基于動態(tài)模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價研究

高海燕，張博昊

（1. 蘭州交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.中國路橋工程有限責(zé)任公司 塞爾維亞辦事處，塞爾維亞貝爾格萊德 11000）

0 引言

在鐵路運輸中，凡具有易燃、易爆、易腐、毒害、放射性等特性，在存儲、裝卸、運輸過程中易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失而需要特別防護的貨物均為危險貨物。目前，我國鐵路危險貨物運輸主要存在危險貨物種類繁雜、儲運要求高，長途運輸需求高、運距不斷增加，運輸組織及協(xié)調(diào)復(fù)雜等問題，鐵路部門對危險貨物運輸?shù)陌踩砸笤絹碓礁撸蚨惹行枰訌娢ｋU貨物的運輸組織，降低危險貨物運輸帶來的風(fēng)險[1-2]。而對危險貨物運輸安全作出科學(xué)合理的評價，是降低運輸安全隱患、提高運輸效率的關(guān)鍵[3]。

國內(nèi)外學(xué)者在鐵路危險貨運安全評價方面進行了一定的研究。例如，李穎[4]建立了鐵路危險貨物運輸模糊綜合評價模型，通過設(shè)計安全檢查表，采用圓形分布隸屬函數(shù)確定安全等級模糊特征量；王爽[5]建立了基于層次分析法的多級模糊綜合分析法，對鐵路危險貨物辦理站進行定量分析；張超[6]建立了基于多層次灰色評價法的鐵路危險貨物運輸安全指標(biāo)體系，應(yīng)用灰色評價原理進行評價。以上研究雖然客觀地反映了各因素對貨運安全的影響，但由于其評價方法具有“靜態(tài)性”而無法反映各個影響因素對貨物安全的變化趨勢[7-8]。

為此，采用動態(tài)模糊理論對鐵路危險貨物辦理站運輸安全進行“動態(tài)性”評價，根據(jù)各影響鐵路危險貨物辦理站運輸安全因素指標(biāo)的變化趨勢，有針對性地采取相應(yīng)的改進措施，為鐵路危險貨物辦理站的運營安全管理提供理論參考。

1 基于動態(tài)模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價模型

1.1 確定評價指標(biāo)權(quán)重

由于鐵路危險貨物辦理站安全管理過程復(fù)雜，為了使評價過程更全面、評價結(jié)果更科學(xué)準(zhǔn)確，通過構(gòu)造三角模糊數(shù)互補判斷矩陣，結(jié)合三角模糊運算和模糊評價值計算，對各指標(biāo)的權(quán)重進行判定[9]。

（1）專家評分。確定一級評價指標(biāo)集X={X1，X2，…，Xi，…，Xn}，其中n表示一級指標(biāo)的個數(shù)，第i個一級指標(biāo)的二級指標(biāo)可表示為Xi= {xi1，xi2，…，xip，…，xim}，m表示二級指標(biāo)的個數(shù)。成立專家小組，構(gòu)建專家集A= {A1，A2，…，Aq，…，Ak}，k代表專家的個數(shù)。設(shè)定評判標(biāo)度，由專家根據(jù)評判標(biāo)度對各指標(biāo)進行評分。評判標(biāo)度如表1所示。

表1 評判標(biāo)度Tab.1 Judgment scale

（2）建立三角模糊互補判斷矩陣。根據(jù)專家評分，采用加權(quán)法集合各個專家的偏好信息，建立三角模糊數(shù)互補判斷矩陣，其中，λq表示第q個專家的加權(quán)系數(shù)表示第q個專家對第i個指標(biāo)和第j個指標(biāo)的重要性比較評分。

式中：Mij為指標(biāo)i對指標(biāo)j在模糊判斷矩陣中的取值；?表示模糊數(shù)乘號；mij表示專家給出的標(biāo)度；lij為模糊度的最小值；uij為模糊度的最大值。

（4）計算模糊評價值的期望。

式中：li為第i個指標(biāo)模糊度的最小值，為第i個指標(biāo)的標(biāo)度，；ui為第i個指標(biāo)模糊度的最大值

（5）確定評價指標(biāo)權(quán)重。對模糊評價值的期望進行歸一化處理，可得到評價指標(biāo)權(quán)重Wi。

1.2 確定評價結(jié)果集

1.3 建立動態(tài)模糊評價矩陣

k個專家對第i個一級指標(biāo)的第p個二級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價值用向量可表示為

式中：為加權(quán)集合k個專家的偏好信息，得到的第i個一級指標(biāo)的第p個二級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價值在第s個越來越差評價等級中評分；為加權(quán)集合k個專家的偏好信息，得到的第i個一級指標(biāo)的第p個二級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價值在第s個越來越好評價等級中評分。

第i個一級指標(biāo)中各二級指標(biāo)權(quán)重的評價指標(biāo)向量wi=（wi1，wi2，...，wip），將第i個一級指標(biāo)中各二級指標(biāo)的權(quán)重wi與Xip相乘，可得到所有專家對第i個一級指標(biāo)的模糊評價向量Xi為

