唐 簫 伍愛友，2副教授 李潤求，2教授 周媛媛

(1.湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大學(xué)煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭 411201)

0 引言

化工領(lǐng)域的技術(shù)革新，促使危險(xiǎn)化學(xué)品(以下簡稱?；?的工業(yè)產(chǎn)量和運(yùn)輸量逐年遞增。鑒于我國公路基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)達(dá)，交通系統(tǒng)的連貫性和靈活性使得道路運(yùn)輸成為?；菲髽I(yè)供應(yīng)的最佳選擇。?；返缆愤\(yùn)輸事故具有概率低、后果重等典型特點(diǎn)，事故率一般在10-6～10-8之間，但因?；愤\(yùn)輸類型復(fù)雜，運(yùn)輸量大，影響風(fēng)險(xiǎn)因素多，運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)不容小視[1]。

近年國內(nèi)外諸多學(xué)者針對?；愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域進(jìn)行研究，并取得一定成果，如任常興等[2]在運(yùn)輸危化品風(fēng)險(xiǎn)分級指數(shù)的基礎(chǔ)上，從人、機(jī)、環(huán)境的角度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)與分析，提出?；愤\(yùn)輸路徑優(yōu)化選擇的一般方法；王陽等[3]基于突變理論，建立道路“人—物”尖點(diǎn)突變模型，能科學(xué)、客觀地評價(jià)?；返缆愤\(yùn)輸實(shí)際情況；Zhang等[4]利用信息擴(kuò)散理論對危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸事故率進(jìn)行評價(jià)，并利用GIS仿真技術(shù)對危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸事故結(jié)果進(jìn)行分析；Li等[5]利用自回歸滑動(dòng)平均模型(Auto-Regressive and Moving Average Model，ARMA)時(shí)間序列模型對近年來的危化品道路運(yùn)輸事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并預(yù)測未來發(fā)生事故的頻率。上述研究分別從優(yōu)化選線、風(fēng)險(xiǎn)分析、概率預(yù)測等方面對危化品運(yùn)輸進(jìn)行安全評價(jià)，一定程度上能夠預(yù)防事故的發(fā)生，但評價(jià)過程都是基于評價(jià)指標(biāo)體系和風(fēng)險(xiǎn)概率推測且評價(jià)指標(biāo)具有模糊性和隨機(jī)性，無法得出真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)等級反映運(yùn)輸狀態(tài)，評價(jià)結(jié)果局限性較大。

鑒于此，采用改進(jìn)模糊層次分析法[6-7](Improved Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級評價(jià)，該方法與層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)相比，在其基礎(chǔ)上加入模糊綜合評判法，通過定性和定量分析，減輕權(quán)重計(jì)算量；與傳統(tǒng)模糊層次法相比，則是加入模糊一致矩陣解決不一致問題，同時(shí)避免指標(biāo)模糊性、隨機(jī)性和指標(biāo)難以度量等問題。通過構(gòu)建?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算各級指標(biāo)權(quán)重大小，通過模糊數(shù)學(xué)原理將各評價(jià)指標(biāo)定量，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級綜合評價(jià)，通過實(shí)例研究，確定所屬風(fēng)險(xiǎn)等級，驗(yàn)證該方法在?；愤\(yùn)輸領(lǐng)域的可行性。

1 ?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

危化品道路運(yùn)輸被稱作“流動(dòng)的炸彈”，作為高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)范疇，涉及安全隱患因素多，且多具有不穩(wěn)定和不確定性，通常一起危化品道路運(yùn)輸事故的發(fā)生，其原因往往是復(fù)雜、多樣的，而非某個(gè)單一的原因造成[8]。根據(jù)JT/T 617—2018《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸規(guī)則》中規(guī)定從業(yè)人員安全職業(yè)素養(yǎng)要求和GB 20300—2018《道路運(yùn)輸爆炸品和劇毒化學(xué)品車輛安全技術(shù)條件》對車輛安裝和危化品檢查相關(guān)要求，通過對近年全國120起典型?；返缆愤\(yùn)輸事故致因數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(如圖1)，以系統(tǒng)論中“4M”(人的原因(Men)、物的原因(Machine or Matter)、環(huán)境原因(Medium)、管理原因(Management))因素為出發(fā)點(diǎn)，將管理不當(dāng)、人員失誤、車輛缺陷、道路隱患、環(huán)境影響和?；诽幹貌划?dāng)?shù)?個(gè)因素作為一級指標(biāo)，構(gòu)建?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，如圖2。評價(jià)指標(biāo)體系由3層組成，第一層為目標(biāo)層；第二層為準(zhǔn)則層，含6個(gè)一級評價(jià)指標(biāo)；第三層為指標(biāo)層，共有23個(gè)二級評價(jià)指標(biāo)。

