馬 欣

(陜西省交通運輸發(fā)展研究中心， 陜西 西安 710000)

危險貨物運輸是鐵路貨物運輸?shù)闹匾M成部分。近年來，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展的需要，危險貨物運輸量急劇增加，而同時，由于危貨運輸造成的突發(fā)事件頻繁發(fā)生[1]。根據(jù)歐洲某研究結(jié)果顯示：在近70年發(fā)生的3 222起危險貨物事故中,41%是在運輸過程中發(fā)生的[2]。因此，對危貨運輸途中的風(fēng)險進行評估，并對事故誘發(fā)因素加以分析，找出事故誘因的關(guān)鍵因素，對鐵路危貨運輸具有十分重要的意義。

目前，國內(nèi)外對于危險貨物運輸風(fēng)險展開了廣泛研究，例如吳宗之[3]等通過對國內(nèi)200起典型危險品公路運輸事故進行統(tǒng)計，應(yīng)用概率分析的方法進行研究，指出交通事故是主要原因；曹雪玲[4]等通過分析研究鐵路危貨運輸現(xiàn)狀，提出了信息化管理方法；殷原[5]等應(yīng)用模糊評價的方法對鐵路專用線危貨運輸安全狀況進行評價。以上方法在危貨運輸風(fēng)險評估中具有一定的代表性并取得了一定的成果，但缺少對運輸過程中各環(huán)節(jié)可能致因因素的系統(tǒng)分析，本文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建鐵路危險貨物運輸過程中事故致因網(wǎng)，并對運輸過程中的風(fēng)險進行評估。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論由于其系統(tǒng)性及其復(fù)雜性，被廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域的研究，例如軌道交通網(wǎng)絡(luò)[6]、城市立體交通網(wǎng)絡(luò)[7]、高速鐵路網(wǎng)絡(luò)[8]等。本文中根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本特點，結(jié)合鐵路危險貨物運輸過程，對運輸途中各環(huán)節(jié)的影響因素進行分析，構(gòu)建鐵路危險貨物運輸復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并對該模型中各致因因素進行分析，從而找出關(guān)鍵致因因素，在實際中通過加強對關(guān)鍵因素的控制，從而降低事故發(fā)生的概率。同時，本文中結(jié)合模糊層次分析法，將各致因因素進行分類，構(gòu)建評價模型，對三大評價指標(biāo)體系進行評價。

1 模型構(gòu)建

1.1 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建鐵路危險貨物運輸復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型過程中，關(guān)鍵的一步即對點及線進行合理的定義。吳建軍等[9]在研究城市交通系統(tǒng)復(fù)雜性時用節(jié)點表示交通狀態(tài)，用邊表示交通狀態(tài)的演化關(guān)系，交通狀態(tài)表現(xiàn)為車輛的位置信息，從而構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，進行更深入的分析。馬欣等[10]在研究7.23甬溫鐵路事故時，將點定義為該事故的各誘導(dǎo)因素，將線定義為各因素之間的相關(guān)影響，構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。基于此，本文中在研究危險貨物運輸時用節(jié)點表示在危險貨物運輸過程中造成威脅的因素，用邊表示各因素之間的相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，具體步驟如下：

STEP1：分析鐵路危險貨物運輸過程中的各主要影響因素。

STEP2：結(jié)合事故案例及文獻學(xué)習(xí)等，找出各因素之間的相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建鄰接矩陣。

STEP3:根據(jù)鄰接矩陣，構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并對該模型進行相應(yīng)的分析。

鐵路運輸?shù)奈ｋU貨物分為9類25項[11]，每類貨物由于沸點、閃點、熔點、自燃溫度、比重、水溶性、蒸汽比重、爆炸極限范圍、蒸汽壓、毒害性、允許濃度等理化性質(zhì)不同，發(fā)生事故的類型和危害性也有差別[12]。本文中結(jié)合國內(nèi)外研究資料，以危險貨物第3類易燃液體-汽油的運輸過程為例[13]，分析歸納導(dǎo)致影響汽油運輸安全的因素共計89項，見表1。

表1 鐵路汽油危貨運輸過程主要影響因素

續(xù)表1

分析表1中的各因素，結(jié)合實際情況、文獻資料查閱[14]及小組討論等方法，研究各因素之間的相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建各因素間鄰接矩陣，并構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

圖1 鐵路汽油危險貨物運輸復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

1.2 基于模糊層次分析法構(gòu)建危貨運輸評估模型

通過文獻學(xué)習(xí)，目前對于鐵路危險貨物運輸主要從人或管理上的懈怠或貽誤因素，危險貨物及設(shè)備因素、環(huán)境的脆弱性和不安全狀態(tài)三大方面入手進行分析和評價[15-16]。在本文的研究中，以該三大方面的影響因素作為第一層評價因素，以上文中具體89個因素作為第二層評價因素，并根據(jù)各影響因素的具體特性，將第二層評價因素歸類于第一層評價因素，從而進行進一步的分析，具體如表2。

表2 鐵路危險貨物運輸評價體系

2 模型分析

2.1 基本定義

1)節(jié)點的度。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點的度指該網(wǎng)絡(luò)中，與某節(jié)點相連接的邊的個數(shù)。通常情況下, 在N×N鄰接矩陣中，節(jié)點i的度ki可采取下式進行計算

(1)

式中：N指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點總數(shù)；aij指在該網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點i相連接的邊的個數(shù)。

2)各因素權(quán)重。在該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型中，定義各節(jié)點度值與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點總數(shù)之比表示該因素所占的權(quán)重，則每個節(jié)點所代表的因素的權(quán)重值wi可通過下式計算

wi=ki/N.

