鐵路貨運站安全質量水平的多層次灰色綜合評價

陸岳嶸，秦 進

(1.太原鐵路局 陽泉曲站，山西 介休 032000；

2.清華大學 深圳研究生院， 廣東 深圳 518055）

對貨運站進行安全質量水平的評價，是貨運站的安全管理工作實現決策科學化和提高綜合效益的需要。車站管理人員需要分析車站貨運工作的現狀及其滿足總體安全管理要求的程度，并做出科學、客觀的評估與判斷，以便確定下一步工作的方向和重點。

1 評價指標體系的建立

由于鐵路貨運站是一個典型的開放式系統，因此鐵路貨運站安全的影響因素錯綜復雜，涉及面也非常廣。現從系統論的觀點出發，并考慮到構成生產系統的最基本要素和事故的最根本原因，可以將與鐵路貨運站安全有關的影響因素分為4類，即人員因素、設備因素、環境因素和管理因素。

（1）人員因素。包括車站系統內部的運輸生產人員和系統外部的相關人員（如貨主、車站及鐵路沿線周邊人員等）。在安全問題中，系統內部人員的素質、教育水平、勞動態度等，是保證貨運站安全的最關鍵因素。系統外部的相關人員是否具備一定的安全意識和安全技能，是否能遵循鐵路有關規章制度，也是影響車站安全的一個重要因素。

（2）設備因素。包括站內與運輸有關的基礎設備和安全技術設備的質量、維修管理制度等因素。質量良好的設備既是進行運輸生產的物質基礎，也是運輸安全的重要保證。鐵路設備具有種類多、數量大、分布廣、連續運轉及被沖擊大等特點，而且對其進行檢測、發現問題和處理問題的時間性要求很強。因此，各類設備的安全性、先進性，尤其是維修、保養制度方面的完善程度等，都會對貨運站的安全造成影響。

（3）環境因素。包括外部大環境和內部小環境兩部分。外部大環境是指貨運站所處區域的社會環境和自然環境，內部小環境指站內的作業環境，包括作業場所周圍的空間和一切生產設施構成的人工環境。但是從系統論角度來看，影響車站安全的內部環境不僅是作業環境，還應包括通過各種管理行為所營造的站內社會環境，即車站所處區域的外部社會大環境在車站系統內的反映。

另外，貨運站的管理，實際上就是對人員、設備和環境這3個因素進行協調和控制[1]，因此管理因素對貨運站安全的影響，實際上滲透于上述3類安全影響因素的各個環節之中，因而在制定評價指標體系時，可以不做單獨考慮。

本文依據科學性、系統性、可比性及相對獨立性等原則，從人員、設備、環境3個方面的因素出發，建立了如表1所示的鐵路貨運站安全質量水平的多層次評價指標體系。

表1 鐵路貨運站安全質量水平評價指標體系

2 灰色綜合多層次評價模型

灰色系統理論是一種信息不確定性問題的方法，主要解決一些包含未知因素特殊領域的問題。目前，灰色系統理論已廣泛應用于經濟管理、控制工程、礦業科學、教育科學、水利建設、醫藥衛生等領域[2-3]。

2.1 確定評價指標的權重

在多層次評價指標體系中，各評價指標的重要程度通常都是不一樣的，而且指標權重設置是否科學、合理，還會直接影響到最終評價結果的準確性。本文使用層次分析方法 (AHP) 進行指標權重的確定。

2.2 確定評價等級

為了能進行評價，首先要將定性指標轉化為定量指標。通過制定評價等級，可以實現定性指標的量化。在對某對象進行綜合評價時，假設評價等級為V={V1,V2,…,Ve}，并對評價等級分別賦值。

2.3 確定評價樣本矩陣

假定共有p位專家參與評價并評分，其中第h(h=1,2,…,p) 位專家對評價指標Cij的評價值記為，這樣全部專家對所評價對象的評分，就構成評價樣本矩陣D，這里使用分塊矩陣Di表示如下：

2.4 確定評價灰類和白化權函數

確定評價灰類，就是指要確定評價灰類的等級數、灰類的灰數及灰數的白化權函數。評價灰類數量與評價等級數量一般是相等的。

白化權函數是指在坐標系中的一條三折線或S型曲線，它可以定量地描述某一評估對象隸屬于某個灰類的程度。設共有e個灰類，相應的白化權函數及閥值分別為f1(x),f2(x),…,fe(x)及d1,d2, …,de。

2.5 計算灰色統計數及模糊權矩陣.