根據(jù)公式 ⑸ 可求得所有一級指標(biāo)的模糊評價向量，進而得到動態(tài)模糊評價矩陣X為

1.4 計算動態(tài)模糊評價結(jié)果

將一級指標(biāo)權(quán)重W與動態(tài)模糊評價矩陣X相乘，可得到動態(tài)模糊的評價結(jié)果矩陣為

進而求得動態(tài)模糊評價結(jié)果

式中：A的變化趨勢根據(jù)與的數(shù)值大小判定，若則A的變化趨勢為←，否則為→。

2 案例分析

選取某個鐵路危險貨物辦理站為研究對象，進行鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價。

2.1 構(gòu)建鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價指標(biāo)體系

根據(jù) 《中國鐵路危險貨物運輸技術(shù)及安全管理》[10]和《鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則》[11]規(guī)定，鐵路局集團公司應(yīng)積極組織對鐵路危險貨物辦理站危險貨物辦理條件進行安全評價，安全評價內(nèi)容包括危險貨物作業(yè)人員自身素質(zhì)、安全意識、技能水平等是否適應(yīng)本崗位；鐵路危險貨物運輸辦理站安全防護系統(tǒng)、貨物裝卸設(shè)備、應(yīng)急救援設(shè)備是否齊全，附屬設(shè)施安全管理水平是否與所辦理危險貨物的品類和運量相適應(yīng)；危險貨物包裝及防護是否符合相關(guān)規(guī)定；安全作業(yè)及管理制度是否健全，安全教育培訓(xùn)是否完善；危險貨物作業(yè)環(huán)境及自然環(huán)境是否滿足安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。因此，按照上述規(guī)定，從人員安全、設(shè)備安全、貨物安全、安全管理、作業(yè)環(huán)境5個方面，構(gòu)建鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價體系Fig.1 Evaluation index system of railwaydangerous goods handling transportation safety

2.2 確定評價指標(biāo)權(quán)重

首先成立由2名行業(yè)專家和3名一線管理人員組成的安全評價小組，對圖1所列評價指標(biāo)進行評價，然后采用三角模糊數(shù)法進行權(quán)重計算，經(jīng)過一致性檢驗后得到各一級指標(biāo)和二級指標(biāo)的權(quán)重。以一級指標(biāo)的權(quán)重計算為例，根據(jù)5名專家的具體情況分別對其進行賦權(quán)，得到λ1= 0.3，λ2= 0.2，λ3= 0.2，λ4= 0.2，λ= 0.1，加權(quán)集合各個專家的偏好，得到三角模糊數(shù)互補判斷矩陣如下。

根據(jù)公式 ⑴，求得各評價指標(biāo)的模糊評價值為

根據(jù)公式 ⑶，對期望值進行歸一化處理后得到各一級指標(biāo)的權(quán)重為W1= 0.250 1；W2= 0.273 8；W3= 0.204 7；W4= 0.150 4；W5= 0.121 0。

按照相同的方法可得到二級指標(biāo)的權(quán)重為w11= 0.130 5；w12= 0.229 2；w13= 0.203 5；w14= 0.285 4；w15= 0.151 4；w21= 0.500 0；w22=0.136 9；w23=0.138 9；w24=0.230 0；w31= 0.650 0；w32=0.350 0；w41= 0.280 4；w42= 0.256 2；w43= 0.115 5；w44= 0.158 7；w45=0.189 2；w51= 0.670 2；w52= 0.429 8。

2.3 確定評價結(jié)果集

綜合鐵路危險貨物運輸實際情況和有關(guān)鐵路危險貨物辦理站管理規(guī)定，把鐵路危險貨物辦理站運輸安全水平劃分為安全、較安全、一般安全、不太安全和不安全5個等級。等級評分如表2所示。

表2 等級評分表Tab.2 Rating scale

2.4 計算動態(tài)模糊評價結(jié)果

在獲得各級指標(biāo)權(quán)重后，請專家根據(jù)實際情況給出動態(tài)模糊評價值。根據(jù)所得數(shù)據(jù)及公式 ⑻，得到二級評價指標(biāo)的權(quán)重及動態(tài)模糊評價結(jié)果如表3所示。

根據(jù)各二級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價等級得分及公式 ⑸，得到一級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價等級得分。根據(jù)所得數(shù)據(jù)及公式 ⑻，得到一級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價結(jié)果。一級指標(biāo)的權(quán)重及動態(tài)模糊評價結(jié)果如表4所示。

根據(jù)公式 ⑺、公式 ⑻ 及一級指標(biāo)的動態(tài)模糊評價等級得分，可得

由計算結(jié)果可知，該鐵路危險貨物辦理站運輸安全等級為“一般安全”，變化趨勢為越來越好。從一級指標(biāo)評價結(jié)果來看，該鐵路危險貨物辦理站安全等級均在“安全”級別以上，而且變化趨勢都是向好的方向發(fā)展，說明該危險貨物辦理站總體安全水平較好。分析各二級指標(biāo)，該鐵路危險貨物辦理站在職工受教育程度、安全制度的建設(shè)水平及安全專項資金的投入方面安全等級較低，且變化趨勢均為“越來越差”，需要引起相關(guān)部門的高度重視。

表3 二級評價指標(biāo)的權(quán)重及動態(tài)模糊評價結(jié)果Tab.3 Weights of the second level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

表4 一級指標(biāo)權(quán)重及動態(tài)模糊評價結(jié)果Tab.4 Weights of the first level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

3 結(jié)束語

鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價是確保鐵路危險貨物辦理站運輸安全的重要環(huán)節(jié)。從事故預(yù)防的角度出發(fā)，參照相關(guān)規(guī)章制度要求對鐵路危險貨物辦理站運輸安全進行客觀、系統(tǒng)的評價，對于加強鐵路危險貨物辦理站運輸安全管理具有重要意義。構(gòu)建基于動態(tài)模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價模型，避免了傳統(tǒng)模型僅能處理靜態(tài)數(shù)據(jù)，無法體現(xiàn)安全狀態(tài)的動態(tài)性的缺點，客觀地反映了鐵路危險貨物辦理站安全評價等級及后續(xù)的變化趨勢。通過動態(tài)模糊評價結(jié)果，可以預(yù)測鐵路危險貨物辦理站運輸安全發(fā)展趨勢，并找到影響鐵路危險貨物辦理站運輸安全的因素，為進一步提高鐵路危險貨物辦理站運輸安全水平提供參考依據(jù)。