馬子超　李 杰　李澤華

首都經濟貿易大學安全與環(huán)境工程學院

以ISM和AHP分析燃氣輸配站設施的風險影響因素*

馬子超李 杰李澤華

首都經濟貿易大學安全與環(huán)境工程學院

本文根據(jù)ISM解釋結構模型，找出了影響燃氣輸配站最深層次影響因素工藝流程。根據(jù)AHP層次分析法，計算出所有元素的權重，其中占權重最大的三項是城市管網(wǎng)的權重為0.2064，地面設備的權重為0.1726，燃氣質量的權重為0.1533。以此模型的建立對燃氣輸配站設施風險管理提供參考。

燃氣輸配站設施；風險影響因素；層次分析；解釋解構模型

北京市燃氣城市官網(wǎng)主要由陜京一線、二線、三線和港清線、港清復線等輸向北京向北京供氣。經過高壓A站、高壓B站和次高壓A、次高B調壓后再進入中壓城市官網(wǎng)。城市輸氣輸配系統(tǒng)，通常是指從燃氣接收站開始，通過不同壓力級別的壓力管網(wǎng)和壓力設備把燃氣按用戶所需的壓力、數(shù)量輸送到用戶為止的綜合設施。城市燃氣輸配系統(tǒng)主要由門站、燃氣管網(wǎng)、儲氣設施、調壓設施等共同組成。截止2015年9月30日，集團公司運行的天然氣管線16598km，其中高壓A管線296km，高壓B管線451km，次高壓A管線719km。調壓站（箱）17015個，其中高壓A站20座。高壓B站36座，高壓B箱31座，次高站54座，次高箱193座，中低壓箱16674座，供應區(qū)域覆蓋北京各城區(qū)和除延慶外的所有郊區(qū)縣。接收門站8座，儲氣球罐站16座。

燃氣輸配站是燃氣輸配系統(tǒng)的重要組成部分，其影響著城市居民的日常用氣和工廠生產用氣。國內外學者對城市燃氣輸配系統(tǒng)的管理和評價，管網(wǎng)和管道風險評估做了很多深入研究，但對燃氣輸配站設施的風險研究的研究較少。為此，筆者用AHP和ISM對燃氣輸配站設施系統(tǒng)進行研究，從而制定有效的預防措施和治理方案提供科學依據(jù)，提高管理水平。

1 燃氣輸配站設施的ISM模型分析

1.1因素選取

筆者經文獻資料[1]分析，也內專家探討分析和過往事故報告，提出16個燃氣輸配站設施安全指標的主要影響因素[2-3]，見表1、2。

表1　北京市燃氣輸配站數(shù)量以及分布

表2　燃氣輸配站設施安全體系影響因素

1.2鄰接矩陣建立

燃氣輸配站設施的鄰接矩陣把每個要素之間的關系用0和1，表示便于定性分析。首先，通過北京市某燃氣公司專家打分，確定燃氣輸配站設施16個因素之間的相關性。之后，畫出16×16的矩陣，Si為行Sj為列，Si與Sj有直接關系則aij為1，Si與Sj有無直接關系則aij為0。最終，所畫出的矩陣A就是鄰接矩陣。

1.3可達矩陣建立

可達矩陣是指用矩陣的形式，描述各元素之間，經過一定長度道路后的可到達程度。將鄰接矩陣R與單位矩陣I相加后驗算求得[4]，如式（1）。運用布爾代數(shù)運算，直到滿足：Rr= Rr-1

1.4層級劃分

可達矩陣的列向量行向量分別是燃氣輸配站設施安全系統(tǒng)的可達集與前因集。矩陣中某一元素可達集與前因集的并集等于可達集，這一元素就是這一級中的要素。經計算，燃氣輸配站設施安全影響因素的第1級節(jié)點：L1=[13,6,11]；在可達矩陣中劃去S13S6S11相應的行和列；計算第2級可達矩陣前因級與可達級的節(jié)點：L2=[1,2,3,4,5,7,8,9,12,14,15]；同理，計算出燃氣輸配站設施安全影響因素的低3級節(jié)點L3=[10]。根據(jù)分級結果縮減層次化處理，得出燃氣輸配站設施安全系統(tǒng)的ISM模型，如圖1。