圖1 ?；返缆愤\(yùn)輸事故致因統(tǒng)計(jì)

圖2 ?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

2 改進(jìn)FAHP基本理論

2.1 構(gòu)建模糊互補(bǔ)矩陣

(1)采用AHP，邀請專家根據(jù)“0.1～0.9”標(biāo)度法[9](見表1)，對評價(jià)指標(biāo)體系中同層次指標(biāo)的重要性兩兩比較進(jìn)行賦值，建立模糊互補(bǔ)矩陣：

表1 2指標(biāo)之間比較標(biāo)度取值表

(1)

式中：

R—模糊互補(bǔ)矩陣；

rij—指標(biāo)i比指標(biāo)j重要度賦值；

n—指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

(2)假設(shè)條件：①rij=0.5(i=1，2，…，n)；②rij+rji=1(i=1，2，…，n)，符合①、②條件的矩陣稱為模糊互補(bǔ)矩陣[10]。

2.2 構(gòu)建模糊一致矩陣

(1)由模糊互補(bǔ)矩陣R=(rij)(n×n)，對矩陣的各行求和：

(2)

做數(shù)學(xué)變換：

(3)

式中：

rik—模糊互補(bǔ)矩陣指標(biāo)i比指標(biāo)k重要度賦值；

fij—模糊一致矩陣指標(biāo)i比指標(biāo)j重要度賦值。

(2)得到模糊一致矩陣F=(fij)(n×n)有如下性質(zhì)[11]：①?i(i=1，2，…，n)，有rij=0.5，表示自身比較同等重要；②?i(i=1，2，…，n)，有r=0.5，有rij+rji=1，說明指標(biāo)i和指標(biāo)j相比較的重要性與指標(biāo)j和指標(biāo)i相比較的重要性正好互補(bǔ)；③F的第i行和第i列的因素之和為n；④從F中去掉任意一行及所對應(yīng)列后，所得的矩陣也是模糊一致矩陣；⑤F滿足中分傳遞性，即當(dāng)λ≥0.5，若rij≥λ，rjk≥λ，則rik≥λ；當(dāng)λ≤0.5，若rij≤λ，rjk≤λ，則rik≤λ。

該性質(zhì)反映了人們思維判斷的一致性，當(dāng)指標(biāo)i比指標(biāo)j重要，指標(biāo)j比指標(biāo)k重要時(shí)，則指標(biāo)i一定比指標(biāo)k重要；當(dāng)指標(biāo)i沒有指標(biāo)j重要，指標(biāo)j沒有指標(biāo)k重要時(shí)，則指標(biāo)i一定沒有指標(biāo)k重要。

2.3 模糊一致矩陣權(quán)重計(jì)算

文中模糊一致矩陣各層級指標(biāo)權(quán)重計(jì)算均采用式(4)進(jìn)行：

(4)

式中：

wi—各指標(biāo)權(quán)重；

a—轉(zhuǎn)換系數(shù)，要求轉(zhuǎn)換系數(shù)a≥(n-1)/2，且a取值“越大表明決策者不是非常重視元素間重要程度的差異”，本文取a=(n-1)/2[12]。

2.4 層級總排序

層級總排序是指計(jì)算所有指標(biāo)相對于目標(biāo)層的權(quán)重大小，根據(jù)權(quán)重從大到小綜合排序，其中權(quán)重計(jì)算公式為：

wC-A=wC-B×wB-A

(5)

式中：

wC-B—指標(biāo)層C指標(biāo)對準(zhǔn)則層B的權(quán)重；

wB-A—準(zhǔn)則層B指標(biāo)對目標(biāo)層A的權(quán)重；

wC-A—指標(biāo)層C指標(biāo)對目標(biāo)層A的權(quán)重。

2.5 模糊綜合評價(jià)

(1)建立評價(jià)因素集U，因素即為評價(jià)對象各級評價(jià)指標(biāo)：

U=(u1，u2，…，un)

(6)

(2)建立評語集V，即評價(jià)者對評價(jià)對象做出的評價(jià)等級，一般可劃分為3-5個(gè)等級：

V=(v1，v2，…，vn)

(7)

(3)綜合評價(jià)。根據(jù)二級指標(biāo)單因素評判矩陣及其相應(yīng)的權(quán)重，對每個(gè)一級指標(biāo)進(jìn)行模糊綜合評判：

D=W×G

(8)

