基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)分析

陳雍君，吳光曄，張 宇，李冠勛

(1.北京建筑大學(xué)城市經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100044；2.北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；3.中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

城市地下綜合管廊又稱(chēng)“城市生命線(xiàn)走廊”，它是將地上的電力、給排水、通信等管線(xiàn)集中于地下隧道，并設(shè)置有專(zhuān)門(mén)的消防、通風(fēng)、有毒氣體濃度等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃與管理，是城市建設(shè)的生命線(xiàn)。城市地下綜合管廊系統(tǒng)有著較好的穩(wěn)定性，提高了城市發(fā)展建設(shè)的彈性。

由于近幾年城市地下綜合管廊井噴式的發(fā)展以及風(fēng)險(xiǎn)控制經(jīng)驗(yàn)的缺乏，事故頻發(fā)所造成的損失已經(jīng)不容忽視。例如：2010年南京市某一輸送管道可燃?xì)怏w發(fā)生泄漏，引起爆炸事故，導(dǎo)致22人死亡；2013年青島市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)原油運(yùn)輸管道發(fā)生泄漏，直接引起爆炸事故，造成60多人遇難，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)75 172萬(wàn)人民幣；2016年北京市朝陽(yáng)區(qū)天然氣管道發(fā)生泄漏，引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)；2019年北京市通州區(qū)地下綜合管廊燃?xì)夤艿腊l(fā)生火災(zāi)事故，造成1 000余戶(hù)居民停用天然氣2天，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)14.8萬(wàn)元；2019年渭南高新區(qū)某一處綜合管廊結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，造成5名正在地下作業(yè)的工人被埋。大量風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生表明，城市地下綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)事故具有原因復(fù)雜多樣、后果嚴(yán)重的特點(diǎn)，因此城市地下綜合管廊運(yùn)維的安全問(wèn)題應(yīng)該引起高度重視。

隨著城市地下綜合管廊的普及應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市地下綜合管廊的建設(shè)和運(yùn)維安全問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。如楊林等從城市地下綜合管廊整體的視角，對(duì)大量的城市綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行了歸類(lèi)分析，建立了城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)事故基本辨識(shí)體系，為構(gòu)建城市地下綜合管廊運(yùn)維安全評(píng)價(jià)體系提供了基礎(chǔ)；強(qiáng)萬(wàn)明等在城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)分析中引入了全生命周期理論，運(yùn)用德菲爾法和層次分析法對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行篩分和量化，從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面構(gòu)建了城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)安全識(shí)別體系；Abdul Salam等、Zhou等和Rogers等的研究已經(jīng)證明了在城市地下綜合管廊隧道中，公共管線(xiàn)間的耦合關(guān)系、氣體泄漏和爆炸、水管泄漏和破裂、不熟悉操作的工人等都是造成其安全問(wèn)題的重要原因；高紅波等基于上海某深基坑的風(fēng)險(xiǎn)提出了一種貝葉斯網(wǎng)絡(luò)與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法；Zhang等利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型解釋了隧道臨近管道損傷和各個(gè)影響因素之間的變量關(guān)系；陳雍君等采用鏈?zhǔn)絺鲗?dǎo)原則評(píng)估了城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵路徑與關(guān)鍵因素，為從源頭上防范城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)。

總體上看，目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的針對(duì)城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)方面的研究多注重于火災(zāi)、水災(zāi)、管線(xiàn)等風(fēng)險(xiǎn)因素的孤立研究，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)因素(事件)之間耦合關(guān)系方面的研究不足，缺乏風(fēng)險(xiǎn)解釋能力，并且在研究中學(xué)者們僅僅考慮到風(fēng)險(xiǎn)事故的概率問(wèn)題，而忽視了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中風(fēng)險(xiǎn)的后果因素。為了提高對(duì)城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性，為城市地下綜合管廊的日常運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避提供依據(jù)，本文提出了一種基于模糊貝葉斯理論的城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，該方法既利用了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型推理演繹不確定因素的優(yōu)勢(shì)，也結(jié)合了模糊評(píng)價(jià)處理不確定風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，通過(guò)將風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率與后果兩方面融合，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)成因進(jìn)行解釋?zhuān)癸L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更為準(zhǔn)確，能夠有效地為實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)防范提供依據(jù)。

