基于聚類分析的危險貨物道路運輸企業安全評價方法研究

文 英，張冬梅，韓 偉

(長安大學 汽車學院，陜西西安 710064)

基于聚類分析的危險貨物道路運輸企業安全評價方法研究

文 英，張冬梅，韓 偉

(長安大學 汽車學院，陜西西安 710064)

為提高運輸管理部門對危險貨物道路運輸企業的管理效率，提出利用離差平方和聚類方法將某范圍內的所有危險貨物道路運輸企業按照安全等級的不同進行分類。從企業“意識政策-硬件管理”的縱向角度選取評價指標，基于此指標體系運用系統聚類法對某地區所有危險貨物運輸企業進行安全等級評價；結合這些企業近年來出現安全事故的實際情況進行深入分析。結果顯示，聚類分析方法能準確將企業按照安全等級的不同進行分類，對運輸部門的管理工作具有重要指導意義。

危險貨物道路運輸企業；安全評價；系統聚類法；離差平方和法

隨著國民經濟的飛速發展，危險貨物道路運輸企業數量不斷增多，運輸管理部門的管理難度也隨之加大。為了提高管理效率，對危險貨物道路運輸企業進行安全評價尤為重要。很多學者對危險貨物道路運輸的安全管理進行了大量研究[1-3]。文獻[4-5]采用模糊綜合評價法對危險貨物道路運輸企業的安全現狀進行評價，建立基于主成分分析法(PCA)的危險貨物運輸企業BP神經網絡安全評價模型。文獻[6]引入李克特量表法構建安全性評價量表，并基于物元分析理論進行道路危險貨物運輸企業安全性評價。文獻[7]分析影響危險貨物運輸企業安全性的因素，闡述了BP神經網絡的基本原理，建立了相關綜合安全評價模型。上述評價危險貨物運輸企業安全性的幾種方法，均需要確定指標集中各指標的權重，而確定權重的方法很多[8-10]，是否能針對實際情況選擇合適的方法會對評價結果造成很大的影響。基于聚類分析法的危險貨物運輸企業安全等級評價方法依托SPSS或SAS統計軟件，能夠簡單快速的將大量危險貨物運輸企業按照安全等級的不同進行分類，達到管理部門分類管理的目的。

1 聚類分析法

1.1聚類分析法的應用

同類事物往往具有相似或接近的性質，為了便于對事物進行分析，需對事物按一定要求進行分類，這樣的數學方法即為聚類分析法。文獻[11]利用灰色聚類分析法對我國東部具有代表性的城市創新能力進行了聚類分析。文獻[12]基于聚類分析法的規劃方法，實現了城市樞紐規劃的科學性、合理性和可操作性。文獻[13]利用灰色聚類法評價了我國信號交叉口的綜合質量，并進行了分類比較。文獻[14]利用層次聚類的方法改進了FCM算法，使之仍適用于不規則分布數據的計算。

采用系統聚類法對大量對象進行聚類，需要計算類與類之間的距離。根據距離計算方法的不同，可以將系統聚類法分為單連接法、完全連接法、平均連接法、組平均連接法與離差平方和法等。這些方法所聚各類中的離差平方和反應了該類中各樣本的差異程度，其值越小，則類的劃分就越恰當[15]。大量實例表明，在上述5種聚類方法中，離差平方和法的分類效果最好，因此采用離差平方和法對調查的13家危險貨物道路運輸企業按安全等級的不同進行聚類。

1.2聚類分析步驟

1)確定指標集

設U={u1，u2，…，un}為n個待評價對象全體，ui為第i個待評價對象。其中每一待評價對象可由m個數據指標表征為ui=(xi1，xi2，…，xim)，則所有待分類的評價對象的指標集為

式中xij表示第i個待評價對象的第j個評價指標,i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2)數據變換

在實際評價過程中，評價指標體系中既有定性指標，又有定量指標，并且不同定量指標的數量級不一定相同，為了消除各指標的量綱，需要對指標進行數據變換。數據變換的方法很多，常見的有中心化變換法、規格化變換法、標準化變換法和對數變換法，以標準化變換法為例。

