本文是一篇建筑施工与管理论文，本文从城市快速化改造工程施工单位方案决策者的角度对城市快速化改造工程的相关概念和特点、项目目标管理、工期制约下项目决策问题、决策方案和方案优化等进行了系统而细致的梳理分析，深入地研究了工期制约下的城市快速化改造工程的方案优化研究的方法，将G1-熵权法、Topsis-灰色关联分析法、施工成本分析法与价值工程结合在一起，建立了工期制约下基于价值工程城市快速化改造工程的方案优化模型，并在包头市G110快速化改造工程施工一标段项目实例中进行了应用并验证。
1绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
随着我国城市化进程的不断推进，城市对交通的需求迅速增长，从而导致城市道路交通压力不断增大[1]。据中国城市规划设计研究院的报告显示，我国城市交通拥堵问题已经引起了广泛关注，其中快速化改造工程被认为是缓解城市交通拥堵的有效手段之一。城市快速化改造工程的核心目标是提高道路通行能力，缩短出行时间，提高城市交通效率。为实现这一目标，工程技术不断取得突破，例如新型桥梁结构、立体交通系统、智能交通系统等技术的应用，为快速化改造工程提供了更多的可能性[2]。同时，政府在推进快速化改造工程方面发挥着关键作用，包括政策支持、资金投入和监管等。这些因素共同推动了快速化改造工程的研究与发展。
在城市化改造工程建设过程中存在着各目标之间的相互排斥、相互制约的特性，也存在诸多因目标管控不均衡、片面追求某项目标导致该类工程事故的发生，如2021年8月1日，施工班组为赶工期，违反工序施工，在桥面铺装施工及梁板间横向连接未完成的情况下，组织防撞护栏浇筑施工导致了浙江金华某高速公路项目发生桥面空心板边梁板侧翻，导致1人死亡，4人受伤等[3]，由此可见当过度追求进度目标，进一步增加了项目安全、质量事故的发生概率；同时过度追求成本目标时，项目的安全、质量事故风险也必然会提高。然而，对该类工程项目决策及方案优选仅仅通过定性的进行决策，盲目性很大。因此，对工期制约下城市快速化改造工程项目决策、方案优选的科学管控，不仅有着广泛的经济效益，同时还将产生巨大的社会效益[4]。
1.2国内外研究现状
1.2.1城市快速化改造工程的研究现状
（1）研究现状及动态
追溯到上世纪中叶，城市快速化改造项目工程涉及到国外的相关研究。PrahladD.Pant（1995）对作业区内通行车辆的组织方式进行了研究，指出可采用交通智能控制的方法进行控制控制[5]。James等（1999）研究作业区域的行车速度，其研究涉及车速与事故的内在关联，在明确指出作业区域限速的同时，进一步研究车速的数值，得出通行车辆在车速控制在16km/h时发生事故的最低程度[6]。Sarsua等（2004）的研究表明，围挡的车道数量与车辆的通行效率有关，并科学地修正了车辆的通行方式[7]。Celine Jacob（2006）研究显示，在作业区前方动态显示道路拥堵状况，可为驾驶员选择行车路线提供帮助[8]。KivancA.Avrenli等（2011）在警察管理和智能交通系统控制下，提出了精确估计作业区交通流量特性和道路通行能力变化的方法[9]。
随着我国城市化进程的不断推进，机动车市场的不断发展，造成了国内大中城市对交通运输需求的日益旺盛，对我国机动车市场的需求越来越大，城市快速路相对于其他城市道路而言，更突出的表现在通达性和城市整体交通的改善，更多的是关注和发展与城市快速化改造工程相关的研究。邓雅娟（2004）就城市快化改造工程连接问题机理的产生，从节点连接和线网连接两个方面进行了研究，并探讨了解决方案[10]。王伟、杨兆升等（2007）对城市快速化工程基本路段最大交通通行量进行了拥挤控制策略研究[11]。杨辉（2004）研究了快速路主路接驳匝道的规划设计问题，是在总结国内快速路规划过程中出现的问题的基础上提出的[12]。胡国军（2005）运用交通单元划分及速度分区原理进行讨论快速化改造工程布局[13]。朱琳（2013）通过实测北京快速路数据，建立检测模型，研究快速路拥堵状况识别与预警等问题[14]。
2相关概念及理论基础
2.1城市快速化改造工程项目的概念及特点
2.1.1城市快速化改造工程项目概念
城市快速化改造项目是指对城市内现有道路、桥梁等实施改造工程，以实现快速通行，提升道路通行效率的目的。这种改造项目通常包括整体加宽道路，以增加通行能力，以及减少交叉路口，甚至采用立交桥的方式形成独立环境，以减少交通拥堵。道路快速化改造项目的目的是提高道路的通行效率和安全性[51]。
2.1.2城市快速化改造工程项目施工特点
根据以往学者的研究和总结，我国城市快速化改造工程主要有以下施工特点：
（1）施工速度快
城市快速化改造工程的目的是提升城市的交通效率，尽可能减少对城市交通的影响，所有工程的建设速度通常要求较快，因为施工速度快的存在，没有足够的时间处理问题的发生，从而导致处理不当造成工期延误。
