王 舸，王彥琦，劉 浪，高建平

（1.重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶400074；2.重慶交通大學(xué)管理學(xué)院，重慶400074）

換乘樞紐是軌道交通災(zāi)害的多發(fā)地點，軌道交通樞紐系統(tǒng)的防災(zāi)能力直接影響交通樞紐內(nèi)乘客的安全以及整個城市公共交通系統(tǒng)的正常運營。開展軌道交通樞紐防災(zāi)能力研究，有助于完善軌道交通樞紐防災(zāi)減災(zāi)理論，促進安全保障技術(shù)的發(fā)展。

1 軌道交通樞紐典型災(zāi)害的確定

1.1 典型災(zāi)害識別

軌道交通樞紐災(zāi)害發(fā)生具有隨機性、復(fù)雜性的特征。目前，國內(nèi)對軌道交通樞紐防災(zāi)問題研究仍處起步階段，尚沒有形成規(guī)范的抗災(zāi)設(shè)計理論與安全綜合評價方法。通過調(diào)研重慶軌道交通樞紐運營災(zāi)害，結(jié)合研究成果，應(yīng)用歷史記錄法，確定災(zāi)害類型。

何理［1］、陳菁菁［2］、代寶乾［3］、Giampiero E G［4］、曾笑語［5］通過統(tǒng)計國內(nèi)外軌道交通運營事故的發(fā)生比例，識別、分析軌道交通樞紐災(zāi)害危險因素，指出火災(zāi)、恐怖襲擊為軌道交通樞紐主要災(zāi)害類型，地震、水災(zāi)發(fā)生概率相對較小，但事故影響后果嚴重。近年來，我國雷擊災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，跨座式單軌結(jié)構(gòu)的軌道交通系統(tǒng)容易遭受雷電的危害［6］。因此，確定軌道交通災(zāi)害類型：火災(zāi)、水災(zāi)、地震、雷擊、恐怖襲擊。

1.2 運營安全影響因素分析

軌道交通樞紐典型災(zāi)害受多種安全影響因素共同作用，人、物、環(huán)境與管理等主客觀因素之間不和諧的關(guān)系將會導(dǎo)致軌道交通災(zāi)害事件的發(fā)生［7-9］。

2 軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價指標(biāo)的確定

基于軌道交通樞紐多災(zāi)種安全影響因素分析，應(yīng)用哈頓矩陣原理劃分軌道交通樞紐防災(zāi)能力一級指標(biāo)：可預(yù)防災(zāi)害（火災(zāi)、水災(zāi)、恐怖襲擊、雷擊）事故前的預(yù)警能力B1、應(yīng)急準(zhǔn)備B2及不可預(yù)知災(zāi)害（地震）事故中的救援能力B3，并將具體的防災(zāi)措施作為評價防災(zāi)能力的三級指標(biāo)，建立防災(zāi)能力評價指標(biāo)體系［10-11］，見表2。

表1 軌道交通樞紐安全影響因素分析Tab.1 Analysis of rail transit junction’s safety influence factors

3 軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價模型

由于軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價指標(biāo)的重要程度、針對性、可比性不盡相同，軌道交通樞紐防災(zāi)能力符合灰色系統(tǒng)信息不完全的特征。

應(yīng)用層次分析法［12-14］結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)投影法［15］建立以定量分析為主的軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價模型，通過計算各指標(biāo)之間的灰色關(guān)聯(lián)度以及同級指標(biāo)之間的權(quán)重，確定防災(zāi)能力綜合評價指數(shù)。

3.1 評價指標(biāo)權(quán)重的確定

采用層次分析法確定評價指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)三標(biāo)度表的規(guī)則，把同級n個因子兩兩相互比較，構(gòu)造三標(biāo)度判斷矩陣A=aij，確定最優(yōu)傳遞矩陣?i,j,k=1,2,…,n,在滿足一致性檢驗后，確定同級各指標(biāo)的權(quán)重，其中a*ij=10cij。

表2 軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價指標(biāo)Tab.2 The anti-disaster capacity evaluation index for rail transit junction

3.2 基于綜合評價的灰色關(guān)聯(lián)投影法的軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價

3.2.1 防災(zāi)能力樣本矩陣及標(biāo)準(zhǔn)矩陣的確定

通過調(diào)研軌道交通樞紐實際運營工作情況，確定防災(zāi)能力評價指標(biāo)的樣本矩陣Mi×n=(mij)i×n，并建立標(biāo)準(zhǔn)矩陣Np×n=(ntj)p×n，i=0 , 1 ;j=1,2,…,n;p=1,2,3,4,5。

