摘" 要：城市軌道交通是公共交通中的重要組成部分，確保運(yùn)營(yíng)安全平穩(wěn)有序是城市軌道交通行業(yè)的重要職責(zé)。針對(duì)目前研究城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全的諸多模型中，存在的主觀性較強(qiáng)，缺乏客觀數(shù)據(jù)支撐問(wèn)題，引入結(jié)構(gòu)方程（SEM）結(jié)合云模型（CM），構(gòu)建城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)模型，從設(shè)施設(shè)備、管理層面、人為因素、自然環(huán)境4個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)SPSS、Amos軟件運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行信效度檢驗(yàn)及適配度分析，挖掘出數(shù)據(jù)內(nèi)部的重要特征后得出相應(yīng)權(quán)重。然后，計(jì)算出各指標(biāo)的云模型數(shù)字特征，使用Matlab軟件繪制出云圖，進(jìn)行結(jié)果對(duì)比分析。以貴陽(yáng)市城市軌道交通為例，得出最后結(jié)論表明該模型能更好消除主觀性，與實(shí)例的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況相符。

關(guān)鍵詞：軌道交通；運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)；結(jié)構(gòu)方程；云模型；評(píng)價(jià)指標(biāo)

中圖分類號(hào)：U121" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）17-0082-04

Abstract： Urban rail transit is an important part of public transport， and it is an important responsibility of urban rail transit industry to ensure safe and orderly operation. In view of the strong subjectivity and lack of objective data support in many models studying the operation safety of urban rail transit， the structural equation model （SEM） combined with cloud model （CM） is introduced to construct the evaluation model of urban rail transit operation safety， and the evaluation index system is constructed from four aspects： facilities and equipment， management， human factors and natural environment. Through SPSS， Amos software use structural equation to test the reliability and validity of each index data and analyze the fitness， dig out the important characteristics of the data and get the corresponding weight. Then， calculate the digital characteristics of the cloud model of each index， use the Matlab software to draw the cloud picture， and compare the results. Taking Guiyang urban rail transit as an example， the final conclusion shows that the model can better eliminate subjectivity， which is consistent with the actual operation of the example.

Keywords： rail transit; operation safety evaluation; structural equation model; cloud model; evaluation index

自城市軌道交通高速發(fā)展以來(lái)，公共交通分擔(dān)率日益增長(zhǎng)，軌道交通運(yùn)營(yíng)安全也成為了各城市密切關(guān)注的問(wèn)題，為切實(shí)加強(qiáng)交通運(yùn)輸安全穩(wěn)定工作、確保城市軌道交通安全運(yùn)行，各家軌道交通運(yùn)營(yíng)單位采取了各種培訓(xùn)、演練、預(yù)想等措施，力爭(zhēng)運(yùn)營(yíng)安全方面零事苗、事件發(fā)生。在這方面國(guó)內(nèi)外學(xué)者也做出了諸多深入研究，例如，倫敦地鐵通過(guò)對(duì)員工、乘客進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，預(yù)測(cè)軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中危險(xiǎn)因素存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，分析出原因后，及時(shí)采取措施整改運(yùn)營(yíng)狀況[1]。 已有90多年運(yùn)營(yíng)史的日本地鐵[2]，一直在努力更新設(shè)備、技術(shù)確保軌道交通運(yùn)營(yíng)安全。侯靖宇[3]采用熵權(quán)法、可拓理論相結(jié)合的方法，建立模糊綜合方法對(duì)軌道交通運(yùn)營(yíng)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。張渺[4]運(yùn)用組合賦權(quán)、云模型相結(jié)合構(gòu)建地鐵運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)模型，得出評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相符。

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)，綜合考慮因素廣。結(jié)構(gòu)方程理論在綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)中較為成熟，對(duì)指標(biāo)權(quán)重的確定實(shí)用性強(qiáng)。間接影響因素較多，對(duì)觀測(cè)變量（潛在變量）的分析處理傳統(tǒng)方法已經(jīng)不適用，結(jié)構(gòu)方程能夠靈活處理觀測(cè)變量存在的弊端之處，間接經(jīng)過(guò)觀測(cè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)資料反映潛變量，可允許存在一定測(cè)量誤差以此提高模型的擬合優(yōu)度；云模型對(duì)于評(píng)價(jià)過(guò)程中的隨機(jī)性、模糊性具有很好的解釋，通過(guò)數(shù)字特征Ex、En、He進(jìn)行定性概念與定量之間的轉(zhuǎn)換，通過(guò)云圖可以直觀將定性指標(biāo)定量化之后進(jìn)行數(shù)字化表述，提高評(píng)估結(jié)果可靠性。因此，本文將結(jié)構(gòu)方程與云模型相結(jié)合對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1" SEM-CM模型構(gòu)建