標準化變換是對變量的屬性進行變換處理，首先對數據進行中心化然后再除以標準差，即

(1)

進行標準化變換后的數據特點是，每列數據的平均值為0，方差為1，同時消除了量綱的影響，使用標準化處理后，在抽樣樣本改變時，數據依然保持相對穩定性。

3)聚類計算

根據離差平方和法進行系統聚類分析時，先將各個待評價對象自成1類，則在進行聚類之前，共有n類，分別為G1，G2，…，Gn。

若對象ui屬于類Gi中的元素，對象uk屬于類Gk中的元素,則先在這n類中計算任意2類之間的距離，采用離差平方和法，樣本間的距離必須采用歐氏距離，其公式為[16]

(2)

然后，將距離最小的2類看成新的1類，此時已將n個對象分成了n-1類。同時找出新類中所有樣本的重心，作為其變量，此時就可將這n-1類看成是n-1個對象，再采用式(2)計算這n-1個對象中任意2個對象之間的距離，再將距離最小的2個對象看成1類，直到所有對象歸為1類為止。

全部類的離差平方和S為

離差平方和法進行聚類時，要從全部樣本所有可能的分類中，選擇出使S達到最小的分類為最終分類結果，這對于樣本量很大的分類一般很難辦到。因此，Ward提出了一種聚類方法，即先將n個樣本自成1類，此時S=0，然后將其中2類合并成1類，即每次縮小1類。每縮小1類離差平方和S就要增大，每次都選擇使S增加最小的2類合并，直至所有的樣本歸為1類為止。

4)繪制系統聚類譜系圖

按不同的分類標準，得出不同的分類結果。同時，在SPSS統計分析軟件中，管理部門可以根據自身情況，確定聚類數。

2 危險貨物道路運輸企業安全評價指標體系的建立

2.1安全評價指標體系

基于方便性和實用性原則，從危險貨物運輸企業的“意識政策-硬件管理”的縱向角度進行分析，再根據危險貨物道路運輸企業在執行整個運輸作業的過程中，必須經歷的工作場所進行考慮，最后結合運輸企業近5 a的事故數量，將危險貨物道路運輸企業的安全評價指標體系簡單分為如下部分：

1)安全意識

安全意識在很大程度上決定著整個企業的安全生產狀況，強烈的安全意識，迫使人們產生安全行為，才能保證安全。危險貨物道路運輸企業的安全意識包括企業所有從業人員的安全意識，尤其是企業領導人和企業安全管理人員的安全意識。

2)企業資質

包括企業經營資質和從業人員資質。

3)安全管理政策制度

完善的安全管理制度是企業管理好安全生產的依據和標準。危險貨物道路運輸企業的安全管理制度包括企業按照上級文件制定的車輛、人員、事故、應急等相應的監督管理辦法、應急預案等。

4)專用車輛管理

車輛是危險貨物道路運輸的主要運輸工具，所以對專用車輛的管理是否到位也是評價危險貨物運輸企業安全水平的1個重要指標。專用車輛管理包括所使用車輛是否是符合規定的專用運輸車輛、車輛的技術狀況、使用年限、行駛里程、車輛上的標志，是否能實時監控車輛運行狀況，車輛是否定期檢查和維護，車輛上是否有滿足要求的信息設備、應急設備、消防設備等。

5)從業人員管理

從業人員素質，是否有專職安全管理人員、裝卸管理人員、應急小組，是否定期對從業人員進行相應的安全培訓，是否定期召開安全例會、進行應急演練等。

6)停車場安全管理

包括停車場距離企業的距離，停車場的消防設備、應急設備是否齊全。

7)運輸作業場所安全管理

包括裝卸作業的管理、車輛在運行過程中的管理和是否對整個運輸過程進行實時監控等。

8)5 a事故數量

事故數量能直接反映運輸企業安全水平，因此也作為評價危險貨物運輸企業安全等級的指標之一。

2.2各指標分值的確定

分析上述8個指標，前7個指標均為定性指標，因此在進行聚類之前，需要由專家按照這些指標對企業進行打分。各個指標的滿分均為10分，對各個指標的主觀評價及對應的分值情況如表1所示。

