Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Politechika Białostocka Wydział Budowictwa i Iżyierii Środowiska AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr iż. Piotr Żabicki Aaliza wielokryteriala w kształtowaiu przebiegu ogólodostępych dróg samochodowych Promotor: Dr hab. iż. Władysław Gardziejczyk, prof. PB Recezeci: Dr hab. iż. Adrzej Kobryń, prof. PB Dr hab. iż. Adrzej Zalewski, prof. PW Białystok 207

2 . Wprowadzeie Kształtowaie przebiegu tras drogowych jest zagadieiem wielokryterialym i wymaga uwzględieia między iymi waruków techiczych i ruchowych, ekoomiczych, środowiskowych czy społeczych (Kalamaras i i., 2000; Cudric i i., 2008). Wybór ajkorzystiejszego wariatu przebiegu trasy drogowej wymaga korzystaia z różych metod wspomagających podejmowaie decyzji (pael ekspertów, aaliza wielokryteriala, aaliza efektywości kosztowej, aaliza kosztów i korzyści, ). Z przeglądu literatury wyika, że ajczęściej stosuje się aalizę wielokryterialą oraz aalizę kosztów i korzyści. W rozprawie aalizowao drogi ogólodostępe (zgodie z Ustawą z dia 2 marca 985 r. o drogach publiczych są to drogi klasy D, L, Z, G, GP), w szczególości drogi wojewódzkie, dla których dotychczas ie opracowao wytyczych t. kształtowaia ich przebiegu, wyboru metod aalizy, ustalaia kryteriów ocey i ich wag. Rozważaiami ie objęto obwodic miast położoych w ciągu dróg krajowych, z uwagi a ich poadlokaly charakter. Aalizy ie dotyczą rówież dróg iższych klas jak: D i L ze względu a kryteria decydujące o ich przebiegu (miimalizacja kosztów budowy przy zapewieiu dostępości komuikacyjej). Z badań wyłączoo także drogi położoe a obszarach miast ze względu a ie kryteria decydujące o ich przebiegu (p. uzbrojeie tereu, ruch pieszy i rowerowy, skrzyżowaia, zabudowa wielorodzia). Przy wyborze ajkorzystiejszego wariatu przebiegu trasy drogowej są ajczęściej wykorzystywae metody wielokryterialego wspomagaia decyzji (WWD). W literaturze przedmiotu spotyka się dużą różorodość procedur i metod wielokryterialego wspomagaia decyzji (Żak, 2005; Kobryń, 204). Moża wyróżić metody oparte a modelu fukcjoalym (szkoła amerykańska) oraz modelu relacyjym (szkoła europejska). Geeralie kryteria ocey wariatów przebiegu trasy drogowej moża podzielić a astępujące grupy: trasportowe, środowiskowe, ekoomicze i społecze. Podział kryteriów główych w kształtowaia przebiegu trasy drogowej jest bardzo zróżicoway i w dużej mierze zależy od położeia iwestycji oraz klasy rozpatrywaej drogi. W oceach wielokryterialych uwzględia się kryteria mierzale (ilościowe) i iemierzale (jakościowe) oraz klasyfikowae dwustopiowo (sta: 0, ). W przypadku zmieych jakościowych ależy w pierwszej kolejości przeprowadzić kwatyfikację, a astępie ormowaie. Poszczególe kryteria w procesie decyzyjym oceiae są jako maksymalizujące (stymulaty), miimalizujące (destymulaty) oraz omiaty (Szwabowski 2

3 i Deszcz, 200). Kryteria przyjęte do aalizy powiy spełiać wymagaia (Roy, 990): wyczerpalości ocey, spójości, ieredudacji. Kolejym etapem jaki wykouje się po ormalizacji wartości kryteriów jest zastosowaie właściwej metody ocey agregującej zormalizowae kryteria (Brauers W.K., 2007). Zasadiczo wyróżia się dwie grupy metod agregujących (Kukuła, 2000): metody addytywe, które staowią róże formy dodawaia iloczyów wartości kryteriów zormalizowaych przez odpowiadające im wagi oraz metody multiplikatywe. Na potrzeby ocey wariatów w aalizie wielokryterialej stosuje się także aalizę wrażliwości, która pozwala oceić zmiaę rakigu wariatów przy zmiaie wag poszczególych kryteriów. Z uwagi a dużą różorodość dostępych metod wielokryterialego wspomagaia decyzji, z których każda ma specyficze zalety, wady i ograiczeia, koieczym jest przeprowadzeie szczegółowej aalizy w celu dostosowaia algorytmu postepowaia odpowiediego do rozpatrywaego problemu decyzyjego. Brak jedozaczych wytyczych i zaleceń odośie prowadzeia aaliz wielokryterialych dostosowaych do dróg ogólodostępych, szeroki wybór metod ormalizacji wartości kryteriów, metod ocey i duża liczba uwzględiaych kryteriów były przyczykiem do zaiteresowaia się tym zagadieiem i jego rozwiązaie w przedstawioej rozprawie doktorskiej. 2. Teza, cele i zakres pracy 2. Teza pracy Mając a uwadze róże aspekty aalizowaego zagadieia oraz istiejący sta wiedzy sformułowao astępującą tezę pracy: Zastosowaie aalizy wielokryterialej pozwala a wybór optymalego wariatu przebiegu odcika ogólodostępej drogi samochodowej w oparciu o trudo porówywale kryteria (ekoomicze, trasportowe, społecze i środowiskowe), mające zaczący wpływ a realizację i użytkowaie projektowaej iwestycji. 2.2 Cele i zakres pracy Cele pracy obejmują: wybór kryteriów oraz metody ustalaia ich wag przy plaowaiu przebiegu trasy drogowej, określeie metod ormalizacji wartości kryteriów przy rozwiązywaiu problemu decyzyjego, przyjęcie metod ocey wariatów przebiegu trasy drogowej, 3

4 opracowaie algorytmu postępowaia przy wyborze optymalego wariatu przebiegu trasy drogowej. Zakres pracy obejmuje: przegląd literatury dotyczącej plaowaia tras drogowych, metod ormalizacji wartości kryteriów i metod ocey wariatów, badaia akietowe w celu określeia kryteriów ocey wariatów oraz ich wag, opracowaie zestawu kryteriów stosowaych do wyboru przebiegu ogólodostępych dróg samochodowych oraz zasad ustalaia ich wartości, wybór metod ormalizacji wartości kryteriów oraz metod ocey wariatów, opracowaie metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej, zastosowaie opracowaej metodyki do wyboru ajkorzystiejszego przebiegu trasy drogowej studia przypadków. Praca doktorska liczy 36 stro, w tym 6 stro załączików (w postaci akiety). W rozprawie zawarto 5 tabel i 26 rysuków. Wykaz literatury obejmuje 6 pozycji. 3. Kryteria przy ustalaiu przebiegu dróg ogólodostępych 3. Badaia akietowe Badaia akietowe przeprowadzoo metodą delficką, w dwóch rudach, za pomocą akietowaia elektroiczego (techika CAWI), we współpracy z Istytutem Badań i Aaliz Vivade Sp. z o.o. a podstawie umowy Nr 5/040/IWT/4 w ramach projektu "Stypedia dla doktoratów województwa podlaskiego". W rudzie pierwszej oceiao wskazaą listę kryteriów a skali siedmiostopiowej Likerta (skala wag od do 7, gdzie ozacza mało istotą grupę kryteriów, a 7 bardzo ważą grupę kryteriów). Poadto akietowai mieli możliwość wskazaia i ocey iych kryteriów, ieuwzględioych a liście wskazaej w akiecie. Pozwoliło to a uzupełieie listy kryteriów i w kolejej rudzie oceie poddao zarówo kryteria wskazae w pierwszej rudzie jak i owe kryteria, które wybrao ze wskazaych w rudzie pierwszej. Ocey kryteriów w rudzie drugiej akietoway dokoywał widząc wyiki ocey poszczególych kryteriów uzyskaych w rudzie pierwszej. W pierwszej rudzie badań akietę wysłao do 2355 osób i uzyskao odpowiedzi od 340 respodetów (4,44%). W drugiej rudzie badaia zwrot akiet uzyskao od 226 respodetów (66,47%). Groo ekspertów tworzyli: przedstawiciele auki z zakresu budowictwa i ochroy środowiska, przedstawiciele orgaizacji ekologiczych, przedstawiciele zarządów dróg krajowych i wojewódzkich, przedstawiciele orgaów ochroy środowiska, przedstawiciele 4

