基于LS-FAHP法的地鐵車輛安全風(fēng)險評估

施佳偉

上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司,上海 200235

0 引言

目前,地鐵公司采用風(fēng)險矩陣法(LS)來進行安全風(fēng)險評估,通過確定風(fēng)險點的可能性和風(fēng)險嚴(yán)重程度,對照風(fēng)險等級劃分出矩陣表的風(fēng)險等級。但風(fēng)險矩陣法(LS)未考慮各風(fēng)險因素在風(fēng)險評估過程中的權(quán)重問題,本文引入模糊層次分析評價法(FAHP)來確定風(fēng)險因素權(quán)重,細(xì)化風(fēng)險評估模型[1]。

模糊層次分析評價法(FAHP)是一種層次權(quán)重決策分析方法,先引入1～9標(biāo)度法得到判斷矩陣,再驗證矩陣合理性,計算出各風(fēng)險因素權(quán)重,最后結(jié)合風(fēng)險頻次計算出風(fēng)險因素危害程度,得到各風(fēng)險因素綜合排序[2]。

利用模糊層次分析評價法(FAHP)結(jié)合風(fēng)險矩陣法(LS)確定各風(fēng)險因素綜合排序,突出重點風(fēng)險因素,明確安全事故預(yù)防重點,為地鐵車輛安全風(fēng)險協(xié)調(diào)控制提供決策依據(jù)。

1 LS-FAHP風(fēng)險評估模型介紹

LS-FAHP風(fēng)險評估模型將風(fēng)險評估對象分階段、分版塊進行分析,再將各階段、板塊分解到最基本的風(fēng)險事件。

1.1 確定風(fēng)險評價集

風(fēng)險評價集V由各種風(fēng)險評價結(jié)果組成,V={v1,v2,v3,v4,v5},v1～v5分別表示安全風(fēng)險低、較低、中、較高、高。

1.2 構(gòu)造模糊關(guān)系矩陣

根據(jù)因素集U和評價集V建立模糊關(guān)系矩陣R。再通過定性評價的方法,根據(jù)風(fēng)險評價集V評判每一個風(fēng)險因素Uij,確定其隸屬度rij。

1.3 確定權(quán)重

采用FAHP 確定評價因素權(quán)重矩陣W=(w1,w2,…,wn),∑wi=1。

1)先采用1～ 9標(biāo)度法[3],將風(fēng)險因素的重要程度兩兩比較,得到各風(fēng)險因素數(shù)值關(guān)系,繼而得判斷矩陣C。

3)用判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負(fù)平均值檢驗判斷矩陣一致性CI,CI見文獻[3]。

4)檢驗矩陣隨機一致性比率,CR=CI/RI,隨機一致性指標(biāo)RI取值[3]。若 CR小于0.1,則判斷矩陣具有一致性,否則需要調(diào)整判斷矩陣[3]。

1.4 風(fēng)險模糊綜合評價矩陣

計算總體風(fēng)險模糊評價集B,得到列車落在各風(fēng)險區(qū)間的概率。

B=WRk=

1.5 確定各風(fēng)險因素危險程度

LS法是將發(fā)生可能性L和事故發(fā)生嚴(yán)重程度S進行乘積,得到風(fēng)險程度等級D值(重大風(fēng)險、較大風(fēng)險、一般風(fēng)險、較小風(fēng)險),評估導(dǎo)致事故的危險因素的風(fēng)險程度,如表1～2所示。

表1 風(fēng)險可能性等級

表2 風(fēng)險嚴(yán)重程度等級

2 地鐵車輛安全風(fēng)險評估

以電客列車風(fēng)險評估為例,運用LS-FAHP法,在原有風(fēng)險庫的基礎(chǔ)上選擇主要風(fēng)險因素,構(gòu)建評價體系,確定各風(fēng)險因素權(quán)重,得出電客列車整體和各風(fēng)險因素的風(fēng)險概率,并進行綜合排序。

2.1 構(gòu)建評價體系

將電客列車按設(shè)計制造、新車驗收、運維前期、架大修、運維后期階段進行分解,將電客列車面臨的風(fēng)險按人工、材料、機械、方法、環(huán)境分解到最基本的風(fēng)險事件,獲得因素集,構(gòu)建評價矩陣如表3所示。

表3 風(fēng)險因素評價矩陣

2.2 各風(fēng)險因素危險程度

根據(jù)電客列車風(fēng)險評判因素U,確定隸屬度函數(shù)矩陣,通過FAHP法計算各風(fēng)險因素權(quán)重,采用LS法計算各風(fēng)險因素的損失值,從而對風(fēng)險因素進行排序。

