鐵路中間站作業(yè)安全的突變?cè)u(píng)價(jià)方法

基金項(xiàng)目：汽車測(cè)控與安全四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目（No.Szjj 2012-009）；綜合運(yùn)輸四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目（No.B01B1201）西華大學(xué)2010年校重點(diǎn)基金項(xiàng)目（No.Z1020308）。

【摘要】鐵路中間站作業(yè)安全的評(píng)價(jià)大多采用定性以及層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)等常用定量方法進(jìn)行分析，突變?cè)u(píng)價(jià)法相對(duì)于上述方法更為簡(jiǎn)單實(shí)用。在分析中間站作業(yè)安全影響因素的基礎(chǔ)上，建立了中間站作業(yè)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。將底層評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦值后，運(yùn)用突變歸一公式量化遞歸運(yùn)算，分別計(jì)算出不同時(shí)期的中間站作業(yè)安全綜合評(píng)價(jià)值。針對(duì)突變?cè)u(píng)價(jià)值偏高的固有缺陷，利用得分變換方法將其評(píng)價(jià)值進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。實(shí)例分析表明，突變?cè)u(píng)價(jià)法用于鐵路中間站的作業(yè)安全評(píng)價(jià)是可行的。

【關(guān)鍵詞】鐵路；中間站；作業(yè)安全；突變?cè)u(píng)價(jià)法；指標(biāo)體系

0 引言

中間站是鐵路運(yùn)輸最基層的生產(chǎn)單位，雖然它的設(shè)備規(guī)模較小，但是數(shù)量眾多，約占全國(guó)鐵路車站總數(shù)的90%。由于中間站大部分地處偏僻、交通不便，生活和文化設(shè)施條件相對(duì)較差，在線路數(shù)量及其配置上都遠(yuǎn)不如技術(shù)站，因而事故發(fā)生的概率和實(shí)際發(fā)生的事故件數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于技術(shù)站。當(dāng)技術(shù)站發(fā)生故障時(shí)，可經(jīng)由平行徑路或迂回徑路組織列車運(yùn)行，能夠保證不間斷地接發(fā)列車；而中間站一旦發(fā)生故障，就有可能造成行車中斷，影響整條線路的暢通[1]。如果救援不及時(shí)還容易導(dǎo)致事故性質(zhì)升級(jí)，造成線路的堵塞和癱瘓，嚴(yán)重干擾正常運(yùn)輸秩序，影響鐵路運(yùn)輸企業(yè)形象。因此，必須加強(qiáng)中間站的作業(yè)安全管理，進(jìn)行有效控制，才能遏制作業(yè)事故的發(fā)生。

目前，對(duì)于鐵路中間的作業(yè)安全分析，多采用定性方法[2-5]，亦有部分專家學(xué)者采用事故樹分析法[6]、層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)[7]等定量方法對(duì)鐵路技術(shù)站及中間站的作業(yè)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得了很好的效果。本文在上述研究基礎(chǔ)上，對(duì)影響中間站作業(yè)安全的主要因素進(jìn)行分析并歸類，然后運(yùn)用突變理論對(duì)鐵路中間站的作業(yè)安全狀況進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

1 突變?cè)u(píng)價(jià)方法原理

突變理論（Catastrophe Theory）是法國(guó)數(shù)學(xué)家雷勒·托姆在上世紀(jì)70年代創(chuàng)立的，它提供了一種研究躍遷、不連續(xù)和突然質(zhì)變的普適方法，是關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)變量特征對(duì)控制變量依從關(guān)系的數(shù)學(xué)理論。突變?cè)u(píng)價(jià)法是在突變理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種綜合評(píng)價(jià)方法，它吸取了現(xiàn)有層次分析法和模糊評(píng)價(jià)法的優(yōu)點(diǎn)，所需的信息量少，且數(shù)學(xué)過程簡(jiǎn)單[8，9]。常用的突變模型有尖點(diǎn)突變、燕尾突變及蝴蝶突變（見表1），其狀態(tài)變量有不同的維數(shù)，評(píng)價(jià)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

突變?cè)u(píng)價(jià)法的主要步驟為：

（1）按系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)系及影響因素，將其分解為由若干評(píng)價(jià)指標(biāo)組成的多層系統(tǒng)，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；（2）按照指標(biāo)的重要程度進(jìn)行排序，并根據(jù)各層指標(biāo)相應(yīng)的維數(shù)，選擇合適的突變模型；（3）對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的底層指標(biāo)進(jìn)行賦值，即融合突變理論與模糊數(shù)學(xué)，產(chǎn)生一種多維的突變模糊隸屬度值，其取值范圍在[0，1]之間。對(duì)于定性指標(biāo)，一般可采取專家打分法確定；對(duì)于定量指標(biāo)，可運(yùn)用級(jí)差變換法，將其標(biāo)準(zhǔn)化為[0，1]之間的無量綱數(shù)值，即

對(duì)于正向指標(biāo)：

（1）

對(duì)于逆向指標(biāo)：

（2）

式中， 為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的指標(biāo)值， 為底層指標(biāo)的賦值， 為底層指標(biāo)的最大值， 為底層指標(biāo)的最小值。

（4）根據(jù)底層指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，利用歸一公式進(jìn)行綜合量化遞歸運(yùn)算，并根據(jù)“互補(bǔ)”或“非互補(bǔ)”原則逐層計(jì)算出指標(biāo)因素的量值，進(jìn)而得出系統(tǒng)總的隸屬函數(shù)值。