5 gmi i miast, przedstawiciele biur projektowych. Respodetami w drugiej rudzie badaia w większości byli mężczyźi (72,%). Blisko połowę badaych staowiły osoby w wieku od 4 do 6 lat. Zdecydowaa większość ekspertów (66%) posiadała wykształceie wyższe magisterskie. Najwięcej badaych zamieszkiwało miasta poiżej 20 tys. mieszkańców (około 60%). Największy udział staowili przedstawiciele admiistracji publiczej (85%). Poad 60% staowili eksperci zajmujący się zarzadzaiem i utrzymaiem dróg. 3.2 Wyiki akiety i ich aaliza Na podstawie przeglądu literatury t. kryteriów przy wyborze przebiegu tras drogowych oraz zasad, jakie powia spełiać rodzia kryteriów, zapropoowao 58 kryteriów cząstkowych do ocey ogólodostępych dróg samochodowych. Kryteria przypisao do czterech grup o charakterze trasportowym, środowiskowym, ekoomiczym i społeczym. W wyiku pierwszej rudy badaia akietowego respodeci wskazali wiele dodatkowych kryteriów. Największą ich liczbę zapropoowao w grupie kryteriów trasportowych (33 kryteria) i środowiskowych (43 kryteria). W grupie kryteriów ekoomiczych podao dodatkowo 7 kryteriów, a w grupie kryteriów społeczych 22 kryteria. Po przeprowadzeiu szczegółowej aalizy dodatkowo zapropoowaych kryteriów do drugiej rudy badaia akietowego włączoo dwa kryteria w grupie kryteriów trasportowych (udział w ruchu pojazdów ciężarowych, długość przejścia przez obszary zabudowae) i dwa kryteria środowiskowe (powierzchia obszaru z przekroczeiem dopuszczalego poziomu hałasu, długość przejścia przez trude waruki tereowe (torfowiska, terey podmokłe i zalewowe). Listę kryteriów przesłaych do respodetów, którzy odpowiedzieli a akietę w pierwszej rudzie, podao w tabeli 3.. Tabela 3.. Kryteria wyboru wariatu trasy drogowej druga ruda badań akietowych Lp. Grupy kryteriów Kryteria Trasportowe (9) długość drogi, krętość drogi, poziom swobody ruchu, praca przewozowa, czas przejazdu, dostępość, zgodość przebiegu drogi z kierukami główych ciążeń ruchu, odległości międzywęzłowe, stopień wykorzystaia istiejących korytarzy trasportowych, bezpieczeństwo ruchu drogowego, zgodość z dokumetami plaistyczymi, wpływ a lokaly rozwój, kolizje z ifrastrukturą techiczą, liczba plaowaych obiektów iżyierskich, waruki geologiczo-iżyierskie, możliwość etapowaia robót, czas realizacji iwestycji, udział w ruchu pojazdów ciężarowych, długość przejścia przez obszary zabudowae 2 Środowiskowe (22) przejście drogi przez terey leśe, wpływ a wody powierzchiowe kolizje z ciekami, wpływ a wody podzieme kolizje z GZWP itp., przecięcie korytarzy 5

6 3 Ekoomicze (2) 4 Społecze (9) migracji zwierząt i płazów, wpływ a zabytki, kolizje ze staowiskami archeologiczymi, kolizje z obszarami Natura 2000, kolizje z parkami arodowymi, kolizje z parkami krajobrazowymi, kolizje z rezerwatami przyrody, kolizje z obszarami chroioego krajobrazu, kolizje z pomikami przyrody, kolizje ze staowiskami dokumetacyjymi, kolizje z użytkami ekologiczymi, kolizje z zespołami przyrodiczo-krajobrazowymi, odległość od obszarów chroioych, liczba utracoych staowisk gatuków chroioych, wpływ a krajobraz, zajętość owego tereu, zaieczyszczeie powietrza, powierzchia obszaru z przekroczeiem dopuszczalego poziomu hałasu, długość przejścia przez trude waruki tereowe (torfowiska, terey podmokłe i zalewowe) koszty budowy, koszty wykupu tereu, obiektów i odszkodowań, koszty wyburzeń, koszty urządzeń ochroy środowiska, koszty bieżącego utrzymaia, koszty eksploatacji pojazdów samochodowych, koszty czasu w przewozach pasażerskich i towarowych, koszty wypadków drogowych, koszty emisji toksyczych składików spali, ekoomicza wartość bieżąca etto iwestycji ENPV, ekoomicza wewętrza stopa zwrotu EIRR, wskaźik korzyści B/C koflikty społecze, powierzchia grutów lub liczba działek do wywłaszczeia, budyki mieszkale lub iemieszkale przezaczoe do wyburzeia, liczba budyków mieszkalych w odległości 0 00 m od osi drogi, długość ekraów akustyczych, liczba osób arażoych a poadormatywy hałas, zagrożeie zdrowia ryzyko katastrof drogowych z materiałami iebezpieczymi, liczba utracoych powiązań między obszarami zajdującymi się po obu stroach plaowaej trasy, drgaia i wibracje Na podstawie odpowiedzi respodetów w drugiej rudzie oceioo ważość główych kryteriów w kotekście kształtowaia przebiegu ogólodostępych dróg. Podstawowe statystyki opisowe oce ważości grup kryteriów przedstawioo w tabeli 3.2. Tabela 3.2. Statystyki opisowe oce ważości grup kryteriów Średia Odchyleie Współczyik Lp. Grupa kryteriów arytmetycza stadardowe zmieości [%] Kryteria trasportowe 5,77,3 9,6 2 Kryteria środowiskowe 5,38,2 22,5 3 Kryteria ekoomicze 5,35,7 2,8 4 Kryteria społecze 4,96,38 27,8 W kolejym kroku aalizy dokoao klasyfikacji ważości wszystkich oceiaych 62 kryteriów. Zakres przedziałów ustaloo a podstawie średiej arytmetyczej oce i odchyleia stadardowego i w taki sposób utworzoo rakig ważości kryteriów. Następie dokoao ich podziału a cztery grupy według zasady podaej w tabeli

