摘要：文章針對高速公路施工過程中的危險源評價存在的數(shù)據(jù)收集困難、危險源獨(dú)立等問題，研究構(gòu)建了一種基于危險源評級與灰色關(guān)聯(lián)度法的高速公路施工危險評價模型。結(jié)果表明，模型方法的危險識別準(zhǔn)確性平均值為91.05%，與真實(shí)值相差2.76%；模型方法在危險評價過程中的穩(wěn)定性平均值為96.61%，比LEC的穩(wěn)定性平均值高出3.42%。這驗(yàn)證了構(gòu)建模型在高速公路施工危險評價中具有很好的穩(wěn)定性，能夠有效地識別出施工過程中的危險因素，對于指導(dǎo)高速公路施工中的安全管理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高速公路施工；危險源評級；灰色關(guān)聯(lián)度法；危險評級

中圖分類號：U415.12

0 引言

隨著交通網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和完善，高速公路在現(xiàn)代社會中扮演著重要的角色。然而，在高速公路的建設(shè)和維護(hù)過程中，施工作業(yè)不可避免地會引發(fā)一系列的安全隱患和風(fēng)險。為了保障施工人員和交通參與者的安全，高速公路施工危險評價成為一項(xiàng)重要的研究領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的危險源評估方法往往將危險源視為獨(dú)立的因素，忽略了危險源之間的相互關(guān)系和影響［1-3］。因此，本研究將引入灰色關(guān)聯(lián)度法，結(jié)合危險源評級，對高速公路施工危險進(jìn)行評價?；疑P(guān)聯(lián)度法是一種多因素分析方法，能夠通過對各因素之間的關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行定量分析，揭示各因素對目標(biāo)變量的貢獻(xiàn)程度。研究的主要目標(biāo)是提出一種基于危險源評級與灰色關(guān)聯(lián)度法的高速公路施工危險評價方法，在進(jìn)行評價的過程中，首先需要收集并整理可能存在的危險源，然后評級分類、利用灰色關(guān)聯(lián)度法來分析這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)程度。研究旨在為相關(guān)研究提供參考和借鑒，推動危險源評估和灰色關(guān)聯(lián)度法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 融合危險源評級與灰色關(guān)聯(lián)度法的高速公路施工危險評價模型構(gòu)建[HS）]

1.1 基于高速公路施工危險源的分級評價研究

高速公路施工危險源的評價分級研究旨在對高速公路施工過程中存在的危險源進(jìn)行評估和分類，以便采取相應(yīng)的安全措施和管理措施來降低事故風(fēng)險。高速公路施工危險源的評價分級步驟有危險源辨識、危險源評估、危險源分級、安全與管理措施。首先需要對高速公路施工過程中可能存在的車輛碰撞危險源進(jìn)行辨識。這些危險源可能包括施工材料堆放、施工機(jī)械設(shè)備、施工人員、施工車輛等［4-5］。針對辨識出來的危險源，進(jìn)行評估。評估可以采用定性或定量方法，根據(jù)危險源的性質(zhì)和潛在風(fēng)險進(jìn)行評估。然后根據(jù)評估結(jié)果，將危險源進(jìn)行分級?？梢詫⑽ｋU源分為高、中、低3個等級，也可以根據(jù)具體情況進(jìn)行更細(xì)致的分級?？梢愿鶕?jù)評估指標(biāo)的得分，將得分高的危險源分為高級別，得分低的危險源分為低級別。最后制定相應(yīng)的安全措施和管理措施，以幫助高速公路施工單位對危險源進(jìn)行科學(xué)的評估和分類，為施工過程中的安全管理提供依據(jù)，減少事故風(fēng)險，保障施工人員的安全［6-7］。具體的評價指標(biāo)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，高速公路施工危險源的分級體系中包括4個主系統(tǒng)、17個子系統(tǒng)，主系統(tǒng)分別是危險源辨識、危險源評估、施工因素、自然條件因素，與之對應(yīng)的是17個子系統(tǒng)。高速公路施工車輛碰撞危險源辨識的量化是為了更全面、準(zhǔn)確地評估和控制施工過程中的危險因素，從而提高工程安全性和減少事故發(fā)生的可能性。為了對高速公路施工危險源辨識中量化，研究對指標(biāo)進(jìn)行了具體的分析，得到了對應(yīng)的量化值。危險因素的數(shù)量和狀態(tài)會直接影響危險源的識別，通過對其進(jìn)行量化分析，可用式（1）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算：