式中：

D—各一級指標(biāo)的模糊綜合評判結(jié)果；

W—各一級指標(biāo)下二級指標(biāo)的權(quán)重向量；

G—一級指標(biāo)各單因素評判矩陣。

利用式(8)將權(quán)重向量W和模糊評判矩陣G合成模糊綜合評價(jià)結(jié)果，最后按照最大隸屬度原則E=max(D)，確定評價(jià)結(jié)果。

3 實(shí)例應(yīng)用

3.1 實(shí)例概況

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，近3年H省有關(guān)?；愤\(yùn)輸車輛事故共有99起，其中，國省道(含高速公路)發(fā)生涉危化品運(yùn)輸車輛事故61起，約占62%，?；愤\(yùn)輸事故防控形勢較為嚴(yán)峻，以該省某高速路段為例，運(yùn)用改進(jìn)FAHP進(jìn)行?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)分級綜合評價(jià)，為預(yù)防事故發(fā)生提出有效決策建議。

3.2 模糊評價(jià)過程

(1)建立評價(jià)指標(biāo)集。根據(jù)危化品道路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，按式(6)分別建立一級指標(biāo)的評價(jià)子集，即U={u1，u2，u3，u4，u5，u6}={人員因素，車輛因素，道路因素，環(huán)境因素，管理因素，?；芬蛩貆。

(2)建立評語集。建立模糊評價(jià)集合，評價(jià)結(jié)果分為5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級：V={安全，較安全，一般，危險(xiǎn)，很危險(xiǎn)}，見表2。

表2 風(fēng)險(xiǎn)等級判定標(biāo)準(zhǔn)

(3)確定層級指標(biāo)權(quán)重。邀請專家評分賦值，構(gòu)建如下一級指標(biāo)模糊互補(bǔ)矩陣：

以一級指標(biāo)為例將模糊互補(bǔ)矩陣由式(2)和式(3)轉(zhuǎn)化成模糊一致矩陣F：

由模糊一致矩陣，通過式(4)計(jì)算可得準(zhǔn)則層B的6個(gè)一級指標(biāo)對目標(biāo)層A的權(quán)重向量為：wB-A=(0.177，0.187，0.157，0.157，0.139，0.183)，其中w1=0.177表示人員因素B1對目標(biāo)層A的權(quán)重，w2=0.187表示車輛因素B2對目標(biāo)層A的權(quán)重，w3、w4、w5、w6分別表示道路、環(huán)境、管理、?；返戎笜?biāo)對目標(biāo)層A的權(quán)重，同理可計(jì)算指標(biāo)層C的23個(gè)二級指標(biāo)對準(zhǔn)則層B的權(quán)重。

(4)層級指標(biāo)權(quán)重排序與結(jié)果分析。由式(5)可計(jì)算指標(biāo)層C的指標(biāo)對目標(biāo)層A的權(quán)重，如：wC(1-6)-A=wC(1-6)-B1×wB1-A=(0.030，0.026，0.031，0.024，0.033，0.032)，將各指標(biāo)權(quán)重由大到小排序，可得?；返缆愤\(yùn)輸評價(jià)指標(biāo)權(quán)重綜合排序結(jié)果，見表3。

表3 層級指標(biāo)權(quán)重及排序

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重排序結(jié)果可知：?；返缆愤\(yùn)輸相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素的重要程度是不同的，有的影響較大，有的則很小。一級指標(biāo)權(quán)重值：wB2>wB6>wB1>wB3=wB4>wB5，其中車輛和?；芬蛩貦?quán)重值較大，決定著運(yùn)輸事故的走向形式，是風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防主要考量方面；從二級指標(biāo)權(quán)重分布來看，身體素質(zhì)狀況C5、車輛安全性能C7、地形地質(zhì)C11、道路交通實(shí)況C14、物流實(shí)時(shí)監(jiān)控C16、自身理化性質(zhì)C21權(quán)重均為所屬一級指標(biāo)下權(quán)重最大的二級指標(biāo)，應(yīng)著重對待并制定相應(yīng)預(yù)警方案。

綜合來看，該路段?；愤\(yùn)輸事故風(fēng)險(xiǎn)主要來源為?；?、車輛及人員因素，首先身體素質(zhì)狀況C5在人員因素指標(biāo)下占有最大權(quán)重值，從而得出作業(yè)人員健康狀態(tài)是否達(dá)標(biāo)，對該路段運(yùn)輸事故發(fā)生有一定導(dǎo)向作用，其次是車輛設(shè)備質(zhì)量檢修、危化品運(yùn)輸防護(hù)和企業(yè)與交管部門實(shí)時(shí)監(jiān)控排查力度是否到位也對該路段?；愤\(yùn)輸事故發(fā)生有著重要影響。

