基于證據理論的地鐵施工風險評價

宋謙 張寧 張曉娟

摘要： 為了評價地鐵施工中具有顯著性的潛在風險因素對地鐵施工安全的影響水平，引入D-S證據理論，提出一種基于證據理論的地鐵施工風險安全評價方法。通過搜集分析地鐵施工風險的相關材料，建立包括“人、機、管、環”四大方面的地鐵施工風險評價指標體系；采用證據融合算法，綜合考慮不同專家給出的多組檢查結果在地鐵施工風險評價中的信度，提高最終評分的可靠程度。

Abstract： In order to evaluate the level of influence of potential risk factors in subway construction on the safety of subway construction， the D-S evidence theory is introduced and a safety evaluation method for subway construction risk based on evidence theory is proposed. Through the collection and analysis of materials related to subway construction risk， a metro construction risk assessment index system including four aspects of "man， machine， management， environment" is established； the evidence fusion algorithm is adopted to comprehensively consider the reliability of inspection results of multiple groups given by different experts and improve the reliability of the final score.

關鍵詞： D-S證據理論；地鐵施工；風險評價

Key words： D-S evidence theory；subway construction；risk assessment

中圖分類號：U231+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0094-03

0 引言

隨著中國經濟的高速發展，特別是進入新世紀之后，經濟的增長率常年保持在較高的增長水平，中國的城市化進程突飛猛進，城市的規模在近幾年中迅速膨脹。在城市規模迅速膨脹的背景下，城市的用地愈發緊張，為了更為合理地用地，實現土地利用的合理化和節約化，如果有效地使用城市地下空間成為我國城市發展的重要問題。在城市實際人口、機動車數量不斷增加的情況下，城市交通擁堵愈發嚴重，在這樣的背景下，城市地鐵的發展已成為必然趨勢，相比于地上傳統交通工具來說，地鐵具有諸多優點：速度快、污染少、能耗少、安全性高[1]，資料顯示，至2020年，我國地鐵建設規模將達到4.4萬億元。

雖然地鐵給日常生活帶來了許多的便利條件，但是其在建設施工過程中，施工技術較其他地上工程更為復雜，施工環境更為惡劣，建設沿線的地下空間更為復雜，這些因素使得地鐵施工過程面臨巨大的不確定性和復雜性。

地鐵施工安全性的提高，將會在識別、分析、管理危險源方面有著巨大意義。本文中引入D-S證據理論，將分析得到的不確定性結果進行精確數值的不斷轉換，配合證據融合進行多方證據的整合，以達到準確評價地鐵施工諸多安全問題的目標。

1 基于證據理論的地鐵施工風險評價與分析

1.1 地鐵施工風險評價指標體系的建立

由于地鐵施工過程的繁雜性與獨特性，其包含的危險源與傳統地上建筑有所不同，施工工藝和施工環境不同，管理制度也有著很大方面的不同。因此在研究分析地鐵施工風險的諸多問題時，要多角度綜合考慮不同方面的因素。通過分析相關文獻資料[2-3]，并結合地鐵自身施工的特點，建立地鐵施工風險評價指標體系，按照影響度的大小來確定指標中各因素的權重比例。建立相應的風險評價指標體系如表1所示。表中θijk表示評價指標地各級因素，i，j，k表示第一，二，三級因素，括號內的數字為其體系指標的權重。

1.2 初級評價分析

1.2.1 評價分析初始數據

按照表1中的地鐵施工風險評價指標體系可以得知，評價因素的集合為θ={θ111，θ112，θ121，θ122，θ123，θ211，θ212， θ213， θ221 ，θ222 ，θ223 ，θ231 ，θ232 ，θ233，θ311， θ312， θ313，θ314，θ321，θ322，

θ323，θ41，θ42，θ43，θ44}。通過專家組對該指標體系因素進行科學打分，得出的分數越接近于零，就表示評價項目實施起來越危險，同時將會導致地鐵施工中發生危險的概率變大。

