基于GM(1,1)的危化品運輸安全風險預警研究*

□ 王晨筠,張 營,孫 寧,王安晨

(南京林業大學 汽車與交通工程學院，江蘇 南京 210037)

危化品道路運輸具有業務專營，車輛專用，人員專業，安全至上的特點[1]，安全是道路運輸賴以生存和發展的重要基礎。危化品運輸公司作為化工原料運輸的直接營運者，處在危化品運輸安全工作的前沿。風險評估是危化品運輸公司防范危險、解決安全隱患的重要手段[2]。

傳統的危化品運輸風險評估方法主要有：層次分析法(The Analytic Hierarchy Process)，模糊綜合評價法(Fuzzy Comprehensive Evaluation)，灰色綜合評估法(Grey comprehensive evaluation method)等。層次分析法是美國匹茲堡大學教授Saaty提出的一種將一個較為復雜的決策問題分解出許多元素的定性與定量分析相結合決策方法[3][4]。模糊集合理論是由美國L.A.查德教授于1965年提出，通過綜合分析出事物與其相關因素的影響關系建立了模糊綜合評價模型，有效解決人們在評價過程中的主觀性和客觀的問題[5][6]。灰色系統理論是由我國學者鄧聚龍教授提出的，該方法是綜合考慮每個樣本數據對最終評價結果的影響，從不確定性因素里面提取有價值的信息來實現對研究對象的正確描述[7][7][8]。

本文通過對危化品運輸企業進行充分調研，分析總結出影響危化品運輸企業的影響因素，建立風險評估指標體系，采用灰色評價法將其中的定性指標量化，運用灰色模型GM(1，1)進行綜合評估來提高風險評估的效果和準確度，建立危化品運輸風險評估模型，達到危化品運輸企業對運輸風險的防控及預警的目的，減少事故的發生。

1 風險評估指標體系的構建

在運輸過程中，影響危化品運輸的因素有很多，將其分為駕駛員因素、危化品因素、裝載工具因素、車輛因素、環境因素及管理因素六個一級指標，又在一級指標下細分為二級和三級指標，最后同時利用專家評價法、借鑒相關書籍資料和主觀因素評價法建立了危化品道路運輸風險評價指標體系[9]，如表1所示：

2 基于灰色評價法的定性指標定量化

本文以某危化品運輸公司作為考察對象。定性數據采用專家打分和調查表相結合的方式獲得[10]；定量數據包括危化品運輸公司提供的每個月各項運行保障數據、安全數據等，整個風險評估過程如圖1所以，圖中AHP為層次分析法。

圖1 危化品運輸公司風險評估流程

2.1 確定評價指標權重

權重集根據表1建立的指標體系獲得，元素ui(i=1,2,…,n)本文采用層次分析法求取權重，得到目標層指標的權重集矩陣W。

2.2 建立評價樣本矩陣

本文采取同行評議統計法，即尋找對各個層次指標比較熟悉的專家(一般要求20人)，以調查問卷的形式對指標進行單因素評價。按照評分表，形成所有指標的評價樣本矩陣[11]。

dijp為第p位專家對系統中評價指標Uij的風險等級評分。

2.3 確定評價灰類

由評價指標體系決定采用5個評價灰類，灰類序號為h=1，2，3，4，5。則評價灰類的白化權函數分類如下。

第1灰類。低風險(h=1)，灰數?1∈[0,1,2]，白化權函數為f1，則有

(1)

第2灰類。較低風險(h=2),灰數?2∈[0,2,4]，白化權函數為f2，則有

(2)

第3灰類。一般風險(h=3),灰數?3∈[0,3,6]，白化權函數為f3，則有

(3)

第4灰類。較高風險(h=4),灰數?4∈[0,4,8]，白化權函數為f4，則有

(4)

第5灰類。高風險(h=5),灰數?5∈[5,+∞]，白化權函數為f5，則有

(5)