3.3 綜合分析評價(jià)與結(jié)論

(1)風(fēng)險(xiǎn)等級判定。邀請20位來自高校風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急領(lǐng)域研究的專家，參考表2風(fēng)險(xiǎn)等級判定標(biāo)準(zhǔn)，以投票的方式，對該路段各指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級判定，所得結(jié)果匯總，見表4。

表4 二級指標(biāo)評判結(jié)果

(2)綜合分級評價(jià)。根據(jù)評判結(jié)果，構(gòu)建各指標(biāo)的評判矩陣，如一級指標(biāo)人員因素的評判矩陣：

根據(jù)式(8)對一級指標(biāo)人員因素進(jìn)行模糊綜合評判：D1=W1×G1=(0.275，0.299，0.24，0.12，0.066)，同理可得其余5個(gè)一級指標(biāo)評判結(jié)果，匯總構(gòu)建?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)綜合評判矩陣GA：

進(jìn)行模糊綜合分級評價(jià)：DA=WB×GA=(0.222，0.266，0.235，0.149，0.128)，其中wB為一級指標(biāo)權(quán)重向量，DA為綜合評價(jià)結(jié)果。根據(jù)最大隸屬度原則，H省該高速路段?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評級結(jié)果為“較安全”。

(3)結(jié)果分析。該路段?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)等級為“較安全”，說明該路段風(fēng)險(xiǎn)管控達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，但評判結(jié)果中“危險(xiǎn)”和“很危險(xiǎn)”2個(gè)等級權(quán)重占有一定比值。通過對一級指標(biāo)逐一分析發(fā)現(xiàn)，?；芬蛩卦u判結(jié)果中“很危險(xiǎn)”等級權(quán)重為0.227，僅次于“較安全”級別，說明該路段?；愤\(yùn)輸受制于自身理化性質(zhì)，潛在風(fēng)險(xiǎn)較大；其次，在對車輛因素進(jìn)行評判中，等級“一般”和“危險(xiǎn)”權(quán)重值接近，分別為0.258和0.24，說明該路段車輛故障風(fēng)險(xiǎn)隱患突出，事故發(fā)生概率較大，被一致決策為?；愤\(yùn)輸事故致因主要來源；再有道路因素等級“危險(xiǎn)”權(quán)重值為0.21，主要因?yàn)镠省地形復(fù)雜、地勢險(xiǎn)峻，橋梁隧道大多依山傍水而建，且該地區(qū)四季多雨，容易導(dǎo)致山體滑坡等災(zāi)害，引發(fā)運(yùn)輸事故。因此，應(yīng)加大對該路段?；穼?shí)時(shí)運(yùn)輸管理的監(jiān)控力度，進(jìn)行車輛定期檢修，同時(shí)加強(qiáng)道路建造質(zhì)量監(jiān)察，規(guī)避自然災(zāi)害，確保車輛暢通運(yùn)行。

4 結(jié)論

基于改進(jìn)FAHP對?；返缆愤\(yùn)輸進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級綜合評價(jià)，結(jié)合實(shí)例分析與研究，得出以下結(jié)論：

(1)以系統(tǒng)論中“4M”因素為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合法律法規(guī)條例和事故實(shí)例致因分析，構(gòu)建危化品道路運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，確定各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，為避免評價(jià)指標(biāo)模糊性、隨機(jī)性突出及指標(biāo)間關(guān)系難以度量等問題，提出改進(jìn)的FAHP，與層次分析法相比，是通過定性和定量分析，權(quán)重計(jì)算更為簡潔、精準(zhǔn)；與傳統(tǒng)模糊層次法相比，則是加入模糊一致矩陣，進(jìn)一步提升問題的一致性。

(2)采用該方法對H省某高速路段進(jìn)行?；愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)分級綜合評價(jià)，評級結(jié)果為較安全，與實(shí)際相符合，但危化品處置、車輛管理、道路狀況等方面風(fēng)險(xiǎn)隱患突出，為排查重點(diǎn)，較為真實(shí)反映運(yùn)輸安全狀態(tài)，由此驗(yàn)證該方法的可行性，為?；返缆愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)防提供可借鑒的理論依據(jù)。

(3)權(quán)重計(jì)算環(huán)節(jié)使用單一賦權(quán)方法，具有一定片面性，在今后研究中可將多種賦權(quán)方法結(jié)合，進(jìn)行完善和改進(jìn)。