韋相宇，田世祥，代張音，范芮雯

(貴州大學礦業(yè)學院，貴州貴陽 550025)

隨著中國公路建設的跨越式發(fā)展，危險化學品公路運輸呈快速發(fā)展態(tài)勢，給道路監(jiān)管帶來巨大威脅與挑戰(zhàn)[1]。因危險化學品自身具有易燃、易爆、劇毒等特點[2]，若在運輸途中發(fā)生泄露事故，不僅會造成人員傷亡，還會對公共財產和周圍環(huán)境造成一定程度的破壞和影響[3]，因此，對?；饭愤\輸進行合理的安全風險評估具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，危化品運輸風險研究逐漸成為熱點問題，國內外學者對于?；愤\輸安全風險評估方法的研究已取得大量成果。目前，常見的風險評估方法可大致分為2種：一種是采用定量評估方法進行度量，其中包括事件樹分析法[4-5]、故障樹分析法[6-7]等風險概率評估法以及通過泄露擴散模型[8]求取傷害范圍的風險后果評估法；另一種是以系統(tǒng)風險辨識為基礎，建立多級風險評估指標體系，結合事故定性或定量評估模型，確定系統(tǒng)安全風險等級，如層次分析法[9-10]、模糊綜合評估法[11]、貝葉斯網絡[12]、逼近理想解排序法[13]等。然而，?；贩N類繁多，運輸過程較為復雜且風險因素隨機性較強，系統(tǒng)內部不確定性因素隨運輸狀態(tài)變化呈動態(tài)發(fā)展，可控風險因素劃分受限，會大大增加?；愤\輸安全風險管控難度。現(xiàn)有評估方法雖在評估對象模糊性上進行了一定程度的分析，但未能很好地解決系統(tǒng)中存在的一些不確定性問題。此外，這些常規(guī)評估方法結果具有單一靜態(tài)性，缺乏對評估對象動態(tài)性變化的深入探討，不能充分體現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢的動態(tài)隨機性及變化規(guī)律。針對上述情況，可利用集對分析理論(set pair analysis，SPA)在處理模糊隨機性、不確定性等問題上的顯著優(yōu)勢和特點，解決部分系統(tǒng)中因不確定性帶來的一些問題；不僅可通過模糊聯(lián)系度對這些不確定性問題進行同異反深入刻畫，同時，還可借助集對勢觀測風險因素動態(tài)發(fā)展趨勢，以便更好地掌握系統(tǒng)變化規(guī)律。

基于此，本文構建包含人因失誤、車流量、道路線形、技術管理等8個新指標的?；饭愤\輸安全風險指標體系，采用組合權重的方式解決主觀性過強的問題，在SPA理論基礎上，引入綜合差異度系數概念，確定模糊聯(lián)系度，結合靜態(tài)風險等級與集對勢中的動態(tài)風險趨勢，得到風險評估結果，提出?；饭愤\輸安全風險評估方法，在實現(xiàn)安全風險等級評定的同時，還可動態(tài)描述系統(tǒng)中的風險發(fā)展態(tài)勢，更清晰直觀地反映風險因素的變化情況，有效彌補靜態(tài)評估方法的不足。最后用實例驗證該方法的可行性，以期為危化品公路運輸風險評估提供新手段。

1 ?；饭愤\輸安全風險評估指標體系

?；纷陨頎顟B(tài)的不穩(wěn)定，極易導致爆炸、泄漏、毒物擴散等事故發(fā)生，其性質活潑、易燃等特點決定了運輸過程中對作業(yè)人員和運輸車輛的特殊要求。危化品運輸不僅受道路環(huán)境、路側人口密度、通行條件、自然氣候等外部因素的影響，其內部因素如駕駛員行車狀態(tài)、?；穬Υ媲闆r、車輛防護設備等均與事故的發(fā)生有密切聯(lián)系。且?；吠缡?、跨地區(qū)運輸，運輸路線較長，一旦發(fā)生事故，極易造成重大損失與人員傷亡。因此，本文整理了8個在?；饭愤\輸風險因素辨識中易忽略的評估指標及其特征，較全面地考慮了?；愤\輸的薄弱環(huán)節(jié)，具體內容如表1所示。