7 Tabela 3.3. Podział kryteriów Lp. Przedział Nazwa przedziału Zakres wartości < mi ; S ) kryteria bardzo mało waże < 4,7;4,52) 2 < S ; ) kryteria miej waże < 4,52;4,92) 3 < ; + S ) kryteria waże < 4,92;5,32) 4 S ; ma < + > kryteria bardzo waże < 5,32;6,24 > mi miimala ocea kryterium, średia ocea dla wszystkich kryteriów S odchyleie stadardowe oce wszystkich kryteriów, 3.3 Wejściowa lista kryteriów i ich wagi ma maksymala ocea kryterium W oparciu o wyiki badań akietowych ustaloo wejściową listę kryteriów jako propozycję do uwzględiaia w oceie wariatów przebiegu dróg ogólodostępych. Przyjęto założeie, że będą to kryteria o ajwyższej oceie, a ich liczba powia być taka sama. Ustaloo liczbę kryteriów w każdej grupie a poziomie siedmiu, co jest zaym podejściem przyjmowaym w literaturze. W tabeli 3.4 przedstawioo wejściową listę kryteriów opracowaą pod kątem wyboru ajkorzystiejszego przebiegu ogólodostępej trasy drogowej. Tabela 3.4. Wejściowa lista kryteriów i ich wagi Lp Trasportowe (0,2609) bezpieczeństwo ruchu drogowego (0,0424) dostępość (0,0374) długość przejścia przez obszary zabudowae (0,037) czas przejazdu (0,0369) wpływ a lokaly rozwój (0,0368) zgodość przebiegu drogi z kierukami główych ciążeń ruchu (0,0355) udział w ruchu pojazdów ciężarowych (0,0348) Grupa kryteriów i ich wagi Środowiskowe Ekoomicze (0,2422) (0,2474) kolizja z parkiem koszty budowy arodowym (0,0386) (0,0366) kolizja z rezerwatem przyrody (0,0356) długość przejścia przez trude waruki tereowe (torfowiska, terey podmokłe i zalewowe) (0,0349) zaieczyszczeie powietrza (0,0346) Natura 2000 (0,0340) powierzchia obszaru z przekroczeiem dopuszczalego poziomu hałasu (0,0334) liczba utracoych staowisk gatuków chroioych (0,033) koszty wypadków drogowych 0,0364) koszty wykupu tereu, obiektów i odszkodowań (0,0360) koszty bieżącego utrzymaia (0,0360) koszty urządzeń ochroy środowiska (0,0337) koszty czasu w przewozach pasażerskich i towarowych (0,0334) koszty emisji toksyczych składików spali (0,0322) Społecze (0,2495) liczba osób arażoych a poadormatywy hałas (0,0373) zagrożeie zdrowia ryzyko katastrof drogowych z materiałami iebezpieczymi (0,037) koflikty społecze (0,0356) budyki mieszkale lub iemieszkale przezaczoe do wyburzeia (0,0354) drgaia i wibracje (0,0352) liczba budyków mieszkalych w odległości 0 00 m od osi drogi (0,0346) liczba utracoych powiązań między obszarami zajdującymi się po obu stroach plaowaej trasy (0,0343) 7

8 W przypadku braku występowaia kryterium z listy wejściowej do aalizy ależy przyjąć koleje kryterium według ustaloej klasyfikacji ważości. W wyjątkowych sytuacjach (p. przebieg drogi a tereach górskich, a tereach szkód góriczych), kryteria i ich wagi ależy ustalić w sposób idywidualy. Wagi poszczególych kryteriów zapropoowao obliczać a podstawie oce uzyskaych w badaiach akietowych za pomocą wzoru (3.): ω jk = ω m j= jsred ω jsred (3.) gdzie: ω jk waga daego kryterium, ω jsred średia arytmetycza wag daego kryterium, m ω jsred suma wartości wszystkich średich kryteriów uwzględiaych w aalizie. j= 4. Opracowaie metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej Opracowaie metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej wymagało ustaleia kryteriów charakteryzujących aalizowae wariaty, określeia metod ormalizacji wartości kryteriów oraz metod ocey wariatów. W zależości od charakteru problemu decyzyjego zae są róże metody ormalizacji wartości kryteriów oraz róże metody ocey wariatów. Projektowaie przebiegu tras drogowych charakteryzuje się pewymi zasadami i ie wszystkie podejścia są możliwe do zastosowaia. Jedą z charakterystyczych właściwości są róże wartości kryteriów aalizowaych wariatów. Mogą oe przyjmować zarówo wartości dodatie, jak i ujeme. W pewych sytuacjach są awet rówe 0, p. brak kolizji z obszarem chroioym, brak kolizji z zabudową. Kryteria, według których oceiae są wariaty mogą być wyrażoe w różych jedostkach, mogą mieć charakter ilościowy i jakościowy. Celem ormalizacji zmieych jest pozbawieie mia kryteriów oraz ujedoliceie ich wartości, co w kosekwecji pozwoli a obliczeie końcowej ocey sytetyczej daego wariatu, a w dalszej kolejości opracowaie rakigu wariatów. Podobie przedstawia się sytuacja z metodami ocey wariatów. 8

9 4. Aaliza metod ormalizacji pod kątem zastosowaia w przedmiotowym zagadieiu Przy wyborze ajkorzystiejszego wariatu przebiegu ogólodostępych dróg samochodowych, główie dróg wojewódzkich i dróg krajowych o miejszym zaczeiu, metody ormalizacji wartości kryteriów poszczególych wariatów powiy spełiać astępujące założeia: pozwalają ormalizować ocey kryteriów przyjmujących wartość 0. Właściwość ta ma zasadicze zaczeie m. i. w grupie kryteriów środowiskowych z tego względu, że wariaty przebiegu tras drogowych są aalizowae pod kątem kolizji z obszarami ceymi przyrodiczo p. obszary Natura Zgodie z ustawą o ochroie przyrody (t.j. Dz. U. z 206 r. poz. 234 ze zm.) ależy poddać aalizie wariaty, które omają obszary Natura W takiej sytuacji kryterium kolizji z obszarem Natura 2000 może przyjmować wartość 0 (przebieg wariatu poza obszarem chroioym), wartości kryteriów po ormalizacji powiy być dodatie. W rzeczywistości istieją kryteria, które mogą przyjmować wartości ujeme, dotyczy to w szczególości kryteriów ekoomiczych. Ujeme wartości wskaźików ekoomiczych mogą wystąpić w sytuacji, gdy długość przebiegu aalizowaego wariatu trasy drogowej jest zacząca w odiesieiu do wariatu beziwestycyjego, plaowae wariaty kolidują z dużą ilością budyków, powodują koieczość wykupu grutów poza pasem drogowym. Biorąc pod uwagę zakres rozpatrywaego zagadieia dotyczącego dróg ogólodostępych wariaty charakteryzujące się ujemymi wskaźikami ekoomiczymi ie są z reguły rozpatrywae w aalizach. W takiej sytuacji ależy uwzględić ie kryteria ekoomicze, (p. koszty eksploatacji pojazdów samochodowych, koszty wyburzeń), zormalizowae wartości zawierają się w przedziale < 0, >. Aalizę wyboru ajbardziej odpowiedich metod ormalizacji przeprowadzoo w oparciu o poiższe rozważaia oraz wyiki opublikowae w artykułach (Gardziejczyk i Żabicki, 204b; 206). Przyjęto, że są zae dae w odiesieiu do trzech wariatów, które są rozpatrywae w świetle czterech kryteriów (tabela 4.). Pierwsze dwa spośród kryteriów mają charakter stymulat +, atomiast dwa pozostałe charakter destymulat. Stymulaty obejmują kryterium dostępości wyrażoe liczbą skrzyżowań oraz ekoomiczą wartość bieżącą etto iwestycji (ENPV). Natomiast destymulaty zawierają liczbę budyków do wyburzeia oraz kolizje z obszarem Natura W celu wyboru metod ormalizacji wartości kryteriów spełiających przyjęte założeia rozważoo dwa układy przebiegu wariatów trasy drogowej: pierwszy, gdy wszystkie aalizowae wariaty kolidują z obszarem Natura 2000 oraz ich przebieg powoduje koieczość wyburzeia budyków (tabela 4.) oraz 9

