基于AHP的地鐵運營安全評價研究

張美娟,張少杰,呂蒙蒙,杜 云

(1.西安交通工程學院,西安 710300; 2.浙江中控信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司,杭州 310000)

1 AHP評價方法

1.1 構(gòu)造層析模型

層次分析法(AHP)是一種用于解決多準則決策問題的定量分析方法,將問題按照層次結(jié)構(gòu)進行分解,由目標層、準則層及對象層組成,通過比較和歸納,將復雜問題簡化為易于處理的模塊,結(jié)合主觀判斷及客觀數(shù)據(jù)獲取各個因素的相對權(quán)重,為決策提供科學依據(jù)[1]。

1.2 構(gòu)造判斷矩陣

在比較矩陣中各因素的權(quán)重時,可采用EM方法[2],如表1所示。

表1 EM法標度含義Tab.1 Meaning of EM method scale

1.3 層次單排序及一致性檢驗

1.4 層次總排序及一致性檢驗

需對數(shù)據(jù)進行一致性檢查,以評價判斷矩陣的合理性及可靠性,確保決策結(jié)果是可靠的、可信的。其一致性指標(C.I)為：

(1)

一致性的比例(C.R)為：C.R=C.I/R.I

(2)

其中,R.I定義為隨機一致性指標,一般認為當C.R=0時,矩陣為完全一致性矩陣;當C.R<0.1時,矩陣為滿意一致性矩陣;當C.R>0.1時,矩陣則不具有一致性,需對矩陣進行重新調(diào)整。

2 案例分析

選取某市地鐵3號線進行運營安全評價,該線全長約39.15 km,共設有26個車站,日均客流可達60萬人次。

2.1 評價指標的確定

根據(jù)地鐵運營風險分析歸納可能涉及的風險,得到地鐵運營安全評價指標,分別為目標層N、準則層Ai及指標層Ci,如圖1。

圖1 城市軌道交通運營安全評價指標Fig.1 Urban rail transit operation safety evaluation index

2.2 判斷矩陣及權(quán)重的確定

根據(jù)影響地鐵系統(tǒng)安全的重要程度及影響范圍確定指標評價體系。采用專家評審法,根據(jù)經(jīng)驗及地鐵運營情況給出一個確定的分值,再求平均值,對同層次因素之間進行兩兩比較,構(gòu)建出矩陣。給出N-Ai、A1-Ci、A2-Ci、A3-Ci、A4-Ci各層次的判斷矩陣、計算指標值、一致檢驗值,如表2、表3所示。

表3 A2-Ci單層排序指標權(quán)重計算及結(jié)果檢驗Tab.3 Weight calculation and result test of A2-Ci single-layer sorting index

表4 A3-Ci單層排序指標權(quán)重計算及結(jié)果檢驗Tab.4 Weight calculation and result test of A3-Ci single-layer sorting index

表5 A4-Ci單層排序指標權(quán)重計算及結(jié)果檢驗Tab.5 Weight calculation and result test of A4-Ci single-layer sorting index

計算得到的指標權(quán)重為(0.2219,0.4057,0.1381,0.2341),進行一致性檢驗,C.R=0.095<0.1,通過一致性檢驗。

2.3 一致性檢驗及權(quán)重排序

通過上述計算結(jié)果可見,每個矩陣的C.R都小于0.1,表明每個層次的排序結(jié)果是可接受的。計算出相對于上一層次的每個層次中地鐵運營系統(tǒng)影響指標的權(quán)重值并進行總排序,結(jié)果如表6、表7所示。

表6 地鐵運營系統(tǒng)安全評價權(quán)重表Tab.6 Safety evaluation weight of subway operating system

表7 地鐵運營安全評價指標權(quán)重排序表Tab.7 Ranking of subway operation safety evaluation index weight

對表6中的數(shù)據(jù)進行一致性檢驗,C.R=0.021<0.1,通過一致性檢驗。

由表7可知,設施設備因素中的通信信號系統(tǒng)故障率為0.1185,較其他高。車站噪聲控制符合規(guī)定率及車站輔助設備故障率次之,分別為0.0965、0.0787。

2.4 評價結(jié)果及改進對策析

計算結(jié)果表明,設備因素至關(guān)重要,而通信信號系統(tǒng)故障C12發(fā)生的概率所占權(quán)重較高,達到了0.1185,故對通信信號系統(tǒng)設備的維護提出以下建議：運用智慧運維技術(shù),利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段,實現(xiàn)對地鐵通信信號設備各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測、預測、診斷及優(yōu)化,構(gòu)建出一套規(guī)范的通信信號系統(tǒng)設備檢修規(guī)程,現(xiàn)場班組的日常巡檢、二級保養(yǎng)、小修及深度維護工作要把通信信號系統(tǒng)設備作為重點。

3 結(jié)束語

借助層次分析法,從人員、設備、環(huán)境和管理等方面構(gòu)建運營安全評價指標體系,通過對其指標權(quán)重的計算分析及重要性排序得到安全運營考慮的關(guān)鍵因素為地鐵通信信號系統(tǒng)設備,對此提出改善建議,研究結(jié)果可為地鐵運營安全管理提供參考。