基于ELECTRE法的城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)排序

張 莉，張 馳，肖麗群，蒲卓然

(四川師范大學(xué)工學(xué)院，四川成都610101)

城市軌道交通建設(shè)工程具有投資大、施工周期長(zhǎng)、施工項(xiàng)目多、施工技術(shù)復(fù)雜、不可預(yù)見因素多以及社會(huì)影響大等特點(diǎn)，是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)建設(shè)工程［1］。城市軌道交通的迅速發(fā)展，使得相關(guān)各方面的資源緊張，建設(shè)期間事故發(fā)生率也隨之增加。因此如何加強(qiáng)城市軌道交通建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，減少事故發(fā)生，是城市軌道交通建設(shè)的重中之重。

在風(fēng)險(xiǎn)管理中，城市軌道交通工程建設(shè)中存在大量風(fēng)險(xiǎn)，與此同時(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理所擁有的資源，如人員、資金和時(shí)間等都是有限的。因此，是否應(yīng)對(duì)其中部分風(fēng)險(xiǎn)投入更多的關(guān)注度?哪些風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)投入較多的關(guān)注度?應(yīng)如何合理分配風(fēng)險(xiǎn)管理資源?要解決這些問題都需要對(duì)城市軌道交通工程建設(shè)期的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，識(shí)別出需要重點(diǎn)關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)因素，有的放矢地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，合理配置資源。

基于此，文章在風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)的指導(dǎo)下，從風(fēng)險(xiǎn)的自然屬性和風(fēng)險(xiǎn)管理活動(dòng)兩個(gè)角度來確立風(fēng)險(xiǎn)排序的評(píng)價(jià)指標(biāo)。為了克服傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)影響相乘的缺陷，運(yùn)用ELECTRE方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，最后結(jié)合實(shí)例進(jìn)行檢驗(yàn)。

1 風(fēng)險(xiǎn)排序的評(píng)價(jià)指標(biāo)

一直以來對(duì)風(fēng)險(xiǎn)排序大部分學(xué)者都是從風(fēng)險(xiǎn)的定義出發(fā)，即風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率和風(fēng)險(xiǎn)影響兩個(gè)方面來衡量風(fēng)險(xiǎn)的重要程度。范益群根據(jù)可靠度，運(yùn)用改進(jìn)的AHP法對(duì)地鐵深基坑和區(qū)間施工階段風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和損失進(jìn)行評(píng)價(jià)［2］。陳龍(2004)運(yùn)用改進(jìn)成信心指數(shù)法，得到了軟土地盾構(gòu)隧道施工期主要風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生概率及損失［3］。周榮義運(yùn)用FMEA分析了盾構(gòu)施工過程中各風(fēng)險(xiǎn)因素的損失［4］。侯艷娟(2007)等利用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)地鐵隧道開挖對(duì)周邊建筑物的影響進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估［5］。黃宏偉等人(2009)采用專家調(diào)查法和CIM模型，將工程風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上海長(zhǎng)江盾構(gòu)隧道工程開展了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究［6］。楊更社等人利用模糊層次綜合評(píng)判法建立了西安地鐵1號(hào)線區(qū)間特殊地段施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，得出了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率［7］。鐘威等人采用R=P×C，得到了各風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)［8］。計(jì)算方法，李聰?shù)热诉\(yùn)用基于集對(duì)分析的五元聯(lián)系數(shù)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型，建立了地鐵施工系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系，分析地鐵施工的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢(shì)［9］。

以上研究大都是從風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和影響嚴(yán)重程度兩個(gè)角度來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由于城市軌道交通項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)復(fù)雜多變，僅僅考慮風(fēng)險(xiǎn)的自然屬性，這樣的評(píng)價(jià)指標(biāo)是不全面和不科學(xué)的，因此在確定風(fēng)險(xiǎn)排序時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)險(xiǎn)的多維性。本文從風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率、風(fēng)險(xiǎn)影響、可預(yù)知性和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力四個(gè)維度刻畫風(fēng)險(xiǎn)，為了避免傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣方法中乘積效應(yīng)的缺陷，運(yùn)用常用的ELECTRE的多屬性決策方法對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序。

2 簡(jiǎn)化的ELECTRE法

ELECTRE方法的核心是風(fēng)險(xiǎn)間的級(jí)別高于關(guān)系，再運(yùn)用級(jí)別高于關(guān)系從一系列風(fēng)險(xiǎn)中篩選出某些相對(duì)級(jí)別較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)用凈優(yōu)勢(shì)值和ELECTRE法修正模型［10］對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，避免了傳統(tǒng)ELECTRE方法由于閾值的主觀性使結(jié)果有所差異，也方便排序。

