基于聚類分析的危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)安全評價(jià)方法研究

文 英，張冬梅，韓 偉

(長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西西安 710064)

基于聚類分析的危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)安全評價(jià)方法研究

文 英，張冬梅，韓 偉

(長安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西西安 710064)

為提高運(yùn)輸管理部門對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的管理效率，提出利用離差平方和聚類方法將某范圍內(nèi)的所有危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)按照安全等級(jí)的不同進(jìn)行分類。從企業(yè)“意識(shí)政策-硬件管理”的縱向角度選取評價(jià)指標(biāo)，基于此指標(biāo)體系運(yùn)用系統(tǒng)聚類法對某地區(qū)所有危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行安全等級(jí)評價(jià)；結(jié)合這些企業(yè)近年來出現(xiàn)安全事故的實(shí)際情況進(jìn)行深入分析。結(jié)果顯示，聚類分析方法能準(zhǔn)確將企業(yè)按照安全等級(jí)的不同進(jìn)行分類，對運(yùn)輸部門的管理工作具有重要指導(dǎo)意義。

危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)；安全評價(jià)；系統(tǒng)聚類法；離差平方和法

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)數(shù)量不斷增多，運(yùn)輸管理部門的管理難度也隨之加大。為了提高管理效率，對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行安全評價(jià)尤為重要。很多學(xué)者對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸?shù)陌踩芾磉M(jìn)行了大量研究[1-3]。文獻(xiàn)[4-5]采用模糊綜合評價(jià)法對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的安全現(xiàn)狀進(jìn)行評價(jià)，建立基于主成分分析法(PCA)的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全評價(jià)模型。文獻(xiàn)[6]引入李克特量表法構(gòu)建安全性評價(jià)量表，并基于物元分析理論進(jìn)行道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全性評價(jià)。文獻(xiàn)[7]分析影響危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全性的因素，闡述了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，建立了相關(guān)綜合安全評價(jià)模型。上述評價(jià)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全性的幾種方法，均需要確定指標(biāo)集中各指標(biāo)的權(quán)重，而確定權(quán)重的方法很多[8-10]，是否能針對實(shí)際情況選擇合適的方法會(huì)對評價(jià)結(jié)果造成很大的影響?；诰垲惙治龇ǖ奈ｋU(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全等級(jí)評價(jià)方法依托SPSS或SAS統(tǒng)計(jì)軟件，能夠簡單快速的將大量危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)按照安全等級(jí)的不同進(jìn)行分類，達(dá)到管理部門分類管理的目的。

1 聚類分析法

1.1聚類分析法的應(yīng)用

同類事物往往具有相似或接近的性質(zhì)，為了便于對事物進(jìn)行分析，需對事物按一定要求進(jìn)行分類，這樣的數(shù)學(xué)方法即為聚類分析法。文獻(xiàn)[11]利用灰色聚類分析法對我國東部具有代表性的城市創(chuàng)新能力進(jìn)行了聚類分析。文獻(xiàn)[12]基于聚類分析法的規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)了城市樞紐規(guī)劃的科學(xué)性、合理性和可操作性。文獻(xiàn)[13]利用灰色聚類法評價(jià)了我國信號(hào)交叉口的綜合質(zhì)量，并進(jìn)行了分類比較。文獻(xiàn)[14]利用層次聚類的方法改進(jìn)了FCM算法，使之仍適用于不規(guī)則分布數(shù)據(jù)的計(jì)算。

采用系統(tǒng)聚類法對大量對象進(jìn)行聚類，需要計(jì)算類與類之間的距離。根據(jù)距離計(jì)算方法的不同，可以將系統(tǒng)聚類法分為單連接法、完全連接法、平均連接法、組平均連接法與離差平方和法等。這些方法所聚各類中的離差平方和反應(yīng)了該類中各樣本的差異程度，其值越小，則類的劃分就越恰當(dāng)[15]。大量實(shí)例表明，在上述5種聚類方法中，離差平方和法的分類效果最好，因此采用離差平方和法對調(diào)查的13家危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)按安全等級(jí)的不同進(jìn)行聚類。