表1 評估指標及其特征

危化品公路運輸是一個復雜的系統(tǒng)工程，涉及諸多影響因素。查閱GB 18218—2018《危險化學品重大危險源辨識》[15]等相關政策和條例后，借鑒前人選取的指標[16]，按照全面客觀、準確合理的原則，從人、車、路、貨、環(huán)、管6個方面對危化品公路運輸安全風險評估指標體系進行構建?？紤]到?；饭愤\輸的不確定性和波動性，以?；愤\輸過程中的運動狀態(tài)為視角，分別從動態(tài)和靜態(tài)兩方面建立出6個一級指標，23個評估指標的?；饭愤\輸安全風險評估指標體系，其中，根據危化品運輸的特殊性，本文新引入人因失誤、車流量、道路線形、季節(jié)情況、惡劣天氣、導靜電設備、?；钒b與儲存、技術管理8個評估指標，具體內容如圖1所示。

圖1 危化品公路運輸安全風險評估指標體系

2 ?；饭愤\輸安全風險評估方法

集對分析理論是一種為了定量描述確定性與不確定性關系的系統(tǒng)分析方法，針對某一特性上的聯(lián)系進行分類定量刻畫[17]。模糊聯(lián)系度在集對分析的信息意義上以對立刻畫為特征，進行了關于確定性與不確定性、同一性與對立性的對立雙方2次獨立刻畫，避免了片面性帶來的影響[18]。

常規(guī)求取模糊聯(lián)系度的方法往往以某一評估指標為側重點[19]，對該評估指標在不同等級中的狀態(tài)進行同異反模糊刻畫，著重對比一個評估指標處于不同等級的模糊聯(lián)系度大小，以此確定該指標等級。但這較適用于評估指標數相對較少的系統(tǒng)，若應用于評估指標數較多的系統(tǒng)，將會使步驟更為繁瑣，降低工作效率。考慮到?；饭愤\輸安全風險評估的復雜性，可引入綜合差異度系數i′進一步確定系統(tǒng)中的穩(wěn)定因素，得到模糊聯(lián)系度μ′，實現(xiàn)對?；饭愤\輸的安全風險評估。

2.1 評估流程

?；饭愤\輸安全風險評估主要分為4個步驟進行，如圖2所示。

圖2 ?；饭愤\輸安全風險評估流程圖

1)通過搜集大量?；愤\輸事故案例，基于真實數據并結合中國?；饭愤\輸現(xiàn)狀和國家現(xiàn)行規(guī)范，以及目前研究成果，確定指標范圍，構建評估指標體系。

2)通過層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)和熵權法(entropy weight method，EWM)對各項指標進行主客觀權重賦值，確定組合權重。

3)通過綜合差異度系數i′求取模糊聯(lián)系度μ′的表達式。

4)通過風險等級與集對勢，確定風險評估結果。

2.2 指標權重確定

由于AHP法人為主觀因素較為強烈，EWM法的客觀片面性對權重值也有一定影響，因此采取主客觀權重結合的形式，可綜合系統(tǒng)主觀因素的顯性特質和客觀模糊的隱性映射，既考慮了打分專家積累的評估經驗，又有效地利用客觀實際數據，降低因主觀判斷性過強而導致的結果偏差。組合權重ws公式如下：

ws=αws′+(1-α)ws″ ， 0≤α≤1，

(1)

式中：ws′為指標主觀權重；ws″為指標客觀權重；α的取值由主客觀權重偏差值間的平方和最小的原則確定。

2.3 綜合差異度系數確定

由集對分析理論可知，差異度系數i的取值是集對分析中衡量確定性與不確定性的重要因素，差異度系數i在[-1，1]上的取值會直接影響系統(tǒng)風險評估結果，因此差異度系數i的確定是集對分析法研究的關鍵，前人求取差異度系數的研究中[20]，研究對象主要包含固有指標數值的定量元素，通常直接取某一定量元素在特定狀態(tài)下的常規(guī)固有指標數值作為區(qū)間定量值x進行計算，從而確定差異度系數。但差異度系數在風險評估的應用中相對較少，且評估指標的分數同樣也存在區(qū)間定量值?；诖?，為了將系統(tǒng)中可確定的部分進一步分離出來，引入綜合差異度系數i′，對專家打分分值與組合權重ws進行深入分析。

