高速磁浮列車試驗(yàn)廠房的施工安全影響因素研究

徐琳,劉瑋琳

（1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 青島 266525；2.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

0 引言

2019年5月，國(guó)內(nèi)第一輛時(shí)速600 km的高速磁浮樣車正式下線，標(biāo)志著我國(guó)在該領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，高速磁浮列車的研制成果目前已處于世界領(lǐng)先位置[1]。高速磁浮列車對(duì)試驗(yàn)廠房?jī)?nèi)的軌道精度、軌道間隙等都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)[2]，對(duì)軌道相關(guān)預(yù)埋構(gòu)件及廠房建設(shè)也提出了更高的技術(shù)要求，同時(shí)因廠房?jī)?nèi)需安裝新型變電所、定子開(kāi)關(guān)站等專業(yè)設(shè)施，導(dǎo)致高速磁浮列車試驗(yàn)廠房的施工安全問(wèn)題也不同以往，比較成熟的建筑施工安全研究成果不能直接應(yīng)用于高速磁浮列車試驗(yàn)廠房的施工。目前，適用于高速磁浮列車試驗(yàn)的廠房為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的新建廠房，僅能根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)判斷危險(xiǎn)源，存在危險(xiǎn)源辨識(shí)不到位、應(yīng)急處置措施不完善等安全隱患，一旦危險(xiǎn)發(fā)生，會(huì)造成人員和財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。因此，需對(duì)該類廠房施工過(guò)程中的安全問(wèn)題進(jìn)行研究，探索廠房建設(shè)過(guò)程中的不安全因素，并加以管控。

高速磁浮列車試驗(yàn)廠房屬于裝配式建筑，在現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)不同環(huán)境下的裝配式建筑施工安全問(wèn)題也有研究，如田黎針對(duì)預(yù)制裝配式住宅現(xiàn)場(chǎng)施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理開(kāi)展了研究，針對(duì)性地分析了預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)拼裝的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與施工安全風(fēng)險(xiǎn)[3]；董翔等對(duì)超高層裝配式建筑的施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，建立了影響超高層裝配式建筑施工安全的風(fēng)險(xiǎn)因素[4]；朱海針對(duì)裝配式混凝土建筑也給出了相應(yīng)的施工安全影響因素[5]；李英攀、劉名強(qiáng)等認(rèn)為裝配式建筑施工安全影響因子大致由人、機(jī)、料、法、環(huán)5大要素構(gòu)成[6]；姜東民、陳雅靜、張永正認(rèn)為影響裝配式建筑施工安全的因素分為人、物、管、技、環(huán)5個(gè)方面[7]。這些研究更加完善了裝配式建筑施工安全管理中潛在的問(wèn)題?？傮w上看，相關(guān)研究中采用的評(píng)價(jià)方法也較為多樣，如模糊綜合評(píng)價(jià)法、事故樹(shù)分析法、灰色聚類分析法和熵權(quán)法等[8-11]。但是國(guó)內(nèi)、外學(xué)者卻鮮有針對(duì)高速磁浮列車試驗(yàn)廠房施工的安全問(wèn)題研究。

因此，本研究將構(gòu)建高速磁浮列車試驗(yàn)廠房的施工安全影響因素體系，并建立施工安全評(píng)價(jià)模型以識(shí)別關(guān)鍵影響因素，進(jìn)而對(duì)施工中存在的實(shí)際問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案，為其提供施工安全管理的新思路。

1 施工安全的影響因素體系

在構(gòu)建影響裝配式建筑施工安全的影響因素體系時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑特有的施工要點(diǎn)。相比于普通住宅及其他混凝土裝配式建筑，高速磁浮廠房高空作業(yè)多、廠房跨度大、地面軌道施工工藝難度大，新型專業(yè)設(shè)施建設(shè)、安裝前例較少，施工安全管理范圍廣，且施工安全隱患多，所以本研究綜合專家訪談和文獻(xiàn)研究的方法，從人員、構(gòu)件、機(jī)械、環(huán)境、管理、技術(shù)6個(gè)維度，構(gòu)建影響施工安全的一級(jí)指標(biāo)體系，將勞動(dòng)保護(hù)用品佩戴、應(yīng)急處置措施等24項(xiàng)影響因素列為二級(jí)指標(biāo)，具體見(jiàn)表1。