1.2聚類分析步驟

1)確定指標(biāo)集

設(shè)U={u1，u2，…，un}為n個(gè)待評價(jià)對象全體，ui為第i個(gè)待評價(jià)對象。其中每一待評價(jià)對象可由m個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)表征為ui=(xi1，xi2，…，xim)，則所有待分類的評價(jià)對象的指標(biāo)集為

式中xij表示第i個(gè)待評價(jià)對象的第j個(gè)評價(jià)指標(biāo),i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2)數(shù)據(jù)變換

在實(shí)際評價(jià)過程中，評價(jià)指標(biāo)體系中既有定性指標(biāo)，又有定量指標(biāo)，并且不同定量指標(biāo)的數(shù)量級(jí)不一定相同，為了消除各指標(biāo)的量綱，需要對指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。數(shù)據(jù)變換的方法很多，常見的有中心化變換法、規(guī)格化變換法、標(biāo)準(zhǔn)化變換法和對數(shù)變換法，以標(biāo)準(zhǔn)化變換法為例。

標(biāo)準(zhǔn)化變換是對變量的屬性進(jìn)行變換處理，首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行中心化然后再除以標(biāo)準(zhǔn)差，即

(1)

進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換后的數(shù)據(jù)特點(diǎn)是，每列數(shù)據(jù)的平均值為0，方差為1，同時(shí)消除了量綱的影響，使用標(biāo)準(zhǔn)化處理后，在抽樣樣本改變時(shí)，數(shù)據(jù)依然保持相對穩(wěn)定性。

3)聚類計(jì)算

根據(jù)離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析時(shí)，先將各個(gè)待評價(jià)對象自成1類，則在進(jìn)行聚類之前，共有n類，分別為G1，G2，…，Gn。

若對象ui屬于類Gi中的元素，對象uk屬于類Gk中的元素,則先在這n類中計(jì)算任意2類之間的距離，采用離差平方和法，樣本間的距離必須采用歐氏距離，其公式為[16]

(2)

然后，將距離最小的2類看成新的1類，此時(shí)已將n個(gè)對象分成了n-1類。同時(shí)找出新類中所有樣本的重心，作為其變量，此時(shí)就可將這n-1類看成是n-1個(gè)對象，再采用式(2)計(jì)算這n-1個(gè)對象中任意2個(gè)對象之間的距離，再將距離最小的2個(gè)對象看成1類，直到所有對象歸為1類為止。

全部類的離差平方和S為

離差平方和法進(jìn)行聚類時(shí)，要從全部樣本所有可能的分類中，選擇出使S達(dá)到最小的分類為最終分類結(jié)果，這對于樣本量很大的分類一般很難辦到。因此，Ward提出了一種聚類方法，即先將n個(gè)樣本自成1類，此時(shí)S=0，然后將其中2類合并成1類，即每次縮小1類。每縮小1類離差平方和S就要增大，每次都選擇使S增加最小的2類合并，直至所有的樣本歸為1類為止。

4)繪制系統(tǒng)聚類譜系圖

按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，得出不同的分類結(jié)果。同時(shí)，在SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件中，管理部門可以根據(jù)自身情況，確定聚類數(shù)。

2 危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)安全評價(jià)指標(biāo)體系的建立

2.1安全評價(jià)指標(biāo)體系

基于方便性和實(shí)用性原則，從危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)的“意識(shí)政策-硬件管理”的縱向角度進(jìn)行分析，再根據(jù)危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)在執(zhí)行整個(gè)運(yùn)輸作業(yè)的過程中，必須經(jīng)歷的工作場所進(jìn)行考慮，最后結(jié)合運(yùn)輸企業(yè)近5 a的事故數(shù)量，將危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的安全評價(jià)指標(biāo)體系簡單分為如下部分：

1)安全意識(shí)

