基于AHP和灰色聚類的?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)

張 宇 呂淑然教授 王婉青

(首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 管理工程學(xué)院，北京 100070)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)步增長(zhǎng)，交通運(yùn)輸業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)之一，人們對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品(以下簡(jiǎn)稱?；?的需求也在不斷增加。在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷售?；返倪^(guò)程中，由于其易燃、易爆、有毒、不穩(wěn)定等特點(diǎn)，易導(dǎo)致燃燒、爆炸、中毒等事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008-2018年，我國(guó)發(fā)生的?；返缆愤\(yùn)輸事故多達(dá)4000起[1]。因此，危化品道路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)成為現(xiàn)階段?；返缆愤\(yùn)輸行業(yè)的重要課題之一，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)方面的研究已取得了一定的進(jìn)展。例如，李長(zhǎng)龍[2]針對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸安全問(wèn)題，利用Mamdani型模糊推理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行研究。李懷俊[3]建立了基于BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的?；愤\(yùn)輸企業(yè)安全評(píng)價(jià)模型。李建民等[4]利用模糊集理論和證據(jù)合成理論對(duì)所構(gòu)建的海上危化品運(yùn)輸系統(tǒng)的整體安全性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。Lower等[5]提出了基于模糊風(fēng)險(xiǎn)矩陣的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，將其用于對(duì)空運(yùn)事故進(jìn)行定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。Jianghua Zhang等[6]利用信息擴(kuò)散理論對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸事故率進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并利用GIS仿真技術(shù)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸事故結(jié)果進(jìn)行了分析。

雖然國(guó)內(nèi)外針對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)的研究已取得一定的成果，但大部分學(xué)者的研究?jī)H局限于指標(biāo)體系的建立和權(quán)重的計(jì)算，并未對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸?shù)陌踩赃M(jìn)行等級(jí)劃分。其次，以往的研究并未充分考慮危化品運(yùn)輸系統(tǒng)的信息不充分性和事故因素不確定性。為了避免這些因素影響評(píng)價(jià)結(jié)果，本文利用灰色聚類分析法對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

1 ?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

通過(guò)對(duì)35起?；返缆愤\(yùn)輸事故原因的統(tǒng)計(jì)分析顯示，安全意識(shí)不高、管理缺陷、?；穬?chǔ)罐泄漏、交通情況、對(duì)所載?；返牧私馇闆r等是造成事故的主要原因。為系統(tǒng)地評(píng)價(jià)?；返缆愤\(yùn)輸安全，在事故原因統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)文獻(xiàn)[7-9]以及《中華人民共和國(guó)道路運(yùn)輸條例》《道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)定》《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》等相關(guān)國(guó)家法律法規(guī)，得出?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。

表1 危化品道路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

續(xù)表

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

應(yīng)用層次分析法，對(duì)各層評(píng)價(jià)指標(biāo)兩兩比較，得出反映各層評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)重要性的權(quán)重，最終計(jì)算總權(quán)重并進(jìn)行綜合排序。其具體步驟詳見(jiàn)文獻(xiàn)[10-11]。

邀請(qǐng)危化品道路運(yùn)輸行業(yè)內(nèi)5名資深專家，對(duì)表1所建立的?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)打分，得到相應(yīng)的判斷矩陣。

根據(jù)層次分析法步驟，計(jì)算得到一級(jí)指標(biāo)權(quán)重值，見(jiàn)表2，其他各指標(biāo)權(quán)重與層次總權(quán)重排序，見(jiàn)表3。其中，各判斷矩陣均通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