使用灰色統計法由確定灰數的白化權函數，求出指標Cij的評價值屬于第g類評價等級的權數并進一步得到批判矩陣的灰色統計數和總灰數統計數

考慮到評價灰類共有e個，則相應的可以得到灰色評價權矩陣為：

2.6 計算模糊綜合評價矩陣及評價結果

根據評價指標的權重集合W和灰色評價權矩陣R進行復合運算，可得到模糊綜合評判矩陣。

由此構成評價矩陣B：

評價目標A，由準則層指標B1,B2,…,Bn直接進行評價，根據前面假設，指標相應的權重向量為WA=(w1,w2,…,wn)，故需要對目標A做綜合評價，即可得到A的綜合評價權向量A為：

2.7 計算綜合評價值

由于評價結果A是一個向量，此時可按最大權原則確定評價結果的水平狀態，即若a1=max(a1,a2,…,ae)，則可認為評價結果是屬于第l類評價等級，但此方法有時會因丟失信息太多而失效，且更為重要的是A不能直接被用于對多個評價對象進行排序選優。可以對灰色綜合評價權向量A= (a1,a2,…,ae)進行進一步的處理，從而使A能單值化，即計算評價對象的的綜合評價值V。

可將各灰類評價等級按閥值進行賦值，即第一級灰類可取值為d1，第二級灰類取值為d2，依此類推，第e級灰類為de，由此則可以得到各評價灰類等級量化后的向量U= (d1,d2,…,de)。則評價對象的最后單值的綜合評價值可按照下式計算：

其中：UT是將各評價灰類等級量化而得到的向量U的轉置矩陣。

求出綜合評價值V后，可根據V值對不同時期或不同地區的評價對象進行綜合評價和排序選優。

3 實例評價與分析

以下對太原鐵路局某貨運站的安全質量水平進行計算與分析。

3.1 確定權重

利用AHP方法，可得評價指標體系中各級指標的權重分別為：

3.2 確定評價等級

將貨運站安全質量水平分為5級，即很安全、比較安全、基本安全、臨界安全和不安全，同時按照9分制原則對各等級予以賦值，上述5個等級對應的分值等級為V={9,7,5,3,1}，其他介于上述相鄰等級之間的狀態，可相應取值為8、6、4、2。

3.3 確定評價樣本矩陣

由5位評價者對評價對象進行評分，即可得到評價樣本矩陣。因為共有21個指標，為方便數據處理，使用分塊矩陣D1,D2,D3進行表述如下：

3.4 確定評價灰類和白化權函數

根據評價等級，可以設置5個評價灰類，分別為很安全、比較安全、基本安全、臨界安全和不安全，閥值分別設置為9、7、5、3、1，則可以建立相應的5個白化權函數f1—f5如下。

3.5 計算灰色評價權矩陣

根據評價樣本矩陣以及設定的白化權函數，可以求得灰色評價權矩陣。同樣使用R1,R2,R33個分塊矩陣進行描述。

3.6 計算綜合評價矩陣

首先對二級指標進行綜合評價，可以分別得到評價權向量Bi為：

以上向量就構成了綜合評價矩陣B，則進一步可以得到目標層A的綜合評價權向量A為：

A=WA×B= (0.288,0.337,0.296,0.108,0.018)

3.7 綜合評價

將各評價等級按灰水平賦值，則可得向量U=(9,7,5,3,1)，則最終的單值化評價結果為：

由此，可以得到綜合評價值為6.773，由于該評價值介于比較安全和基本安全之間，但是根據與評價等級之間的差距，被評價對象的安全質量水平應定位于比較安全，屬于較優的水平。

4 結束語

通過研究鐵路貨運站安全質量水平的多層次灰色綜合評價方法，從構成生產系統的最基本要素，即人員、設備、環境和管理的角度出發，設計了貨運站安全評價的綜合評價指標體系，并提出基于層次分析法的灰色綜合評價模型。計算結果表明，通過該方法得到的綜合評價值，能反映評價對象的安全質量水平，而且還能進行不同評價對象之間的橫向比較。

[1]秦 進. 運輸安全管理[M]. 長沙：中南大學出版社，2009.

[2]劉思峰，謝乃明．灰色系統理論及其應用[M]．北京：科學出版社，2008．

[3]黃科舫，王章紅．基于灰色系統理論的企業信息化AHP綜合評價研究[J]. 情報科學，2008，26 (4)：485-490.