安全意識(shí)在很大程度上決定著整個(gè)企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況，強(qiáng)烈的安全意識(shí)，迫使人們產(chǎn)生安全行為，才能保證安全。危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的安全意識(shí)包括企業(yè)所有從業(yè)人員的安全意識(shí)，尤其是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人和企業(yè)安全管理人員的安全意識(shí)。

2)企業(yè)資質(zhì)

包括企業(yè)經(jīng)營資質(zhì)和從業(yè)人員資質(zhì)。

3)安全管理政策制度

完善的安全管理制度是企業(yè)管理好安全生產(chǎn)的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的安全管理制度包括企業(yè)按照上級(jí)文件制定的車輛、人員、事故、應(yīng)急等相應(yīng)的監(jiān)督管理辦法、應(yīng)急預(yù)案等。

4)專用車輛管理

車輛是危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具，所以對專用車輛的管理是否到位也是評價(jià)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全水平的1個(gè)重要指標(biāo)。專用車輛管理包括所使用車輛是否是符合規(guī)定的專用運(yùn)輸車輛、車輛的技術(shù)狀況、使用年限、行駛里程、車輛上的標(biāo)志，是否能實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛運(yùn)行狀況，車輛是否定期檢查和維護(hù)，車輛上是否有滿足要求的信息設(shè)備、應(yīng)急設(shè)備、消防設(shè)備等。

5)從業(yè)人員管理

從業(yè)人員素質(zhì)，是否有專職安全管理人員、裝卸管理人員、應(yīng)急小組，是否定期對從業(yè)人員進(jìn)行相應(yīng)的安全培訓(xùn)，是否定期召開安全例會(huì)、進(jìn)行應(yīng)急演練等。

6)停車場安全管理

包括停車場距離企業(yè)的距離，停車場的消防設(shè)備、應(yīng)急設(shè)備是否齊全。

7)運(yùn)輸作業(yè)場所安全管理

包括裝卸作業(yè)的管理、車輛在運(yùn)行過程中的管理和是否對整個(gè)運(yùn)輸過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

8)5 a事故數(shù)量

事故數(shù)量能直接反映運(yùn)輸企業(yè)安全水平，因此也作為評價(jià)危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)安全等級(jí)的指標(biāo)之一。

2.2各指標(biāo)分值的確定

分析上述8個(gè)指標(biāo)，前7個(gè)指標(biāo)均為定性指標(biāo)，因此在進(jìn)行聚類之前，需要由專家按照這些指標(biāo)對企業(yè)進(jìn)行打分。各個(gè)指標(biāo)的滿分均為10分，對各個(gè)指標(biāo)的主觀評價(jià)及對應(yīng)的分值情況如表1所示。

表1 各指標(biāo)不同等級(jí)及對應(yīng)分值分配表

對這些指標(biāo)打分時(shí)，為了消除個(gè)體差異的影響，可以邀請多個(gè)專家打分取平均值的方式來獲得某企業(yè)各個(gè)指標(biāo)的最終得分。

5 a事故數(shù)為反映運(yùn)輸企業(yè)安全與否的定量指標(biāo)，企業(yè)出現(xiàn)的事故越少，安全等級(jí)相對越高，反之，則安全等級(jí)低。在所有調(diào)查的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)中，在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)人身傷亡事故的情況很少，因此5 a事故數(shù)量包括任何被記錄的碰撞、刮擦事故，這些小型事故不容忽視，很可能成為大事故發(fā)生的導(dǎo)火索。

3 基于系統(tǒng)聚類的危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)的安全評價(jià)

3.1統(tǒng)計(jì)企業(yè)各個(gè)指標(biāo)得分?jǐn)?shù)據(jù)

以內(nèi)蒙古自治區(qū)13家企業(yè)為例，采用系統(tǒng)聚類的方法進(jìn)行安全等級(jí)評價(jià)。

邀請10位專家對每個(gè)企業(yè)按照表1進(jìn)行打分，并計(jì)算平均值，得到每個(gè)企業(yè)各個(gè)指標(biāo)的最終得分如表2所示。