1.1" 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系選取

根據(jù)GB/T" 50438—2007《地鐵運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[5]，深入分析各類學(xué)者在城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全中選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)并結(jié)合實(shí)際，綜合選取設(shè)施設(shè)備、管理層面、人為因素、自然環(huán)境4個(gè)一級(jí)指標(biāo)12個(gè)二級(jí)指標(biāo)，建立城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)集[6]，如圖1所示。

1.2" 基于SEM的指標(biāo)權(quán)重確定

1.2.1" SEM基礎(chǔ)理論

結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）由測(cè)量、結(jié)構(gòu)方程2部分組成。

測(cè)量方程表達(dá)式

式中：x、y表示外、內(nèi)生顯變量；∧x、∧y表示x與ξ之間的系數(shù)矩陣、y與η之間的系數(shù)矩陣；ξ表示外源潛變量；η表示內(nèi)生潛變量；δ表示x測(cè)量誤差；ε表示y測(cè)量誤差。

結(jié)構(gòu)方程表達(dá)式

η=Bη+Гξ+ζ，（2）

式中：B、Г表示系數(shù)矩陣，ζ表示方程中的干擾項(xiàng)。

1.2.2" 基于SEM的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素分析

SEM由測(cè)量、結(jié)構(gòu)模型2部分組成，測(cè)量模型由潛在、觀測(cè)變量組成，由評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可知，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)體系包括4個(gè)潛在變量、12個(gè)觀測(cè)變量。將測(cè)量模型導(dǎo)入Amos軟件中，與結(jié)構(gòu)模型相結(jié)合得出SEM模型如圖2所示[7]。

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系原始數(shù)據(jù)通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式，邀請(qǐng)軌道交通行業(yè)專家及專業(yè)知識(shí)豐富、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的員工進(jìn)行問(wèn)卷填寫，數(shù)據(jù)權(quán)威性較高，原始樣本數(shù)據(jù)獲取后經(jīng)過(guò)SPSS處理，得出Cronbach'α系數(shù)對(duì)樣本數(shù)據(jù)的信度進(jìn)行檢驗(yàn)（表1）。

樣本數(shù)據(jù)信度值檢驗(yàn)通過(guò)后，運(yùn)用KMO和Bartlett來(lái)分析數(shù)據(jù)效度檢驗(yàn)（表2）。

將信效度達(dá)標(biāo)后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SEM模型中，通過(guò)Amos軟件進(jìn)行一階、二階適配度檢驗(yàn)，選擇卡方自由度比χ2/df、調(diào)整適配度指數(shù)AGFI、適配度指數(shù)GFI、比較適配指數(shù)CFI、增值適配指數(shù)IFI、非規(guī)范適配指數(shù)TLI與近似誤差均方根RMSEA等指標(biāo)進(jìn)行模型的適配度檢驗(yàn)（表3）。

運(yùn)用Amos軟件得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的路徑系數(shù)，通過(guò)路徑系數(shù)運(yùn)用式（3）計(jì)算出評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重[8]。

式中：WU為各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重；λu為路徑系數(shù)。

將WUi表示為一階指標(biāo)權(quán)重，WUij表示為一階指標(biāo)i對(duì)應(yīng)二階指標(biāo)j權(quán)重i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，n。計(jì)算公式均運(yùn)用式（3）。

1.3" 基于云模型的評(píng)價(jià)方法

1.3.1" 云模型基礎(chǔ)理論

云模型（Cloud Model，CM）基本概念：設(shè)X為普通集合X={x}，且X?U（U精確數(shù)值的定量論域）T表示U上的一個(gè)定性概念，則x對(duì)于T的隸屬度為CT（x）∈[0，1]，是服從正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，則每一個(gè)隨機(jī)數(shù)x的表達(dá)式見(jiàn)式（4）。

將定性概念T從論域U到區(qū)間[0，1]映射在空間中的分布稱為云模型，簡(jiǎn)稱云（Cloud），每一個(gè)隨機(jī)數(shù)x為一個(gè)云滴，在云圖上為一個(gè)點(diǎn)。

