基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的不停航施工風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別與評(píng)估方法

作者簡(jiǎn)介：馬黃祥（1996-），男，碩士，助理工程師。研究方向?yàn)閳?chǎng)道工程管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.033

摘? 要：該文通過(guò)采用WBS-RBS以及貝葉斯方法，對(duì)浦東機(jī)場(chǎng)四期擴(kuò)建工程西貨北側(cè)機(jī)坪項(xiàng)目不停航施工可能產(chǎn)生的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)估。得到以下結(jié)論，首次在機(jī)場(chǎng)不停航施工過(guò)程中采用WBS-RBS以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)估，通過(guò)WBS-RBS分析方法識(shí)別出空防安全、設(shè)備設(shè)施損壞、運(yùn)營(yíng)質(zhì)量3大類風(fēng)險(xiǎn)源以及管線設(shè)備損壞、圍界破損、跑滑入侵等7項(xiàng)具體風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行評(píng)估，明確跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞為風(fēng)險(xiǎn)值最高的風(fēng)險(xiǎn)事件，并結(jié)合施工與運(yùn)營(yíng)管理對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管控。該文研究成果對(duì)不停航施工風(fēng)險(xiǎn)管理具有參考意義。

關(guān)鍵詞：民航機(jī)場(chǎng)；場(chǎng)道工程；不停航施工；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；風(fēng)險(xiǎn)分析

中圖分類號(hào)：V351? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）15-0146-05

Abstract： By using WBS-RBS and Bayesian methods， this paper identifies and evaluates all kinds of risks that may arise from the non-stop construction of the western goods north apron project of the fourth phase expansion project of Pudong Airport. The conclusions are as follows： WBS-RBS and Bayesian network methods are used to identify and evaluate the risk during the non-stop construction of the airport for the first time， and the WBS-RBS analysis method is used to identify three types of risk sources： air defense safety， equipment damage and operation quality， as well as seven specific risks such as pipeline equipment damage， boundary damage and run-slip intrusion. The identified risk sources are evaluated by Bayesian network method， and it is clear that run-slip intrusion， unseaworthiness and pipeline equipment damage are the highest risk events， and combine construction and operation management to manage and control risk events and key nodes. The results are of reference significance to the risk management of non-stop construction.

Keywords： civil aviation airport; field road engineering; non-stop construction; Bayesian network; risk analysis

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量穩(wěn)步發(fā)展，航空運(yùn)輸需求飛速增長(zhǎng)，各個(gè)城市機(jī)場(chǎng)為滿足不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)量需求，新的改擴(kuò)建熱潮不斷興起[1]。機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程不具備完全關(guān)閉后進(jìn)行施工的條件，往往在機(jī)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行不停航施工，禁區(qū)不停航施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析也變得尤為重要[2]。民航工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估往往采用一般工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，缺少不停航施工相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)管控體系，而不停航施工涉及凈空安全、跑滑入侵、空防安全等風(fēng)險(xiǎn)，受到時(shí)間因素和夜間作業(yè)條件的限制，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，并且包含場(chǎng)道工程、機(jī)場(chǎng)通信、目視助航等專業(yè)，專業(yè)工程復(fù)雜[3]。因此以往工程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法不能滿足機(jī)場(chǎng)不停航施工的需要，研究不停航施工情境下的風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別，并對(duì)各影響因素加以評(píng)估，構(gòu)建機(jī)場(chǎng)不停航施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系非常重要。

西貨北側(cè)機(jī)坪位于現(xiàn)有浦東機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)控制區(qū)內(nèi)，三跑道北端西側(cè)，毗鄰西貨機(jī)坪，南端與現(xiàn)有機(jī)位滑行道相接，區(qū)域總長(zhǎng)約1 170 m，縱深185 m。主要不停航施工內(nèi)容包括土方工程、地基處理工程、道面工程、助航燈光工程、排水工程、消防和通信等附屬工程，涉及工程專業(yè)較多，翻交方案復(fù)雜，不停航施工難度較大，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。本文依托浦東機(jī)場(chǎng)西貨北側(cè)機(jī)坪不停航施工工程實(shí)例，采用WBS-RBS（Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure）對(duì)工程實(shí)施過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)建立風(fēng)險(xiǎn)故障樹對(duì)各主要風(fēng)險(xiǎn)事件的產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行分解，從而得到導(dǎo)致主要風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的各個(gè)節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件。之后利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)識(shí)別出的各風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到風(fēng)險(xiǎn)值及發(fā)生概率。最后通過(guò)分析研究，確定風(fēng)險(xiǎn)值較大的風(fēng)險(xiǎn)事件，以及相應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，針對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)確定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

