bypass Podgorny village, the route runs in a recess, completely excluding demolition of residential buildings, and does not require reconstruction of a water tower and a water well. • WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option At PC79+27 and PC87+33, the route crosses the 35 kV OPTL, which entails reconstruction of the 2,2 kV OPTL section. A set of measures for noise protection when laying a railway line in the sanitary zone of development provides for installation of noise barriers for a distance of 0,26 km. To some extent, the railway line route is located at a distance of 100–200 m from the housing development boundary in a recess up to 20 m deep, which does not require installation of acoustic screens. Description of the option No. 2 (Western) The beginning of the route is at PC74+00.00; the end of the route is at PC106+17.36/ PC106+00.00; its length according to this option is 3217,36 m. Option No. 2 was developed with the aim to eliminate significant volumes for development of the recess, which in option No. 1 are of more than 700 thousand m3. The route passes through the territory of Podgorny village. At the same time, 5 residential buildings with outbuildings, as well as a water tower, fall under demolition. In addition, due to abandonment of arrangement of a recess, volumes for construction of noise barriers in the sanitary zone of housing development increase by 0,35 km. Technical and economic indicators of the compared options are presented in Table 1. The conclusion that was made by the designers of JSC VSTP When comparing the main technical and economic indicators of the options, the designers of CJSC Vostsibtransproekt concluded that the options in terms of aggregate construction costs in accordance with the accepted calculation methods are equivalent. However, preference was given to option No. 1, as: • costs of demolition of residential buildings are excluded; • costs of resettlement of residents are excluded; • reconstruction of a water tower and a water well is excluded; • prevailing living conditions of the population in Podgorny village are preserved. The project implemented the option of the route No. 1. Proposal for improving the procedure for comparing options Given the basic principles of decisionmaking theory, the comparison was the solution of a multi-criteria deterministic choice problem, which is quite acceptable, but requires some refinement by formalizing the preferences of DM [9, p. 77; 10, p. 248]. We have proposed to formalize the preferences of DM using the analytic hierarchy process of T. L. Saaty (AHP) [11, p. 183; 12, p. 196], which allows us to understand in a clear and rational way the complex decision-making problem in the form of a hierarchy, to compare and quantify alternative solutions. Analysis of the decision-making problem in HAM begins with construction of a hierarchical structure, which includes the goal, criteria, alternatives, and other factors considered that influence the choice. This structure reflects the understanding of the problem by DM. The method of analyzing hierarchies might be subjective if a single person evaluates the criteria. In our research, subjectivity is partially overcome, since several experts with different professional experience participated in the assessment. The next stage of analysis is focused on determination of priorities representing the relative importance or preference of the elements of the constructed hierarchical structure using the procedure of pairwise comparisons. Dimensionless priorities make it possible to reasonably compare heterogeneous factors, which is a hallmark of AHP. At the final stage of the analysis, a synthesis (linear convolution) of priorities on the hierarchy is performed, as a result of which the priorities of alternative solutions relative to the main goal are calculated. For our task, the expert group selected the following criteria: I – construction length (running meter); II – on-site volume of earthwork (thous. m3); III – construction cost (thous. rub.); IV – arrangement of noise barriers (km/ thous. rub.); V – c ost of construction of artificial structures (thous. rub.). Next, a matrix of pairwise comparisons of criteria by importance (using a nine-point scale) was compiled. I II III IV V I 1 2 0,333 0,333 1 II 0,5 1 0,167 0,167 0,5 III 3 6 1 1 3 • WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option 149 km 8 – km 11 of Kyzyl – Kuragino line being designed. Estimates are assigned on a nine-point scale, as shown above (Pic. 2). 150 Comparison of parameters 1) Construction cost, thous. rub. moderately superior 2) Construction length, km superior equal inferior moderate moderate substantial substantial very strong very strong significant significant Cancel According to our estimate, construction cost is moderately superior to construction length, so estimate 3 is assigned, which can be seen in the matrix of pairwise comparisons General view of the window of the software program “Valeria”. For purposes of illustration, the most significant element is given − a chart of calculation results. Pic. 2. The scale of assessment by the criterion «Construction cost, thous. rub., in the program «Valeria». Pic. 2. The scale of assessment of the criterion «Construction cost, thous. rub., in the program IV 3 6 1 1 V 1 2 0,333 0,333 «Valeria». 