吳必龍，劉作義

（北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044）

裝載加固[1]中的安全隱患一直是引發(fā)鐵路貨運(yùn)安全事故的重要風(fēng)險(xiǎn)源，確保裝載加固安全是鐵路運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)管控的重點(diǎn)內(nèi)容。在全路推行安全風(fēng)險(xiǎn)管理[2]的大背景下，加強(qiáng)裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)于提高鐵路安全管理水平具有現(xiàn)實(shí)意義。裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與評(píng)估是裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)，包括對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的感知與發(fā)現(xiàn)，以及針對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)分析其發(fā)生的可能性和損失后果，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等。

1 鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別[3]是指風(fēng)險(xiǎn)管理人員運(yùn)用有關(guān)知識(shí)和方法，收集有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)事件和損失后果等信息，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致潛在損失的風(fēng)險(xiǎn)因素。在構(gòu)建鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系前，先對(duì)裝載加固的安全影響因素進(jìn)行分析。

1.1 鐵路裝載加固安全影響因素

根據(jù)裝載加固及運(yùn)輸途中可能存在的危險(xiǎn)，將裝載加固安全影響因素劃分為貨物基本特性、裝載加固方案、加固材料 ( 裝置 )、運(yùn)輸設(shè)備、安全操作與管理和外部環(huán)境 6 類。

在 6 類影響因素中，貨物基本特性是指貨物自身特性和裝載加固要求，如尺寸、重量、狀態(tài)、包裝等。裝載加固方案包括貨物裝載方案、加固方法的設(shè)計(jì)和加固強(qiáng)度的計(jì)算等。加固材料 ( 裝置 ) 因素主要包括加固材料 ( 裝置 ) 的規(guī)格和質(zhì)量是否過關(guān)、作業(yè)人員的使用方法是否正確等。運(yùn)輸設(shè)備因素包括 3 個(gè)方面的內(nèi)容：運(yùn)輸線路的條件、運(yùn)載車輛的狀態(tài)、裝卸設(shè)備和計(jì)量檢測設(shè)備的運(yùn)用。安全操作與管理因素主要涉及人的管理，包括作業(yè)人員的素質(zhì)與技術(shù)水平、安全管理規(guī)章與制度的落實(shí)情況、職工業(yè)務(wù)培訓(xùn)與安全教育的開展情況、應(yīng)急預(yù)案的制訂等方面。外部環(huán)境因素包括自然環(huán)境 ( 如大風(fēng)、洪水、雷擊等 ) 和社會(huì)環(huán)境 ( 如鐵路沿線社會(huì)治安與居民素質(zhì)等 )。

1.2 鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系

根據(jù)鐵路裝載加固的作業(yè)流程和主要安全環(huán)節(jié)，裝載加固存在的風(fēng)險(xiǎn)事件可以分為裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)，裝載加固方案實(shí)施與作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)輸途中貨檢和計(jì)量安全檢測監(jiān)控設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)3 類。這 3 類風(fēng)險(xiǎn)事件都有對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因素。這些風(fēng)險(xiǎn)因素可以分為貨物基本特性引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)、裝載加固方案風(fēng)險(xiǎn)、加固材料 ( 裝置 ) 風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)、安全操作與管理風(fēng)險(xiǎn)和外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) 6 種，稱為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素；每個(gè)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素又包含更具體的風(fēng)險(xiǎn)因素，稱為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素。通過羅列風(fēng)險(xiǎn)核對(duì)表的方法統(tǒng)計(jì)各類風(fēng)險(xiǎn)事件存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別研究，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理的鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系。

2 鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

2.1 風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和損失大小等級(jí)劃分

風(fēng)險(xiǎn)包含風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的概率及可能造成的損失大小 2個(gè)方面。因此，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要綜合考慮這2 個(gè)方面，簡潔、直觀地表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。根據(jù)《 鐵路交通事故調(diào)查處理規(guī)則 》[4]( 以下簡稱《 事規(guī) 》)的有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場作業(yè)實(shí)際情況，借鑒多家鐵路局( 集團(tuán)/公司 ) 關(guān)于貨運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分辦法，得出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)劃分如表 1 所示，風(fēng)險(xiǎn)損失大小等級(jí)劃分如表 2 所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)劃分

表2 風(fēng)險(xiǎn)損失大小等級(jí)劃分

2.2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率等級(jí)和損失大小等級(jí)，建立鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣如表 3 所示。在表 3 中，將裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)劃分為很高、高、一般和較低 4 個(gè)等級(jí)，分別用 A、B、C、D 表示，各等級(jí)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下。

A 級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)很高 ( 高度風(fēng)險(xiǎn)，不可接受 )，具有突發(fā)性、源頭性、系統(tǒng)性的特征，可能導(dǎo)致的后果非常嚴(yán)重。對(duì)應(yīng)于《 事規(guī) 》中，可能導(dǎo)致一般 B 類 ( 旅客列車 C 類 ) 及以上事故發(fā)生，或者由于自然災(zāi)害、設(shè)備設(shè)施故障等突發(fā)性事件，已經(jīng)危及行車和人身安全，需要果斷采取措施解決的風(fēng)險(xiǎn)。