1? 不停航施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

本文通過(guò)WBS-RBS方法對(duì)不停航施工中可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。對(duì)工程項(xiàng)目按照工程分部進(jìn)行分解（WBS）以及風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)分解（RBS），分解到能夠分析具體風(fēng)險(xiǎn)的程度。然后通過(guò)工程分部與具體風(fēng)險(xiǎn)的耦合，從而達(dá)到識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的目的[4]。

1.1? 不停航施工工程分解結(jié)構(gòu)與風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)分解

西貨北側(cè)機(jī)坪工程施工，是在確保機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)正常運(yùn)營(yíng)功能前提下進(jìn)行的，涉及對(duì)原有道面的部分拆除工程、地基處理工程、道面工程、助航燈光工程、排水工程與基坑工程。WBS結(jié)構(gòu)分解如圖1所示。

工程不停航施工風(fēng)險(xiǎn)源可以歸為空防安全風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備設(shè)施損壞風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營(yíng)質(zhì)量下降風(fēng)險(xiǎn)?？辗腊踩遣煌：绞┕み^(guò)程中最大風(fēng)險(xiǎn)源，具體考慮為跑滑入侵、不適航。西貨北側(cè)機(jī)坪工程是在原有機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)新建機(jī)坪及服務(wù)車道，因此對(duì)原有管線設(shè)備、主體結(jié)構(gòu)以及圍界可能造成一定損壞。并且施工過(guò)程可能會(huì)導(dǎo)致道面破損、標(biāo)志標(biāo)線模糊等情況出現(xiàn)，干擾到機(jī)場(chǎng)正常的運(yùn)行，因此將不停航施工工程風(fēng)險(xiǎn)分解（RBS）如圖2所示。

圖2? 不停航施工RBS分解

1.2? 不停航施工WBS-RBS耦合

WBS-RBS耦合即以施工過(guò)程中的各分部工程（WBS）與工程存在的基本風(fēng)險(xiǎn)（RBS）進(jìn)行交叉耦合，識(shí)別各個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)可能存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素[5]。本文對(duì)西貨北側(cè)機(jī)坪工程不停航施工進(jìn)行WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)耦合，得到的風(fēng)險(xiǎn)耦合矩陣見(jiàn)表1。

1.3? 不停航施工風(fēng)險(xiǎn)故障樹

通過(guò)對(duì)西貨北側(cè)機(jī)坪不停航施工WBS-RBS耦合，得到施工過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)事件，選取地基處理工程涉及的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)事件建立風(fēng)險(xiǎn)故障樹[6]，主要包括：跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞、地面沉降（隆起）4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件故障樹，如圖3—圖6所示。

2? 不停航施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分析

本文采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)西貨北側(cè)機(jī)坪地基處理工程不停航施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，主要步驟：建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；獲得風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率；對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件導(dǎo)致的損失進(jìn)行計(jì)算；最后獲得風(fēng)險(xiǎn)值[7]。

2.1? 建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

將以建立的風(fēng)險(xiǎn)故障樹，映射成貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[8]，如圖7所示。選取其中跑滑入侵為例。

圖5? 管線設(shè)備損壞故障樹

圖6? 地面沉降（隆起）故障樹

2.2? 對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精確計(jì)算

在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程中，有一些指標(biāo)很難用具體的數(shù)值表現(xiàn)出來(lái)，而對(duì)其客觀地量化時(shí)也要不可避免地經(jīng)過(guò)主觀賦值[9]。本文通過(guò)對(duì)施工單位、運(yùn)營(yíng)部門及建設(shè)單位等相關(guān)民航專家意見(jiàn)收集的方法進(jìn)行初始條件概率統(tǒng)計(jì)，為了有效綜合各位專家的觀點(diǎn)和建議，現(xiàn)將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性分為5個(gè)級(jí)別，見(jiàn)表2，以便于對(duì)專家的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。

表3為跑滑入侵風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算表。其中“1”表示風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生，“0”表示風(fēng)險(xiǎn)事件不發(fā)生，由計(jì)算結(jié)果可以看出跑滑入侵發(fā)生概率為0.75，其中圍界管理缺陷（G）發(fā)生概率為0.84，明顯大于其他風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率，其次為違章操作（E）、方案不當(dāng)（H）。

表2? 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)表

表3? 跑滑入侵風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算表

2.3? 風(fēng)險(xiǎn)值的確定

本文將風(fēng)險(xiǎn)值（R）定義為風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率（P）與損失率（C）的乘積。

其中風(fēng)險(xiǎn)事件的損失率通過(guò)采用專家意見(jiàn)收集的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為了有效綜合專家意見(jiàn)和觀點(diǎn)，現(xiàn)將損失率劃分成5個(gè)級(jí)別（表4）。