2 鐵路中間站作業(yè)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

鐵路中間站安全狀況受多種因素的影響，且各因素之間相互作用，有些因素難以量化，從而使得這些因素難以納入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)影響中間站作業(yè)安全的要素分析，其安全狀況可以從人員素質(zhì)、技術(shù)設(shè)備、作業(yè)組織、安全管理4個(gè)方面考察。

人員素質(zhì)可以分解為業(yè)務(wù)技能、安全意識(shí)、應(yīng)變能力、人員構(gòu)成，技術(shù)設(shè)備可以分解為設(shè)備陳舊、設(shè)備數(shù)量，作業(yè)組織可以分解為互聯(lián)互控、作業(yè)到位、作業(yè)環(huán)境，安全管理可以分解為規(guī)章制度、標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)、業(yè)務(wù)管理、車站管理。由此建立鐵路中間站多層次安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并根據(jù)指標(biāo)之間的關(guān)系及該指標(biāo)對(duì)中間站作業(yè)安全影響的重要程度從左至右排序，如圖1所示。

3 鐵路中間站作業(yè)安全的突變?cè)u(píng)價(jià)

3.1 底層指標(biāo)賦值

在將底層指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí)，由于建立的中間站作業(yè)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)均為定性指標(biāo)，因此采取專家打分法來確定評(píng)價(jià)因素對(duì)作業(yè)安全的影響程度。將中間站的安全狀況劃分為5個(gè)等級(jí)，即“好”、“較好”、“中”、“較差”、“差”，其模糊值確定為（0.9，0.8，0.7，0.6，0.5）。由5位鐵路專家對(duì)某中間站2008～2012年的安全狀況進(jìn)行評(píng)分，如表2所示。

3.2 利用歸一公式計(jì)算突變值

按照突變?cè)u(píng)價(jià)法，利用歸一公式逐步向上計(jì)算，直至算出最高層指標(biāo)的突變值。以2012年的數(shù)據(jù)為例，具體計(jì)算過程如下：

底層指標(biāo)A1，A2，A3，A4構(gòu)成互補(bǔ)型蝴蝶突變，由歸一公式可得

上述各控制變量之間互補(bǔ)，共同對(duì)人員素質(zhì)要素發(fā)揮正向作用，由互補(bǔ)原則，取均值為

指標(biāo)B1，B2構(gòu)成非互補(bǔ)型尖點(diǎn)突變，由歸一公式計(jì)算得出二者突變值后，取較小的數(shù)值作為設(shè)備要素的突變值，計(jì)算可得 。

同理，指標(biāo)C1，C2，C3構(gòu)成互補(bǔ)型燕尾突變，指標(biāo)D1，D2，D3，D4構(gòu)成互補(bǔ)型蝴蝶突變，分別采用對(duì)應(yīng)的歸一公式計(jì)算可得 ， 。

中間準(zhǔn)則層指標(biāo)A，B，C，D構(gòu)成互補(bǔ)型蝴蝶突變，由互補(bǔ)原則，可計(jì)算得出2012年該中間站的安全綜合評(píng)價(jià)值為0.98。同理，可計(jì)算出2008～2011年的安全綜合評(píng)價(jià)值，如表3所示。

由表3分析可知，近三年，該中間站采取調(diào)整一線作業(yè)人員結(jié)構(gòu)，增設(shè)專職調(diào)車人員，增加調(diào)車技術(shù)設(shè)備，改善作業(yè)環(huán)境，加強(qiáng)業(yè)務(wù)管理，完善規(guī)章制度并抓落實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)一線人員作業(yè)組織時(shí)的互聯(lián)互控等措施，其安全水平有所提高。但從各年份最終的綜合評(píng)價(jià)值來看，都比較高，接近1，且差距較小，這很難有說服力。事實(shí)上，這是由突變?cè)u(píng)價(jià)法歸一公式的聚集特點(diǎn)所致，其最終綜合評(píng)價(jià)值僅僅是對(duì)底層指標(biāo)賦值結(jié)果的一種數(shù)值反映，并無“優(yōu)”、“劣”的判別，在實(shí)際應(yīng)用中還需要對(duì)最終結(jié)果利用得分變換方法[10]進(jìn)行轉(zhuǎn)化，綜合評(píng)價(jià)值y與xi的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

由上述公式計(jì)算可得y與xi的對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)值如表4所示。

由表3所示的綜合評(píng)價(jià)值y=（0.96，0.96，0.97，0.97，0.98），根據(jù)y與xi的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得變換后的綜合評(píng)價(jià)值 =（0.7，0.7，0.8，0.8，0.85）。由此可見，變換后的數(shù)值較之前的更為直觀，相對(duì)比較分散，能更接近絕對(duì)意義的“優(yōu)”、“劣”，也更實(shí)用。

4 結(jié) 論

目前，基于突變理論的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)、交通、農(nóng)業(yè)、水利、地質(zhì)、環(huán)境等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但對(duì)于鐵路中間站作業(yè)安全的定量分析，大多采用層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)、灰色評(píng)價(jià)等方法。本文通過建立中間站作業(yè)安全的分層次指標(biāo)體系，應(yīng)用突變?cè)u(píng)價(jià)法來進(jìn)行分析，該方法相對(duì)于定性分析法減少了主觀性，能使評(píng)價(jià)結(jié)果更趨于實(shí)際；相對(duì)于其他定量分析方法，所需信息量少，且計(jì)算簡(jiǎn)單。計(jì)算實(shí)例表明，該方法用于評(píng)價(jià)鐵路中間站的作業(yè)安全是可行的，但突變?cè)u(píng)價(jià)方法本身存在評(píng)價(jià)值偏高問題，需要采用一定方法進(jìn)行改進(jìn)。此外，鐵路中間站作業(yè)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系也有待進(jìn)一步規(guī)范。

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