基于AHP和粗糙集的危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全綜合評價

黃 凱，李晟東

（西南交通大學(xué) 交通運輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031）

基于AHP和粗糙集的危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全綜合評價

黃 凱，李晟東

（西南交通大學(xué) 交通運輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031）

在對相關(guān)研究文獻進行綜述的基礎(chǔ)上，分析了危險貨物集裝箱多式聯(lián)運的影響因素，綜合考慮層次分析法和粗糙集方法的優(yōu)缺點，建立了基于粗糙集和層次分析法的危險貨物多式聯(lián)運安全評價方法，以層次分析法確定主觀權(quán)重、粗糙集理論確定客觀權(quán)重，然后將主、客觀權(quán)重進行有機集成得到組合權(quán)重，從而提高危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價的精度，找出主要影響因素，為危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價體系的建立提供一定的理論依據(jù)。

危險貨物；集裝箱；多式聯(lián)運；層次分析法；粗糙集

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，危險貨物的運輸需求不斷增加，危險貨物集裝箱多式聯(lián)運結(jié)合各種運輸方式的優(yōu)勢，實現(xiàn)高效安全地運輸危險貨物[1]。危險貨物集裝箱多式聯(lián)運極大地促進了“門到門”運輸?shù)陌l(fā)展。我國危險貨物集裝箱多式聯(lián)運處于起步階段，相關(guān)的安全管理方法不足，通過對危險貨物集裝箱多式聯(lián)運進行安全評價，為危險貨物運輸及多式聯(lián)運企業(yè)制定相關(guān)的安全管理制度提供理論依據(jù)，減少運輸事故的發(fā)生。國內(nèi)外針對危險貨物集裝箱運輸方面的研究主要有：張亮[2]分析了危險貨物集裝箱運輸?shù)谋匾?，指出目前危險貨物集裝箱運輸發(fā)展的制約因素。徐冠軍[3]分析了危險貨物集裝箱運輸?shù)膬?yōu)越性，研究了集裝箱運輸?shù)奈ｋU貨物品類和裝運注意事項。劉赫[4]通過分析危險貨物集裝箱運輸?shù)膬?yōu)勢與劣勢，提出相關(guān)建議。王喆等[5]分別利

用層次分析法和突變理論對鐵路危險貨物辦理站進行了風險分析。賈曉燕等[6]對危險貨物運輸過程中的風險因素和環(huán)境風險進行了研究。李志平等[7]根據(jù)對供應(yīng)商評價選擇的實際需求，建立評價指標體系，利用層次法確定各個指標權(quán)重，并將灰色評價與層次分析法相結(jié)合，構(gòu)建了灰色層次評價模型進行綜合評價。張超[8]通過對鐵路危險貨物運輸影響因素的分析，建立了評價指標體系。同時在確定各指標的權(quán)重中，利用層次分析法和熵權(quán)法兩者相結(jié)合求得權(quán)值。然后應(yīng)用灰色評價原理，對各指標進行評價，并在此基礎(chǔ)上得出綜合評價結(jié)果。陳軍等[9]在傳統(tǒng)層次分析法中引入模糊數(shù)學(xué)理論，建立了橋梁工程項目風險模糊層次分析模型，并將此模型在一座特大橋項目中運用，驗證了這種風險評估方法的有效性和實用性。

通過上述分析可知，大多數(shù)專家學(xué)者對危險貨物、集裝箱多式聯(lián)運進行研究，很少對危險貨物和集裝箱多式聯(lián)運的安全評價進行研究，故有必要對危險貨物集裝箱多式聯(lián)運進行安全評價。本文通過建立危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價模型，找出危險貨物集裝箱多式聯(lián)運主要影響因素，為危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價體系的建立提供一定的理論依據(jù)。

2 危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價

針對粗糙集理論確定權(quán)重的客觀性和AHP方法確定權(quán)重的主觀性，結(jié)合粗糙集和AHP方法，建立屬性權(quán)重最優(yōu)化模型。

2.1 AHP方法模型建立

層次分析法能夠從主觀上確定各級指標的權(quán)重[10]，主要步驟如下：

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。將所有因素進行分組，每一組作為一個層次，按目標層、準則層和方案層排列。