(2)

(3)

將綜合分值xs當作區(qū)間定量值，以此確定評分區(qū)間具體數值，進而求出綜合差異度系數i′，i′表達式為

(4)

式中：i為差異度系數，且i∈[-1，1]；j為對立度系數，j=-1；r1，r2表示評分區(qū)間。

2.4 模糊聯(lián)系度及風險等級確定

設?；饭愤\輸安全風險評估指標體系組成集合A，指標等級構成集合B，這樣就形成了集對H(A，B)，則集合A和集合B的模糊聯(lián)系度μ′表達式為

(5)

式中：S/N表示為集合A，B的同一度，記為a；F/N為差異度，記為b；P/N為對立度，記為c，這里a，b，c∈[0，1]。由于集合A包含有n項指標，且各指標的權重為wn(n=1，2，…，n)，則?；饭愤\輸安全風險評估模型模糊聯(lián)系度μ′可表示為

(6)

根據均分原則，將?；饭愤\輸風險在區(qū)間[-1，1]上均分為3個安全風險等級：[-1，-0.3]，[-0.3，0.3]，[0.3，1]，分別對應危險、基本安全、安全3個等級。模糊聯(lián)系度μ′值越大，表示系統(tǒng)風險等級越低，安全系數越高。當i=0，j=-1時，說明系統(tǒng)處于不確定度最小和情形最不利狀態(tài)，此時的模糊聯(lián)系度μ′可直接反映評估對象的最高風險等級。因此，將i=0，j=-1代入式(6)，可得到模糊聯(lián)系度μ′的值。

2.5 集對勢確定

確定風險等級后，可得模糊聯(lián)系度集對勢，表達式為

(7)

根據態(tài)勢排序表[21]對模糊聯(lián)系度表達式中a，b，c分量進行大小比較，通過各評估指標呈現(xiàn)的同、均、反勢風險發(fā)展狀態(tài)及所對應的態(tài)勢等級，可明顯觀察到評估對象風險趨勢強弱程度，動態(tài)觀測風險趨勢變化狀態(tài)，同時，還可預測評估對象風險發(fā)展趨勢。集對勢3種態(tài)勢如表2所示。

表2 集對勢的分類

2.6 方法特點

在以往研究中，?；饭愤\輸的評估指標研究相對宏觀寬泛，選取某些指標時考慮不夠全面。因此，本文在構建?；饭愤\輸安全風險評估指標體系時，考慮到風險因素辨識中易忽略的評估指標及其特征，引入8個新的評估指標，客觀全面地包含了人因失誤、車流量、技術管理等系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)安全風險評估方法常以靜態(tài)評估結果判定系統(tǒng)風險的安全程度，對于系統(tǒng)中不穩(wěn)定的動態(tài)風險因素描述較少，不能充分體現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢的動態(tài)隨機性及變化規(guī)律?；赟PA理論，通過討論綜合差異度系數的概念，深入刻畫系統(tǒng)中部分可確定因素，根據模糊聯(lián)系度確定系統(tǒng)靜態(tài)風險等級，并結合集對勢觀察評估對象風險趨勢強弱程度，不僅能動態(tài)觀測風險趨勢變化狀態(tài)，還可預測評估對象風險發(fā)展趨勢。

該方法利用SPA理論中模糊聯(lián)系度和集對勢的優(yōu)勢，解決?；饭愤\輸系統(tǒng)中的不確定性問題，在獲得靜態(tài)風險評估等級的同時，還能以動態(tài)視角觀測系統(tǒng)風險的變化情況，具有較強的實用性，可為危化品公路運輸安全風險評估提供新途徑。然而，本文在劃分風險等級的過程中，僅將風險分為安全、基本安全、危險3個等級，劃分層次較少，可在后期的研究中持續(xù)豐富并優(yōu)化評估等級的劃分標準，增強該方法的科學性。