1 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)流程

1.1 貝葉斯理論概述

本研究中貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的建立分為數(shù)據(jù)的處理和模型的訓(xùn)練學(xué)習(xí)兩個(gè)過(guò)程，利用最大期望算法即EM算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交替式參數(shù)估計(jì)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)間的因果概率關(guān)系。

E步：求解隱形變量的現(xiàn)估計(jì)值，其計(jì)算公式為

(1)

M步：將似然函數(shù)最大化以獲得新的參數(shù)值，求取

θ

的值并繼續(xù)進(jìn)行E步，直到收斂為止，其計(jì)算公式為

(2)

(2) 模型的訓(xùn)練學(xué)習(xí)：城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)評(píng)估中，將風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)分為三層(因素、狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn))，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)求解風(fēng)險(xiǎn)概率遵循的融合規(guī)則為

(3)

1.2 基于模糊貝葉斯理論的城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟

應(yīng)用模糊貝葉斯理論對(duì)城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的流程如下：首先，根據(jù)對(duì)城市地下綜合管廊的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)家訪(fǎng)談，識(shí)別出城市地下綜合管廊運(yùn)維過(guò)程中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得出根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率，并利用EM算法對(duì)城市地下綜合管廊的運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行訓(xùn)練，得到各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的概率及其因果關(guān)系；然后，將風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生后果量化取后果損失率，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的發(fā)生概率和后果損失率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到量化后的風(fēng)險(xiǎn)值，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和后果損失率建立模糊風(fēng)險(xiǎn)矩陣，通過(guò)模糊風(fēng)險(xiǎn)矩陣得到隸屬度函數(shù)指標(biāo)體系；最后，將風(fēng)險(xiǎn)值帶入隸屬度函數(shù)指標(biāo)體系，根據(jù)最大隸屬度原則確定出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件的等級(jí)。具體步驟如下：

1.2.1 建立城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生往往是一個(gè)復(fù)雜的災(zāi)害鏈?zhǔn)较到y(tǒng)或?yàn)?zāi)害鏈?zhǔn)竭^(guò)程。本文將風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行歸類(lèi)，利用圖論中鏈?zhǔn)絺鲗?dǎo)法則找到導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的因素，得到城市地下綜合管廊的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)層級(jí)，并構(gòu)建出貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

1.2.2 風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率(

P

)的確定

通過(guò)EM 算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到數(shù)據(jù)的最大期望值估計(jì)與條件概率,建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練與測(cè)試，得到各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合概率與鏈?zhǔn)疥P(guān)系。

取風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率

p

與

P

(風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生對(duì)數(shù)概率)對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)公式為

P

=(10+ln

p

)

/

2，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率

p

小于0

.

000 045時(shí)，假設(shè)為風(fēng)險(xiǎn)不發(fā)生。根據(jù)《鐵路建設(shè)工程風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)規(guī)范》和《隧道風(fēng)險(xiǎn)管理指南》，將城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性劃分為5個(gè)等級(jí)，詳見(jiàn)表1。

表1 城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 模糊風(fēng)險(xiǎn)損失程度(

C

)的計(jì)算

模糊風(fēng)險(xiǎn)損失程度代表了風(fēng)險(xiǎn)事件一旦發(fā)生所造成的后果程度，其計(jì)算公式為

C

=·

(4)

式中：代表風(fēng)險(xiǎn)事件

r

發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)后果對(duì)數(shù)損失率取模糊中值后的等級(jí)向量，即模糊區(qū)間中值向量；代表風(fēng)險(xiǎn)事件

r

各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率等級(jí)向量。(1) 風(fēng)險(xiǎn)后果對(duì)數(shù)損失率的模糊區(qū)間中值向量的確定:其目的是衡量風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生后所引起的后果的大小程度。本研究設(shè)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率

Q

=

T

/T

(其中，

T

為風(fēng)險(xiǎn)事件

i

發(fā)生所造成的損失費(fèi)用；

T

為城市地下綜合管廊項(xiàng)目每0.5 km的總投資),則

Q

(風(fēng)險(xiǎn)后果損失率)的取值范圍為(0

.