10 drugi, gdy jede z wariatów (W2) oma obszary Natura 2000 i ie koliduje z istiejącą zabudową (tabela 4.2). Układ drugi przebiegu wariatów dotyczy metod ormalizacji wartości kryteriów, w których do ocey destymulat wskazao więcej iż jedą możliwość ormowaia (metody ormalizacji liiowej, ormalizacja sumowaie, ormalizacja wektorowa). Tabela 4.. Dae przyjęte do aalizy metod ormalizacji układ pierwszy Lp. Kryteria [jedostka] Wariaty W W2 W3 K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 K2 + dostępość [liczba skrzyżowań] 3 2 K3 budyki do wyburzeia [liczba budyków] K4 Natura 2000 [ha] 2,5,5 0,5 + stymulaty, destymulaty Tabela 4.2. Dae przyjęte do aalizy metod ormalizacji układ drugi Lp. Kryteria [jedostka] Wariaty W W2 W3 K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 K2 + dostępość [liczba skrzyżowań] 3 2 K3 budyki do wyburzeia [liczba budyków] K4 Natura 2000 [ha] 2,5 0 0,5 + stymulaty, destymulaty W pierwszej kolejości rozpatrzoo metody ormalizacji z grupy metod stadaryzacyjych. Jako główe wady metod stadaryzacyjych moża wskazać róże wartości rozstępów, róże graice dole i góre przedziałów zmieości oraz ujeme wartości kryteriów zormalizowaych (tabela 4.3). Tabela 4.3. Pierwsza metoda stadaryzacji Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór Lp. [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,0373 -,2430,2056 j = dostępość K ,2247 0,0000 -,2247 σ j [liczba skrzyżowań] (4.) budyki do wyburzeia K ,770,2675-0,0905 j [liczba budyków] = σ j K4 2,5,5 0,5 -,2247 0,0000,2247 Natura 2000 [ha] (4.2) Z grupy metod uitaryzacyjych przyjęto ajbardziej popularą metodę uitaryzacyją (Weitedorfa) z tego względu, że otrzymujemy stały rozstęp rówy jedości dla zormalizowaych kryteriów w przedziale < 0, > oraz te same graice dole i góre przedziałów zmieości (Gardziejczyk i Żabicki, 204b), (rysuek 4.). 0

11 ,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,0 0,00 K K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 Wariat Wariat 2 Wariat 3 Rysuek 4.. Normalizacja według metody Weitedorfa (Gardziejczyk i Żabicki, 204b) W grupie metod ormalizacji liiowej formuły przedstawioe we wzorach 4.3 i 4.4 charakteryzuje zmiey rozstęp wartości uormowaych. Zmiea jest dola graica przedziału zmieości przy stałej graicy górej rówej w każdym przypadku. Może to powodować powstaie w pewych przypadkach krótkiego przedziału, co w rzeczywistości ozacza sztucze przewartościowaie w górę wariatów, które charakteryzują się ajiższymi wartościami poszczególych stymulat oraz ajwyższymi wartościami iektórych destymulat (tabela 4.4). Formuła według wzoru 4.4 (ormalizacja destymulat) ie daje możliwości ormowaia, gdy jedo z kryteriów przyjmuje wartości 0. Formuła według wzoru 4.4a kryteriom o ajwyższej wartości przypisuje wartość 0, przez co ie jest uwzględiaa waga tych kryteriów. Formułę według wzoru 4.4c charakteryzuje zmiey rozstęp wartości uormowaych oraz zmiea dola i góra graica przedziału zmieości. Wartości zormalizowaych kryteriów mogą wielokrotie przewyższać wartość. Biorąc pod uwagę powyższe zależości, do dalszych aaliz przyjęto formułę według wzoru 4.4b. Tabela 4.4. Normalizacja liiowa wzory d (układ pierwszy) Lp. Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) Wzór 4.3 K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,943 0,8204,0000 K2 + K3 K4 K3 dostępość [liczba skrzyżowań] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] 3 2,0000 0,6667 0,3333 Wzór 4.4 = + j (4.3) ,3077,0000 0,4444 j = 2,5,5 0,5 0,2000 0,3333,0000 (4.4) Wzór 4.4a ,0000 0,6923 0,3077

12 K4 K3 K4 K3 K4 K3 K4 Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] = 2,5,5 0,5 0,0000 0,4000 0,8000 (4.4a) Wzór 4.4b ,3077,0000 0,654 = + 2,5,5 0,5 j 0,2000 0,6000,0000 (4.4b) Wzór 4.4c 3 4 9,0000 3,2500,4444 j = 2,5,5 0,5,0000,6667 5,0000 (4.4c) Wzór 4.4d ,3077,0000 0,4444 2,5,5 0,5 0,2000 0,3333,0000 = + j + ' ' + j (4.4d) j W przypadku ormalizacji Jüttlera i Körtha oraz Jüttlera wartości kryteriów po ormalizacji mogą przyjmować wartości ujeme (Gardziejczyk i Żabicki, 204b; 206), (rysuki ).,00 0,00 -,00-2,00 K K3 K5 K7 K9 K K3 K5 K7 K9 Wariat Wariat 2-3,00 Wariat 3-4,00 Wariat 4-5,00-6,00 Rysuek 4.2. Normalizacja Jüttlera i Körtha (Gardziejczyk i Żabicki, 206),00 0,00 -,00-2,00-3,00-4,00 K K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 Wariat Wariat 2 Wariat 3-5,00-6,00 Rysuek 4.3. Normalizacja Jüttlera (Gardziejczyk i Żabicki, 204b) 2

13 Koleja grupa metod związaa jest z wykorzystaiem sumowaia. Występują tutaj zmieiające się wartości rozstępu poszczególych zmieych uormowaych, które jedak ie mogą przekroczyć wartości. Dole graice przedziałów zmieości zmieej uormowaej ie osiągają wartości poiżej 0, góre zaś ie przekraczają wartości (tabela 4.5). Według formuły wyrażoej wzorem 4.6b uzyskujemy błęde wyiki w przypadku, gdy jedo kryterium przyjmuje wartość 0 (kryteria ajkorzystiejsze otrzymały wartość 0). Biorąc pod uwagę powyższe zależości do dalszych aaliz przyjęto formułę według wzoru 4.6. Tabela 4.5. Normalizacja sumowaie, wzory 4.5, 4.6, 4.6a i 4.6b (układ drugi) Lp. Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) Wzór 4.5 K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,3343 0,3000 0,3657 = K2 + K3 K4 K3 K4 K3 K4 dostępość [liczba skrzyżowań] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] 3 2 0,5000 0,3333 0,667 Wzór ,409,0000 0,5909 = 2,5,5 0,5 0,667,0000 0,8333 Wzór 4.6a i = (4.5) (4.6) i= + j j ,0000 0,5909 0,88 + = 2,5,5 0,5 0,0000 0,8333 0,6667 Wzór 4.6b ,409 0,0000 0,5909 2,5,5 0,5 0,667 0,0000 0,8333 i= (4.6a) ' = = ' i= i= (4.6b) Normalizację wektorową Va Delfta i Nkampa charakteryzuje zmiey rozstęp uormowaych wartości kryteriów, który ie przekracza wartości. Dola i góra graica przedziałów zmieości zawiera się w przedziale (0, ). Oceę destymulat przeprowadzoo według układu drugiego, gdy poszczególe kryteria dla wariatu W2 przyjmują wartość 0. W wyiku zastosowaia formuły według wzoru 4.8 dla układu drugiego przebiegu wariatów otrzymujemy wartości 0 dla wariatu W, którego ocey kryteriów są ajwiększe, przez co ie jest uwzględioa waga tych kryteriów. Biorąc pod uwagę powyższą zależości do dalszych aaliz ie przyjęto formuły według wzoru 4.8 (tabela 4.6). 3