3 實例應用

3.1 實例簡介

以西安某公司至上海的運輸任務為例，將?；饭愤\輸安全風險評估方法應用于該案例。前人在該案例中采用直覺模糊層次分析法與模糊綜合評價法構建了?；返缆愤\輸風險評價模型[22]，將評價指標分為19個范疇，對其進行安全風險評價，最后評價結果表示該案例整體運輸風險較大，一級指標風險排序為人員因素>組織管理因素>運輸環(huán)境因素>車輛設備因素>?；芬蛩亍?/p>

3.2 指標權重確定

用AHP法和EWM法分別求出各級指標主觀權重和客觀權重，依據式(1)確定組合權重值。由表3可知，一級指標權重大小排序為A>F>D>B>C>E，其中C為新引入指標，其余一級指標排序與原評價權重排序基本一致。

表3 ?；饭愤\輸安全風險評估指標權重

3.3 綜合差異度系數確定

邀請從事危化品運輸研究15年以上的10位資深專家，其中6名為正高級職稱，4名為副高級職稱，依據專家個人知識背景、工作經驗對案例中各項評估指標打分，得到30份專家打分表；參考管理人員、從業(yè)人員填寫的25份有效調查問卷，以及實地調研收集的資料，結合實際情況與國家現(xiàn)行規(guī)范DB12/T 771—2018《危險化學品重大危險源安全評估導則》[23]，在相關研究基礎上，將評分區(qū)間設置為[0，90]，評估等級為危險[0，30]、基本安全[30，60]、安全[60，90]，以專家綜合分值作為評判標準，N位相關專家進行等級評價，根據公式uij=Nj/N(N為專家總人數，Nj為評價指標i歸為某一安全評價等級的專家人數)，最終得到評判矩陣，見表4。

表4 ?；饭愤\輸安全風險評估指標評判矩陣

再根據式(2)—式(4)計算出綜合差異度系數i′，如表5所示。

表5 綜合差異度系數

3.4 模糊聯(lián)系度及風險等級確定

根據式(5)和式(6)計算出模糊聯(lián)系度的μ′值，確定風險等級，如表6所示。

表6 模糊聯(lián)系度與風險等級

由表6可知，?；饭愤\輸整體風險等級為基本安全，所有一級指標風險等級均為基本安全。其中，各一級指標的μ′值大小排序為E>F>D>C>B>A，μ′值越大越安全，μ′值越小越危險，其中?；芬蛩谽最安全，人員因素A最危險。由于?；钒凑照３绦蛲瓿砂b與儲存工作，其自身狀態(tài)不易發(fā)生改變，但仍易受到外界因素干擾，故需注意不利因素影響；在人員因素中，安全意識和專業(yè)技能為直接影響因素，人因失誤、生理素質、心理素質為間接影響因素，而此次任務執(zhí)行人員工齡相對較短，缺乏工作經驗，在運輸過程中可能由于執(zhí)行人員專業(yè)技能不足、工作經驗缺乏等問題導致事故發(fā)生。當前人員因素A的μ′值為-0.29，接近臨界值-0.3，極易從基本安全狀態(tài)轉為危險狀態(tài)，因此，需密切注意執(zhí)行人員工作狀態(tài)，降低人員因素A的影響，否則風險等級可能轉為危險，致使風險趨勢進一步增大。

3.5 集對勢確定

由表6的模糊聯(lián)系度表達式可知各指標a，c的值，則集對勢shi(H)見表7。

表7 集對勢情況

由表7可知，集對勢shi(H)大小排序為E>F>D>C>B>A，危化品因素E風險最低，人員因素A風險最高，與μ′值的結論一致。?；芬蛩谽的shi(H)>1，且a>c>b，處于強同勢3級，表明?；芬蛩卦诨景踩娘L險等級內具有較強穩(wěn)定性，說明該公司對?；返陌b、儲存和運載等工作相當重視，可繼續(xù)保持和推廣；但其余一級指標shi(H)<1，且c>a>b，均處于微反勢9級，反映出人員因素A、道路因素B、自然環(huán)境因素C、車輛因素D、組織管理因素F在基本安全的風險等級內的同一性較弱，雖然上述5個一級指標的風險等級目前均屬于基本安全，但在不利因素影響后，其風險等級可能會轉為危險，因此，需加強對執(zhí)行人員和運輸車輛的管理，嚴格按照組織管理制度進行問題篩查和系統(tǒng)培訓，密切關注并監(jiān)測運輸當天途徑路段道路環(huán)境與自然環(huán)境情況，采取措施預防和改善運輸條件，降低運輸風險。

