基于模糊綜合評價模型的鐵路危險貨物運輸路線選擇方法研究

周 鶴

（北京鐵路局豐臺西站，北京 100070）

0 引言

隨著我國經濟的迅速發展，危險貨物使用的范圍越來越廣泛，危險貨物的鐵路運輸安全越來越重要。危險貨物具有爆炸、易燃、毒害、腐蝕、放射性等特性，在生產、經營、儲存、運輸、使用過程中，存在著發生火災、爆炸、中毒、污染環境等重大事故的危險性。加強危險貨物運輸組織與管理，確保危險貨物運輸安全是鐵路運輸的一項重要任務。在鐵路危險貨物運輸過程中，如何選取安全的運輸路線，合理分析影響路線選擇的因素，對避免發生事故，保護財產和人身安全至關重要。

李穎構建了鐵路危險貨物的安全評價指標體系[1]，建立了鐵路危險貨物運輸業模糊綜合安全評價模型，分析了各影響因素。王建春從工作人員的素質、運輸企業和辦理站的資質、危險貨物裝運標準落實等方面提出安全管理措施，建立和完善事故應急處理預案[2]。劉廣武等對鐵路危險貨物運輸安全進行了綜合分析，闡述了運輸安全綜合分析的內容、方法、依據、原則和步驟[3，4]。周珣建立了道路危險貨物運輸路線優化評價指標體系，利用模糊綜合評價和層次分析相結合的方法建立危險貨物運輸路線優化模型[5]。師立晨提出了危險品道路運輸路徑優化的數學模型[6]。

1 影響因素分析

本論文考慮的鐵路危險貨物運輸影響因素主要包括管理、環境及設備等方面。

1.1 管理方面

管理方面主要涉及工作人員素質以及安全管理制度。從事危險貨物運輸的工作人員，如貨運員、押運員、裝卸人員的業務素質高低、法律意識的強弱等對危險貨物能否安全運輸具有重要的影響。運輸企業的安全管理制度及水平也制約著運輸安全水平。

1.2 設備方面

設備方面主要涉及車輛自身的技術狀況和貨物的裝卸設備。車輛技術狀況良好，是危險貨物安全運輸的基礎。如果車輛狀況不好，如罐車罐體有漏裂，閥、蓋、墊及儀表等附件、配件不齊全或狀態不良時，會造成貨物泄漏，引發火災等事故，將嚴重影響鐵路運輸行車安全，導致重大事故發生。裝卸設備技術的完善性也是完成安全運輸的重要影響因素。

1.3 環境方面

環境方面主要涉及自然環境、社會環境及周邊安全距離等因素。

自然環境的隱患主要是天氣、地形、時間等客觀上的不利因素，使事故容易發生或事故后果容易擴大，如炎熱、寒冷、大風、雨雪等不良氣候環境等。社會治安與企業相關制度對鐵路危險貨物運輸的安全性有一定的影響。周邊安全距離對事故發生后能否積極救援，降低損失有重要影響。

在鐵路危險物安全運輸中，這幾個因素對安全運輸路線的選擇具有重要的影響作用。

2 基于模糊綜合評價模型的鐵路危險貨物運輸路線選擇模型

建立模糊綜合評價模型[7，8]，流程如圖1所示。

圖1 模糊綜合評價模型建立程序

2.1 建立因素集

評判指標的優化，是以大量的實際調查資料為基礎，并廣泛吸收有關專家學者的研究成果，經綜合歸納、分析、研究對比后確定。由前節影響因素的分析可知，將影響鐵路危險貨物運輸安全的主要因素分類，形成因素集（如圖2所示）。按照模糊數學理論，將眾多的因素分為3類，即將因素集分為3個因素子集：

設每個因素子集ui(i=1，2，3)有n個因素， 即∶

其中， uij(i=1，2，3； j=1，2，…，n)為第i類因素子集的第j個因素。各類因素的數目可以不等，即對不同的i可以有不同的n。

圖2 模糊評價模型

2.2 建立權重集

2.2.1 因素類權重集

根據各類因素的重要程度，賦予每個因素以相應的權數。設第i類因素的權數為ai(i=1，2，…，n)，則因素類權重集為∶

2.2.2 因素權重集

在每一類因素中，根據各個因素的重要程度，賦予每個因素以相應的權數。設第i類中的第j個因素uij(i=1，2，3； j=1，2，…，n)的權數為aij(i=1，2，3； j=1，2，…，n),則因素權重集為∶