(1)從m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)n個(gè)風(fēng)險(xiǎn)a1，a2，…，an進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)值，得到矩陣A。

(2)計(jì)算正規(guī)化矩陣。將矩陣A的列向量加以正規(guī)化得到矩陣R。

(3)計(jì)算權(quán)重正規(guī)化矩陣vij。權(quán)重用W(j=1，2，…，m)表示，Wj表示第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的重要性程度。其中wj=1。

(4)將權(quán)重正規(guī)化V中任兩個(gè)不同行進(jìn)行比較，如果第k列中第i行的v值比第j行的v值高，則k歸類于一致性集合Cij，否則屬于非一致性集合Dij，其中k=1，2，…，m。一致性集合和非一致性集合的表達(dá)式表示如下：

(5)求一致性矩陣。將每個(gè)一致性集合中各元素代表的指標(biāo)權(quán)重相加，得到一致性矩陣C。

式中：cij表示風(fēng)險(xiǎn)ai比風(fēng)險(xiǎn)aj的相對(duì)優(yōu)勢(shì)指數(shù)。

(6)求非一致性矩陣。將每個(gè)非一致性集合中元素所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的加權(quán)指標(biāo)值之差的除以兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)所有加權(quán)指標(biāo)值之差的最大值就是兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)劣勢(shì)指數(shù)dij。表達(dá)式如下。

式中：dij表示風(fēng)險(xiǎn)ai比風(fēng)險(xiǎn)aj的相對(duì)劣勢(shì)指數(shù)，其值越小，ai劣于aj的程度越小。

(7)求修正型非一致性矩陣。

(8)修正型加權(quán)合計(jì)矩陣。

(9)求凈優(yōu)勢(shì)值。

其中CK越大，說明風(fēng)險(xiǎn)ak越大。

(10)排序。根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)的凈優(yōu)勢(shì)值進(jìn)行排序，就可以得到各風(fēng)險(xiǎn)最終的排序。

3 實(shí)例分析

本文案例選取某地鐵建設(shè)工程其中一段站區(qū)間為例，以參與建設(shè)該地鐵工程的施工項(xiàng)目管理的專家學(xué)者為調(diào)研對(duì)象，通過查閱類似工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)資料和征詢相關(guān)專家意見，識(shí)別出了數(shù)十種風(fēng)險(xiǎn)，選取了其中最主要的5種風(fēng)險(xiǎn)：坍塌 (A1)、設(shè)計(jì)失誤 (A2)、地下管線破壞 (A3)、環(huán)境污染 (A4)、機(jī)械故障及事故 (A5)。同時(shí)由專家從風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率、風(fēng)險(xiǎn)影響、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力、風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)見性4個(gè)方面給出評(píng)分，結(jié)果詳見表1。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重采用層次分析法進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果為w=(0.123，0.46，0.35，0.061) 。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與指標(biāo)評(píng)價(jià)值

凈優(yōu)勢(shì)值計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)排序。

一致性矩陣：

非一致性矩陣：

修正型非一致性矩陣：

修正型加權(quán)合計(jì)矩陣：

5種最主要的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的凈優(yōu)勢(shì)值分別為C1=2.75，C2=-2.95，C3=-1.22，C4=0.57，C5=2.21。根據(jù)凈優(yōu)勢(shì)值越大風(fēng)險(xiǎn)越大的原則，就有A1＞A5＞A4＞A3＞A2。因此坍塌是風(fēng)險(xiǎn)最大的，其次是機(jī)械故障及機(jī)械事故和環(huán)境污染，最后是地下管線破壞和設(shè)計(jì)失誤。在進(jìn)行地鐵建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)應(yīng)該投入更多的資源在坍塌和機(jī)械故障及機(jī)械事故上，設(shè)計(jì)失誤可以投入相對(duì)較少的資源。

4 結(jié)束語

風(fēng)險(xiǎn)排序是安全風(fēng)險(xiǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，也是安全風(fēng)險(xiǎn)管理的重要內(nèi)容。由于時(shí)間、預(yù)算等因素的限制，為了同時(shí)處理所有風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)排序能適當(dāng)及時(shí)地反映在風(fēng)險(xiǎn)管理中，這有助于提出有效的風(fēng)險(xiǎn)降低措施。文章在風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)指導(dǎo)下，基于建設(shè)單位的風(fēng)險(xiǎn)管理能力和水平，從風(fēng)險(xiǎn)的自然屬性和管理屬性兩個(gè)方面確立評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用ELECTRE法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，為合理分配資源提供依據(jù)，有助于管理者做出科學(xué)的決策。