危化品公路運輸整體模糊聯(lián)系度表達式為μ′=0.393+0.021i+0.586j，c>a>b，屬于微反勢9級，表明安全發(fā)展態(tài)勢處于反勢區(qū)間，其?；愤\輸過程安全狀態(tài)和理想安全狀態(tài)相反，即系統(tǒng)朝著風險增大的方向發(fā)展。其中，一級指標?；芬蛩貫橥瑒?，其余一級指標均為反勢。說明系統(tǒng)整體即使處于基本安全的狀態(tài)，仍存在較大風險上升趨勢。

3.6 對比分析

綜上所述，本文對該案例的靜態(tài)整體評估結果為基本安全，動態(tài)結果為存在較大風險上升趨勢，一級指標風險排序為人員因素>道路因素>自然環(huán)境因素>車輛因素>組織管理因素>危化品因素。原評價中整體評估結果為較大風險，一級指標風險排序為人員因素>組織管理因素>運輸環(huán)境因素>車輛設備因素>?；芬蛩?。通過對比可知，2種方法對系統(tǒng)整體的風險評估結果基本一致，均表示系統(tǒng)存在較大風險；一級指標風險排序中道路因素、自然環(huán)境因素是原評價中未出現(xiàn)的指標，可將其視為原評價中的運輸環(huán)境因素，而2種方法對組織管理因素、運輸環(huán)境因素、車輛因素三者排序略有不同，可能是由于本文新引入了8個二級指標，風險評估的指標體系不同，不同專家對指標的考量也不相同，故二者評估結果稍有出入，但人員因素與?；芬蛩嘏判蛳嗤?，結合整體結果來看，2種方法的評價結果大體一致。

原評價通過直覺模糊層次分析法和模糊綜合法實現(xiàn)了安全風險等級評定，但缺乏對系統(tǒng)風險動態(tài)性變化的描述。本文利用SPA中的模糊聯(lián)系度確定靜態(tài)風險等級，再結合集對勢預測系統(tǒng)動態(tài)風險趨勢，重點突出動態(tài)風險變化過程。當系統(tǒng)安全狀態(tài)為基本安全，集對勢shi(H)=a/c為同勢時，若式中c值不變，a值不斷增加，那么shi(H)的值會由同勢轉變?yōu)榉磩?，則系統(tǒng)安全狀態(tài)也會由基本安全轉變?yōu)槲ｋU，可通過管控影響a值增加的風險因素來達到降低系統(tǒng)風險水平的目的。該方法有效彌補了原評價方法的不足，能更全面地反映動、靜態(tài)風險因素的情況。

4 結 語

1)構建了?；饭愤\輸安全風險評估指標體系，分別從動態(tài)和靜態(tài)2個方面劃分23個評估指標，其中8個為新指標，較為全面地覆蓋了?；饭愤\輸各項指標及影響因素。

2)針對?；愤\輸的不確定性，基于SPA理論，引入綜合差異度系數概念，確定模糊聯(lián)系度，求得風險等級及集對勢動、靜態(tài)結果，提出一種危化品公路運輸安全風險評估方法。

3)?；饭愤\輸整體狀態(tài)處于微反勢9級，風險較大，與實際情況基本一致。一級指標中，人員因素、道路因素、自然環(huán)境因素、車輛因素態(tài)勢級均呈反勢，即風險等級為基本安全的狀態(tài)下，這些指標動態(tài)風險仍存在增大的趨勢，需密切監(jiān)測與管控。

4)在風險等級劃分過程中，本文僅將風險分為安全、基本安全、危險3個等級，層次較少，略微簡易。在后期的研究中可結合實踐，持續(xù)優(yōu)化評估等級的劃分標準，增強風險管理決策的科學性。