基于AHP/DEA的鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)

王璞 董玉亮

摘 要：針對(duì)鐵路應(yīng)急管理中多應(yīng)急點(diǎn)——多資源調(diào)度情況下需要考慮各應(yīng)急點(diǎn)對(duì)資源需求緊急度的問(wèn)題，給出一種基于層次分析法/包絡(luò)分析法（AHP/DEA）的資源需求緊急度評(píng)價(jià)方法。通過(guò)構(gòu)建應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)框架，建立了應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并給出了評(píng)價(jià)指標(biāo)量化方法，建立了基于AHP/DEA的鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)計(jì)算模型，并通過(guò)某路局的實(shí)際案例加以驗(yàn)證。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明，該方法具有很好的實(shí)用性，可為下一步的分階段合理資源調(diào)度提供幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路運(yùn)輸;需求緊急度評(píng)價(jià);AHP/DEA評(píng)價(jià)方法;鐵路應(yīng)急資源;應(yīng)急物資管理

中圖分類號(hào)：U298.6? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1673-291X（2019）02-0031-03

引言

近年來(lái)，我國(guó)鐵路突發(fā)事件屢有發(fā)生，以某鐵路局為例，1998—2017年統(tǒng)計(jì)發(fā)生應(yīng)急事件約275起，其中自然災(zāi)害60起，事故災(zāi)難213起，公共衛(wèi)生事件12起，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)時(shí)有發(fā)生的各類突發(fā)事件，積極開(kāi)展應(yīng)急物流調(diào)度研究，在短時(shí)間內(nèi)高效地調(diào)集相關(guān)物資，并將其快速運(yùn)送、及時(shí)發(fā)放，對(duì)于提高應(yīng)急響應(yīng)能力、減少災(zāi)害影響、降低生命財(cái)產(chǎn)損失具有重要的意義[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，鐵路應(yīng)急資源調(diào)度的及時(shí)有效性是決定鐵路應(yīng)急救援成效的關(guān)鍵一環(huán)。鐵路應(yīng)急資源調(diào)度包括單應(yīng)急點(diǎn)—單一資源調(diào)度，單應(yīng)急點(diǎn)—多種資源調(diào)度和多應(yīng)急點(diǎn)—多種資源調(diào)度。當(dāng)多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，需要進(jìn)行多應(yīng)急點(diǎn)調(diào)度，為保證應(yīng)急資源的快速、及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)度，需要考慮應(yīng)急點(diǎn)對(duì)資源需求的緊急度[3-4]。

當(dāng)前，對(duì)應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)的研究較少，見(jiàn)諸文獻(xiàn)報(bào)道的僅有分級(jí)評(píng)價(jià)法[5-7]和基于模糊綜合評(píng)判的應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)[3]。前者是憑借主觀判斷將應(yīng)急資源按照重要性、可得性、時(shí)效性等因素分成 4 級(jí)，并按級(jí)別進(jìn)行調(diào)度，但這種靜態(tài)分級(jí)方式并沒(méi)有考慮應(yīng)急資源的時(shí)間和空間效用價(jià)值。后者考慮了應(yīng)急資源的時(shí)間和空間效用，建立了資源需求緊急度評(píng)價(jià)指標(biāo)，并用模糊綜合評(píng)判方法實(shí)現(xiàn)了鐵路應(yīng)急資源需求緊急度的評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)采用層次分析法（AHP）確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)間的權(quán)重[3]，AHP能充分反映決策者的偏好，但當(dāng)指標(biāo)過(guò)多的時(shí)候，會(huì)給專家的主觀判斷帶來(lái)困難，也容易使得判斷矩陣具有不一致性。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）方法采用變化權(quán)來(lái)對(duì)各決策單元（DMU）進(jìn)行評(píng)價(jià)，但不能有效地區(qū)分決策單元的優(yōu)劣，并且評(píng)價(jià)結(jié)果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)決策單元的完全排序，DEA的局部最優(yōu)性也沒(méi)有得到改善[8]。因此，本文首先建立鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后從DEA和AHP方法各自的特點(diǎn)出發(fā)構(gòu)造了DEA/AHP的混合模型實(shí)現(xiàn)鐵路應(yīng)急資源需求緊急度的評(píng)價(jià)。

一、鐵路應(yīng)急物資需求緊急度評(píng)價(jià)模型

（一）物資需求緊急度評(píng)價(jià)框架

鐵路應(yīng)急物資針對(duì)某應(yīng)急點(diǎn)的需求緊急度評(píng)價(jià)框架如圖1所示。圖中最底層為評(píng)價(jià)指標(biāo)層，包括評(píng)價(jià)模型的輸入評(píng)價(jià)指標(biāo)和模型輸出評(píng)價(jià)指標(biāo);中間層為評(píng)價(jià)層，在該層進(jìn)行該物資對(duì)不同應(yīng)急點(diǎn)的需求緊急度評(píng)價(jià);最上層為評(píng)價(jià)結(jié)果層。

（二）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及指標(biāo)量化

鐵路突發(fā)事件發(fā)生后，當(dāng)影響范圍或規(guī)模較大，同時(shí)造成多處受災(zāi)時(shí)，由于各個(gè)應(yīng)急點(diǎn)的位置、受災(zāi)等級(jí)等不同，在不同時(shí)間段各個(gè)應(yīng)急點(diǎn)對(duì)同種或不同種應(yīng)急資源的需求緊急程度存在一定的差異。鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)指標(biāo)如表 1 所示。

