基于FTA- AHP 的地鐵車站踩踏事故風險評估研究

廖歡

（湖南科技大學資源環(huán)境與安全工程學院，湖南 湘潭411201）

截至2020 年12 月31 日，中國內(nèi)地共開通城市軌道交通線路233 條，完成客運量175.9 億人次。[1]地鐵以高便捷度、高準點率成為當前主要的公共交通出行方式。在享受地鐵便利的同時，地鐵空間有限、人員密集等特點使得地鐵在運營過程中存在諸多的安全隱患，因擁擠造成的踩踏風險尤為突出[2]。因此，建立科學合理的地鐵車站踩踏事故風險評估體系，對提高地鐵車站安全管理水平，保護乘客公共出行安全具有重要意義。

事故樹分析法(FTA)廣泛應用于各類安全系統(tǒng)，查找導致事故的原因事件及其重要程度。但由于基本事件發(fā)生概率統(tǒng)計困難，通過結構重要度直接判斷基本事件的重要程度，無法對系統(tǒng)風險性進行準確定量評估。而層次分析法（AHP）通過比較兩兩指標之間的重要程度，建立判斷矩陣，再由計算得到各影響因素在系統(tǒng)風險評估中的重要程度[3]。但在比較判斷過程中，受評分人員主觀因素影響較大，且指標過多時，比較難度增大，在一定程度上影響了評估結果的準確性。

因此，本文結合地鐵車站實際，利用FTA 法和AHP 法互為基礎，綜合減小使用單一方法在風險評估中可能出現(xiàn)的偏差，研究基于FTA-AHP 的地鐵車站踩踏事故風險評估指標及其權重，為實際評估地鐵車站踩踏事故風險性提供依據(jù)。

1 基于FTA-AHP 的地鐵車站踩踏事故風險評估指標研究

1.1 事故樹的編制

以地鐵車站踩踏事故作為頂上事件，分析導致事故的基本原因事件，編制事故樹如圖1。

1.2 層次分析模型的建立

在事故樹分析的基礎上，運用層次分析法將地鐵車站踩踏事故風險評估作為目標層，以基本事件作為指標層，歸納人員因素、設備因素、環(huán)境因素、管理因素作為準則層，再由準則層與指標層共同確定子準則層，建立地鐵車站踩踏事故層次分析模型如圖2 所示。

圖1 地鐵車站踩踏事故樹

圖2 地鐵車站踩踏事故層次分析模型

1.3 基于FTA 的結構重要度分析

將地鐵車站踩踏事故樹轉化為成功樹，再進行布爾運算可得最小徑集為[4]：

結構重要度分析是從事故樹結構入手分析各基本事件的重要程度，根據(jù)最小徑集，利用結構重要度分析公式（1）求解[4]：

k—最小徑集總數(shù)；nj—第i 個基本事件所在kj的基本事件總數(shù)。

1.4 判斷矩陣的構建與指標權重的確定

判斷矩陣通常依靠專家評分等方法構建，但受評價人員主觀因素影響，評分結果往往存在一定的偏差[5]。

基于文獻[6]提出的判斷矩陣構建方法，改進得到計算式（2），以各準則所包含指標的結構重要度為基礎，結構重要度之間的兩兩比較，保留兩位小數(shù)，再由分數(shù)表示，進而構建判斷矩陣。

ai—判斷矩陣的第i 行第j 列的數(shù)值；m,n—第i 行，第j 列準則或子準則下基本事件個數(shù)；Ui,Uj—第i 行，第j 列準則或子準則所包含的基本事件集合；以準則A 為例，由圖2 可知人員因素包含指標X8,X9,X10,X11,X12,X17，其對應的結構重要度之和，而準則B,C,D 包含指標的結構重要度之和分別為兩兩比較構建判斷矩陣見表1。

根據(jù)式（2）構建判斷矩陣后，通過傳統(tǒng)層次分析法步驟計算最大特征值 λmax和各因素權重值[7]，并進行一致性檢驗[8]。經(jīng)計算，基于事故樹結構重要度得到的判斷矩陣的CI 均小于0.1，符合一致性檢驗，判斷矩陣及其準則權重值見表1-5。

表1 準則層判斷矩陣

表3 設備因素判斷矩陣

表4 環(huán)境因素判斷矩陣

表5 管理因素判斷矩陣

1.5 地鐵車站踩踏事故風險評估指標

由以上判斷矩陣，以子準則層作為地鐵車站踩踏事故風險評估指標，總結得到各指標及其權重如表6 所示。

2 結論

由表6 可知，D1 客流組織方案的編制與實施情況（X3,X4）、B1 通行客運設施的通過能力（X6,X7）以及A1 乘客安全意識（X8,X9,X10）是評估地鐵車站踩踏事故風險的主要指標。相較于事故樹結構重要度分析結果，乘客安全意識的重要度大幅提升，環(huán)境因素（X1,X2,X5）的重要度下降。在實際地鐵車站運營過程中，環(huán)境因素可通過提高安全管理水平進行控制；而乘客的不安全行為發(fā)生頻率較高，重復性較強[9]，往往是踩踏事故發(fā)生的直接誘因。

表6 地鐵車站踩踏事故風險評估指標

表2 人員因素判斷矩陣

在實際評估中以子準則層作為風險評估指標，以指標層作為參考依據(jù)，不局限于事故樹所分析得到的基本事件及其重要程度，能夠更為全面地評估地鐵車站。綜上所述，基于FTA-AHP確定的各評估指標及其權重，基本符合地鐵車站實際。

3 結論

融合事故樹分析法和層次分析法，建立地鐵車站踩踏事故樹模型，構建科學的層次分析模型，以事故樹基本事件結構重要度為基礎，得到各指標層的判斷矩陣，總結地鐵車站踩踏事故風險評估指標及其權重。FTA-AHP 法解決了基本事件統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺乏所導致評價結果片面的問題，引入AHP 避免了比較過程中人員評判帶來的誤差與難度，還可有效綜合事故樹編制過程中帶來的主觀影響。所得結論與實際情況相符，能夠為地鐵車站風險評估提供合理的評估指標，也為其它相關部門確定風險指標及權重提供簡捷可靠的定量方法。