陳小麗

摘要：為了實(shí)現(xiàn)對公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)管控，能準(zhǔn)確分析未來風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展趨勢。首先利用集對分析的多元聯(lián)系數(shù)綜合評價(jià)模型，建立公路橋梁施工系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)體系，然后通過層次分析法可以計(jì)算出各個(gè)影響因素的權(quán)重，最后利用模型計(jì)算出集對分析的結(jié)果，并且結(jié)合各階偏聯(lián)系數(shù)分析出系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢。通過實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，該系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)方法能夠比較合理預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)趨勢，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的可操作性和有效性，使評價(jià)的結(jié)果更加科學(xué)合理。

Abstract： In order to realize the dynamic control of highway bridge construction safety risk， first of all， the multi-connection number comprehensive evaluation model of set pair analysis is used to establish a comprehensive risk evaluation system for highway bridge construction system， and then the analytic hierarchy process （ahp） is used to calculate the weights of various influencing factors， finally the model is used to calculate the results of the set pair analysis， and the dynamic development trend of system risk is analyzed by combining the number of partial linkages. The simulation results show that the method can predict the risk trend reasonably and has good operability and effectiveness in practical application， which makes the evaluation result more effective and reasonable.

關(guān)鍵詞：集對分析;五元聯(lián)系數(shù);風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測;公路橋梁施工

Key words： set pair analysis;five-element contact number;risk forecasting;highway bridge construction

中圖分類號：U445.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0074-04

0? 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要性越來越突出。作為建立綜合交通、綠色交通、智能交通、安全交通系統(tǒng)的橋梁工程，近些年來呈現(xiàn)出迅速發(fā)展的趨勢。然而，公路橋梁整個(gè)的建設(shè)過程中，由于建設(shè)周期長、投資規(guī)模大、項(xiàng)目參與各方多、自然條件影響大等特點(diǎn)，存在著許多安全隱患。同時(shí)，由于一些施工主體不恰當(dāng)?shù)氖┕し绞?，使得一些施工事故?jīng)常發(fā)生。因此，提出一套科學(xué)并且完善的橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)理論，對橋梁施工過程進(jìn)行安全控制尤為重要。

目前，已有相關(guān)學(xué)者對橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究并取得了一定的成果。陸新鑫等人在分析事故的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)肯特指數(shù)評估方法，Chen等人提出了基于故障樹的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)，丁閃閃等人首先對橋梁整個(gè)施工階段的主要風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了識別，然后構(gòu)建了多級評價(jià)指標(biāo)體系，最后建立了基于蒙特卡羅法的橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型等。在現(xiàn)實(shí)生活中這些評價(jià)方法具有很大的應(yīng)用空間。但傳統(tǒng)的公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法存在一定的局限性，如對橋梁施工的風(fēng)險(xiǎn)只能進(jìn)行靜態(tài)分析，無法實(shí)現(xiàn)對公路橋梁施工系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢的預(yù)測，而且操作困難，結(jié)果不精確。因此將集對分析的五元聯(lián)系數(shù)引入公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，建立同異反綜合評價(jià)模型對公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并對風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)勢做出預(yù)測，從而為公路橋梁施工安全評估問題提出新的研究思路和研究方法，實(shí)現(xiàn)對公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。

1? 基于五元聯(lián)系數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)模型

1989年，趙克勤提出了集對分析方法，這是一種處理不確定性問題的系統(tǒng)分析方法。集對分析方法是利用各種因素之間的相互作用，分析事物某種特性的同一性、對立性和差異性，然后建立同異反聯(lián)系度。設(shè)兩個(gè)集合X和Y，組成集對H=（X，Y），共有N個(gè)特性，其中S個(gè)特性為集合X和Y所共有，有P個(gè)特性為集合X和Y相對立，剩余的F=N-P-S個(gè)特性上，既不相互獨(dú)立，又不共同具有，則稱比值S/N、P/N、F/N分別為集合X和Y的“同一度”、“對立度”、“差異度”。

1.1 五元聯(lián)系數(shù)

五元聯(lián)系數(shù)是在集對分析■的基礎(chǔ)上對bi更加詳細(xì)的劃分而得到的一種新的聯(lián)系數(shù)：

當(dāng)n=3時(shí)，式（1）變?yōu)?元聯(lián)系數(shù)：

式中a、b、c、d、e稱為聯(lián)系分量，并且具有層次性，比如a表示事物的性質(zhì)優(yōu)于b表示的事物性質(zhì)，其余的依次類推，且a+b+c+d+e=1;i，j，k為差異度系數(shù)，l為對立度系數(shù)，？坌a、b、c、d、e∈[0，1];i∈[0，1]，j∈[0，1]為中性標(biāo)記，不做j=0解，k∈[-1，0]，l=-1。

1.2 五元聯(lián)系數(shù)的偏聯(lián)系數(shù)