000 01,1](當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)事件

i

發(fā)生所造成的損失費(fèi)用

T

大于項(xiàng)目總投資時(shí)，取

Q

=1)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率

Q

小于0

.

000 01時(shí)，假設(shè)為該風(fēng)險(xiǎn)事件

i

發(fā)生所造成的損失可以忽略。取模糊對(duì)數(shù)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的值為5+lg

Q

，城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)后果模糊對(duì)數(shù)損失率等級(jí)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2。

表2 城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)后果模糊對(duì)數(shù)損失率等級(jí)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

(2) 風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量的確定:不同的風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)險(xiǎn)后果等級(jí)概率，風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率是指風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生損失級(jí)別的概率，向量中各級(jí)向量

p

表示風(fēng)險(xiǎn)事件

i

造成的損失級(jí)別

j

的發(fā)生概率，其中

i

為風(fēng)險(xiǎn)事件，

j

為損失級(jí)別，

j

=1，2，…，5。則：=(

p

1,

p

2,

p

3,

p

4,

p

5)。根節(jié)點(diǎn)(

C

因素層)的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率由專(zhuān)家調(diào)查法獲得，其余各層(以

B

層為例)的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量計(jì)算公式如下：=×[

p

1,

p

2,

p

3,

p

4,

p

5]

(5)

式中：為

B

層事件風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量；為因素層

C

的權(quán)重向量，取值為該層風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率所占總概率比重的大小，1≤

n

≤21。

1.2.4 隸屬度函數(shù)的確定與風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

(1) 隸屬度函數(shù)的確定：根據(jù)對(duì)數(shù)概率與對(duì)數(shù)損失率區(qū)間制定的風(fēng)險(xiǎn)矩陣見(jiàn)表3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們將20、11、5、2作為風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分界點(diǎn)，利用三角形線(xiàn)性函數(shù)求得隸屬度函數(shù)等級(jí)，見(jiàn)表4。

表3 風(fēng)險(xiǎn)矩陣

表4 城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與隸屬度函數(shù)

(2) 風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)。城市地下綜合管廊運(yùn)維的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)由風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)后果程度兩部分組成，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)概率與風(fēng)險(xiǎn)后果程度的組合函數(shù)定義風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，即為風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)，其計(jì)算公式如下：

R

=

f

(

p

,

c

)=

P

×

C

(6)

式中：

R

代表風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)；

P

代表風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率常數(shù)；

C

代表模糊風(fēng)險(xiǎn)損失程度常數(shù)。將風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

代入對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)隸屬度函數(shù)表，根據(jù)最大隸屬度原則可確定風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2 基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的北京市某地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)

2.1 北京市地下綜合管廊概況

北京市是我國(guó)最早修建地下綜合管廊的城市之一，根據(jù)《北京城市總體規(guī)劃(2016年—2035年)》對(duì)于合理發(fā)展地下空間，建立地下空間合理管理體系的要求，北京市到2035年投入運(yùn)營(yíng)的地下綜合管廊長(zhǎng)度將達(dá)到450 km，在未來(lái)十年內(nèi)，北京市乃至全國(guó)各大城市中地下綜合管廊將會(huì)出現(xiàn)蓬勃發(fā)展的局面。

基于對(duì)北京市地下綜合管廊運(yùn)維的實(shí)際研究，目前已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的大部分地下綜合管廊項(xiàng)目遵循“計(jì)劃維護(hù)為主，缺陷維修為輔”的原則，即根據(jù)國(guó)家與地方的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制定相應(yīng)的運(yùn)維計(jì)劃。城市地下綜合管廊的運(yùn)維養(yǎng)護(hù)主要集中在土建結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備、弱電系統(tǒng)、入廊管線(xiàn)、內(nèi)部環(huán)境五大方面，以人工巡檢為主、機(jī)電設(shè)備為輔，根據(jù)不同城市地下綜合管廊運(yùn)維的實(shí)際情況制定相應(yīng)的年檢、季檢、日檢等方案，并對(duì)檢查記錄、資料及時(shí)歸檔。這種人工巡檢為主的方式對(duì)人的主觀意識(shí)依賴(lài)性過(guò)強(qiáng)，往往對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)掘不夠充分。部分新建成以及在建的城市地下綜合管廊項(xiàng)目建立了集消防、通風(fēng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、人員定位等一體的智慧平臺(tái)系統(tǒng)，部分配備了機(jī)器人巡檢、無(wú)人機(jī)巡檢等先進(jìn)技術(shù)，這種集數(shù)據(jù)的收集、共享、處理等功能為一體的平臺(tái)極大地提高了城市地下綜合管廊的運(yùn)維效率與風(fēng)險(xiǎn)事故的預(yù)測(cè)處理能力。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)因素與事故數(shù)據(jù)分析