表3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)矩陣

B 級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高 ( 中度風(fēng)險(xiǎn)，不可接受 )，具有易發(fā)性、階段性、子系統(tǒng)性的特征，可能導(dǎo)致的后果嚴(yán)重。對(duì)應(yīng)于《 事規(guī) 》中，可能導(dǎo)致一般 C 類事故，需要立即采取措施解決的風(fēng)險(xiǎn)。

C 級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一般 ( 低度風(fēng)險(xiǎn)，不可接受 )，具有局部性的特征，可能導(dǎo)致的后果較大。對(duì)應(yīng)于《 事規(guī) 》中，可能導(dǎo)致一般 D 類事故，需要適時(shí)采取措施解決的風(fēng)險(xiǎn)。

D 級(jí)：風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低 ( 極低風(fēng)險(xiǎn)，可接受 )，具有個(gè)別性的特征，可能導(dǎo)致的后果較小，通常是漸近發(fā)展或局部性的風(fēng)險(xiǎn)。此風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需要繼續(xù)觀測其發(fā)展，以便采取相應(yīng)措施解決。

3 鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法

在歷史經(jīng)驗(yàn)和專家觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用層次分析法 ( Analytic Hierarchy Process，AHP )[5]和模糊數(shù)學(xué)[6]理論，提出鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法[7]。該方法的基本原理是：首先構(gòu)建鐵路裝載加固風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)；其次確定評(píng)判對(duì)象的因素集和評(píng)價(jià)集；再次分別確定因素集中各個(gè)元素的權(quán)重，以及其對(duì)于評(píng)價(jià)集中各元素的隸屬度；最后通過模糊合成運(yùn)算，歸一化和集化處理，得到模糊綜合評(píng)估的結(jié)果。

3.1 建立評(píng)估模型因素集和評(píng)價(jià)集

因素集中的元素包括影響評(píng)判對(duì)象的各種因素，用F表示，有F= {a1，a2，a3}，其中ai(i= 1，2，3 ) 代表風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系中的3類風(fēng)險(xiǎn)事件；并將其按照各自的一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素繼續(xù)細(xì)分為不同的子集，即ai= {bi1，bi2，…，bim}，其中bim是第i類風(fēng)險(xiǎn)事件的第m項(xiàng)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素；同理，將bim再細(xì)分，可以得到其二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素為bim= {cim1，cim2，…，cimn}。由此得到鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型。

評(píng)價(jià)集是由對(duì)評(píng)判對(duì)象可能做出的若干評(píng)估結(jié)果所組成的集合，根據(jù)裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分結(jié)果，將評(píng)價(jià)集劃分為 4 個(gè)等級(jí)，即

3.2 風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重值的確定

風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重值對(duì)評(píng)估結(jié)果的可信度有較大影響。利用層次分析法，通過專家打分構(gòu)造判斷矩陣，并且求得滿足一致性檢驗(yàn)的矩陣特征值和特征向量，進(jìn)而可以得到各層級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重值。

3.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)層次分析法的判斷尺度，以因素集內(nèi)上一層某元素作為判斷基準(zhǔn)，對(duì)與之相關(guān)的下一層元素的相對(duì)重要性進(jìn)行兩兩比較，從而建立一系列的兩兩判斷矩陣X= (xpq)n×n如下。

式中：xpq表示p因素相對(duì)于q因素的重要程度，xpq＞0 且有xqp= 1/xpq。xpq值越大，代表p因素比q因素的重要程度越高； 其值等于 1 時(shí)， 代表 2 因素的重要性大體相當(dāng)。

3.2.2 計(jì)算相對(duì)權(quán)重

利用幾何平均法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)因素相對(duì)權(quán)重的值，具體過程如下。

（1）求判斷矩陣每行元素的幾何平均值。

（3）計(jì)算判斷矩陣的最大特征值λmax。式中：(Xω)p為向量Xω的第p個(gè)元素。

（4）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。計(jì)算出λmax后，可以根據(jù)公式⑹、⑺計(jì)算一致性指標(biāo) CI 和隨機(jī)一致性比率CR的值。當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，說明判斷矩陣和求出的相對(duì)權(quán)重達(dá)到了要求；否則，對(duì)判斷參數(shù)xpq進(jìn)行調(diào)整和修正，重新構(gòu)造新的判斷矩陣。

CI= (λmax-n)/(n- 1 ) ⑹CR=CI/RI⑺RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，該指標(biāo)是通過多次(500次以上)重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)判斷矩陣特征根計(jì)算之后取算術(shù)平均得到的，可以查表獲得。

3.3 一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)估

3.3.1 一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隸屬度評(píng)判矩陣

通過專家打分和歸一化處理，分別確定評(píng)判對(duì)象對(duì)評(píng)價(jià)集中各個(gè)元素的隸屬度值。設(shè)因素集中的二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素cimn對(duì)評(píng)價(jià)集中第j個(gè)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的隸屬度為t?jimn，則對(duì)cimn進(jìn)行單因素評(píng)估的結(jié)果可以用隸屬度評(píng)判向量Timn表示為