1.2 基于危險源分級與灰色關(guān)聯(lián)度的施工風(fēng)險評價模型構(gòu)建

結(jié)合上述分析可知，大多數(shù)高速公路車輛碰撞危險源分級研究中還存在評價指標(biāo)不全面、數(shù)據(jù)收集和分析不夠完善等問題［8-9］。為了更好地對高速公路施工風(fēng)險進(jìn)行評價研究，將危險源分級評價與灰色關(guān)聯(lián)度法進(jìn)行融合?；疑P(guān)聯(lián)度法是建立在灰色系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上的一種數(shù)學(xué)模型。該模型通過對數(shù)據(jù)序列進(jìn)行灰色處理，將其轉(zhuǎn)化為等間隔的灰色數(shù)列，然后利用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，再根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小和分級，對因素之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行解讀和分析。較高的關(guān)聯(lián)度表示兩個因素之間的相關(guān)性較強(qiáng)，較低的關(guān)聯(lián)度則表示兩個因素之間的相關(guān)性較弱。灰色關(guān)聯(lián)度分析方法適用于多個因素之間存在一定的關(guān)聯(lián)性，但又無法建立精確的數(shù)學(xué)模型的情況。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色處理和關(guān)聯(lián)度計(jì)算，可以揭示因素之間的關(guān)聯(lián)程度，為決策提供參考依據(jù)［10-11］。高速公路施工危險源的評價研究是一個復(fù)雜且不確定的過程，存在很多影響因素，將灰色關(guān)聯(lián)度法引入到評價研究過程中，對組成危險源的4個主系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，然后對結(jié)果進(jìn)行危險程度的排序，從而得到風(fēng)險評價結(jié)果。關(guān)聯(lián)度分級是利用幾何曲線之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行比較，關(guān)聯(lián)性越接近，關(guān)聯(lián)度就越大。研究以數(shù)據(jù)序列作為基礎(chǔ)，通過參考序列與比較序列的研究得到關(guān)聯(lián)度排序的結(jié)果，4個主系統(tǒng)在灰色關(guān)聯(lián)度的排序關(guān)系如圖2所示。

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種多因素綜合評價方法，用于分析多個因素對一個問題的影響程度。對于危險源總的危險程度的評價分級的基本思路為：

（1）需要確定用于評價危險源總的危險程度的指標(biāo)，如事故發(fā)生的可能性、事故后果的嚴(yán)重程度等。發(fā)生相關(guān)事故后要及時收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括各個評價指標(biāo)的具體數(shù)值。

（2）對于不同量綱的評價指標(biāo)，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將其統(tǒng)一到相同的量綱范圍內(nèi)，以便進(jìn)行比較和分析。

（3）將標(biāo)準(zhǔn)化后的評價指標(biāo)作為輸入數(shù)據(jù)，建立灰色關(guān)聯(lián)度模型?；疑P(guān)聯(lián)度模型可以分析各個因素對危險源總的危險程度的影響程度，確定各個因素的權(quán)重。確定權(quán)重后便于計(jì)算各個評價指標(biāo)與危險源總的危險程度之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，衡量它們之間的相關(guān)程度。根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小，確定評價分級標(biāo)準(zhǔn)，將危險源總的危險程度分為不同的等級。

（4）根據(jù)評價分級標(biāo)準(zhǔn)，對各個危險源進(jìn)行評價分級，確定其危險程度的等級。在確定評價指標(biāo)時，需要構(gòu)建一個由評價指標(biāo)構(gòu)成的矩陣，該矩陣如式（4）所示：

