基于動態模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價研究

高海燕，張博昊

（1. 蘭州交通大學 交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070；2.中國路橋工程有限責任公司 塞爾維亞辦事處，塞爾維亞貝爾格萊德 11000）

0 引言

在鐵路運輸中，凡具有易燃、易爆、易腐、毒害、放射性等特性，在存儲、裝卸、運輸過程中易造成人員傷亡和財產損失而需要特別防護的貨物均為危險貨物。目前，我國鐵路危險貨物運輸主要存在危險貨物種類繁雜、儲運要求高，長途運輸需求高、運距不斷增加，運輸組織及協調復雜等問題，鐵路部門對危險貨物運輸的安全性要求越來越高，因而迫切需要加強危險貨物的運輸組織，降低危險貨物運輸帶來的風險[1-2]。而對危險貨物運輸安全作出科學合理的評價，是降低運輸安全隱患、提高運輸效率的關鍵[3]。

國內外學者在鐵路危險貨運安全評價方面進行了一定的研究。例如，李穎[4]建立了鐵路危險貨物運輸模糊綜合評價模型，通過設計安全檢查表，采用圓形分布隸屬函數確定安全等級模糊特征量；王爽[5]建立了基于層次分析法的多級模糊綜合分析法，對鐵路危險貨物辦理站進行定量分析；張超[6]建立了基于多層次灰色評價法的鐵路危險貨物運輸安全指標體系，應用灰色評價原理進行評價。以上研究雖然客觀地反映了各因素對貨運安全的影響，但由于其評價方法具有“靜態性”而無法反映各個影響因素對貨物安全的變化趨勢[7-8]。

為此，采用動態模糊理論對鐵路危險貨物辦理站運輸安全進行“動態性”評價，根據各影響鐵路危險貨物辦理站運輸安全因素指標的變化趨勢，有針對性地采取相應的改進措施，為鐵路危險貨物辦理站的運營安全管理提供理論參考。

1 基于動態模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價模型

1.1 確定評價指標權重

由于鐵路危險貨物辦理站安全管理過程復雜，為了使評價過程更全面、評價結果更科學準確，通過構造三角模糊數互補判斷矩陣，結合三角模糊運算和模糊評價值計算，對各指標的權重進行判定[9]。

（1）專家評分。確定一級評價指標集X={X1，X2，…，Xi，…，Xn}，其中n表示一級指標的個數，第i個一級指標的二級指標可表示為Xi= {xi1，xi2，…，xip，…，xim}，m表示二級指標的個數。成立專家小組，構建專家集A= {A1，A2，…，Aq，…，Ak}，k代表專家的個數。設定評判標度，由專家根據評判標度對各指標進行評分。評判標度如表1所示。

表1 評判標度Tab.1 Judgment scale

（2）建立三角模糊互補判斷矩陣。根據專家評分，采用加權法集合各個專家的偏好信息，建立三角模糊數互補判斷矩陣，其中，λq表示第q個專家的加權系數表示第q個專家對第i個指標和第j個指標的重要性比較評分。

式中：Mij為指標i對指標j在模糊判斷矩陣中的取值；?表示模糊數乘號；mij表示專家給出的標度；lij為模糊度的最小值；uij為模糊度的最大值。

（4）計算模糊評價值的期望。

式中：li為第i個指標模糊度的最小值，為第i個指標的標度，；ui為第i個指標模糊度的最大值

（5）確定評價指標權重。對模糊評價值的期望進行歸一化處理，可得到評價指標權重Wi。

1.2 確定評價結果集

1.3 建立動態模糊評價矩陣

k個專家對第i個一級指標的第p個二級指標的動態模糊評價值用向量可表示為

式中：為加權集合k個專家的偏好信息，得到的第i個一級指標的第p個二級指標的動態模糊評價值在第s個越來越差評價等級中評分；為加權集合k個專家的偏好信息，得到的第i個一級指標的第p個二級指標的動態模糊評價值在第s個越來越好評價等級中評分。

第i個一級指標中各二級指標權重的評價指標向量wi=（wi1，wi2，...，wip），將第i個一級指標中各二級指標的權重wi與Xip相乘，可得到所有專家對第i個一級指標的模糊評價向量Xi為