2.4 計算評價系數、權向量及權矩陣

(6)

(7)

(8)

(9)

2.5 綜合評價

(10)

(11)

對于第x個評價項目的Ui指標綜合評價結果為

(12)

取值化向量C=(1，2，3，4，5)T，計算綜合評價值F為

F=A×CT

(13)

評價值為好的百分比U用式(14)表示，可以看出危化品運輸公司風險評價值的高低。

(14)

3 應用舉例

3.1 指標體系權重確定

通過問卷調查由危化品運輸企業人員及專家對各個危險指標進行打分，采用層次分析法對各層指標體系權重系數進行計算，見表1。

3.2 確定評價指標等級及評分

采用“好，較好，一般，較差，差”5個等級評價，其對應的分數值為5，4，3，2，1。將某危化品運輸企業的2011年1月-12月的各項數據統計，根據各個指標對應的評價值，得出樣本矩陣如下(部分)。

3.3 綜合評價

同理：

對于對工作的態度和責任心，第一評價指標對于各灰類的灰色評價權向量為

同理可得

則駕駛員因素的總灰色評價權矩陣為

由三級指標灰色評價向量，結合各指標權重向量，計算出二級指標灰色評價向量，以此類推，最終可得一級指標的灰色評價向量[12]A=W·Ai

計算得出A=(0，0.113，0.278，0.325，0.284)

因此，得到綜合評價值為：

F=A×CT=(0，0.113，0.278，0.325，0.284)×(1，2，3，4，5)T=3.496

該危化品運輸企業該月份的風險評價值百分比U為：

U=3.496/5×100%=69.92%

4 灰色評價法的結果分析

將得到的危化品運輸企業的各個月份的數據進行分析總結，設立警戒值，找出危險性較高的因素來進行相關調整，使企業能夠更好地發展。

4.1 通過環比分析確定主要影響因素

將得到的2011年1月至12月危化品運輸企業風險評估節點(U)為好的概率作圖進行環比分析，如圖2所示，在2011年2月U節點為好的概率達到最高點，之后逐漸降低，可以看出該危化品運輸企業的風險狀況總體呈上升趨勢。

圖2 危化品運輸公司風險環比分析

針對各子系統進行環比分析，變化情況如圖3所示，在2、3月的風險值較高，最高的危化品因素A2，再依次找出下一層指標的變化情況，通過對比分析得出基層指標的風險值，該危化品運輸企業需要對其人員進行相關培訓，能夠具有針對性地進行企業間的調整。

4.2 警戒值的設置

各指標等級所屬區間的劃分參考警戒值的計算[13]。利用層次分析法對每一個接受測試的駕駛員進行一個系統的評分，之后求解車隊分值平均值(mean)和這組數據的標準差(std)。則風險度最低預警值=mean-3std，低于最低預警值則預警，建立起一個風險評估模型。

圖3 子系統環比分析圖

如圖4所示，藍色水平線為警戒線，若駕駛員評價得分低于警戒線時則預警。模型中1號、5號、11號駕駛員評分得分低于警戒線，產生預警信號。

圖4 某危化品運輸公司一車隊駕駛員風險評估模型

5 分析結論

我國運輸事業發展的很迅猛，所以危化品運輸方面只增不減，那么達到一個高效，安全率高的運輸監控和預警措施也是重中之重的。利用對駕駛員人為因素危化品運輸過程風險指標分析研究和應用，得到以下結論：

①通過對危化品安全風險分析，建立了一套由6大類，21項子因素構成的危化品運輸安全評價體系，為同類危化品運輸安全評價提供了證據。

②通過分析，得到其安全影響因素頗多，無法量化到具體，故采用灰色評價法，對危化品運輸安全風險進行評估，提高風險評估的效果和準確度。

③最終建立的風險評估模型，目的是實現駕駛員運輸前進行長期監控及預警提示，減少和避免事故的發生，保證運輸安全性，提高危化品企業安全運輸效率和效益。