14 Tabela 4.6. Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa (układ drugi) Lp. K3 K4 K3 K4 Kryteria [jedostka] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] Wariaty Wartości zormalizowae W W2 W3 W W2 W3 Wzór 4.7 Wzór (umer) ,778,0000 0,4308 = 2,5 0 0,5 0,094,0000 0,8039 Wzór 4.8 (4.7) 2 i= + j j ,0000 0,8222 0, = 2,5 0 0,5 0,0000 0,9806 0,7845 (4.8) 2 i= W przypadku ormalizacji logarytmiczej wartości kryteriów po ormalizacji mogą przyjmować wartości ujeme (rysuek 4.4).,40,20,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00-0,20-0,40-0,60-0,80 K K3 K5 K7 K9 K K3 K5 K7 K9 Wariat Wariat 2 Wariat 3 Wariat 4 wartość 0. Rysuek 4.4. Normalizacja logarytmicza (Gardziejczyk i Żabicki, 206) Normalizacje Peldschusa ie ma zastosowaia w sytuacji gdy jedo kryterium przyjmuje Normalizację Jaha i Edwards (wzory 4.9 i 4.0) charakteryzuje zmiey rozstęp uormowaych zmieych. Zmiea jest dola graica przedziału zmieości przy stałej graicy górej rówej w każdym przypadku. Przedstawioe metody mogą ormalizować wartość 0, atomiast zormalizowae kryteria ie otrzymują wartości ujemych. Wśród zormalizowaych kryteriów ie występują wartości 0 (tabela 4.7). Tabela 4.7. Normalizacja Jaha i Edwards Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór Lp. [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,6670 0,3230, j = dostępość + K ,0000 0,6667 0,3333 j [liczba skrzyżowań] i= (4.9) ( ) 4

15 K3 K4 budyki do wyburzeia [liczba budyków] Natura 2000 [ha] ,357,0000 0,6429 2,5,5 0,5 0,3333 0,6667,0000 = i= j ( j ) (4.0) Normalizacja iemootoicza stosowaa dla stymulat i destymulat prowadzi do złej iterpretacji wyików z tego względu, że ie uwzględia wpływu miimalizacji i maksymalizacji kryteriów. Kryterium kolizji z obszarem Natura 2000 zostało oceioe poprzez wartość dla wariatu W, co w kosekwecji ozacza, że rozwiązaie ajmiej korzyste otrzymało oceę ajwyższą (tabela 4.8). Tabela 4.8. Normalizacja według metody iemootoiczej Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór Lp. [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,5054 0,0499,0000 dostępość K ,0000 0,4724 0, j [liczba skrzyżowań] 2 2σ budyki do wyburzeia j K ,0504,0000 0,3977 = e [liczba budyków] (4.) K4 2,5,5 0,5,0000 0,4724 0,0498 Natura 2000 [ha] 2 ( ) Aalizowae kryteria (zarówo stymulaty jak i destymulaty) według maksymalej stadaryzacji, posiadające ajwiększe wartości, w wyiku ormalizacji otrzymują wartość 0. Prowadzi to do złej iterpretacji wyików dla stymulat oraz uiemożliwia zastosowaie tej metody w aalizach wielokryterialych uwzględiających wagi poszczególych kryteriów (tabela 4.9). Tabela 4.9. Normalizacja według maksymalej stadaryzacji Kryteria Wariaty Wartości zormalizowae Wzór Lp. [jedostka] W W2 W3 W W2 W3 (umer) K + ENPV [0 6 PLN] 77,9 69,9 85,2 0,0857 0,796 0,0000 dostępość K ,0000 0,3333 0,6667 [liczba skrzyżowań] = + budyki do wyburzeia K ,0000 0,6923 0, j [liczba budyków] (4.2) K4 2,5,5 0,5 0,0000 0,4000 0,8000 Natura 2000 [ha] Na podstawie przeprowadzoych aaliz w oparciu o podae założeia do opracowaia metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej przyjęto pięć metod ormalizacji. Schemat wyboru metod ormalizacji przedstawioo a rysuku

16 Stadaryzacje Stadaryzacja I Stadaryzacja II Uitaryzacja I Uitaryzacja Ia Uitaryzacyje Uiaryzacja II Uitaryzacja III (Weitedorfa) Liiowa I Liiowa Ia Liiowa I Liiowa Ib Metody ormalizacji Liiowe Normalizacja - sumowaie Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa Normalizacja logarytmicza Normalizacja Jaha i Edwards Normalizacja ieliiowa Peldschusa Liiowa II Liiowa III Jüttlera i Körtha Jüttlera Normalizacja - sumowaie I Normalizacja - sumowaie Ia Normalizacja - sumowaie Ib Normalizacja - stymulaty i destymulaty jedocześie Liiowa Ic Liiowa Id Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa I Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa Ia Niemootoicza Maksymala stadaryzacja Rysuek 4.5. Schemat wyboru metod ormalizacji wartości kryteriów (kolor czerwoy-metody wybrae do opracowaia algorytmu) Przeprowadzae aalizy wykazały, że zastosowaie wybraych metod umożliwia oceę wariatów ze względu a brak wartości jedego z kryteriów (p. brak kolizji wariatu z zabudową, brak kolizji z obszarem chroioym). Poadto zapropoowae metody 6

17 reprezetują szeroki zakres różych formuł obliczeiowych (przekształceia liiowe, wektorowe, formuły sumowaia), (tabela 4.0). Tabela 4.0. Wybór metod ormalizacji wartości kryteriów Lp. Metoda ormalizacji Stymulaty Destymulaty Normalizacja Weitedorfa (NW) 2 Normalizacja liiowa (NL) 3 Normalizacja sumowaie (NS) 4 Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa (NWE) 5 Normalizacja Jaha i Edwards (NJE) j = + j j = + j = = i = = 2 i= + j = + j j + j j = = = i= 2 i= + ( j ) ( j ) i= + j = i= j 4.2 Aaliza metod ocey wariatów pod kątem zastosowaia w przedmiotowym zagadieiu Poieważ w aalizie wielokryterialej mogą występować kryteria, które przed ormalizacją przyjmują wartość 0 (wspomiae wcześiej kryteria środowiskowe), do szczegółowych aaliz ie moża przyjąć metod oce sytetyczych z grupy multiplikatywej ze względu a brak możliwości obliczeia ocey sytetyczej. Do szczegółowych aaliz ie moża przyjąć metod ocey Walda, Savage a i Hurwicza poieważ połączeie ich z ormalizacją Weitedorfa ie daje możliwości ustaleia rakigu wariatów. Jest to wyikiem wartości kryteriów po ormalizacji 0 i (Gardziejczyk i Żabicki, 206), (rysuek 4.6).,20,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,6693 0,5775 0,487 0,2535,0000,0000,0000,0000 0,6700 0,586 0,4228 0,249 0,3350 0,2908 0,24 0,245 WA HU LA SA BA HL V V2 V3 V4 Rysuek 4.6 Rakig wariatów według ormalizacji Weitedorfa (Gardziejczyk i Żabicki, 206) 7

18 Do opracowaia metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej wykorzystao metody ocey, które mogą być zastosowae w powiązaiu z przyjętymi metodami ormalizacji (tabela 4.0) oraz uwzględiają w agregacji kryteria przyjmujące wartość 0. Schemat wyboru metod ocey wariatów przedstawioo a rysuku 4.7. Addytywa bez wag Addytywa z wagami (Bayesa) Addytywe Średia arytmetycza ( Laplace a) Średia arytmetycza z wagami Średia harmoicza I Średia harmoicza II Metody ocey wariatów Multiplikatywe Multiplikatywa I bez wag Multiplikatywa II z wagami Multiplikatywa III Średia geometrycza Metoda Walda Ie Metoda Savage'a Metoda Hurwicza Metoda Hodges- Lehmaa Rysuek 4.7. Schemat wyboru metod ocey wariatów (kolor czerwoy-metody wybrae do opracowaia algorytmu) Do metod tych ależą metody addytywe z wagami (metoda Bayesa) i bez wag, średia arytmetycza z wagami i bez wag (metoda Laplace a), metoda Hodges-Lehmaa. Metodę addytywą bez wag przyjęto jako metodę referecyją. Metoda ta ie uwzględia wag, 8