根據公式 ⑸ 可求得所有一級指標的模糊評價向量，進而得到動態模糊評價矩陣X為

1.4 計算動態模糊評價結果

將一級指標權重W與動態模糊評價矩陣X相乘，可得到動態模糊的評價結果矩陣為

進而求得動態模糊評價結果

式中：A的變化趨勢根據與的數值大小判定，若則A的變化趨勢為←，否則為→。

2 案例分析

選取某個鐵路危險貨物辦理站為研究對象，進行鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價。

2.1 構建鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價指標體系

根據 《中國鐵路危險貨物運輸技術及安全管理》[10]和《鐵路危險貨物運輸管理規則》[11]規定，鐵路局集團公司應積極組織對鐵路危險貨物辦理站危險貨物辦理條件進行安全評價，安全評價內容包括危險貨物作業人員自身素質、安全意識、技能水平等是否適應本崗位；鐵路危險貨物運輸辦理站安全防護系統、貨物裝卸設備、應急救援設備是否齊全，附屬設施安全管理水平是否與所辦理危險貨物的品類和運量相適應；危險貨物包裝及防護是否符合相關規定；安全作業及管理制度是否健全，安全教育培訓是否完善；危險貨物作業環境及自然環境是否滿足安全作業標準等。因此，按照上述規定，從人員安全、設備安全、貨物安全、安全管理、作業環境5個方面，構建鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價指標體系如圖1所示。

圖1 鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價體系Fig.1 Evaluation index system of railwaydangerous goods handling transportation safety

2.2 確定評價指標權重

首先成立由2名行業專家和3名一線管理人員組成的安全評價小組，對圖1所列評價指標進行評價，然后采用三角模糊數法進行權重計算，經過一致性檢驗后得到各一級指標和二級指標的權重。以一級指標的權重計算為例，根據5名專家的具體情況分別對其進行賦權，得到λ1= 0.3，λ2= 0.2，λ3= 0.2，λ4= 0.2，λ= 0.1，加權集合各個專家的偏好，得到三角模糊數互補判斷矩陣如下。

根據公式 ⑴，求得各評價指標的模糊評價值為

根據公式 ⑶，對期望值進行歸一化處理后得到各一級指標的權重為W1= 0.250 1；W2= 0.273 8；W3= 0.204 7；W4= 0.150 4；W5= 0.121 0。

按照相同的方法可得到二級指標的權重為w11= 0.130 5；w12= 0.229 2；w13= 0.203 5；w14= 0.285 4；w15= 0.151 4；w21= 0.500 0；w22=0.136 9；w23=0.138 9；w24=0.230 0；w31= 0.650 0；w32=0.350 0；w41= 0.280 4；w42= 0.256 2；w43= 0.115 5；w44= 0.158 7；w45=0.189 2；w51= 0.670 2；w52= 0.429 8。

2.3 確定評價結果集

綜合鐵路危險貨物運輸實際情況和有關鐵路危險貨物辦理站管理規定，把鐵路危險貨物辦理站運輸安全水平劃分為安全、較安全、一般安全、不太安全和不安全5個等級。等級評分如表2所示。

表2 等級評分表Tab.2 Rating scale

2.4 計算動態模糊評價結果

在獲得各級指標權重后，請專家根據實際情況給出動態模糊評價值。根據所得數據及公式 ⑻，得到二級評價指標的權重及動態模糊評價結果如表3所示。

根據各二級指標的動態模糊評價等級得分及公式 ⑸，得到一級指標的動態模糊評價等級得分。根據所得數據及公式 ⑻，得到一級指標的動態模糊評價結果。一級指標的權重及動態模糊評價結果如表4所示。

根據公式 ⑺、公式 ⑻ 及一級指標的動態模糊評價等級得分，可得

由計算結果可知，該鐵路危險貨物辦理站運輸安全等級為“一般安全”，變化趨勢為越來越好。從一級指標評價結果來看，該鐵路危險貨物辦理站安全等級均在“安全”級別以上，而且變化趨勢都是向好的方向發展，說明該危險貨物辦理站總體安全水平較好。分析各二級指標，該鐵路危險貨物辦理站在職工受教育程度、安全制度的建設水平及安全專項資金的投入方面安全等級較低，且變化趨勢均為“越來越差”，需要引起相關部門的高度重視。

表3 二級評價指標的權重及動態模糊評價結果Tab.3 Weights of the second level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

表4 一級指標權重及動態模糊評價結果Tab.4 Weights of the first level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

3 結束語

鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價是確保鐵路危險貨物辦理站運輸安全的重要環節。從事故預防的角度出發，參照相關規章制度要求對鐵路危險貨物辦理站運輸安全進行客觀、系統的評價，對于加強鐵路危險貨物辦理站運輸安全管理具有重要意義。構建基于動態模糊理論的鐵路危險貨物辦理站運輸安全評價模型，避免了傳統模型僅能處理靜態數據，無法體現安全狀態的動態性的缺點，客觀地反映了鐵路危險貨物辦理站安全評價等級及后續的變化趨勢。通過動態模糊評價結果，可以預測鐵路危險貨物辦理站運輸安全發展趨勢，并找到影響鐵路危險貨物辦理站運輸安全的因素，為進一步提高鐵路危險貨物辦理站運輸安全水平提供參考依據。