基于之前的研究和實(shí)際城市地下綜合管廊運(yùn)維的經(jīng)驗(yàn)，分析了城市地下綜合管廊運(yùn)維過(guò)程中實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源，并通過(guò)WBS-RBS法將城市地下綜合管廊的運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)

A

分為5個(gè)類(lèi)別：火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

B

、水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

B

、內(nèi)部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

B

、主體結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)

B

、人為風(fēng)險(xiǎn)

B

，由這五種類(lèi)別導(dǎo)出的風(fēng)險(xiǎn)因素及編號(hào)，見(jiàn)表5。

表5 城市地下綜合管廊運(yùn)維的風(fēng)險(xiǎn)因素

本文利用北京市某地下綜合管廊2015—2018年的106組運(yùn)維中的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)樣本，使用EM算法將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型并進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，如圖1所示。

圖1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練模型

2.3 風(fēng)險(xiǎn)事件的后果計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)北京市地下綜合管廊的數(shù)據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn)，利用專(zhuān)家調(diào)查法對(duì)不同專(zhuān)家指定相應(yīng)權(quán)重，得到專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)對(duì)北京市地下綜合管廊各風(fēng)險(xiǎn)因素不同級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率值，具體過(guò)程如下：①根據(jù)得到的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)事件編制風(fēng)險(xiǎn)后果調(diào)查問(wèn)卷，在調(diào)查問(wèn)卷中對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素不同級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率區(qū)間進(jìn)行設(shè)置與描述;②選擇專(zhuān)家進(jìn)行面對(duì)面訪(fǎng)談與問(wèn)卷調(diào)查，專(zhuān)家主要來(lái)自中鐵十七局、北京市政總院、北京建筑大學(xué)等一線(xiàn)科研與實(shí)踐單位。

本研究邀請(qǐng)了38個(gè)行業(yè)專(zhuān)家對(duì)各根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)專(zhuān)家的職稱(chēng)、工齡、行業(yè)水平將專(zhuān)家分為1～3個(gè)等級(jí)，分別賦予的權(quán)重

W

為1

.

0、0

.

9、0

.

8。其中，一級(jí)代表為具有正高級(jí)職稱(chēng)且工齡為15年以上的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)、運(yùn)維專(zhuān)家，14名；二級(jí)代表為具有高級(jí)職稱(chēng)且工齡為10～15年的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)、運(yùn)維專(zhuān)家，14名；三級(jí)代表為具有中級(jí)職稱(chēng)且工齡為5～10年的城市地下綜合管廊設(shè)計(jì)、運(yùn)維專(zhuān)家，10名。利用下面公式求解各根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件的不同級(jí)別風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量：

(7)

式中：

i

=1，2，…，22；

s

=1，2，…，38；為得到的風(fēng)險(xiǎn)事件

i

的各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量；

W

為專(zhuān)家

s

的權(quán)重，取值為1

.

0、0

.

9、0

.

8；

P

為專(zhuān)家

s

認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)事件

i

發(fā)生

j

級(jí)風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率，

j

=1，2，…，5。將所得到的數(shù)據(jù)代入公式(7)，求得各根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量，利用公式(5)求得各非根節(jié)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量，將結(jié)果代入公式(4)求得各非根節(jié)點(diǎn)的模糊風(fēng)險(xiǎn)損失程度常數(shù)

C

，將

P

和

C

代入公式(6)求得風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

，并在風(fēng)險(xiǎn)隸屬度函數(shù)表中根據(jù)最大隸屬度原則確定風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。具體計(jì)算過(guò)程如下：(1) 根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素

C

(線(xiàn)路短路)的模糊對(duì)數(shù)損失率的概率和風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

的計(jì)算結(jié)果如下：根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素

C

(線(xiàn)路短路)的模糊風(fēng)險(xiǎn)損失常數(shù)為

C

=·

=2

.