2.3 建立備擇集

在進行基于鐵路危險貨物運輸的最優路徑選擇時，最終目的是選擇各個方面均最優的行駛路線，為了描述各個路線的優化程度，則備擇集為∶

V={安全，較安全，一般，較差，差}備擇集采用數值打分的形式表示。

2.4 基于路線最優的模糊評判

由于優化方案有多個，而優化路線所考慮的因素具有共同性，因而對于不同方案可用建立的同一因素進行同步評判。

2.4.1 一級模糊綜合評判

按一類中的各個因素進行綜合評判。設按第i類中的第j個因素uij評判，評判對象隸屬于備擇集第j個元素的隸屬度為rijk=(i=1，2， …，m； j=1,2， …，n；k=1,2，…，p)，則一級模糊綜合評價的單因素評判矩陣為∶

矩陣的第j行，表示按i類中的第j個因素uij評判的結果。第i類中有多少個因素，矩陣便有多少行；備擇集有多少個元素，R陣便有多少列。于是，第i類因素的綜合評價集為∶

2.4.2 二級模糊綜合評判

一級模糊綜合評判僅是對一類中的各個因素綜合，為了考慮各類因素的綜合影響，還必須在各類之間綜合，這便是二級綜合評判。

其中rrk=bik(i=1，2,3；k=1,2，…，5)， 于是， 二級模糊綜合評判集為∶

2.5 綜合評定向量歸一化

綜合評判指標B是根據評價因素的權重對R加權運算得到的各評價因素的綜合評判價值，即bk=(k=1，2，…，p)。 對bk歸一化∶

向量bk的含義是認為方案的綜合評價得分為各評價得分等級的專家票數百分比。

2.6 最優路線方案的確定

取bk的權數與評判集vk=(k=1，2， …，5)進行運算，即

可得出所有方案的綜合評價得分，最終選出最優路徑。

應用模糊綜合評判法解決鐵路危險貨物運輸路徑優化方案問題，具有思路清晰、主次分明、計算形式簡單的特點，克服了路線方案優化時存在的主觀隨意性，為定量地對優化路線進行決策提供了依據。

3 算例分析

針對上節的模型，給出具體算例。

3.1 利用層次分析法確定3項影響指標“管理方面”、 “環境方面”、 “設備方面”相對重要性排序權值：

A=(0.29，53，0.18)

建立評價尺度備擇集V={安全，較安全，一般，較差，差}，本例采用打分的形式 ：

V={100，80，60，50，40}

3.2 確定每個因素中子因素相對重要性權值大小及3條路徑的模糊評判矩陣：

路線1的模糊評判矩陣：

路線2的模糊評判矩陣：

路線3的模糊評判矩陣：

3.3 計算路線1的綜合評價得分。

3.3.1 一級模糊綜合評判集為

3.3.2 二級模糊綜合評判集

3.3.3 對綜合評判集進行歸一化，得

3.3.4 計算綜合評價得分

3.4 同理可以得到路線2、3的綜合評價得分分別為：

由此可見，W2>W1>W3，路線2為可供選擇的最優路線。

4 結語

本論文從管理方面、環境方面及設備方面分析影響鐵路危險貨物安全運輸路線選擇的因素，建立了基于模糊綜合評價模型的鐵路危險貨物運輸路線選擇模型，并給出了算例分析。應用模糊綜合評判法解決鐵路危險貨物運輸路徑優化方案問題，具有思路清晰、主次分明、計算形式簡單的特點，克服了路線方案優化時存在的主觀隨意性，為定量地對優化路線進行決策提供了依據，進而確保危險貨物的安全運輸。

[1]李穎.鐵路危險貨物運輸安全綜合評價模型的建立及應用研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2009.[2]王建春.鐵路危險貨物運輸的安全隱患及對策[J].鐵道貨運， 2009， （2）： 22-24.

[3]劉廣武，戚信灝，梅家農.對鐵路危險貨物運輸安全的綜合分析[J].鐵道貨運，2007，（12）：28-30.

[4]盧延夫.鐵路危險貨物辦理站安全評價體系的研究[J].鐵道貨運， 2008， （1）：31-33.

[5]周珣.基于道路危險貨物運輸安全的路線優化研究[D].西安：長安大學，2004.

[6]師立晨，魏利軍，吳宗之.危險品道路運輸多目標路徑優化方法研究[J].中國安全生產科學技術，2006， 2（5）： 59-63.

[7]龍小強，譚云龍.基于模糊城市綜合評價的道路交通擁堵評價研究[J].交通標準化，2011，（11）：114-116.

[8]王明明.運籌與決策基礎[M].北京：中國林業出版社，2001.