表2 企業(yè)各指標(biāo)得分匯總表

3.2聚類分析

由于所有指標(biāo)的數(shù)量級(jí)不相同，因此需要按照式(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。數(shù)據(jù)變換完成后，利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對上述企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)聚類，得到如圖1所示的聚類譜系圖。在進(jìn)行聚類時(shí)，在聚類成員個(gè)案中可以選擇聚類數(shù)，因此管理部門可以根據(jù)部門內(nèi)人員安排，確定聚類數(shù)。

根據(jù)圖1，可以將這13家危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)分成3類，即：中石油、西部天然氣、新大港為第1類；華寶、華潔燃?xì)?、杜氏物流、巴運(yùn)物流、佳醇物流、萬用汽車為第2類；海納百川、日亨物流、盛路通和集寧駿馬為第3類。

3.3安全評價(jià)結(jié)果

結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，中石油、西部天然氣、新大港3家運(yùn)輸企業(yè)具有較完善的安全管理辦法，重視安全生產(chǎn)，具有全面的安全生產(chǎn)政策和流程，運(yùn)輸作業(yè)場所設(shè)施設(shè)備完善，屬于安全等級(jí)較高的企業(yè)。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，這3家企業(yè)在近10 a內(nèi)均沒有人員傷亡事故記錄，車輛輕微的刮擦事故也很少。

華寶、華潔燃?xì)狻⒍攀衔锪?、萬用汽車、巴運(yùn)物流、佳醇物流6家運(yùn)輸企業(yè)安全意識(shí)較強(qiáng)，具有比較完善的安全生產(chǎn)辦法，車輛及停車場具有相應(yīng)的應(yīng)急設(shè)備和消防設(shè)備等，安全等級(jí)次于前3家企業(yè)，近幾年沒有人員傷亡事故發(fā)生。

海納百川、日亨物流、集寧駿馬、盛路通這4家運(yùn)輸企業(yè)安全意識(shí)薄弱，均“輕安全、重利益”，安全制度不完善，車輛管理、運(yùn)輸作業(yè)管理十分渙散，安全等級(jí)更低，更容易發(fā)生危險(xiǎn)事故。運(yùn)輸管理部門需要加大對這類企業(yè)的管理力度，避免事故發(fā)生。

圖1 危險(xiǎn)品運(yùn)輸企業(yè)的系統(tǒng)聚類譜系圖

4 結(jié)語

基于評價(jià)方法的簡單實(shí)用性原則，用系統(tǒng)聚類的方法對危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行安全等級(jí)分類，能夠比較實(shí)際的對某一地區(qū)乃至全國范圍內(nèi)的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行分類，運(yùn)輸管理部門可以有針對性的對不同安全等級(jí)的企業(yè)進(jìn)行管理，提高管理效率。

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ResearchonSafetyAssessmentMethodofDangerousGoodsRoadTransportationEnterprisesBasedonClusteringAnalysis

WENYing，ZHANGDong-mei，HANWei

(SchoolofAutomobile,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

In order to improve the transportation department management efficiency of dangerous goods road transportation enterprises, Ward′s and method, one of the clustering methods, is used to classify all the enterprises according to different security levels in one area. First, the safety assessment index system is determined from the longitudinal angel of “safety awareness and hardware management”. Then, based on the index system, the safety assessment of all the dangerous goods road transport enterprises in one area is performed by the method of system clustering analysis. Finally, the real situations are deeply analyzed combined with the accidents of these enterprises which happened in recent years. The results show that the clustering analysis method can accurately classify all the enterprises according to different security levels, which has the guide meaning for the management of transportation departments.

dangerous goods road transportation enterprise; safety assessment; clustering analysis method; Ward’s method

郭守真)

2014-05-20

文 英(1990—)，女，四川萬源人，長安大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)榈缆方煌ò踩?

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.03.008

U492.336.3

A

1672-0032(2014)03-0035-06