表4? 損失率等級(jí)表

表5為各主要風(fēng)險(xiǎn)事件損失率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表，表6為各風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率及相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)值表。由表格數(shù)據(jù)可以看出，跑滑入侵損失率為0.87，風(fēng)險(xiǎn)值為0.65，較不適航、管線設(shè)備損壞、場(chǎng)地沉降（隆起）發(fā)生的概率及風(fēng)險(xiǎn)值更大，說(shuō)明跑滑入侵風(fēng)險(xiǎn)較大，可能導(dǎo)致較嚴(yán)重的損失。場(chǎng)地沉降（隆起）發(fā)生的概率為0.45，風(fēng)險(xiǎn)值為0.07，風(fēng)險(xiǎn)概率及損失程度均較小。通過(guò)節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件評(píng)估結(jié)果可以看出，圍界管理缺陷、與空管協(xié)調(diào)不到位方案不當(dāng)概率明顯大于其他節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)事件，很大程度上導(dǎo)致了跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞主要風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生，因此可以通過(guò)采取針對(duì)性防控手段減少各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的發(fā)生從而有效防范跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞等主要風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。

表5? 損失率統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

表6? 各風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率及風(fēng)險(xiǎn)值表

2.4? 風(fēng)險(xiǎn)防控措施

為有效控制西貨北側(cè)機(jī)坪工程在地基處理不停航施工過(guò)程中各風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)分析結(jié)果，針對(duì)跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞開(kāi)展相應(yīng)的措施進(jìn)行防范。

1）針對(duì)跑滑入侵風(fēng)險(xiǎn)：首先應(yīng)加強(qiáng)不停航施工過(guò)程中圍界的管理水平，加強(qiáng)圍界安控管理能力，提高施工中對(duì)圍界檢查巡視的頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圍界破損、監(jiān)控設(shè)備損壞等情況，第一時(shí)間上報(bào)并修復(fù)。其次針對(duì)違章操作、機(jī)具侵界風(fēng)險(xiǎn)，要增強(qiáng)監(jiān)管水平及能力，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有不停航相關(guān)監(jiān)管制度，明確各監(jiān)管單位職責(zé)。

2）針對(duì)不適航風(fēng)險(xiǎn)：首先應(yīng)控制機(jī)場(chǎng)跑道外來(lái)物入侵（FOD）及與空管協(xié)調(diào)不到位風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，加強(qiáng)施工過(guò)程中及施工結(jié)束后現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的檢查力度及頻次。施工區(qū)域內(nèi)易漂浮的物體、堆放的材料應(yīng)當(dāng)加以遮蓋。施工結(jié)束后應(yīng)徹底清理施工現(xiàn)場(chǎng)及施工路線。針對(duì)空管協(xié)調(diào)不到位風(fēng)險(xiǎn)，要加強(qiáng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及工程管理人員的不停航作業(yè)安全教育宣貫，組織工程相關(guān)人員及運(yùn)行人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)培訓(xùn)，及時(shí)了解航空器的最新動(dòng)向，第一時(shí)間開(kāi)展方案可行性研究，并設(shè)置合理的應(yīng)急預(yù)案。

3）針對(duì)管線設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)：要加強(qiáng)對(duì)不停航施工方案的研究，尤其要做好前期排摸工作，通過(guò)施工單位及設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)勘察、搜集資料等方法，充分掌握工程地質(zhì)情況及管線情況；充分考慮工程特點(diǎn)，深入研究施工方案，針對(duì)工程重點(diǎn)難點(diǎn)開(kāi)展專項(xiàng)策劃，提高方案深度，并且提前準(zhǔn)備應(yīng)急預(yù)案，盡可能減少風(fēng)險(xiǎn)事件的不利影響。

3? 結(jié)論

1）介紹了WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法，基于此方法對(duì)西貨北側(cè)機(jī)坪不停航施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分解識(shí)別，得到了空防安全、設(shè)備設(shè)施損壞、運(yùn)營(yíng)質(zhì)量3大類風(fēng)險(xiǎn)源以及管線設(shè)備損壞、圍界破損、跑滑入侵等7項(xiàng)具體風(fēng)險(xiǎn)。

2）對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)源通過(guò)故障樹分析、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)評(píng)估，明確了跑滑入侵、不適航、管線設(shè)備損壞為風(fēng)險(xiǎn)值最高的風(fēng)險(xiǎn)事件，并結(jié)合施工與運(yùn)營(yíng)管理對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管控。

3）本文首次在機(jī)場(chǎng)不停航施工過(guò)程中采用WBS-RBS以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)估，對(duì)飛行區(qū)不停航施工風(fēng)險(xiǎn)管控體系的發(fā)展具有借鑒作用。

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