（2）施工范围广
城市快速化改造工程通常涉及城市的主要干道和交通节点，其改造范围相对较为广泛。
（3）社会影响大
这类工程会对城市居民的出行和生活产生直接影响，因此，其社会影响较大，实施过程中需要充分考虑社会因素。
（4）投资大
城市快速化改造工程需要投入大量的资金，用于基础设施建设、设备采购，以及拆迁补偿等各个方面，因此，其投资相对较大。
（5）工期制约
城市快速化改造工程是民生工程，经常存在压缩工期情况。需要在压缩工期与保障民生之间找到平衡。通过合理安排工期、关注民生需求、加强监管和信息公开等措施，施工单位可以确保工程质量和安全，同时最大限度地满足市民的出行和日常生活需求，为城市的可持续发展做出积极贡献[52]。
2.2项目管理的基本理论
工程项目管理作为一项综合性的管理活动，是指运用系统的计划、控制、监督、协调的管理理论和方法，在工程项目建设过程中，按照一定的管理对象，从项目开始到完成的全过程。为了实现工程项目生产要素的优化配置和管理活动的完成，在工程项目建设过程中，都要设定一定的目标。项目目标管理侧重于质量管理、进度管理、安全管理、成本管理[53]。
（1）质量管理
工程质量是指工程参与各方在整个施工过程中，质量要求涵盖各单位的工程质量，能够履行工程参与各方签订的合同条款。一是以工程质量管理目标和活动的要求为依据，根据工程项目的实际情况和合同条件确定工程质量目标[54]；其次，及时调整目标和活动，保证质量管理目标在综合管理活动框架内的实现，在项目实施中采用系统的质量管理和动态的工程质量控制方法。工程质量目标、技术要求，针对不同项目、不同类型、不同环境，虽各有目的，但都必须符合工程验收的质量标准规范和要求。工程质量管理被认为是工程实体质量工程中最重要的内容，作为工程项目在施工阶段达到质量目标的质量管理活动[55]。
（2）进度管理
工程进度管理是根据工程各阶段的具体施工目标、施工进度计划、施工进度计划的内容，对各施工阶段在工程施工过程中的实际进度情况，运用科学的相关方法，督促核实，确定目标进度。如实际进度表与计划进度表存在偏差，应分析偏差产生的原因，并对进度表及工程目标作适当的调整控制措施，以满足各有关方面的时限要求。项目进度控制是一项动态管理活动[56]。
3 包头市G110 快速化改造工程一标段方案优化中所存在的问题 .. 16
3.1 工程概况 ...................... 16
3.1.1 工程建设意义 ..................... 16
3.1.2 工程施工范围 ......................... 16
4 工期制约下城市快速化改造工程方案优化模型的构建 .................. 22
4.1 项目方案优化模型框架.............. 22
4.1.1 模型构建思路 ............................... 22
4.1.2 工作流程和工作原则 ................... 22
5 实例验证 .................................. 33
5.1 方案优化对象选取 ........................... 33
5.2 原方案及优化方案分析............................. 33
5.3 基于优化模型确定功能系数 ................... 34
5实例验证
5.1方案优化对象选取
在深入研究了工期制约、价值工程、项目目标管理及相关决策方法等理论后，构建了一个针对城市快速化改造工程的决策优化模型。这一模型不仅充分考虑了工期限制，还结合了价值工程，为以后类似的城市快速化改造工程提供了科学、合理的决策依据。
在本章中，将详细阐述如何将城市快速化改造工程的方案优化模型应用于包头市G110快速化改造工程施工一标段的决策问题中，即在满足工期要求的前提下，如何将设定的质量、安全和成本目标之间达到平衡点，实现工程价值的最大化。本文利用方案优化模型对这些参数和约束条件进行数学建模，通过算法优化求解出最优决策方案。
6结论与展望
6.1结论
城市快速化改造工程普遍存在着工期制约的问题，本文从城市快速化改造工程施工单位方案决策者的角度对城市快速化改造工程的相关概念和特点、项目目标管理、工期制约下项目决策问题、决策方案和方案优化等进行了系统而细致的梳理分析，深入地研究了工期制约下的城市快速化改造工程的方案优化研究的方法，将G1-熵权法、Topsis-灰色关联分析法、施工成本分析法与价值工程结合在一起，建立了工期制约下基于价值工程城市快速化改造工程的方案优化模型，并在包头市G110快速化改造工程施工一标段项目实例中进行了应用并验证。
主要研究的工作和结论