（2）構(gòu)建判斷矩陣。各因素之間根據(jù)專家兩兩比較判斷并進行定量化，見表1，形成判斷矩陣。

表1 判斷矩陣標度表

（3）確定層次排序。通過采用方根法確定某一層上各因素對上層因素相對重要性的權(quán)重，首先計算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi，計算Mi的n次方根Wi，再對向量進行歸一化，W即為權(quán)重值。

（4）一致性檢驗。首先計算判斷矩陣的最大特征根λmax，其次計算判斷矩陣的偏離一致性指標IC，再確定判斷矩陣的平均隨機一致性指標IR，見表2。

表2 1-9階判斷矩陣的平均隨機一致性指標

最后計算判斷矩陣的隨機一致性比率RC：RC=IC/IR，當RC＜0.1時，即認為滿足一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣，直到滿足一致性為止。

2.2 粗糙集理論

2.3 組合判斷矩陣的構(gòu)造

A是由AHP方法得到的主觀判斷矩陣，B是由粗糙集理論得到的客觀判斷矩陣，C為兩者的組合矩陣[10]。

建立最優(yōu)化模型：

該最優(yōu)化模型在可行域上有唯一解：

式中：μ也稱為經(jīng)驗因子，反映主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的相對重要程度；μ越大，表示主觀權(quán)重（專家評分）越重要；μ越小，表示客觀權(quán)重越重要?？筛鶕?jù)決策者的偏好，選擇合適的經(jīng)驗因子。

3 案例分析

3.1 基于AHP方法建立危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價指標體系

根據(jù)危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全影響因素建立綜合評價（O）指標體系（如圖1所示）：一是設(shè)備設(shè)施（A1），包括辦理站（a）、載運工具（b）、裝卸設(shè)備（c）、消防等防護設(shè)備（d）、清理設(shè)備（e）；二是人力資源（A2），包括危險貨物作業(yè)人員（f）、危險貨物管理人員（g）；三是運輸方式的轉(zhuǎn)換（A3），包括公路與鐵路換裝（h）、鐵路與水運換裝（i）、公路與水運換裝（j）。

圖1 危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價層次結(jié)構(gòu)

危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全主要與設(shè)備設(shè)施、人力資源、運輸方式轉(zhuǎn)換密切相關(guān)。

（1）設(shè)備設(shè)施。辦理站規(guī)模的大小、安檢設(shè)備的配置、載運工具的種類，裝卸設(shè)備的效率、消防等安全防護設(shè)備、清理設(shè)備的不同對危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全影響很大。

（2）人力資源。在多式聯(lián)運過程中，需要進行多個作業(yè)環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都需要專業(yè)的工作人員。危險貨物作業(yè)人員和危險貨物管理人員是直接與危險貨物接觸的人員，其作業(yè)的專業(yè)程度、作業(yè)效率等對危險貨物集裝箱多式聯(lián)運的安全影響很大。

（3）運輸方式的轉(zhuǎn)換。多式聯(lián)運過程中，必不可少的需要運輸方式的轉(zhuǎn)換，危險貨物集裝在各種運輸方式的換裝效率和安全性對危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全影響很大。

采用AHP方法，結(jié)合層次結(jié)構(gòu)模型和專家意見，對一級指標相對總目標的權(quán)重進行計算，得到層次總排序，見表3。

表3 危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價各指標總排序

總排序一致性檢驗為：CI=0.048 3，RI=0.540，CR= CI/RI=0.089＜0.1，滿足一致性檢驗。

3.2 基于粗糙集理論確定指標權(quán)重

表4 危險貨物集裝箱多式聯(lián)運安全評價決策系統(tǒng)