地鐵施工風險評價結果如表2所示。

1.2.2 指標綜合概率值

依照評價因素所處的不同層次進行劃分，評價因素的概率值就是評價分值與相應總目標綜合權重值q的乘積。以因素“工作不負責”為例，已知因素“工作不負責”評分值為b，則因素“工作不負責”的綜合概率值為：

M{θ111}=b*q1*q2*q3

由上可得到綜合概率值的集合M{M{θ111}，M{θ112}，…，M{θ44}}，和相對應的不確定性值m{θ}=1- M{θ111}- M{θ112}-…- M{θ44}。[3]

1.3 證據融合

證據融合是證據理論的能夠體現的重要價值部分，尤其是當不同的專業給出的評判意見有所偏頗的時候，根據該理論證據融合的過程，仍然能夠得到較為精確的評價結果。為了更好的說明這一個特性，我根據前文所建立的評價指標體系，針對某地鐵項目，使7位專家進行了評價打分，每位專家的打分情況詳見表3。

根據證據理論進行證據融合，然后將證據融合出來的數據進行正交和運算，整理可以得出：M1，2（{θ1}）=0.195，M1，2（{θ2}）=0.184，M1，2（{θ3}）=0.226，M1，2（{θ4}）=0.146，則：

m（θ）=1-（0.184+0.226+0.146）=0.444

整理得出：M1，2{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.194，0.185，0.223，0.144，0.454}

之后再把結果與評分結果進行逐個的融合，最終可得到：

M123{{θ1}，{θ1}，{θ2}，{θ3}，θ}={0.249，0.178，0.365，0.263，

0.365}；

M1234{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.326，0.246，0.283，0.156，

0.188}

由此，可以看出1～4專家評分結果均為“亞安全”級別，經過逐個融合后，使得不確定的區間范圍不斷地縮小，最后把這四次評分結果融合后為Bel（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=0.886，Pl（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=1，信任區間為【0.894，1】，不確定度為0.113，因此綜合評定結果判定為“安全”的級別。

經過對以上數據進行的融合處理結果進行的分析可以看出，證據理論能夠將證據中相同的部分進行相融，能夠使得數據中的不確定性值的區間范圍縮小，最終提高評價結果地精確率；在有效數據出現矛盾時，該理論方法能全面考慮證據間相同的內容，進行科學有效的融合，也在一定程度避免人為因素原因的判斷失誤對最終的結果所產生的負面影響。

2 結論

①鑒于地鐵施工的特殊性和獨特性，本文從人、機械、環境和制度四大方面的因素建立施工風險評價指標體系，并且通過調查研究大量的資料數據，根據影響度大小對其中的各指標因素進行權重的劃分，全面綜合各個因素在該體系中所起的作用的大小，提出綜合地概率值。

②運用D-S證據理論，對數據進行初級地預處理，評價數據進行數學量化，使評價結果更具準確性。

③從某地鐵施工的風險評價結果來看，對于所得到檢查結果有矛盾的，經過證據融合的方法進行處理，將所有評價依據作為結果考慮的必要因素。本案例最終研究可表明，環境不確定性地因素影響最大，在地鐵施工風險管理過程中，應當對制度方面加強管理。

參考文獻：

[1]楊立中，鄒蘭.地鐵火災研究綜述[J].工程建設與設計，2005（11）：8-12.

[2]李炎峰，石勃偉，王超，等.城市地下軌道交通火災風險評估體系模型研究——以某地鐵車站為例[J].防災減災工程學報，2010，30（6）：680-684.

[3]史聰靈，鐘茂華，何理，等.地鐵車站及隧道全尺寸火災實驗研究（1）——實驗設計[J].中國安全生產科學技術，2012，8（6）：22-28.

[4]馬劍，葉新，林鵬.基于證據理論的地鐵火災安全評價方法[J].中國安全生產科學技術，2017，1（1）.