為了使軌道交通防災(zāi)能力指標(biāo)評價結(jié)果簡單、明了，將各指標(biāo)歸一化，轉(zhuǎn)變?yōu)樵赱0 ，1] 的范圍內(nèi)取值。取樣本矩陣M和標(biāo)準(zhǔn)矩陣N歸一化后分別記為：Xi×n=(xij)i×n，Yp×n=(ytj)p×n，其中：i=0 , 1 ;j=1,2,…,n；p=1,2,3,4,5 。

將各評價指標(biāo)對應(yīng)的防災(zāi)能力分為Ⅰ～Ⅴ5個等級標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)為評價最高的等級標(biāo)準(zhǔn)，表示三級防災(zāi)能力指標(biāo)實施得全面或者防災(zāi)能力強，賦值為5，Ⅴ級標(biāo)準(zhǔn)為評價最低標(biāo)準(zhǔn)，表示指標(biāo)實施得片面或者防災(zāi)能力弱，賦值為1，Ⅰ級以及Ⅴ級之間元素變換依據(jù)如下公式：

對于上述軌道交通防災(zāi)能力的指標(biāo)，其值越大表示軌道交通防災(zāi)綜合能力高，則

3.2.2 防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)度判斷矩陣的確定

軌道交通綜合防災(zāi)能力由n個指標(biāo)因素所確定（n=37），向量x1=x11,x12,x13...,x1n作為參考序列（主序列），并且將5 級分級標(biāo)準(zhǔn)向量yt=yt1,yt2,yt3...,ytn( )t=1,2,3,4,5 組成被比較的序列（子序列），最后進行關(guān)聯(lián)分析計算得到各樣本與評價標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)程度，得

這里λ為分辨系數(shù)，λ=0.5，其中x0j=max{x1j,x2j…，xnj} ，得到由2×37 個數(shù)組成的多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度判斷矩陣

3.2.3 防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)投影權(quán)值矢量的確定

根據(jù)求得的指標(biāo)綜合權(quán)重Vj，利用公式（5）對軌道交通綜合防災(zāi)能力指標(biāo)進行單位化處理，得到新的權(quán)重向量Wj，再通過公式（6），得到灰色關(guān)聯(lián)投影權(quán)值矢量Wj′。

3.2.4 防災(zāi)能力加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)決策矩陣的確定

軌道交通防災(zāi)能力評價指標(biāo)的加權(quán)向量為W′=(w1′,w2′,…,wn′)T，得到加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)決策矩陣：

3.2.5 防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)投影角的確定

理想樣本F0′=(w′1,w′2,w′3,…,w′n)（綜合防災(zāi)能力最高的樣本）與軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價樣本F1′=(w′1f11,w′2f12,w′3f13,…,w′n f1n)之間的夾角θ1稱為灰色關(guān)聯(lián)投影角，它們的夾角余弦越大，表明評價樣本與理想樣本之間的變化方向愈一致，即軌道交通樞紐防災(zāi)能力越強。夾角余弦為

3.2.6 防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)投影值的確定

根 據(jù) 軌 道 交 通 樞 紐 防 災(zāi) 能 力 評價 樣 本F1′=(w1′f11,w2′f12,w3′f13,…,wn′f1n)與 理 想 樣 本F0′=(w1′,w2′,w3′,…,wn′ )的余弦值，可以求得評價樣本在理想樣本處的投影值，即為其灰色關(guān)聯(lián)投影值。

即

3.2.7 軌道交通樞紐防災(zāi)能力的確定

通過上述步驟，計算得到軌道交通樞紐防災(zāi)能力綜合指數(shù)D。參照軌道交通防災(zāi)能力分級標(biāo)準(zhǔn)（表3），確定防災(zāi)能力的狀態(tài)。

表3 軌道交通樞紐防災(zāi)能力分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Standard of rail transit junction’s anti-disaster capacity hierarchy

4 實例計算與分析

4.1 評價對象概況

以某市軌道交通樞紐防災(zāi)能力綜合評價為例。該市軌道交通環(huán)線行程較長，沿線途經(jīng)了城市多個主要的客流集散中心，與當(dāng)?shù)氐墓幌到y(tǒng)、長途客運系統(tǒng)組成了快捷的交通網(wǎng)絡(luò)。

4.2 軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價指標(biāo)權(quán)重的確定

對該市多個軌道交通樞紐進行評價，記為E，F(xiàn)，G。評價指標(biāo)體系（表2）由4個指標(biāo)層組成，目標(biāo)層為軌道交通樞紐綜合防災(zāi)能力A，三級指標(biāo)層由37個具體防災(zāi)措施（D1—D37）組成，根據(jù)指標(biāo)的判斷矩陣，計算確定三層指標(biāo)（D1—D37）權(quán)重，記為V