表2 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重值

由表3可知，危化品包裝情況所占權(quán)重最大，達(dá)到總比例的17.12%，說(shuō)明在危化品道路運(yùn)輸過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格檢查?；钒b的密閉性；其次，車輛性能情況也十分重要，占到總比重的10.80%，所以?；愤\(yùn)輸企業(yè)應(yīng)時(shí)刻注意運(yùn)輸車輛的情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即對(duì)其進(jìn)行處理；最后，人員對(duì)所載?；返牧私馇闆r也非常關(guān)鍵，占到總比重的9.41%，因此企業(yè)應(yīng)采取相應(yīng)措施加大運(yùn)輸人員對(duì)所載?；返牧私馇闆r，以保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。?；返缆愤\(yùn)輸企業(yè)安全管理部門(mén)也可依據(jù)表3定期對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，找出薄弱環(huán)節(jié)并制定合理的管控措施，將?；返缆愤\(yùn)輸事故防患于未然。

2 基于灰色聚類分析的?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)

由于導(dǎo)致危化品道路運(yùn)輸事故的因素多以及數(shù)據(jù)灰色性的特點(diǎn)，首先對(duì)危化品道路運(yùn)輸?shù)陌踩燃?jí)進(jìn)行規(guī)定；其次結(jié)合表3中得到的二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，利用灰色聚類分析評(píng)價(jià)?；返缆愤\(yùn)輸?shù)陌踩燃?jí)。

表3 層次總排序表

2.1 建立?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)等級(jí)

依據(jù)參考文獻(xiàn)[12]對(duì)高層建筑火災(zāi)安全等級(jí)的劃分準(zhǔn)則，并結(jié)合?；返缆愤\(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，將危化品道路運(yùn)輸安全等級(jí)劃分為安全、較安全、一般安全、較危險(xiǎn)、危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的機(jī)會(huì)均等原則將5個(gè)等級(jí)均等劃分到區(qū)間(0，10]內(nèi)，見(jiàn)表4。

表4 安全等級(jí)區(qū)間劃分表

2.2 危險(xiǎn)化學(xué)品道路運(yùn)輸安全灰色聚類分析

針對(duì)部分?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息不完整、信息之間相互作用難以量化等問(wèn)題，可將其看作灰色系統(tǒng)[13]來(lái)求解?；疑垲惙治?Grey Clustering Analysis)是灰色理論的重要組成部分，該方法對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的指標(biāo)信息要求較低，同時(shí)具有模糊性和灰色性，與?；返缆愤\(yùn)輸事故的特點(diǎn)十分契合，能夠較好地對(duì)其安全性做出合理的評(píng)價(jià)。灰色聚類分析具體流程，如下圖。

圖 灰色聚類分析流程圖

(1)灰類及灰色白化權(quán)函數(shù)的確定。

灰類中心點(diǎn)確定的合理性將影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)以往學(xué)者的評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)選取灰類最大程度的點(diǎn)作為中心點(diǎn)，即選擇中心點(diǎn)向量U=(9，7，5，3，1)為灰類中心點(diǎn)。本文采用王化中等[14]提出的中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)，并結(jié)合?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，構(gòu)建了?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)的灰類和灰色白化權(quán)函數(shù)，見(jiàn)表5。

表5 ?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)灰色白化權(quán)函數(shù)

續(xù)表

注：dijk表示專家k在指標(biāo)i下對(duì)指標(biāo)j的打分值，k=1，2，…，p，其中p為專家個(gè)數(shù)。

(2)灰色聚類分析的步驟。

①建立評(píng)價(jià)矩陣：依據(jù)安全等級(jí)的范圍，通過(guò)p位專家對(duì)指標(biāo)Aij進(jìn)行打分，建立評(píng)價(jià)矩陣Di=[dijk]s×p，其中dijk指專家對(duì)指標(biāo)i下二級(jí)指標(biāo)j的打分(k=1，2，…，p)，s指待評(píng)價(jià)因素的個(gè)數(shù)。

(1)

③構(gòu)建聚類評(píng)價(jià)矩陣：運(yùn)用式(2)得到二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣Zi：

Zi=wi·Ri

(2)

假設(shè)合成得到的一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣為Z0=[Z1Z2…Zn]，運(yùn)用式(3)得到最終的灰色聚類評(píng)價(jià)矩陣M：

