證據(jù)理論在塔式起重機安全評價中的應(yīng)用

盧獻國

(拱墅區(qū)教育基建管理中心，浙江杭州 310015)

0 引言

塔式起重機因其占地面積小、起升高度高、工作幅度廣、工作效率高等優(yōu)點，在建筑業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。與此同時，在目前施工過程中，由塔機事故引起的人員傷亡和設(shè)備損毀屢屢發(fā)生，且重大事故發(fā)生率居高不下，給人民群眾和生命財產(chǎn)造成了極大損害。因此，應(yīng)加強對塔式起重機的管理，用科學(xué)的方法分析塔式起重機可能存在的危險因素，建立塔吊安全綜合評價體系，運用證據(jù)理論對在役塔吊的安全工況進行評價，并采取有效措施以降低塔吊安全事故的發(fā)生。

1 塔吊安全風(fēng)險評價指標體系

根據(jù)系統(tǒng)工程理論，借鑒現(xiàn)代安全科學(xué)中的人、機、環(huán)境、管理分析結(jié)構(gòu)體系，并遵循科學(xué)性、合理性、可測性等原則，并在丁科、胡昊等學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，以杭州拱墅區(qū)某項目為例構(gòu)建塔吊安全風(fēng)險因素框架，建立如圖1所示的塔吊安全風(fēng)險評價指標體系。

2 塔吊安全評價的證據(jù)融合算法

證據(jù)理論又稱D—S理論，是Dempster在1967年首先提出，并經(jīng)Shafer改進推廣。證據(jù)理論憑借其能夠很好地表示“不確定性”“未知”等認知學(xué)上重要概念的優(yōu)點，被成功地用來解決專家評判、智能決策、人才評價和安全評估等問題。

2．1 證據(jù)理論的基本概念

定義1:設(shè)Θ為識別框架，Φ為空集，如果集函數(shù)m:2Θ→[0，1］，滿足條件:

此時把m稱為識別框架Θ上的基本可信度分配，又稱作mass函數(shù)。

定義2:設(shè)Θ為識別框架，m為識別框架Θ上的基本可信度分配函數(shù)，則稱:

所定義的函數(shù)Bel:2Θ→[0，1］為Θ上的信度函數(shù)。

2．2 D—S合成法則

證據(jù)合成法則是將來自不同信息源的獨立證據(jù)信息組合，產(chǎn)生更可靠的證據(jù)信息。設(shè)Bel1，Bel2是同一識別框架Θ上相互獨立的證據(jù)信息產(chǎn)生的信度函數(shù)，m1和m2分別是其對應(yīng)的基本可信度分配，焦元分別為 A1，A2，…，Ak和 B1，B2，…，Bk，如果 K=，那么這兩批證據(jù)就可以合成，合成后的可信度分配函數(shù) m:2Θ→[0，1］。

由m給定的信度函數(shù)稱Bel1和Bel2的直和，記為Bel1⊕Bel2⊕。其中，稱為沖突因子，反映了不同證據(jù)的沖突程度。系數(shù)(1－K)－1稱為規(guī)范化因子，它的引入是避免在合成時證據(jù)組合時將非零的概率賦給空集，把空集所丟棄的信度分配按比例地補到非空集上。

3 實例分析

下面通過杭州某小學(xué)工地的塔吊來闡述基于D—S證據(jù)理論的塔吊安全評價。本評價所設(shè)置評價語分別為差(H1)、較差(H2)、一般(H3)、較好(H4)、好(H5)，模糊評價值 P(H)={0．2，0．4，0．6，0．8，1}。由圖 1 給出影響塔吊安全的因素集為:e={e1，e2，e3，e4}，e1={e11，e12，e13}，e2={e21，e22，e23}，e3={e31，e32}，e4={e41，e42，e43}。根據(jù)專家及相關(guān)材料取各指標的權(quán)重為:第一層指標因素權(quán)重{ω1，ω2，ω3，ω4}={0．4，0．16，0．14，0．3};人為因素下的第二層因素權(quán)重{ω11，ω12，ω13}={0．6，0．2，0．2}，設(shè)備因素下的第二層因素權(quán)重{ω21，ω22，ω23}={0．15，0．30，0．55}，管理因素下的第二層因素權(quán)重{ω31，ω32}={0．64，0．36}，環(huán)境因素下的第二層因素權(quán)重{ω41，ω42，ω43}={0．50，0．30，0．20}。算例中的偏好系數(shù)a取0．9，對各層指標進行歸一化計算的結(jié)果為λ={0．9，0．36，0．315，0．675}，λ1={0．9，0．3，0．3}，λ2={0．245，0．491，0．9}，λ3={0．9，0．704}，λ4={0．9，0．54，0．36}，表 1 為底層子因素的初始可信度分配結(jié)果。表2～表5為各子系統(tǒng)因素的可信度分配。表6為塔吊安全與評估綜合可信度分配。

表1 底層子因素的初始證據(jù)分配表

表2 人為因素可信度分配表

評價系統(tǒng)的安全性屬于差的可信度為0．007，屬于較差的可信度為0．379，屬于一般的可信度為0．526，屬于較好的可信度為0．084，屬于好的可信度為0．001。由步驟5可得塔吊系統(tǒng)的安全狀態(tài)為:

S=0．2 ×0．007+0．4 × 0．379+0．6 × 0．526+0．8 ×0．084+0．001 ×1=0．536。

0．4 ＜0．536 ＜0．6，該工地塔吊整體工況處于較差和一般之間，且偏向于一般。

表3 設(shè)備因素可信度分配表

表4 管理因素可信度分配表

表5 環(huán)境因素可信度分配表

表6 塔吊安全評估綜合可信度分配

4 結(jié)語

本文利用證據(jù)理論方法解決建筑塔吊安全評價，并構(gòu)建了相應(yīng)的分析模型。實例表明該方法易于操作，結(jié)果可靠。

[1] 鄧 莉，林 華，田建國，等．塔式起重機事故分析[J］．建筑機械，2006(11):107．

[2] 孫在魯．塔式起重機應(yīng)用技術(shù)[M］．北京:中國建材出版社，2003．

[3] 段新生．證據(jù)理論與決策、人工智能[M］．北京:中國人民大學(xué)出版社，1993．

[4] GB 5114-2006，塔式起重機安全規(guī)程[S］．

[5] GB/T 9462-1999，塔式起重機技術(shù)條件[S］．

[6] 丁 科，胡 昊．塔式起重機事故安全風(fēng)險因素辨別與分析[J］．施工技術(shù)，2010(11):110-112．

[7] 溫自偉．溫州地區(qū)建筑意外傷害保險工作的運作模式[J］．施工技術(shù)，2009，38(10):86-87．