圖1　燃氣輸配站設施安全的ISM模型

燃氣輸配站設施安全體系16個要素分為了3層，第一層的表面直接影響因素要素為S13應急預案S6醫(yī)護條件S11消防與安全措施。第一層的要素直接影響到燃氣輸配站應對突發(fā)事件的應急能力，能夠減少人員傷亡，減少財產損失。第一層的要素受到第二層要素的影響，如：S1周邊環(huán)境、S2腐蝕因素、S3設計施工、S4工作負荷、S5使用年限、S7儀表自控系統(tǒng)、S8儲氣設施、S9安全閥與閥門、S12運轉設備、S14燃氣質量、S15城市管網(wǎng)。這說明影響燃氣輸配站設施安全是一個復雜的系統(tǒng)。

2 AHP方法分析

ISM解釋結構模型分析方法只能對燃氣輸配站設施的安全影響因素做定性分析，故用AHP層次分析法對其進行定量分析[5-6]。運籌學家薩芬最早提出AHP層次分析法，運用標度法對每一個元素進行比較，根據(jù)不同的重要度給出不同的標度值，構造出相應的矩陣，經計算得出每一個元素的權向量，最后對一致性比例進行驗證。由ISM模型得出AHP模型，如圖2。

圖2　燃氣輸配站設施安全指標體系直接影響因素

按標度法經北京市某燃氣公司專家打分的關于機械設備因素的判斷矩陣，見表3，判斷矩陣一致性比例為0.0672，對燃氣輸配站設施安全體系的權重為0.5381。同理，對人員因素、物料因素、環(huán)境因素，分別構造判斷矩陣，請專家打分后，得出燃氣輸配站設施安全體系的每一元素的權重，見表4。

表3　機械設備因素判斷矩陣

從表4中可見，燃氣輸配站設施安全影響體系中，設備因素和物料因素為主要因素，其中設備的因素達到了0.5381，在二級指標中占了總權重的一半，物料的因素占0.2299，人的因素影響最小僅為0.0695。在三級權重中，城市官網(wǎng)、地面設備、燃氣質量和運轉設備最為重要。

3 結束語

ISM解釋結構模型法，針對燃氣輸配站的特點，從人、機、物、環(huán)4個方面分析總結出燃氣輸配站安全設施的16個影響因素。用ISM模型對16個因素進行分析，分成3級并得出他們之間邏輯關系。燃氣輸配站安全設施體系中最深層次因素是工藝流程，應加大工藝流程中的安全監(jiān)管，從而保證系統(tǒng)的安全性。

表4　影響因素的指標權重

AHP層次分析法，求出了燃氣輸配站設施安全系統(tǒng)的所有元素的權重。城市管網(wǎng)的權重為0.2064，地面設備的權重為0.1726，燃氣質量的權重為0.1533。因此，應對這3因素作專項安全評價，制定相應的運行維護應急措施，以實現(xiàn)燃氣輸配站設施的安全生產工作。

[1] 周新頻,張乃方.城市燃氣輸配系統(tǒng)的安全管理[J].煤氣與熱力,2012,09:41-45

[2] 劉家友.基于價值工程的城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)評價[D].山東:山東科技大學,2008

[3] 于京春,解東來,馬冬蓮,王秋陽.城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)風險評估研究進展及建議[J].煤氣與熱力,2007,12:38-42

[4] 程寶良.基于ISM模型的行業(yè)收入差距成因仿真分析[J].計算機仿真,2009,12:265-269

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[6] 劉銳.基于AHP（層次分析法）的學生素質評價與就業(yè)競爭力研究體系[D].北京:首都師范大學,2007

首都經濟貿易大學特大城市經濟社會發(fā)展2011協(xié)同創(chuàng)新資助（TDJD 201602）