五元聯(lián)系數(shù)偏聯(lián)系數(shù)u=a+bi+cj+dk+el的各階偏聯(lián)系數(shù)為：

一階偏聯(lián)系數(shù)：

2? 基于五元聯(lián)系數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)的步驟

①確定待評價(jià)對象的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，對指標(biāo)因素進(jìn)行排序，從而建立風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)指標(biāo)體系。假設(shè)風(fēng)險(xiǎn)因素集R=（r1，r2，…，rn）。

②確定待評價(jià)對象風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)等級的集合，根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南》中所示，安全系統(tǒng)等級可分為五個(gè)評價(jià)等級，分別是：重大風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)。

③利用層次分析法（AHP）可以確定各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重，對各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評價(jià)，從而構(gòu)建公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)的“同異反”評價(jià)模型。對于風(fēng)險(xiǎn)因素集運(yùn)用層次分析法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，權(quán)重向量矩陣為W=（w1，w2，…，wn），每一評價(jià)指標(biāo)發(fā)生的概率和嚴(yán)重程度可以利用公式（8）進(jìn)行估計(jì)

式中Nij為評估指標(biāo)i的風(fēng)險(xiǎn)等級為j時(shí)所占的專家人數(shù)，N為專家總?cè)藬?shù)。

根據(jù)指標(biāo)和權(quán)重和五元聯(lián)系數(shù)可以得到風(fēng)險(xiǎn)的評估模型為：

（9）

這個(gè)公式中R是綜合聯(lián)系度，由集對理論可知：是同一測度分量，表示“低風(fēng)險(xiǎn)”;是差異測度偏同分量，表示“一般風(fēng)險(xiǎn)”;是差異測度居中分量，表示“中等風(fēng)險(xiǎn)”;是差異測度偏反分量，表示“較高風(fēng)險(xiǎn)”;是對立測度分量，表示“重大分險(xiǎn)”，這當(dāng)中a，e為確定項(xiàng)，b，c，d為不確定項(xiàng)。

④通過利用集對勢對橋梁施工的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢分析，并利用五元聯(lián)系數(shù)的偏聯(lián)系數(shù)對風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，再利用五元聯(lián)系數(shù)數(shù)值的大小，將系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)可以分為：“同勢（shi（r）<1）”、“均勢（shi（r）=1）”、“反勢（shi（r）>1）”，因?yàn)楦飨禂?shù)的大小關(guān)系，所以必定存在一種態(tài)勢，由于篇幅有限，只選取與文中有關(guān)的態(tài)勢，完整的同一反態(tài)勢排序表見參考文獻(xiàn)[9]。

需要特別說明，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)位于“同勢區(qū)”時(shí)，系統(tǒng)的理想風(fēng)險(xiǎn)與實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)一致，這時(shí)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)為“低風(fēng)險(xiǎn)”;當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)位于“均勢區(qū)”時(shí)，表明系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)與理想狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)“勢均力敵”的現(xiàn)象，這時(shí)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)為“中等風(fēng)險(xiǎn)”;當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)位于“反勢區(qū)”時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)與理想風(fēng)險(xiǎn)處于對立趨勢，此時(shí)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)為“高風(fēng)險(xiǎn)”。

3? 公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)

3.1 建立評價(jià)指標(biāo)體系

依據(jù)對公路橋梁現(xiàn)場安全影響因素分析和《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南》所示，確定橋梁施工安全評價(jià)內(nèi)容包括以下幾部分：施工技術(shù)評價(jià)、勘察設(shè)計(jì)評價(jià)、組織管理評價(jià)、環(huán)境條件評價(jià)、人工材料機(jī)械評價(jià)、交通評價(jià)六部分，結(jié)合鐵路施工的特點(diǎn)，構(gòu)建公路橋梁綠色施工安全評價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示，這個(gè)評價(jià)指標(biāo)體系可分為3層：目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層。

3.2 評價(jià)集的確定

根據(jù)《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估指南》所示，橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級劃分為“極高風(fēng)險(xiǎn)”、“高度風(fēng)險(xiǎn)”、“中等風(fēng)險(xiǎn)”、“較低風(fēng)險(xiǎn)”、“低風(fēng)險(xiǎn)”，如表2所示。

3.3 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)的同異反評價(jià)模型

利用參考文獻(xiàn)[5]中提供的案例進(jìn)行分析，運(yùn)用層次分析法（AHP）確立指標(biāo)權(quán)重，通過調(diào)查參考文獻(xiàn)[5]中提供的橋梁施工資料，根據(jù)專家的評判結(jié)果，構(gòu)建各類風(fēng)險(xiǎn)因素的對比矩陣，如表3所示。

同樣依據(jù)專家提供的建議，構(gòu)造準(zhǔn)則層并判斷矩陣，再計(jì)算各個(gè)準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重如下：

其次，要判斷每一個(gè)指標(biāo)因素，構(gòu)建判斷矩陣。通過對20位橋梁施工的專家發(fā)放掉查表，對本項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因素做出安全評價(jià)。根據(jù)每位專家的指標(biāo)的評價(jià)，按公式進(jìn)行每一風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，用公式（9）進(jìn)行計(jì)算。