19 a jedyie wpływ zastosowaej metody ormalizacji wartości kryteriów (tabela 4.). Decydet ma w te sposób możliwość dokoaia wyboru ajkorzystiejszego wariatu w sytuacji, gdy ie ma ustaloych wag uwzględiaych kryteriów, stosując tzw. sceariusz zrówoważoy. Tabela 4.. Wybór metod ocey Lp. Metoda ocey Wzór Uwagi Metoda addytywa (MA) 2 Metoda addytywa z wagami (metoda Bayesa) (MAW) 3 Metoda Hodges-Lehmaa (MHL) S m i = ie uwzględia wag j= m m i j j j= j = uwzględia wagi S = ω ω = i = λ ϖ j + λ i j j= S ma[ ( )mi ] uwzględia wagi 4.3 Algorytm postępowaia przy wyborze optymalego przebiegu ogólodostępej drogi samochodowej Na podstawie przeprowadzoych aaliz metod ormalizacji wartości kryteriów oraz metod ocey wariatów w oparciu o przyjęte założeia opracowao metodykę wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej. Metodyka wykorzystuje pięć metod ormalizacji wartości kryteriów oraz trzy metody ocey. Przyjęte metody ormalizacji umożliwiają ormowaie wartości kryteriów przyjmujących wartość 0, zormalizowae wartości są dodatie i zawierają się w przedziale < 0, >. Z kolei wybrae metody ocey agregują uzyskae ocey kryteriów przyjmujących wartość 0 oraz mają możliwość zastosowaia dla wybraych metod ormalizacji wartości kryteriów. Zastosowaie jedyie metody addytywej pozwala ustalić rozwiązaie problemu w sytuacji, gdy decydet ie za wag kryteriów, a zastosowaie metod MAW i MHL w przypadku posiadaia wiedzy a temat wag kryteriów. Na rysuku 4.8 przedstawioo algorytm postępowaia przy wyborze optymalego wariatu przebiegu trasy drogowej. 9

20 Kryteria ocey ` wariatów Budowa macierzy Normalizacja wartości kryteriów Normalizacja Weitedorfa Normalizacja liiowa Normalizacja - sumowaie Normalizacja wektorowa Va Delfta i Nkampa Normalizacja Jaha i Edwards Metoda ocey wariatów Gdy iezae są wagi kryteriów Gdy zae są wagi kryteriów Metoda addytywa Metoda Hodges - Lehmaa Metoda addytywa z wagami Rakig wariatów wartości Rysuek 4.8. Algorytm wyboru optymalego wariatu przebiegu trasy drogowej Ocey końcowe aalizowaych wariatów oblicza się poprzez sprowadzeie sumy S i do jedości według wzoru (4.3): gdzie: i i / i i= S = S S (4.3) S i jest zormalizowaą oceą wariatu S i, ( Si = ). i= Optymalym wariatem jest wariat charakteryzujący się ajwyższą wartością Si. 20

21 Ostatecza ocea aalizowaych wariatów jest ustalaa a podstawie agregacji oce uzyskaych w oparciu o metody ormalizacji i metody ocey wariatów. W przypadku rówej liczby puktów ależy dodatkowo przeprowadzić aalizę wrażliwości dla czterech sceariuszy preferecji: trasportowego, środowiskowego, ekoomiczego i społeczego lub tylko dla wybraych sceariuszy w zależości od kokretej sytuacji (p. obszar ma duże walory środowiskowe lub waże zaczeie trasportowe). Wagi kryteriów główych zaleca się zmieiać stopiowo o 5%, 0%, 5%, 20%, 25%, 30%, przy założeiu, że kryteria cząstkowe oceiaej grupy główej mają rówy udział w aalizie. 5. Zastosowaie opracowaej metodyki wyboru przebiegu trasy drogowej studia przypadków 5. Obejście miejscowości Mazury w ciągu drogi wojewódzkiej Nr 678 Aalizę wielokryterialą wyboru ajkorzystiejszego obejścia miejscowości Mazury położoej w województwie podlaskim w ciągu drogi wojewódzkiej Nr 678 Białystok Wysokie Mazowieckie przeprowadzoo w oparciu o układ wariatów przedstawioy a rysuku 5.. Rysuek 5.. Schemat przebiegu wariatów obejścia miejscowości Mazury Wariat W staowi obejście miejscowości Mazury po stroie półoco-zachodiej, atomiast wariaty W2 i W3 po stroie połudiowo-wschodiej. Aalizowae drogi są klasy G 2, mają wspóly początek i koiec. Podae wartości kryteriów oraz ich wagi w odiesieiu do wariatów W, W2, W3 przedstawioo w tabeli 5.. 2

22 Tabela 5.. Kryteria przyjęte do aalizy oraz ich wagi Lp. Kryteria Jedostka Wariat Ocea W W2 W3 ważości Waga Kryteria trasportowe (0,2793) K bezpieczeństwo ruchu drogowego [wyp./rok] 3,57 2,46 3,45 6,24 0,047 K2 dostępość [liczba skrzyżowań] ,5 0,046 K3 czas przejazdu [mi] 2,0,97 2,0 5,43 0,040 zgodość przebiegu drogi [ocea K4 z kierukami główych ciążeń puktowa] ruchu + 0 5,23 0,0395 stopień wykorzystaia K5 istiejących korytarzy [km] + 0,3,02 0,830 5,0 0,0378 trasportowych K6 długość drogi [km] 3,02 2,95 3,02 4,85 0,0366 K7 krętość drogi [º/km] 40,07 22,7 35,25 4,73 0,0357 Kryteria środowiskowe (0,2537) K8 długość przejścia przez trude waruki tereowe (torfowiska, terey podmokłe [km] 0,2 0, 0, 5,4 0,0388 i zalewowe) K9 zaieczyszczeie powietrza [kg/dobę] 23,06 22,53 23,06 5,0 0,0385 K0 powierzchia obszaru z przekroczeiem dopuszczalego poziomu hałasu [ha] 7,55 7,37 7,55 4,92 0,0372 K wpływ a wody powierzchiowe [liczba kolizje z ciekami puktów] 0,66 0,33 0,33 4,83 0,0365 K2 kolizja z pomikiem przyrody [km] 0,60 0,330 0,490 4,82 0,0364 K3 przejście drogi przez terey leśe [km],04 0,680 0,680 4,42 0,0334 K4 zajętość owego tereu [ha] 6,84 4,9 5,47 4,35 0,0329 Kryteria ekoomicze (0,2727) K5 koszty budowy [0 6 PLN] 9,06 8,85 9,06 5,68 0,0429 K6 koszty wypadków drogowych [0 6 PLN] 42,5 4,7 42,5 5,36 0,0405 koszty wykupu tereu, obiektów K7 i odszkodowań [0 6 PLN] 3,42 2,09 2,73 5,3 0,040 K8 koszty bieżącego utrzymaia [0 6 PLN] 6,05 5,9 6,05 5,3 0,040 K9 koszty czasu w przewozach pasażerskich i towarowych [0 6 PLN] 25,5 24,57 25,5 4,92 0,0375 K20 ekoomicza wewętrza stopa zwrotu (EIRR) [%] + 9,0 22,96 0,32 4,75 0,0359 K2 ekoomicza wartość bieżąca etto iwestycji (ENPV) [0 6 PLN] + 0,54 2,44,26 4,72 0,0357 Kryteria społecze (0,943) K22 liczba osób arażoych a poadormatywy hałas [liczba osób] ,50 0,046 K23 koflikty społecze [liczba osób] ,24 0,0396 K24 drgaia i wibracje [liczba budyków] 3 0 5,9 0,0392 K25 liczba budyków mieszkalych w odległości 0 00 m od osi drogi [liczba budyków] 4 0 5,09 0,0385 [liczba K26 liczba działek do wywłaszczeia ,69 0,0354 działek] + stymulaty, destymulaty Suma 32,38,