將二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素隸屬度評(píng)判向量Tim1，Tim2， …，Timn組成一個(gè)總矩陣Tim，即為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素bim的隸屬度評(píng)判矩陣。

3.3.2 一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)估

根據(jù)通過層次分析法得到的各二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重分配向量ω'im= (ω?imn) 和一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素的隸屬度評(píng)判矩陣Tim，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論中的模糊算子可以求得一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素綜合評(píng)判向量Zim，即這里選取加權(quán)平均型算子M( ·，○+ ) 進(jìn)行模糊運(yùn)算如下。

式中：為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素bim在j風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別下的評(píng)估結(jié)果。若Zim的各分量之和不為 1，則還需要對(duì)其進(jìn)行歸一化處理。利用最大隸屬度法進(jìn)行集化處理，最終得到一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素bim的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在得出bim綜合評(píng)判向量的基礎(chǔ)上，可以用類似方法繼續(xù)向上進(jìn)行評(píng)估。將bim的綜合評(píng)判向量Zim組合起來，成為ai的隸屬度評(píng)判矩陣，再與一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重分配向量= (ωim) 進(jìn)行模糊計(jì)算，得到ai的綜合評(píng)估結(jié)果。

4 算例

應(yīng)用上述鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法，給出鐵路裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)事件的模糊綜合評(píng)估實(shí)際算例。

4.1 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重值

按照裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)事件

a1的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)果，可以構(gòu)建如圖 1 所示的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型。通過專家打分，分別建立a1至b1m層及b1m至c1mn層的判斷矩陣如表 4 至表 8 所示，求出權(quán)重值如表 9 所示。

4.2 生成評(píng)判矩陣

對(duì)專家打分得出的各二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素c1mn風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)結(jié)果進(jìn)行整理，得出二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素的隸屬度如表10 所示。

4.3 模糊綜合評(píng)估

利用加權(quán)平均型算子進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，可以得到各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)評(píng)價(jià)集的綜合評(píng)判向量。對(duì)向量進(jìn)行集化，得到模糊綜合評(píng)估結(jié)果如表 11 所示。

由表 11 可知，在導(dǎo)致裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素中，貨物基本特性、安全操作與管理的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最低，屬于 D 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，裝載加固方案和加固材料 ( 裝置 ) 的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，屬于 C 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注，并且采取合理措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制；在二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素中，c112，c121，c123，c131，c132，c145的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高，屬于 C 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注，并且采取合理措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為 C 級(jí)，雖然風(fēng)險(xiǎn)程度屬于低度風(fēng)險(xiǎn)，但仍然不可接受，需要適時(shí)采取措施控制風(fēng)險(xiǎn)，與現(xiàn)場實(shí)際情況基本吻合。實(shí)例進(jìn)一步驗(yàn)證了該評(píng)估方法的可行性和有效性。

圖 1 裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)因素 3 級(jí)遞階結(jié)構(gòu)

表4 a1 至 mb1 層次兩兩判斷矩陣

表5 b11 至 nc11 層次兩兩判斷矩陣

表6 b12 至 nc12 層次兩兩判斷矩陣

表7 b13 至 nc13 層次兩兩判斷矩陣

表8 b14 至 nc14 層次兩兩判斷矩陣

表9 裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重表

表10 裝載加固方案設(shè)計(jì)及審批受理風(fēng)險(xiǎn)隸屬度

表11 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

5 結(jié)束語

通過引入風(fēng)險(xiǎn)管理理論與方法，研究鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估技術(shù)，分析影響鐵路裝載加固安全的因素，提出鐵路裝載加固安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估方法，該方法將定性與定量方法相結(jié)合，綜合運(yùn)用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)裝載加固的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。由實(shí)際算例的結(jié)果可知，通過該方法得到的評(píng)估結(jié)果比較符合現(xiàn)場實(shí)際，具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

[1] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路貨物裝載加固規(guī)則[M]. 北京：中國鐵道出版社，2006.

[2] 中華人民共和國鐵道部運(yùn)輸局. 關(guān)于全路貨運(yùn)系統(tǒng)推行安全風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)施意見[J]. 鐵道貨運(yùn)，2012，30(5)：48-51.

[3] 劉 鈞. 風(fēng)險(xiǎn)管理概論[M]. 3版. 北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[4] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路交通事故調(diào)查處理規(guī)則[J]. 鐵道貨運(yùn)，2008，26(7)：39-47.

[5] 張炳江. 層次分析法及其應(yīng)用案例[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[6] 謝季堅(jiān)，劉承平. 模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M]. 4版. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.

[7] 張 莉，蓋宇仙. 運(yùn)用改進(jìn)層次分析法評(píng)價(jià)闊大貨物裝載加固方案[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2006，28(6)：70-72.