3.4 利用集對勢與偏聯(lián)系數(shù)分析風(fēng)險(xiǎn)趨勢

將各個(gè)指標(biāo)的五元聯(lián)系數(shù)進(jìn)行集對分析，通過運(yùn)用公式（1）～（7）對各個(gè)五元聯(lián)系數(shù)進(jìn)行各階偏聯(lián)系數(shù)的計(jì)算，數(shù)據(jù)整理后如表4、表5所示。

用Matlab軟件將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果見表4和表5，由表中的數(shù)據(jù)可知：

①綜合得到公路橋梁施工項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的五元同異反系數(shù)為：

，其聯(lián)系勢，為同勢區(qū)47級，風(fēng)險(xiǎn)較小，其中，施工技術(shù)為同勢48級，勘察設(shè)計(jì)為同勢47級，組織管理為同勢21級，環(huán)境條件為反勢17級，人工材料機(jī)械為同勢42級，交通風(fēng)險(xiǎn)為同勢34級。在施工技術(shù)中，各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)均為同勢;勘察設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的問題為均勢，其余兩項(xiàng)為同勢;組織管理評價(jià)中，組織制度健全為均勢，其余兩項(xiàng)為同勢。環(huán)境條件中地質(zhì)條件不良為反勢，其余為同勢;人工材料機(jī)械評價(jià)中，均為同勢;交通風(fēng)險(xiǎn)中各個(gè)指標(biāo)均為同勢。

②綜合計(jì)算得到的四元偏聯(lián)系數(shù)，由于0.47<0.60，呈現(xiàn)反勢，這說明該公路橋梁施工項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)處于一階上升的趨勢，其中組織管理為同勢，其余均為反勢。

③綜合計(jì)算得到的三元偏聯(lián)系數(shù)為，0.47<0.48，呈現(xiàn)反勢，這說明該公路橋梁施工項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)存在二階上升趨勢，其中勘察設(shè)計(jì)、環(huán)境條件、交通風(fēng)險(xiǎn)為同勢，其余均為反勢。

④綜合計(jì)算得到的二元偏聯(lián)系數(shù)為，其不確定勢為，說明該公路橋梁項(xiàng)目施工中風(fēng)險(xiǎn)具有下降趨勢，施工技術(shù)為均勢，組織管理和人材機(jī)為同勢，其余為反勢。

⑤綜合后得到的一元偏聯(lián)系數(shù)0.511，這表明a（a+b）>0.5，即a>b，說明該公路橋梁施工項(xiàng)目中同勢大于反勢，即存在四階層次上的下降趨勢，可以明顯看出這其中施工技術(shù)為均勢，勘察設(shè)計(jì)和組織管理呈現(xiàn)出同勢，剩余呈現(xiàn)同勢。

綜上所述，各評價(jià)項(xiàng)目中，環(huán)境條件為反勢，其余都為同勢，處于同勢區(qū)的因素共有14個(gè)同勢，4個(gè)均勢，1個(gè)反勢。從風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)勢看該公路橋梁項(xiàng)目施工中處于同勢的評價(jià)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處于系統(tǒng)處于反勢和均勢的評價(jià)指標(biāo)。因此，該公路橋梁施工項(xiàng)目中同勢因素處于主導(dǎo)地位，即該系統(tǒng)的總體風(fēng)險(xiǎn)處于同勢區(qū)，所以該系統(tǒng)的處于風(fēng)險(xiǎn)程度較低的狀態(tài);從未來風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢看，公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)在一、二級潛在水平上呈現(xiàn)出上升趨勢，剩余階段則呈現(xiàn)出下降趨勢。與此同時(shí)，個(gè)體因素也出現(xiàn)了下降趨勢，第一階和第二階風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)了上升態(tài)勢。當(dāng)然，風(fēng)險(xiǎn)上升趨勢中也存在個(gè)別因素下降的情況。這些現(xiàn)象說明公路橋梁工程的風(fēng)險(xiǎn)具有動(dòng)態(tài)對立發(fā)展趨勢，通過分析該公路橋梁的施工項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理中，要求管理者在整個(gè)項(xiàng)目的施工過程中抓住主要矛盾，集中處理反勢區(qū)的各個(gè)因素，降低公路橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)公路橋梁綠色科學(xué)施工。

4? 結(jié)論

①本文通過分析公路橋梁施工過程，確定公路橋梁施工影響安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，從未建立公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。并利用集對分析的五元連接數(shù)對公路橋梁運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。在得到系統(tǒng)靜態(tài)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)狀況的同時(shí)，利用部分連接數(shù)可以進(jìn)一步分析系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨勢，能夠?qū)窐蛄菏┕わL(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)分析。從可行性研究階段就可以為管理者提供更好的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，降低公路橋梁建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。②利用五元關(guān)系數(shù)，綜合評價(jià)公路橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)是可行和有效的。從而，在實(shí)際工作中，應(yīng)建立可靠的評價(jià)指標(biāo)體系，科學(xué)合理地確定指標(biāo)權(quán)重，從而系統(tǒng)評價(jià)影響公路橋梁施工安全的風(fēng)險(xiǎn)狀況。

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