23 Zapropoowaa metodyka wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej wskazała jedozaczie jako rozwiązaie ajkorzystiejsze wariat W3, zarówo przy wykorzystaiu wag kryteriów jak i bez zajomości wag (tabela 5.2). Tabela 5.2. Zestawieie zbiorcze aalizowaych wariatów obejścia m. Mazury Metoda Metoda ormalizacji wartości kryteriów Rakig ocey NW NL NS NWE NJE W W2 W3 MA W2 W3 W3 W3 W Suma MAW W2 W3 W3 W3 W MHL W2 W3 W3 W3 W3 0 4 Suma Aalizę wrażliwości przeprowadzoo poprzez zmiaę wag kryteriów. Wagi kryteriów grup główych zmieiao o 5%, 0%, 5%, 20%, 25%, 30% i aalizowao, jak zmieiają się rakigi końcowe (tabela 5.3). Tabela 5.3. Zbiorcze zestawieie wyików dla aalizowaych sceariuszy preferecji Sceariusze preferecji 5% 0% 5% 20% 25% 30% według kryterium trasportowego W3 W3 W3 W2/W3 W2/W3 W2 według kryterium środowiskowego W3 W3 W3 W3 W2/W3 W2/W3 według kryterium ekoomiczego W3 W3 W2/W3 W2/W3 W2 W2 według kryterium społeczego W3 W3 W3 W3 W3 W3 Aaliza wrażliwości wykazała, że sceariusze preferecji mają astępujący wpływ a wybór ajkorzystiejszego obejścia miejscowości Mazury: w przypadku sceariusza trasportowego wzrost wagi tego kryterium o 20% i 25% staowi porówywalymi wariaty W2 i W3, a przy wzroście wagi o 30% - wariat W2 jest rozwiązaiem korzystiejszym, w przypadku sceariusza środowiskowego wzrost wagi tego kryterium dopiero o 25% i 30% staowi porówywalymi wariaty W2 i W3, w przypadku sceariusza ekoomiczego wzrost wagi tego kryterium o 5% i 20% staowi porówywalymi wariaty W2 i W3, a przy wzroście wagi o 25% i 30% - wariat W2 jest lepszym rozwiązaiem, w przypadku sceariusza społeczego wzrost wagi kryterium tylko wzmacia wariat W3. 23

24 5.2 Obejście miejscowości Księżyo w ciągu drogi wojewódzkiej Nr 678 Aalizę wielokryterialą wyboru ajkorzystiejszego obejścia miejscowości Księżyo w ciągu drogi wojewódzkiej Nr 678 Białystok Wysokie Mazowieckie przeprowadzoo w oparciu o układ wariatów przedstawioy a rysuku 5.2. Rysuek 5.2. Schemat przebiegu wariatów obejścia miejscowości Księżyo Wariaty W i W2 staowią obejście miejscowości Księżyo po stroie półocozachodiej, atomiast wariaty W3 i W4 po stroie połudiowo-wschodiej. Podae wartości kryteriów oraz ich wagi w odiesieiu do wariatów W, W2, W3, W4 zawiera tabela 5.4. Tabela 5.4. Kryteria przyjęte do aalizy oraz ich wagi Lp. Kryteria Jedostka Wariat Ocea W W2 W3 W4 ważości Waga Kryteria trasportowe (0,2577) K bezpieczeństwo ruchu drogowego [wyp./rok] 4,38 4,0 4,04 5,02 6,24 0,043 K2 dostępość [liczba skrzyżowań] ,5 0,038 K3 długość przejścia przez obszary zabudowae [km] 0,502 0,825 0,732,087 5,47 0,0378 K4 czas przejazdu [mi] 2,75 2,57 2,55 3,9 5,43 0,0375 K5 stopień wykorzystaia istiejących korytarzy trasportowych [km] + 0,44 0,723 0,597 0,53 5,0 0,0346 K6 długość drogi [km] 3,24 3,000 2,980 3,78 4,85 0,0335 K7 liczba plaowaych obiektów [liczba iżyierskich obiektów] 2 4,80 0,033 Kryteria środowiskowe (0,2368) K8 długość przejścia przez trude waruki tereowe (torfowiska, [km] 0,436 0,494 0,556 0,735 5,4 0,0355 terey podmokłe i zalewowe) K9 zaieczyszczeie powietrza [kg/dobę] 56,08 52,34 52,00 64,87 5,0 0,

25 K0 powierzchia obszaru z przekroczeiem dopuszczalego poziomu hałasu [ha],25 0,5,92 4,87 4,92 0,0340 K liczba utracoych staowisk [liczba gatuków chroioych gatuków] ,88 0,0337 K2 wpływ a zabytki [km],703,37 0,547 0,058 4,83 0,0334 K3 wpływ a wody powierzchiowe [liczba kolizje z ciekami puktów],66,66,99 2,65 4,83 0,0334 K4 przecięcie korytarzy migracji zwierząt i płazów [km] 0,2 0,375 0,875 0,925 4,58 0,036 Kryteria ekoomicze (0,257) K5 koszty budowy [0 6 PLN] 38,56 44,6 36,00 35, ,68 0,0392 K6 koszty wypadków drogowych [0 6 PLN] 77,03 7,90 7,42 89,0 5,36 0,0370 koszty wykupu tereu, obiektów K7 [0 i odszkodowań,47,53 5,74 PLN] 3, ,3 0,0367 K8 koszty bieżącego utrzymaia [0 6 PLN] 3,89 2,97 2,88 6,07 5,3 0,0367 K9 koszty urządzeń ochroy [0 6 PLN] 3,92 5,79 8,9 6,9 4,96 0,0343 K20 K2 środowiska koszty czasu w przewozach pasażerskich i towarowych Koszty emisji toksyczych składików spali [0 6 PLN] 406, 0 32, , , 4,92 0,0340 [0 6 PLN] 4,87 4,54 4,52 5,64 4,90 0,0338 Kryteria społecze (0,2538) K22 liczba osób arażoych a poadormatywy hasał [liczba osób] ,50 0,0380 K23 zagrożeie zdrowia ryzyko katastrof drogowych [(km rok) -,6,9,05,0 ] 0 z materiałami iebezpieczymi ,46 0,0377 K24 koflikty społecze [liczba osób] ,24 0,0362 K25 budyki mieszkale do wyburzeia [liczba budyków] ,22 0,0360 K26 drgaia i wibracje [liczba budyków] ,9 0,0358 K27 liczba budyków mieszkalych [liczba w odległości 0 00 m od osi drogi budyków] ,09 0,0352 K28 liczba utracoych powiązań między [liczba obszarami zajdującymi się po obu powiązań] stroach plaowaej trasy ,06 0, stymulaty, destymulaty Suma 44,79,0000 Zapropoowaa metodyka wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej wskazała jedozaczie jako rozwiązaie ajkorzystiejsze wariat W3, zarówo przy wykorzystaiu wag kryteriów jak i bez zajomości wag (tabela 5.5). Tabela 5.5. Zestawieie zbiorcze aalizowaych wariatów obejścia m. Księżyo Metoda Metoda ormalizacji wartości kryteriów Rakig ocey NW NL NS NWE NJE W W2 W3 W4 MA W3 W W3 W3 W Suma MAW W3 W3 W3 W3 W MHL W3 W3 W2 W4 W 2 Suma 7 25