根據(jù)粗糙集基本理論知識（重要度和權(quán)重求解方法），確定一級指標的權(quán)重，同理確定二級指標的權(quán)重，見表5。

通過粗糙集的方法確定一級和二級指標的客觀權(quán)重，比較符合實際情況。

表5 一級指標和二級指標權(quán)重

3.3 組合權(quán)重的確定及對象評價

對式（2）中μ分別取0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，對最終結(jié)果進行分析。

表6 不同μ值的一級指標組合權(quán)重

表7 不同μ值的二級指標組合權(quán)重

通過對不同μ值的變換，得到不同的組合權(quán)重，由表7可知，不同μ值的變換對影響因素相對的排序變化不大，各影響因素權(quán)重大小依次為f、g、b、c、d、a、h、i、j。其中主要影響因素有危險貨物作業(yè)人員和危險貨物管理人員、載運工具和裝卸設(shè)備。危險貨物作業(yè)人員和管理人員與危險貨物直接接觸，容易造成誤操作而產(chǎn)生事故隱患或直接導(dǎo)致事故的發(fā)生；載運工具、裝卸設(shè)備不同，運輸效率、裝卸效率和安全性也不同，嚴重影響危險貨物集裝箱多式聯(lián)運；消防設(shè)施設(shè)備的不健全和不完善會導(dǎo)致事故發(fā)生后不能及時救援；我國鐵路的危險貨物集裝辦理站很少，幾乎都不能辦理危險貨物集裝箱；有些貨物在一種運輸方式上是普通貨物，而在另一種運輸方式上是危險貨物，多式聯(lián)運的過程需要對其進行換裝，且要進行安全的換裝。

4 結(jié)論

本文的方法結(jié)合了粗糙集和層次分析法的優(yōu)點，在一定程度上克服了層次分析法在分析問題時的不足，建立了基于粗糙集和層次分析法的危險貨物多式聯(lián)運安全評價方法，通過對各級指標的組合權(quán)重進行分析，找出危險貨物多式聯(lián)運的主要影響因素，為危險貨物多式聯(lián)運安全評價和安全防護的進一步的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

[1]滕起超.危險貨物集裝箱多式聯(lián)運開辦條件研究[D].北京:北京交通大學(xué),2015.

[2]張亮.發(fā)展危險貨物集裝箱運輸之分析[J].科技信息,2013, (21):183.

[3]徐冠軍.危險貨物集裝箱運輸?shù)膬?yōu)越性與裝運事項[J].航海技術(shù),2001,(2):20-21.

[4]劉赫.鐵路危險貨物集裝箱運輸發(fā)展的對策[J].鐵道貨運, 2013,31(5):51-54.

[5]王喆,蔡夢賢.基于突變理論的鐵路危險貨物辦理站安全評價[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版),2012,36(1): 141-144.

[6]賈曉燕,?；菝?基于風險分析的鐵路危險貨物安全運輸研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報,2009,28(6):126-130.

[7]李志平,路鐵軍.基于灰色層次分析法的供應(yīng)商評價選擇應(yīng)用研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2012,6(4):13-18.

[8]張超.基于多層次灰色評價法的鐵路危險貨物辦理站運輸安全綜合評價[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014, 27(3):84-89.

[9]陳軍,張德明,藺亞虎.基于模糊層次分析方法大型橋梁工程項目風險評估[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010, 23(3):29-33.

[10]葉軍,王磊.一種基于粗糙集和層次分析法的綜合評價方法研究[J].計算機應(yīng)用研究,2010,27(7):2 486-2 488.

[11]陳鑫.基于模糊層次分析法的高速公路隧道施工風險評價研究[D].石家莊:石家莊鐵道大學(xué),2014.

Comprehensive Safety Evaluation of Containerized Inter-modal Transportation of Hazardous Cargo Based on AHP and Rough Set

Huang Kai,Li Shengdong
(School of Transportation&Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)

In this paper,based on a review of relevant literatures,we analyzed the factors influencing the containerized inter-modal transportation of hazardous cargoes,then after comprehensively considering the advantage and disadvantage of the AHP and rough set, established the safety evaluation process based on the two,and at the end,introduced its working mechanism.

hazardous cargo;container;inter-modal transportation;AHP;rough set

U16;F224

A

1005-152X(2016)10-0074-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.10.019

2016-08-02

黃凱（1992-），四川成都人，西南交通大學(xué)交通運輸與物流學(xué)院學(xué)生。