表1 各指標不同等級及對應分值分配表

對這些指標打分時，為了消除個體差異的影響，可以邀請多個專家打分取平均值的方式來獲得某企業各個指標的最終得分。

5 a事故數為反映運輸企業安全與否的定量指標，企業出現的事故越少，安全等級相對越高，反之，則安全等級低。在所有調查的危險貨物運輸企業中，在運輸過程中出現人身傷亡事故的情況很少，因此5 a事故數量包括任何被記錄的碰撞、刮擦事故，這些小型事故不容忽視，很可能成為大事故發生的導火索。

3 基于系統聚類的危險貨物道路運輸企業的安全評價

3.1統計企業各個指標得分數據

以內蒙古自治區13家企業為例，采用系統聚類的方法進行安全等級評價。

邀請10位專家對每個企業按照表1進行打分，并計算平均值，得到每個企業各個指標的最終得分如表2所示。

表2 企業各指標得分匯總表

3.2聚類分析

由于所有指標的數量級不相同，因此需要按照式(1)進行數據變換。數據變換完成后，利用SPSS統計軟件對上述企業進行系統聚類，得到如圖1所示的聚類譜系圖。在進行聚類時，在聚類成員個案中可以選擇聚類數，因此管理部門可以根據部門內人員安排，確定聚類數。

根據圖1，可以將這13家危險貨物道路運輸企業分成3類，即：中石油、西部天然氣、新大港為第1類；華寶、華潔燃氣、杜氏物流、巴運物流、佳醇物流、萬用汽車為第2類；海納百川、日亨物流、盛路通和集寧駿馬為第3類。

3.3安全評價結果

結合實際情況進行分析，中石油、西部天然氣、新大港3家運輸企業具有較完善的安全管理辦法，重視安全生產，具有全面的安全生產政策和流程，運輸作業場所設施設備完善，屬于安全等級較高的企業。經過實地調查，這3家企業在近10 a內均沒有人員傷亡事故記錄，車輛輕微的刮擦事故也很少。

華寶、華潔燃氣、杜氏物流、萬用汽車、巴運物流、佳醇物流6家運輸企業安全意識較強，具有比較完善的安全生產辦法，車輛及停車場具有相應的應急設備和消防設備等，安全等級次于前3家企業，近幾年沒有人員傷亡事故發生。

海納百川、日亨物流、集寧駿馬、盛路通這4家運輸企業安全意識薄弱，均“輕安全、重利益”，安全制度不完善，車輛管理、運輸作業管理十分渙散，安全等級更低，更容易發生危險事故。運輸管理部門需要加大對這類企業的管理力度，避免事故發生。

圖1 危險品運輸企業的系統聚類譜系圖

4 結語

基于評價方法的簡單實用性原則，用系統聚類的方法對危險貨物道路運輸企業進行安全等級分類，能夠比較實際的對某一地區乃至全國范圍內的危險貨物運輸企業進行分類，運輸管理部門可以有針對性的對不同安全等級的企業進行管理，提高管理效率。

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ResearchonSafetyAssessmentMethodofDangerousGoodsRoadTransportationEnterprisesBasedonClusteringAnalysis

WENYing，ZHANGDong-mei，HANWei

(SchoolofAutomobile,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

In order to improve the transportation department management efficiency of dangerous goods road transportation enterprises, Ward′s and method, one of the clustering methods, is used to classify all the enterprises according to different security levels in one area. First, the safety assessment index system is determined from the longitudinal angel of “safety awareness and hardware management”. Then, based on the index system, the safety assessment of all the dangerous goods road transport enterprises in one area is performed by the method of system clustering analysis. Finally, the real situations are deeply analyzed combined with the accidents of these enterprises which happened in recent years. The results show that the clustering analysis method can accurately classify all the enterprises according to different security levels, which has the guide meaning for the management of transportation departments.

dangerous goods road transportation enterprise; safety assessment; clustering analysis method; Ward’s method

郭守真)

2014-05-20

文 英(1990—)，女，四川萬源人，長安大學碩士研究生，主要研究方向為道路交通安全.

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.03.008

U492.336.3

A

1672-0032(2014)03-0035-06