在得到各級評價指標(biāo)的權(quán)重值后，便能夠構(gòu)建高速公路危險源分級研究模型，模型的流程如圖3所示。

2 高速公路施工危險評價模型性能分析

為了驗(yàn)證研究構(gòu)建的高速公路施工危險評價模型的性能，研究將高速公路施工過程中的車輛碰撞作為危險評價對象。這是因?yàn)檐囕v碰撞是高速公路施工階段危險事故的主要原因之一。車輛碰撞不僅會對施工人員和設(shè)備造成損害，還會對道路交通造成嚴(yán)重影響，甚至可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果，如交通擁堵或交通事故。將車輛碰撞作為危險評價的指標(biāo)，可以幫助評估高速公路施工階段的安全狀況，并采取相應(yīng)的措施來減少車輛碰撞的情況發(fā)生。研究利用風(fēng)險評價方法（Likelihood Extent of exposure Consequence，LEC）與構(gòu)建模型進(jìn)行對比，同時研究構(gòu)建了一個用于高速公路施工危險評價的數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集通過收集近幾年交通部門公布的公路施工事故信息，并進(jìn)行分類，以便構(gòu)建的數(shù)據(jù)集具有代表性。危險評價模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能夠有效地反映構(gòu)建模型的可行性，如圖4所示為在真實(shí)值背景下，模型方法、LEC的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對比結(jié)果。

由圖4（a）可知，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，兩種方法在危險識別中的準(zhǔn)確率都在增加，其中危險識別的真實(shí)值為93.81%，模型方法和LEC識別準(zhǔn)確性分別為91.05%、81.33%。由圖4（b）可知，危險識別的穩(wěn)定性真實(shí)值為98.27%，模型方法和LEC危險識別的穩(wěn)定性分別為96.61%和92.03%。由此說明，模型方法在危險評價的過程中具有更好的穩(wěn)定性，這能夠?yàn)閷?shí)際應(yīng)用提供更好的基礎(chǔ)。為了驗(yàn)證模型方法對高速公路危險評價的性能，研究利用真實(shí)值與模型方法和LEC進(jìn)行對比，如圖5所示為敏感性和可解釋性的對比結(jié)果。

由圖5（a）可知，在高速公路施工過程中車輛碰撞危險識別敏感性真實(shí)值為94.28%，模型方法與LEC的識別敏感性為90.22%、73.56%。由圖5（b）可知，高速公路施工過程中車輛碰撞危險評價的可解釋真實(shí)值為92.83%，模型方法與LEC的可解釋性分別為90.22%和73.56%。這說明模型評價方法能夠清晰地解釋各個輸入變量對評估結(jié)果的影響程度，從而幫助決策者理解評估結(jié)果并采取相應(yīng)措施。為了進(jìn)一步驗(yàn)證模型評價在高速公路施工危險評價中的實(shí)際應(yīng)用效果，研究通過將模型危險評價的結(jié)果與參考序列進(jìn)行對比，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，參考數(shù)列中定義的危險因素數(shù)量為28個，而模型危險評價在隧道危險評價中識別30個危險因素；在路面工程危險評價中識別32個危險因素；而路基及臨時工程危險評價中識別35個危險因素。由此說明與偏離參考序列的差值越大，此時對應(yīng)的高速公路施工危險因素的危險程度越高。其中，路基及臨時工程的危險因素最高的原因可能是對臨時施工的數(shù)據(jù)獲取不足，而影響到了評價過程。但研究構(gòu)建的模型評價方法仍然符合設(shè)計(jì)要求，能夠有效地降低高速公路中危險評價過程。

3 結(jié)語

安全管理重點(diǎn)就是消除、減弱安全風(fēng)險，為高效率施工創(chuàng)造良好的環(huán)境。因此，為了解決高速公路施工危險評價中存在的危險因素獨(dú)立、數(shù)據(jù)信息慢等問題，研究構(gòu)建了一種基于危險源評級與灰色關(guān)聯(lián)度法的高速公路施工危險評價模型。通過對危險源的評級和灰色關(guān)聯(lián)度分析，可以對施工過程中的危險源進(jìn)行有效的識別和評價。結(jié)果表明，模型方法在危險評價過程中的敏感性平均值為90.22%，模型方法在高速公路施工危險評價過程中的可解釋性平均值為90.86%，均高于對照方法，且模型方法的評價值與真實(shí)值走勢相同，差距也在接受范圍之內(nèi)。這說明通過對危險源的評級和灰色關(guān)聯(lián)度分析，可以幫助施工方更好地評估危險程度、制定安全管理措施，并最終降低施工過程中的事故概率。但研究還存在不足之處，評級和關(guān)聯(lián)度分析的精確性仍有待提高，未來的研究可以進(jìn)一步改進(jìn)評估方法，提高其準(zhǔn)確性和可靠性，以更好地服務(wù)于高速公路施工安全管理。

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收稿日期：2023-10-18

作者簡介：青志明（1991—），工程師，主要從事道路與橋梁技術(shù)研究和施工管理工作。