表1 施工安全影響因素體系

2 基于可拓層次分析的影響因素權(quán)重確定方法

基于上述對(duì)高速磁浮試驗(yàn)廠房施工安全影響因素的分析，使用德?tīng)柗品ㄑ?qǐng)專家對(duì)24項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分，根據(jù)打分結(jié)果對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為可量化的指標(biāo)值，最終運(yùn)用可拓層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)此方法發(fā)現(xiàn)、分析影響目標(biāo)層的關(guān)鍵因子，從而改善過(guò)程管理中的薄弱環(huán)節(jié)，確保項(xiàng)目施工安全。

2.1 可拓區(qū)間數(shù)定義

可拓區(qū)間數(shù)的定義如下：

a≤a-，a+≥{x|a-＜x＜a+}，且a-＞0，a為可拓區(qū)間數(shù)。

當(dāng)a的取值不大于a-，a+屬于在定義域上的全體可拓集合時(shí)，那么u關(guān)于a的關(guān)聯(lián)函數(shù)關(guān)系表達(dá)式如下所示：

在公式（2）中

2.2 可拓層次分析法

可拓層析分析法是在分析的過(guò)程中，將可拓理論與層析分析法理論相結(jié)合而形成的綜合性分析方法。在分析時(shí)，將層析分析法使用的簡(jiǎn)單數(shù)值點(diǎn)替換成為可拓區(qū)間，并且有機(jī)結(jié)合了一致性檢驗(yàn)方法和可拓判斷矩陣權(quán)重向量，借助關(guān)聯(lián)函數(shù)將可拓區(qū)間數(shù)單值化，計(jì)算權(quán)重向量，較傳統(tǒng)層次分析法更科學(xué)、合理[11]。這兩種方法在整個(gè)理論中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。

在高速磁浮列車試驗(yàn)廠房施工安全的影響因素體系中，將其劃分成為3個(gè)部分，第一部分為目標(biāo)部分，第二部分為一級(jí)指標(biāo)部分，第三部分為二級(jí)指標(biāo)部分，如表1所示。目標(biāo)部分主要是概述高速磁浮列車試驗(yàn)廠房施工安全評(píng)價(jià)的總目標(biāo)，即進(jìn)行施工安全評(píng)價(jià)。一級(jí)指標(biāo)部分主要是對(duì)影響施工安全的主要因素進(jìn)行分析，如人員、構(gòu)件、機(jī)械、環(huán)境、管理、技術(shù)，二級(jí)指標(biāo)部分重點(diǎn)細(xì)化一級(jí)指標(biāo)的內(nèi)容。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方案，完成遞階層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建[12]。

構(gòu)建完成遞階層次結(jié)構(gòu)模型后，就結(jié)構(gòu)模型中的第n-1部分的指標(biāo)，都需要在第n部分和其他相關(guān)指標(biāo)作對(duì)比，判斷其重要性，同時(shí)完成可拓判斷矩陣構(gòu)建。

以1-9級(jí)標(biāo)度表分析各指標(biāo)重要性，并邀請(qǐng)專家打分，即可得到一個(gè)數(shù)值，數(shù)值的范圍在可拓區(qū)數(shù)內(nèi)。假設(shè)打分的專家有Q位，可按照公式（4）求解第n層綜合可拓區(qū)間數(shù)。

對(duì)第n層綜合判斷可拓判斷矩陣分析，基于下面步驟求解。首先求出A-和A+的最大特征值所對(duì)應(yīng)的x-和x+，其所表示的含義為正分量歸一化特征向量。其次，通過(guò)計(jì)算過(guò)計(jì)算

判斷綜合可拓判斷矩陣一致性，當(dāng)0≤m≤1≤U，則表示具有良好的可拓判斷矩陣，若是具有較差的可拓判斷矩陣，那么此時(shí)要校正矩陣，并且請(qǐng)專家對(duì)其作出新判斷，直到達(dá)到要求[13]。權(quán)重向量求解的關(guān)系表達(dá)式如下：

3 實(shí)例驗(yàn)證

收集國(guó)內(nèi)某列車研制公司建設(shè)一處適用于高速磁浮列車試驗(yàn)、調(diào)試的工業(yè)廠房數(shù)據(jù)，組織開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查為施工安全的影響因素權(quán)重分析提供數(shù)據(jù)支持。首先分析一級(jí)指標(biāo)部分對(duì)目標(biāo)部分的可拓判斷矩陣，通過(guò)公式(4)可獲得可拓判斷矩陣，如表2所示：