M=w0·Z0

(3)

④合成最終評(píng)價(jià)值Q：采用傳統(tǒng)的最大權(quán)值確定灰色評(píng)估的結(jié)果，可能會(huì)造成指標(biāo)信息的丟失，為了避免這個(gè)情況，現(xiàn)通過(guò)式(4)將向量M與閾值U合成，得到?；返缆愤\(yùn)輸安全等級(jí)的大小[15]。

Q=M·UT

(4)

本文通過(guò)Python編程實(shí)現(xiàn)步驟①-④的計(jì)算。

3 實(shí)例分析

成立于2009年的C?；愤\(yùn)輸企業(yè)，經(jīng)多年發(fā)展成為集公路運(yùn)輸、危險(xiǎn)品貨物運(yùn)輸為主，兼?zhèn)}儲(chǔ)、配送于一體的綜合性企業(yè)，擁有9.7t、3.5t和1.25t等不同噸位的危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛和專業(yè)的危運(yùn)司機(jī)、押運(yùn)員。此外，公司還引進(jìn)了先進(jìn)的管理體系和GPS監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)車輛運(yùn)行進(jìn)行全程監(jiān)控。

根據(jù)?；返缆愤\(yùn)輸安全等級(jí)的范圍以及表5中對(duì)應(yīng)的灰色白化權(quán)函數(shù)，采用該行業(yè)5個(gè)專家對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)二級(jí)指標(biāo)的主觀打分，建立了矩陣Di：

利用式(1)求得權(quán)矩陣Ri：

運(yùn)用式(2)得到二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣Zi，構(gòu)建出一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣Z0：

運(yùn)用式(3)計(jì)算出該企業(yè)?；返缆愤\(yùn)輸安全灰色聚類評(píng)價(jià)矩陣M：

M= [0.250 0.320 0.343 0.087 0.000 0]

通過(guò)式(4)將向量M與閾值U進(jìn)行集成，得到?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)綜合值Q：

Q=M·UT= 6.465

參考本文表4制定的危化品道路運(yùn)輸安全等級(jí)，可得該企業(yè)屬于較安全等級(jí)，其安全水平還有一定的提升空間。權(quán)矩陣的計(jì)算結(jié)果顯示，該企業(yè)的安全防護(hù)設(shè)備、交通狀況、安全管理制度落實(shí)情況、車輛監(jiān)控實(shí)時(shí)化與全面化程度、安全意識(shí)5個(gè)指標(biāo)安全性較低，需重點(diǎn)關(guān)注。因此，C企業(yè)應(yīng)對(duì)安全防護(hù)設(shè)備定期檢查以排除安全隱患，管理人員和運(yùn)輸人員在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻注意交通狀況，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全管理制度落實(shí)和車輛監(jiān)控實(shí)時(shí)化與全面化程度以提高員工的安全意識(shí)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)?；愤\(yùn)輸過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行分析和應(yīng)用，得到以下結(jié)論：

(1)通過(guò)對(duì)?；返缆愤\(yùn)輸事故原因統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研及法律法規(guī)查閱，建立了危化品道路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得出了各指標(biāo)的權(quán)重。

(2)為避免指標(biāo)信息存在不完整、信息之間作用關(guān)系難以量化的問(wèn)題，將?；返缆愤\(yùn)輸安全評(píng)價(jià)指標(biāo)視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，運(yùn)用灰色聚類分析對(duì)指標(biāo)信息進(jìn)行聚類，得到待評(píng)價(jià)企業(yè)的?；返缆愤\(yùn)輸安全等級(jí)。

(3)采用基于灰色聚類分析的危化品道路運(yùn)輸安全評(píng)價(jià)模型對(duì)C企業(yè)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果符合客觀實(shí)際，驗(yàn)證了該模型的有效性。同時(shí)為該企業(yè)日常安全管理提供了重要的決策參考。