26 Aalizę wrażliwości przeprowadzoo poprzez zmiaę wag kryteriów. Wagi kryteriów grup główych zmieiao o 5%, 0%, 5%, 20%, 25%, 30% i aalizowao, jak zmieiają się rakigi końcowe (tabela 5.6). Tabela 5.6 Zbiorcze zestawieie wyików dla aalizowaych sceariuszy preferecji Sceariusze preferecji 5% 0% 5% 20% 25% 30% według kryterium trasportowego W3 W/W3 W/W3 W/W3 W/W3 W/W3 według kryterium środowiskowego W3 W3 W3 W2/W3 W2/W3 W3 według kryterium ekoomiczego W3 W3 W3 W/W3 W/W3 W według kryterium społeczego W3 W3 W3 W3 W3 W3 Aaliza wrażliwości wykazała, że sceariusze preferecji mają astępujący wpływ a wybór ajkorzystiejszego obejścia miejscowości Księżyo: w przypadku sceariusza trasportowego wzrost wagi tego kryterium o 0%, 5%, 20%, 25%, 30% staowi porówywalymi wariaty W i W3, w przypadku sceariusza środowiskowego wzrost wagi tego kryterium dopiero o 25% i 30% staowi porówywalymi wariaty W2 i W3, w przypadku sceariusza ekoomiczego wzrost wagi tego kryterium o 20% i 25% staowi porówywalymi wariaty W i W3, a przy wzroście wagi o 30% - wariat W jest lepszym rozwiązaiem, w przypadku sceariusza społeczego wzrost wagi tego kryterium wzmacia wariat W3. 6. Wioski końcowe Główym celem pracy było opracowaie metodyki wyboru optymalego wariatu przebiegu ogólodostępej drogi samochodowej. Propoowaa metodyka polega a połączeiu metod ormalizacji wartości kryteriów oraz metod ocey wariatów. Ostatecze ocey aalizowaych wariatów są obliczae a podstawie agregacji oce uzyskaych dla metod ormalizacji i metod ocey. Metodykę moża podzielić a sześć etapów: ustaleie wariatów do aalizy, przyjęcie kryteriów ocey wariatów, budowa macierzy ocey, ormalizacja wartości kryteriów, zastosowaie metody ocey wariatów, rakig wariatów. Poza główym celem w ramach rozprawy: 26

27 opracowao wejściową listę kryteriów jako propozycję do uwzględiaia w oceie wariatów przebiegu dróg ogólodostępych. Kryteria zakwalifikowao do czterech grup główych o charakterze trasportowym, środowiskowym, ekoomiczym i społeczym. Liczbę kryteriów w każdej grupie określoo a poziomie siedmiu. Na podstawie badań akietowych przeprowadzoych metodą delficką (techika CAWI) ustaloo ważość poszczególych grup główych kryteriów oraz kryteriów cząstkowych. Przedstawioo także zasady ustalaia wag oraz wartości kryteriów z listy wejściowej, określoo przydate metody ormalizacji wartości kryteriów przy rozwiązywaiu problemu wyboru trasy drogowej. Przeaalizowao 25 metod ormalizacji wartości kryteriów reprezetujących m. i. metody: stadaryzacyje, uitaryzacyje, liiowe, sumowaie, wektorowe, logarytmicze. Za ajbardziej właściwe uzao: metodę Weitedorfa, metodę liiową, metodę sumowaie, metodę wektorową Va Delfta i Nkampa oraz metodę Jaha i Edwards. Przyjęte metody pozwalają ormalizować ocey kryteriów przyjmujących wartość 0, wartości kryteriów po ormalizacji są dodatie, a zormalizowae wartości zawierają się w przedziale < 0, >, ustaloo metody ocey wariatów do wyboru optymalego przebiegu ogólodostępej drogi samochodowej. Spośród 4 metod ocey wariatów reprezetujących metody addytywe, multiplikatywe, metody wykorzystujące miimale bądź maksymale wartości uormowaych kryteriów, jako przydate metody wskazao: metodę addytywą bez wag, metodę addytywą z uwzględieiem wag kryteriów oraz metodę Hodges- Lehmaa. Wybrae metody mogą być zastosowae w powiązaiu z przyjętymi metodami ormalizacji oraz uwzględiają w agregacji kryteria przyjmujące wartość 0. Metodyka ustalaia ajkorzystiejszego wariatu przebiegu ogólodostępej drogi samochodowej została przetestowaa a przykładach plaowaia obejścia miejscowości Mazury (wariaty: W, W2, W3) i obejścia miejscowości Księżyo (wariaty: W, W2, W3, W4) położoych w ciągu drogi wojewódzkiej Nr 678. Wariaty oceioo poprzez zastosowaie wejściowej listy kryteriów. Wejściowa lista kryteriów zawierała odpowiedio 26 i 28 kryteriów uwzględiających aspekty: trasportowe, środowiskowe, ekoomicze i społecze. Obliczeia przeprowadzoo w oparciu o pięć metod ormalizacji wartości kryteriów oraz trzy metody ocey wariatów. Na podstawie obliczeń uzyskao rakig wariatów od ajlepszego do ajgorszego. W celu sprawdzeia stabilości rakigów wariatów przeprowadzoo aalizę wrażliwości. 27

28 Za orygiale elemety metodycze pracy ależy uzać: zdefiiowaie wejściowej listy kryteriów ocey wariatów obejść miejscowości, metodę określaia wag kryteriów oraz zasadę ustalaia ich wartości, aalizę porówawczą metod ormalizacji wartości kryteriów oraz metod ocey wariatów, opracowaie uiwersalego algorytmu postępowaia przy oceie wariatów ogólodostępych dróg samochodowych, propozycję podejścia polegającego a systemowym ujęciu rozpatrywaego problemu, uwzględiającego kryteria o charakterze trasportowym, środowiskowym, ekoomiczym i społeczym, sprawdzeie przydatości opracowaej metodyki wyboru optymalego przebiegu trasy drogowej a wybraych przypadkach. Za orygiale elemety praktycze pracy ależy uzać: zweryfikowaie propoowaej metodyki a przykładach obejść miejscowości Mazury i Księżyo, możliwość wykorzystaia opracowaej metodyki przez zarządców dróg przy podejmowaiu decyzji związaych z wyborem ajlepszego wariatu. Literatura cytowaa w autoreferacie: Brauers W.K. (2007). What is meat by ormalisatio i decisio makig?, Iteratioal Joural of Maagemet ad Decisio Makig, Vol. 8, No. 5/6, Cudric A., Ker T., Rajkovic V. (2008). A qualitative model for road ivestmet appraisal, Trasport Policy, Vol. 5, Gardziejczyk W., Żabicki P. (204b). Zagadieia ormalizacji kryteriów w aalizach wielokryterialych w projektowaiu dróg, Budowictwo i Architektura, Vol. 3,No.4, Gardziejczyk W., Żabicki P. (206). Normalizatio ad variat assessmet methods i selectio of road aligmet variats case study, Joural of Civil Egieerig ad Maagemet, (artykuł przyjęty do druku). Kalamaras G.S., Bri L., Carrieri G., Pli C., Grasso P. (2000). Applicatio of multicriteria aalysis to select the best highway aligmet, Tuelig ad Udergroud Space Techology, Vol. 5, No. 4, Kobryń A. (204). Wielokryteriale wspomagaie decyzji w gospodarowaiu przestrzeią, Difi SA., Warszawa. Kukuła K. (2000). Metoda uitaryzację zerowaej, Wydawictwo Naukowe PWN, Warszawa. Roy B. (990). Wielokryteriale wspomagaie decyzji, WNT Warszawa. Szwabowski J., Deszcz J. (200). Metody wielokryterialej aalizy porówawczej, Wydawictwo Politechiki Śląskiej, Gliwice. Żak J. (2005). Wielokryteriale wspomagaie decyzji w trasporcie drogowym, Wydawictwo Politechiki Pozańskiej, Pozań. 28