各指標(biāo)又分為定性（影響因素不能給出明確確定）和定量（影響因素能夠給出明確確定）兩種指標(biāo)。定性指標(biāo)采用模糊化處理，5個(gè)等級(jí)（輕微、輕、中等、嚴(yán)重、非常嚴(yán)重）分別用（1、2、3、4、5）進(jìn)行量化。定量指標(biāo)直接由數(shù)量表示，用1、2、3、4、5表示受損線路五個(gè)等級(jí)（地方鐵路、國(guó)鐵其他等級(jí)、國(guó)鐵II級(jí)、國(guó)鐵I級(jí)、高鐵），用1、2表示資源專用程度兩個(gè)等級(jí)（非專用、專用），數(shù)字越大表示等級(jí)越高。

（三）基于AHP與DEA的鐵路應(yīng)急物資需求緊急度評(píng)價(jià)模型

在鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)問(wèn)題中，假定有n個(gè)備選資源應(yīng)急點(diǎn)，已確定采用m個(gè)輸入評(píng)價(jià)指標(biāo)和s個(gè)輸出評(píng)價(jià)指標(biāo)。這n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的輸入、輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)如下：

評(píng)價(jià)單元：DMU1，DMU2，…，DMUn;輸入指標(biāo)：x1，x2，…，xn;輸出指標(biāo)y1，y2，…，yn。其中，xi=（x1i，x2i，…，xmi）T，yj=（y1i，y2i，…，ysi）T，分別為評(píng)價(jià)單元DMUi的輸入、輸出指標(biāo)數(shù)據(jù)。

根據(jù)選定的輸入、輸出指標(biāo)體系，對(duì)第i個(gè)決策單元可建立一般意義上的DEA模型：

在實(shí)際問(wèn)題中，往往有較多的決策單元都能取到最大的效率值1，因此，僅用E一般不能區(qū)分這些決策單元的優(yōu)劣。此外，模型（1）讓每一個(gè)DMUi用最有利于自己的權(quán)重wi計(jì)算出Eii，這種只重視少數(shù)有利的輸入和輸出指標(biāo)，而不重視其他指標(biāo)的現(xiàn)象，使模型（1）計(jì)算出的自我評(píng)價(jià)值E不能完全反映出DMU的優(yōu)劣。為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入交叉評(píng)價(jià)機(jī)制。交叉評(píng)價(jià)（cross—evaluation）的基本思想是：用每一個(gè)DMUi的最佳權(quán)重w*i計(jì)算其他DMUk的效率值，得交叉評(píng)價(jià)值為

一般，對(duì)于n個(gè)決策單元兩兩效率的比較值為aij=（Eii+Eij）/（Ejj+Eji），并且，aij=1/aji，aii=1。構(gòu)造出的判斷矩陣如下：

由上面的DEA方法構(gòu)造出的判斷矩陣不包含主觀性，因此不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。運(yùn)用層次分析法解出最大的特征值和相應(yīng)的特征向量。由于這里的層次分析法只有一層，所以排在第i位的特征向量也就反映了第i個(gè)決策單元的優(yōu)先度。

二、實(shí)例分析

2011年6月成都鐵路局轄區(qū)發(fā)生特大暴雨并引起多處洪水塌方，救援工作需要同時(shí)對(duì)三個(gè)災(zāi)難點(diǎn)展開(kāi)。災(zāi)難點(diǎn)1處于客運(yùn)專線，線路及沿線受損較輕。災(zāi)難點(diǎn)2位于地方貨運(yùn)專線，線路及沿線受損較嚴(yán)重。災(zāi)難點(diǎn)3在客貨混跑的一般線路，線路及沿線受損嚴(yán)重。三個(gè)災(zāi)難點(diǎn)都需要鋼軌、鐵路道渣、木枕普枕、應(yīng)急食品等應(yīng)急物資，但由于運(yùn)力不足，無(wú)法同時(shí)滿足三個(gè)災(zāi)難點(diǎn)的需求。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各應(yīng)急物資對(duì)三個(gè)災(zāi)難點(diǎn)的需求緊急度進(jìn)行排序，然后根據(jù)緊急程度大小進(jìn)行物資調(diào)度。主要應(yīng)急物資需求應(yīng)急度評(píng)價(jià)指標(biāo)量化結(jié)果如表2所示。

利用需求緊急度評(píng)價(jià)計(jì)算模型，計(jì)算得到各應(yīng)急物資針對(duì)不同應(yīng)急點(diǎn)的需求緊急度，評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

可以看出，P60鋼軌、鐵路道渣和木枕普枕對(duì)三個(gè)應(yīng)急點(diǎn)的優(yōu)先順序是：應(yīng)急點(diǎn)1>應(yīng)急點(diǎn)3>應(yīng)急點(diǎn)2;應(yīng)急食品對(duì)三個(gè)應(yīng)急點(diǎn)的優(yōu)先順序是：應(yīng)急點(diǎn)3>應(yīng)急點(diǎn)1>應(yīng)急點(diǎn)2。評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)情況符合。

三、結(jié)論

資源需求緊急度是資源效用的集中體現(xiàn)，應(yīng)急事件處置過(guò)程中資源需求緊急度的有效評(píng)價(jià)有助于優(yōu)化應(yīng)急資源的調(diào)度，保證資源調(diào)度的時(shí)間和空間有效性。本文在分析鐵路應(yīng)急資源需求緊急度評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立了基于AHP和DEA的資源需求緊急度評(píng)價(jià)模型，給出了相應(yīng)算法，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)急資源需求緊急度的合理評(píng)價(jià)可以為運(yùn)力和時(shí)間受限條件下進(jìn)行科學(xué)合理分階段調(diào)度提供決策依據(jù)。

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