3 1 At this stage, the estimates have the following meaning: 1 – equal importance of criteria; 3 –moderate superiority; 5 – significant superiority; 7 – substantial superiority; 9 – very strong superiority; 2, 4, 6, 8 – intermediate values. The matrix is filled in line by line, starting with the most important criterion. First, integer estimates are put down, then the fractional estimates corresponding to them are obtained from them automatically (as inverse to integers). The more important the criterion is, the more integer estimates will be in the corresponding row of the matrix, and the estimates themselves will have larger values. Since each criterion is equal in importance, the main diagonal of the matrix will always consist of 1. Then we calculate the geometric mean of each line according to the formula (1) and the components of the normalized priority vector (NPV) according to the formula (2): an = n product �of elements of �n − th �line , (1) an . n − th� component of NPV = ∑ai (2) Next, we conduct a pairwise comparison of options by each criterion and determine the general criterion (priority) for each option. The best option is the one with the highest priority. Automated calculation using «Valeria» program An example of automation of calculations by the analytic hierarchy process of T. L. Saaty is «Valeria» decision support system (DSS) (author P. N. Kholodov, ISTU) [13]. We will use «Valeria» software to solve the problem of choosing the routing option through bypass (option No. 1)/intersection (option No. 2) of Podgorny village within the area of km 8–km 11 of Kyzyl–Kuragino line being designed. Estimates are assigned following a ninepoint scale, as shown above (Pic. 2). The advantage of «Valeria» DSS program is the fact that it is possible to solve the problem using different methods (Pic. 3). After an additional analysis of the presented options, we have got the result that the first option is optimal, and that confirmed the conclusions drawn by the designers of VSTP. Conclusions. In design of railways, the process of choosing of the best option may not always be simple and obvious. While having quite similar options for making the right decision, it is advisable not to rely exclusively • WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option Construction length, km Specialized volume of earthwork, m3 Arrangement of noise screens Cost of construction of artificial facilities General view of the window of the work program «Valeria». For purposes of illustration, the most significant element is General viewgiven: of thea chart window of the workofprogram For purposes of illustration, the most significant element is given − a chart of final ranking obtained«Valeria». results. of calculation results. Pic. 3. The calculation of the best option in DSS «Valeria». 5. Kholodov, choice of the optimal solution on the analysis of Pic. technical economicof the best 3. Theand calculation optionP. N. The in DSS «Valeria». in design of railways based on multicriteria evaluation. indicators. An additional comparison of After an additional analysis of the presented haveFargot theState result that Ph.D. (Eng) options, thesis. [Placewe of defense: Eastern options is needed. In our case, when solving Transport University] [Vybor optimalnogo resheniya v zheleznykh dorog na osnoveby mnogokriterialnoi theoption task set is before us, we which used theconfirmed analytic proektirovanii the first optimal, the conclusions drawn the designers of otsenki / Dis… kand. tekh. nauk. [Mesto zashchity: hierarchy process, which confirmed the results Dalnevost. gos. un-t putei soobshch.]]. Irkutsk, 2012, 166 p. «VSTP». obtained through the analysis of technical and 6. Keeney, R. L., Raiffa, H. Decisions with Multiple Objectives: Preferences and Value Tradeoffs [Transl. from economic indicators. English by V. V. Podinovsky, M. G. Gaft, V. S. Babintsev]. Conclusions. In design of railways, the choice the best option may not always The method we used can be considered as Moscow, Radio of i svyaz’ publ., 1981, 560 p. 7. Nogin, V. D. Decision-making in a multi-criteria promising and effective for solving problems of be simple and With similar for a qualitative makingapproach the [Prinyatie right decision, it is environment: reshenii v this kind, andobvious. not only when choosing optionsoptions mnogokriterialnoi srede: kachestvenniy podkhod]. 2 ed., rev. for the railway line routing. and enl. Moscow, Fizmatlit publ., 2005, 176 p. advisable to rely not only on the analysis of8. Kharitonova, technicalE. Effective and economic indicators. An decision making [Effektivnoe prinyatie reshenii]. Translated from English by S. Druzhchenko. REFERENCES Moscow, Alpina Business Books, 2006, 184 p. additional comparison of options needed. 1. Podverbniy, V. A., Kholodov, P. N., is Titov, K. M. In our case, when solving the task set before Methods of making design decisions in construction: Study-methodological guide [Metody prinyatiya proektnykh reshenii v stroitelstve: Uchebno-metod. posobie]. Irkutsk, ISTU publ., 2010, 72 p. 2. Kantor, I. I. Survey and design of railways [Izyskanie i proektirovanie zheleznykh dorog]. Moscow, IKC «Akademkniga» publ., 2003, 288 p. 3. Guidelines for assessment of investment projects in railway transport [Metodicheskie rekomendatsii po otsenke investitsionnykh proektov na zheleznodorozhnom transporte/ MPS RF]. Moscow, MPS RF, 1998, 123 p. 4. The railway line Elegest–Kyzyl–K uragino–a section from Kuragino to Maliy Taigish (km 147): General explanatory note. 2504-1-PZ / CJSC Vostsibtransproekt [Zheleznodorozhnaya liniya Elegest–Kyzyl–Kuragino– uchastok ot stantsii Kuragino do raz. Maliy Taigish (km 147): Obshchaya poyasnitelnaya zapiska. – 2504-1-PZ / ZAO «Vostsibtransproekt»]. Irkutsk, 2013, 43 p. 9. Kholodov, P. N. Multicriteria choice of the optimal solution for design of railways [Mnogokriterialniy vybor optimalnogo resheniya pri proektirovanii zheleznykh dorog]. Sovremennie tekhnologii. Sistemniy analiz. Modelirovanie, 2011, Iss. 1, pp. 76–82. 10. Orlov, A. I. Theory of decision making: Textbook [Teoriya prinyatiya reshenii: Uchebnik]. Moscow, Ekzamen publ., 2006, 573 p. 11. Saaty, T. L. Decision making. The Analytic hierarchy process. Trans. from English by R. G. Vachnadze. Moscow, Radio i svyaz publ., 1993, 278 p. 12. Saaty, T. L. Decision making with dependence and feedback: the analytic network process. Moscow, Izdatel’stvo LKI, 2008, 360 p. 13. Kholodov, P. N., Podverbniy, V. A. The decision support system («Valeria») [Sistema podderzhki prinimaemykh reshenii («Valeria»)]. Certificate on state registration of computer programs No. 2010617609 of 17.11.2010. us, we used the analytic hierarchy process, which confirmed the results obtained in the analysis of technical and economic indicators. • WORLD OF TRANSPORT AND TRANSPORTATION, Vol. 17, Iss. 3, pp. 140–151 (2019) Kazarina, Valentina V., Podverbniy, Vyacheslav A. Decision-Making on Choosing Rail Line Routing Option • 151
