可拓學理論在鐵路工務系統(tǒng)安全評價中的應用

邵 婉，高清平

(1.浙江師范大學數(shù)理與信息工程學院;2.浙江師范大學工學院)

可拓學理論在鐵路工務系統(tǒng)安全評價中的應用

邵 婉1，高清平2

(1.浙江師范大學數(shù)理與信息工程學院;2.浙江師范大學工學院)

為客觀評價鐵路工務系統(tǒng)安全狀況，應用可拓學方法建立鐵路工務系統(tǒng)安全的可拓評價模型。算例結果表明，能夠有效地對鐵路工務安全狀況進行排序，識別安全狀態(tài)傾向、減少評價指標層級以及增加待評方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，能更為有效地解決鐵路工務安全風險評價問題。

可拓學理論;鐵路;工務系統(tǒng);安全評價

0 引言

隨著鐵路列車提速、列車密度加大、車輛軸重增加，對鐵路工務系統(tǒng)的安全提出越來越高的要求。而鐵路工務安全評價又為工務系統(tǒng)安全管理提供重要依據(jù)，有必要對工務安全的評價方法進行研究。目前已有多種評價方法，如加權平均法、層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法(FCE)和數(shù)據(jù)包絡分析法，取得了大量有益的成果，但仍存在一些不足。如:AHP方法主觀性較強、不能表達不確定性和計算量過大;FCE容易獲得偽優(yōu)解、評價因素較多時靈敏度低。鑒于可拓方法能減少評價指標層級以及增加待評方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，本文基于可拓理論建立鐵路工務系統(tǒng)安全評價模型，并進行算例分析。

1 物元模型

1.1 物元與距

給定事物的名稱E，它關于特征x的量值為v，以有序三元組r=(E，x，v)作為描述事務的基本元，簡稱為物元。E、x和v稱為物元的三要素。如果一個事物有多個特征，則采用m 維物元來描述 R=(E，xj，vj)，j=1，2，…，q。

設x為實域(-∞，+∞)上的任一點，X0=［a，b］為實域上任一區(qū)間，稱ρ(x，X0)=│x-(a+b)/2│為點x與區(qū)間X0之距。

1.2 關聯(lián)函數(shù)

2 鐵路工務系統(tǒng)安全的可拓評價模型及算法

2.1 鐵路工務系統(tǒng)安全的評價指標體系

鐵路工務系統(tǒng)是一個較為復雜的系統(tǒng)，其評價因素主要包括:安全教育、安全資金投入、職工安全管理水平、橋路設備狀況、外部設備環(huán)境等，具體的指標體系構成見算例分析部分。

2.2 規(guī)范化處理評價指標

在評價鐵路工務系統(tǒng)安全風險的各項指標中，可采用極差化對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。

2.3 確定指標權重

考慮到影響鐵路工務系統(tǒng)安全的各項指標相互聯(lián)系、相互影響，有必要在確定各項指標的權重時考慮該指標對其余指標的影響程度。為此，采用相關文獻的方法確定指標權重。

2.4 單指標關聯(lián)度計算

采用可拓方法中關聯(lián)函數(shù)的定義，確定待評對象的單指標關聯(lián)度，即待評對象的第j(j=1，2，…，m)個指標關于分類等級 r(r=1，2，…，p)的關聯(lián)度，表達式為

2.5 多指標綜合關聯(lián)度

多指標綜合關聯(lián)度表征待評對象關于各評價等級的歸屬程度表達式為

2.6 評價等級和級別變量特征值的確定

若Kr0(N)=［ Kr(N)］，則評定對象N屬于等級r。設

式中:j*為待評車間所屬級別特征值。

3 算例分析

為驗證本文可拓評價方法的有效性及便于對比研究，參考文獻中的算例，以某工務段6個車間為研究對象進行算例分析。

3.1 構建評價指標體系

續(xù)表1

3.2 規(guī)范化處理評價指標并確定各指標權重

依據(jù)相關文獻公式對評價體系中的指標進行規(guī)范化處理并計算各指標的權重，得到{w1，w2，…w18}={0.043 87，0.054 83，0.071 59，0.053 46，0.062 14，0.070 01，0.029 70，0.065 95，0.074 17，0.073 56，0.068 08，0.051 78，0.069 91，0.043 87，0.071 13，0.041 73，0.036 10，0.018 12}。

3.3 單指標關聯(lián)度計算和多指標綜合關聯(lián)度的計算

采用可拓方法中關聯(lián)函數(shù)的定義，應用式(1)計算得到待評車間的單指標關聯(lián)度，再由公式(2)計算多指標綜合關聯(lián)度，得到的結果如下表2所示。

表2 鐵路工務安全的可拓評價計算結果

3.4 級別變量特征值的確定

由公式(3)計算可得到6個車間的級別變量特征分別為 2.169 3，2.675 2，2.012 8，1.721 9，2.082 5，1.997 0。比較各車間級別變量特征值的大小，得到的排序結果為車間4＞車間6＞車間3＞車間5＞車間1＞車間2。由評價結果可知，車間4為較安全偏向安全，其安全狀況較好，而車間2的安全狀況不佳，需要改進。采用模糊綜合評價法計算得到安全等級得分為 73.67，70.17，76.46，81.01，75.26，74.22?？梢?，本文的評價結論的評價結論在安全狀況最好與最差上是完全一致的?？梢姡疚奶岢龅目赏卦u價模型能夠有效解決鐵路工務安全風險評價問題。

4 結論

鐵路工務系統(tǒng)安全評價是確保工務系統(tǒng)安全管理，防范于未然的重要環(huán)節(jié)。本文將可拓理論引入鐵路工務系統(tǒng)安全綜合評價過程中。分析過程和算例結果表明，與模糊綜合評價法、層次分析法和灰關聯(lián)法相比，本文提出的可拓模型能夠有效識別車間安全狀況排序情況以及安全狀態(tài)傾向、減少評價指標層級、有效避免偽優(yōu)解以及增加待評方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，能更為有效地解決鐵路工務安全風險評價問題。

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U29

A

1008-3383(2012)02-0122-02

2011-11-27

邵婉(1989-)，女，浙江衢州人，學士，研究方向:應用數(shù)學、交通運輸規(guī)劃與管理。