2.2.1 確定電客列車風(fēng)險因素隸屬度

根據(jù)地鐵公司風(fēng)險庫中各風(fēng)險因素造成的風(fēng)險點所能達到的風(fēng)險等級和評價集V,對風(fēng)險指標(biāo)U作出評判,確定電客列車風(fēng)衛(wèi)因素屬度,如表4所示。

表4 電客列車風(fēng)險因素隸屬度

2.2.2 計算風(fēng)險權(quán)重

首先確定設(shè)計制造,新車驗收、運維前期、架大修、運維后期階段的模糊關(guān)系矩陣RALL:

再分別確定設(shè)計制造RU1、新車驗收RU2、運維前期RU3、架大修RU4、運維后期RU5內(nèi)部各風(fēng)險因素的模糊關(guān)系矩陣為:

計算出電客列車風(fēng)險因素的各檢驗指標(biāo)及權(quán)重如表5所示。

表5 風(fēng)險因素各檢驗指標(biāo)及權(quán)重

2.2.3 風(fēng)險評價

計算中間層的風(fēng)險模糊綜合評價B1、B2、B3、B4、B5,再計算總體風(fēng)險模糊評價集BALL,可得:

B1=W1×R1=[0.033 34,0.066 68,0.2,0.683 31,0.016 67]

B2=W2×R2=[0.233 34,0.250 01,0.516 65,0,0]

B3=W3×R3=[0.006 64,0.019 92,0.078 39,0.736 58,0.158 47]

B4=W4×R4=[0,0.05,0.15,0.725,0.075]

B5=W5×R5=[0.015 62,0.134 14,0.165 38,0.650 72,0.034 14]

B=W×R=[0.031 59,0.085 50,0.173 19,0.631 82,0.077 88]。

根據(jù)風(fēng)險評價結(jié)果可知,電客列車整體安全的概率為3.159%,較安全的概率為8.55%,一般的概率為17.319%,較危險的概率為63.182%,很危險的概率為7.788%,所以電客列車整體落在“較風(fēng)險”的區(qū)域,風(fēng)險不容忽視。

將風(fēng)險項細(xì)分,其中,設(shè)計制造較危險概率最大,新車驗收風(fēng)險一般的概率最大,運維前期較危險概率最大,架大修較危險概率最大,運維后期較危險概率最大,需要針對各階段指定不同的防范措施。

2.2.4 風(fēng)險程度等級

根據(jù)地鐵公司規(guī)定,相關(guān)參數(shù)如表6～8所示。

表6 風(fēng)險可能性等級

表7 風(fēng)險嚴(yán)重程度等級

表8 風(fēng)險程度等級

2.2.5 風(fēng)險排序

采用風(fēng)險矩陣法(LS)計算各風(fēng)險,結(jié)合模糊層次分析法(FAHP)法得到權(quán)重,根據(jù)結(jié)果排序。再根據(jù)風(fēng)險因素的L、S賦值,并計算 D。將 U11～U53全局因素的權(quán)重歸一化處理得Wt,計算所有因素的加權(quán)風(fēng)險值D×Wt,對結(jié)果排序,如表9所示。

從表9可以看出,影響電客列車運營安全的風(fēng)險因素前3名都是違規(guī)操作。風(fēng)險大類由高到低依次為列車違規(guī)操作、設(shè)計缺陷、質(zhì)量缺陷、工藝文件出錯、設(shè)備損壞、整改改造不徹底、驗收方法不當(dāng)、備品備件不足、沒有監(jiān)造、高溫潮濕環(huán)境。在實際生產(chǎn)中,需要加強員工的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng),確保工作中少犯錯,不犯錯;此外,需要在整車廠設(shè)計階段加強監(jiān)督,如果設(shè)計時存在缺陷,則后續(xù)會造成設(shè)備質(zhì)量缺陷,增加運營和改造成本;工藝文件的出錯會導(dǎo)致員工無法準(zhǔn)確地查出故障,導(dǎo)致運營風(fēng)險增加。

表9 電客列車風(fēng)險危險程度排序

3 結(jié)束語

本文基于LS-FAHP法建立地鐵車輛安全風(fēng)險評估模型,從時間維度、人機料法環(huán)維度獲得風(fēng)險因素集,并通過模糊算法計算風(fēng)險因素權(quán)重,最后算出各因素加權(quán)風(fēng)險值,將風(fēng)險嚴(yán)重程度進行排序,可以幫助找到風(fēng)險管控過程中的預(yù)防重點,為風(fēng)險管控關(guān)口前移提供新的思路。