V=（0.058，0.024，0.016，0.058，0.024，0.016，0.058，0.024，0.016，0.058，0.024，0.016，0.058，0.024，0.016，0.041，0.045，0.038，0.017，0.006，0.019，0.026，0.008，0.017，0.012，0.043，0.022，0.009，0.017，0.033，0.015，0.015，0.028，0.023，0.039，0.014，0.023）T

4.3 軌道交通樞紐防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)投影權(quán)值矢量的確定

根據(jù)公式（5）對V進行單位化處理，再根據(jù)公（6），確定該市軌道交通樞紐防災(zāi)能力第三層次指標(biāo)（D1—D37）的灰色關(guān)聯(lián)投影權(quán)值矢量，記為W′

W′=（0.094，0.016，0.007，0.094，0.016，0.007，0.094，0.016，0.007，0.094，0.016，0.007，0.094，0.016，0.007，0.049，0.057，0.040，0.008，0.001，0.010，0.019，0.002，0.008，0.004，0.052，0.014，0.002，0.008，0.030，0.006，0.006，0.022，0.015，0.042，0.005，0.015）T

4.4 軌道交通樞紐防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)判斷矩陣的確定

通過專家組對該市三級指標(biāo)層的評估打分，根據(jù)公式（2）、（3）確定軌道樞紐E，F(xiàn)，G防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)度判斷矩陣F，限于篇幅，省略矩陣部分數(shù)據(jù)。

4.5 軌道交通樞紐防災(zāi)能力綜合指數(shù)的確定

由軌道交通樞紐防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)投影權(quán)值矢量以及防災(zāi)能力灰色關(guān)聯(lián)判斷矩陣，根據(jù)式（10），確定軌道交通樞紐防災(zāi)能力綜合指數(shù)D=(1 , 0.696,0.5 32,0.540 )。由結(jié)果可知，該市軌道交通樞紐E、樞紐F和樞紐G防災(zāi)能力綜合指數(shù)在0.75與0.5之間，防災(zāi)能力較強，有較好的示范作用；而樞紐F和樞紐G防災(zāi)能力綜合指數(shù)接近取值界限0.5，軌道交通樞紐防災(zāi)能力相對較弱，需要采取措施改進。

4.6 實際運營情況與評價結(jié)果的比較

經(jīng)調(diào)研可知：該市軌道交通樞紐運營至今，無重大災(zāi)害事件發(fā)生，運營狀況良好。換乘樞紐E、樞紐F、樞紐G災(zāi)害防護設(shè)施齊全，災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、日常安全管理制度、專家數(shù)據(jù)庫建設(shè)、內(nèi)部安保人員管理、外部救援力量的配備較為完善。

樞紐F與樞紐G的安全事故隱患在于：跨座式單軌高架車站容易引發(fā)暴雨傾灌，以沙袋排水為主的水災(zāi)防護措施排水效率有限，可能造成泄水明溝涌水、地面滲水等水災(zāi)事件的發(fā)生；個別重要設(shè)備室未配備防火外門，無法有效阻止火勢的擴散、蔓延。對比可知，評價結(jié)果與該市3個軌道交通樞紐實際情況較為相符，證明該方法具有可行性。

5 結(jié)論

1）統(tǒng)計分析國內(nèi)外軌道交通安全事故，應(yīng)用歷史記錄法，結(jié)合相關(guān)文獻資料，確定軌道交通樞紐主要災(zāi)害類型：火災(zāi)、恐怖襲擊、地震、水災(zāi)和雷擊。

2）通過調(diào)研重慶軌道交通樞紐運營災(zāi)害，協(xié)同考慮人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素及管理缺陷，明確軌道交通樞紐安全影響因素有：人為致災(zāi)、周邊環(huán)境、建筑防災(zāi)特性、主、被動防災(zāi)設(shè)施、內(nèi)部安全管理、外部救援力量。

3）軌道交通樞紐防災(zāi)能力評價指標(biāo)體系應(yīng)包括：災(zāi)前準(zhǔn)備、災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測能力、樞紐安保能力、專家團隊建設(shè)、救援能力建設(shè)等多方面。

4）采用灰色關(guān)聯(lián)投影法結(jié)合層次分析法可有效解決防災(zāi)能力評價指標(biāo)無法量化的問題，防災(zāi)能力綜合指數(shù)的提出解決了評價樣本間關(guān)聯(lián)度信息不完全的缺陷。評價結(jié)果與樞紐實際運營狀況較為相符，證明該方法具有一定可行性。

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