1.3.2" 構(gòu)建云模型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

將城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)有效論域設(shè)置為[0，10]，其中[0，2）表示低風(fēng)險(xiǎn)、[2，5）表示較低風(fēng)險(xiǎn)、[5，7）表示中等風(fēng)險(xiǎn)、[7，9）表示較高風(fēng)險(xiǎn)、[9，10]表示高風(fēng)險(xiǎn)，分為5個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)應(yīng){V1，V2，V3，V4，V5}5個(gè)評(píng)語(yǔ)集，根據(jù)5個(gè)評(píng)語(yǔ)集計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)云的數(shù)字特征值（Ex，En，He）（表4），并繪制出標(biāo)準(zhǔn)云圖[9]（圖3）。

式中：Bimax、Bimin為區(qū)間i上的最大、最小邊界值，k取值為0.05。

表4" 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分及對(duì)應(yīng)的特征值

V={V1，V2，V3，V4，V5}，Vi表示一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用專家打分法按照區(qū)間[0，10]對(duì)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別進(jìn)行打分。評(píng)價(jià)矩陣見(jiàn)式（6）。

第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的第j個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣為CUj，其各二級(jí)指標(biāo)層面評(píng)價(jià)指標(biāo)云（Exj，Enj，Hej）的基本計(jì)算方法如逆向云發(fā)生器步驟，公式具體應(yīng)用見(jiàn)式（7）—（10）。

得出各二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指標(biāo)云，將評(píng)價(jià)指標(biāo)云與各二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重代入式（11），可得到各一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)云。將各一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)云與各一級(jí)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)重代入下式（11），可得出最終的綜合評(píng)價(jià)云。

根據(jù)計(jì)算出的評(píng)價(jià)指標(biāo)云，運(yùn)用Matlab軟件繪制對(duì)比云圖，與劃分的區(qū)間[0，2）低風(fēng)險(xiǎn)、[2，5）較低風(fēng)險(xiǎn)、[5，7）中等風(fēng)險(xiǎn)、[7，9）較高風(fēng)險(xiǎn)、[9，10]高風(fēng)險(xiǎn)與繪制出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)云對(duì)比，得出評(píng)價(jià)結(jié)果。

2" 實(shí)例分析

以貴陽(yáng)軌道交通1、2、3號(hào)線為例，將SEM-CM評(píng)價(jià)模型運(yùn)用在實(shí)際中，邀請(qǐng)軌道行業(yè)內(nèi)具有經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的專家及工作人員對(duì)貴陽(yáng)軌道交通實(shí)際運(yùn)營(yíng)安全的調(diào)查問(wèn)卷打出分值。

2.1" 權(quán)重計(jì)算

運(yùn)用SPSS進(jìn)行信效度檢驗(yàn)，Cronbach'α為0.853，KMO為0.895，Bartlett顯著結(jié)果為0.000，信效度檢驗(yàn)較好，將檢驗(yàn)通過(guò)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SEM模型中進(jìn)行適配度檢驗(yàn)，一階模型適配度較好，運(yùn)算出二階模型適配度值結(jié)果為χ2/df=1.112，AGFI=0.989，GFI=0.978，CFI=0.996，IFI=0.998，TLI=0.985，RMSEA=0.019，適配度均通過(guò)。最后，運(yùn)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的路徑系數(shù)，通過(guò)公式算出評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重（表5）。

2.2" 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)各專家及工作人員對(duì)貴陽(yáng)軌道交通運(yùn)營(yíng)安全的評(píng)價(jià)意見(jiàn)，可通過(guò)云模型得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)字特征值見(jiàn)表6。

由式（11）計(jì)算出貴陽(yáng)軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)綜合云的數(shù)字特征為（2.760，0.243，0.063），為風(fēng)險(xiǎn)較低，與實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況相符合，評(píng)價(jià)云圖如圖4所示。

3" 結(jié)論

從設(shè)施設(shè)備層面、管理層面、人為因素、自然環(huán)境4個(gè)方面構(gòu)建城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用SPSS對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行信效度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)通過(guò)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Amos中，對(duì)SEM模型一階、二階適配度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)均通過(guò)，表明數(shù)據(jù)真實(shí)較好，通過(guò)SEM模型得出路徑系數(shù)，通過(guò)公式計(jì)算出各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

運(yùn)用CM模型，使用Matlab軟件繪制出標(biāo)準(zhǔn)云圖，再運(yùn)用各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重運(yùn)算出相應(yīng)云數(shù)字特征，繪制出各評(píng)價(jià)指標(biāo)云圖與標(biāo)準(zhǔn)云圖相比較，得出結(jié)果與實(shí)際例子真實(shí)情況相符，驗(yàn)證了運(yùn)用SEM-CM模型對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)具有客觀性較強(qiáng)、可信度較高的優(yōu)勢(shì)。

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