59根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素

C

(線(xiàn)路短路)的風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

為

R

=

P

×

C

=3

.

67×2

.

59=10

.

63將

R

代入風(fēng)險(xiǎn)隸屬度函數(shù)表，得到的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)向量為(0，0，0

.

839，0

.

161)，由風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最大隸屬度原則，可得到風(fēng)險(xiǎn)因素

C

的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3級(jí)。同理，可得到各根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素

C

、

C

、

C

、

C

的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，見(jiàn)表6。

表6 各根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

(2) 非根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件

B

(火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn))的風(fēng)險(xiǎn)后果模糊對(duì)數(shù)損失率的概率和風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

的計(jì)算結(jié)果如下：非根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件

B

(火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn))的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率概率等級(jí)向量為

=[0

.

101,0

.

187,0

.

331,0

.

279,0

.

097]非根節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件

B

(火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn))的風(fēng)險(xiǎn)常數(shù)

R

為

R

=

P

×·

=9

.

87將

R

代入風(fēng)險(xiǎn)隸屬度表，得到的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)向量為[0,0,0

.

947,0

.

053],由風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最大隸屬度原則，可得到該地下綜合管廊的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3級(jí)。通過(guò)這種模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)價(jià)的方法，最終得到北京市某綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2級(jí)及以上的風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)事件如下：

C

、

C

、

C

、

B

、

B

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為3級(jí)；

C

、

C

、

C

、

B

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為2級(jí)，其余風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為1級(jí)。盡管

C

(不均勻沉降)所出現(xiàn)的概率要大于

C

(結(jié)構(gòu)裂縫)，但由于結(jié)構(gòu)裂縫所造成的管廊主體破壞的風(fēng)險(xiǎn)后果損失率的概率更大，因此風(fēng)險(xiǎn)因素

C

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要高于

C

。北京市地下綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)防范的重點(diǎn)是要控制好

C

、

C

、

C

風(fēng)險(xiǎn)因素，故在地下綜合管廊運(yùn)維過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)電纜損壞、管廊土地基層變化、管節(jié)差異沉降情況、天然氣管道泄漏等的檢查工作，控制好風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的潛在因素，為城市的安全運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。

3 結(jié)論與建議

(1) 為充分考慮風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率與后果兩方面對(duì)城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)造成的影響，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的成因做出合理解釋?zhuān)疚脑诔鞘械叵戮C合管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，提出了一種基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。實(shí)例應(yīng)用表明：這種融合了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型與模糊評(píng)價(jià)思路的方法能夠準(zhǔn)確地對(duì)城市地下綜合管廊運(yùn)維中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的成因做出合理解釋?zhuān)玫刂笇?dǎo)城市地下綜合管廊日常運(yùn)維中的工作。

(2) 本文基于EM算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，更加客觀地描述了風(fēng)險(xiǎn)變量之間的關(guān)系。在人工巡檢、收集運(yùn)維數(shù)據(jù)的方式逐漸被取代的背景下，隨著城市地下綜合管廊智慧運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用，這種基于數(shù)據(jù)量分析的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法將會(huì)更加準(zhǔn)確，可形成數(shù)據(jù)指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐豐富數(shù)據(jù)的良性循環(huán)，可很大程度地降低城市地下綜合管廊的日常運(yùn)維成本。

(3) 需要說(shuō)明的是，本文使用的數(shù)據(jù)和專(zhuān)家信息等均來(lái)自北京市，但由于城市地下綜合管廊運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)獲取時(shí)，區(qū)域因素所導(dǎo)致的氣候、地質(zhì)因素的不同也會(huì)對(duì)指標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，如地震的頻率、地質(zhì)情況對(duì)廊體結(jié)構(gòu)剛度的不同影響等，因此在地下綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)指標(biāo)的獲取需要根據(jù)實(shí)際情況加以選擇。