表2 一級(jí)指標(biāo)部分對(duì)目標(biāo)部分的可拓判斷矩陣表

對(duì)可拓判斷矩陣的權(quán)重向量進(jìn)行計(jì)算，整理表2得到以下關(guān)系式：

利用二級(jí)指標(biāo)指標(biāo)權(quán)重和一級(jí)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

對(duì)A-的特征向量展開(kāi)歸一化計(jì)算，得到x-={0.25,0.23,0.19,0.07,0.24,0.26}。

對(duì)A+的特征向量展開(kāi)歸一化計(jì)算，得到x-={0.27,0.22,0.18,0.08,0.27,0.29}。

一級(jí)指標(biāo)權(quán)重共計(jì)有人員、構(gòu)件、機(jī)械、環(huán)境、管理、技術(shù)6個(gè)，其中權(quán)重的計(jì)算過(guò)程如下。

基于賦值結(jié)果構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣A，將矩陣基于行相加的方式獲得行向量，歸一化處理矩陣A獲得特征向量，即x+和x-。利用方根法對(duì)判斷矩陣的最大特征值作出計(jì)算，最后完成一致性檢驗(yàn)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)以判斷權(quán)重是否合理。

通過(guò)計(jì)算結(jié)果可以得知，人員、構(gòu)件、機(jī)械、環(huán)境、管理、技術(shù)的權(quán)重為：

由此可得，本項(xiàng)目的安全影響因素重要度排序?yàn)椋汗芾恚緳C(jī)械＞技術(shù)＞環(huán)境＞構(gòu)件＞人員。

利用上述方法對(duì)所有的指標(biāo)逐層展開(kāi)計(jì)算，獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果。簡(jiǎn)言之，對(duì)施工安全的影響以人員因素最低，為0.243和0.264；以管理因素最高，為1.545和1.64?？梢?jiàn)，不同因素對(duì)施工安全的影響程度存在差異，在安全管理時(shí)，尤其要注重識(shí)別重要危險(xiǎn)源，并對(duì)其采取控制措施，才可切實(shí)提高安全水平。

在安全評(píng)價(jià)中，按照設(shè)定的1-9級(jí)標(biāo)度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算A-隸屬度結(jié)果為（0.25×9＋0.23×7＋0.19×5＋0.07×3＋0.24×2＋0.26×1）÷6=0.96。計(jì)算A+隸屬度結(jié)果為（0.27×9＋0.22×7＋0.18×5＋0.08×3＋0.27×2＋0.29×1）÷6=0.99。兩個(gè)指標(biāo)的隸屬度結(jié)果均接近于1，說(shuō)明安全性僅處于一般水平，這就需要在組織實(shí)施管理時(shí)，要從工作細(xì)節(jié)中嚴(yán)格落實(shí)安全管理措施，確保安全管理措施落實(shí)到位。

4 結(jié)語(yǔ)

高速磁浮列車試驗(yàn)廠房施工安全是關(guān)系到整個(gè)行業(yè)發(fā)展質(zhì)量的重要因素，在施工安全管理時(shí)所涉及到的因素主要涉及6個(gè)方面，分別是人員、構(gòu)件、機(jī)械、環(huán)境、管理、技術(shù)。通過(guò)采用可拓層析分析法探究各因素對(duì)安全的影響程度發(fā)現(xiàn)，管理因素對(duì)施工安全有重要影響，其次是機(jī)械、技術(shù)、環(huán)境、構(gòu)件，最后是人員因素。

另外，目前的高速磁浮列車試驗(yàn)廠房施工安全性處于一般水平，今后的施工安全管理任重而道遠(yuǎn)。要提高施工安全性，需強(qiáng)化對(duì)六大影響因素的整合，提出針對(duì)性解決方案，以管理要素為主，合理優(yōu)化機(jī)械、技術(shù)和環(huán)境措施，與構(gòu)件和人員因素相結(jié)合。在施工期間，要注重提高管理的質(zhì)量，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，聘請(qǐng)專業(yè)管理人員開(kāi)展工作，避免安全事故的發(fā)生。