(2)

式中：N指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點總數(shù)。

并根據(jù)一級評價指標(biāo)將各因素的權(quán)重值進行歸一化，即

(3)

式中：m指因素i所在的一級評價指標(biāo)中所含的因素個數(shù)。

則第一層評價因素j的權(quán)重向量為

(4)

(j=1,2,3;m表示第一層因素j中所含的因素個數(shù))

3)各因素評價值。文章中為了比較形象的反映出各致因因素本身對于鐵路危險貨物運輸?shù)挠绊?，采用百分制等級評分，建立評價標(biāo)準(zhǔn)集V，如表3所示，則評語集記作V={v1,v2,v3,v4,v5}。

表3 鐵路危險貨物運輸評語集

(5)

5)模糊評價。應(yīng)用模糊綜合評價[15]的方法進行評價，其評價結(jié)果是被評事物對各等級模糊子集的隸屬度，構(gòu)成一個模糊向量，而不是一個值。對于第一層因素的評價結(jié)果可根據(jù)下式進行計算

( 6)

式中：“°”為加權(quán)平均型模糊算子。

6)綜合評價。對該危貨運輸網(wǎng)絡(luò)進行綜合性評價，主要是對第一層評價因素的模糊評價結(jié)果進行合成，這里，綜合考慮第一層三個評價因素間的關(guān)系，選用加法合成的方法進行最終綜合評價

O=λ1B1+λ2B2+λ3B3

(7)

2.2 提出假設(shè)

在對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進行分析時，通常對該網(wǎng)絡(luò)的度分布、聚類系數(shù)、網(wǎng)絡(luò)直徑、平均最短距離、網(wǎng)絡(luò)效率等統(tǒng)計特性進行分析，從而進一步了解網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性及動力學(xué)特性。在本文中，為了對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的鐵路危險貨物運輸評估體系進行分析，應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計特性及動力學(xué)特性，特做出以下假設(shè)：

假設(shè)1：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的度值反映了該節(jié)點所代表因素與其他因素之間的影響程度

假設(shè)2：節(jié)點的權(quán)重值體現(xiàn)了該節(jié)點所代表因素對事故的影響程度由上文可知，本文在構(gòu)建鐵路危險貨物運輸致因網(wǎng)絡(luò)時，用邊表示各因素之間的相關(guān)關(guān)系，因此在該網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點的度完全可以反映該節(jié)點對事故的影響及重要程度，假設(shè)1成立。又由于節(jié)點度值反映了該節(jié)點與其他節(jié)點的相關(guān)關(guān)系，因此該因素與其他因素間影響越密切，越有可能觸發(fā)其他因素處于危險狀態(tài)從而誘導(dǎo)事故發(fā)生，因此代表該因素的節(jié)點的權(quán)重值可反映其對事故的影響程度，假設(shè)2成立。

3 模型計算

計算該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的權(quán)值結(jié)果如表4所示。

節(jié)點的權(quán)重值反映了該節(jié)點對事故的影響程度，同時可以反映出其與其他各節(jié)點的相互影響關(guān)系，節(jié)點的權(quán)重越大，該節(jié)點所代表因素與其他因素影響及對事故影響越大，則該因素的安全狀態(tài)情況對其他因素的影響也就越大，對其進行有效控制則會影響更多因素的狀態(tài)，進而減少事故的誘導(dǎo)因素，控制事故發(fā)生。經(jīng)分析，在鐵路汽油危險貨物運輸復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，位于前五位的誘導(dǎo)因素分別為：車輛及安全狀況、車輛通行阻力、火源、部門的組織協(xié)調(diào)能力、線路線性復(fù)雜性，因此，在鐵路危險貨物運輸過程中，對車輛的性能及安全狀況進行徹底檢查，保證車輛狀況良好，并在運輸過程中注意隔絕火源等，可以有效減少汽油鐵路運輸途中的事故率，保證運營安全。

表4 各危害因素權(quán)重值

根據(jù)上文定義，求出第一層評價因素中人或管理上的懈怠或貽誤因素的權(quán)重向量W1得：

0.03,0.05,0.06,0.02,0.09,0.05,0.02,0.03,

0.04,0.05,0.05,0.02,0.02,0.03,0.03,0.02,

0.04,0.03,0.01,0.01,0.02,0.03,0.01,0.02,

0.01,0.01,0.01,0.01,0.03)

(8)

評價矩陣R1為：

(9)

則計算可得B1為：

B1=W1°R1=

[0 0.057 0.591 0.287 0.065]

(10)

同理，計算可得B2為：

B2=W2°R2=

[0 0.101 0.234 0.551 0.114]

(11)

計算可得B3為：

B3=W3°R3=

[0 0.201 0.435 0.351 0.013]

(12)

則：O=λ1B1+λ2B2+λ3B3=

[0 0.120 0.420 0.396 0.064]

(13)

根據(jù)鐵路危險貨物運輸評語集的評價指標(biāo)為 [危險 較危險 一般 較安全 安全 ]；據(jù)計算，各指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重值分別為[0 0.120 0.420 0.396 0.064]，由于0.420>0.396>0.120>0.064>0，所以評價因素[一般]對應(yīng)的權(quán)重值最大，說明在該危

貨運輸過程中存在較大的安全隱患。同時，從人或管理上的懈怠或貽誤因素，危險貨物及設(shè)備因素、環(huán)境的脆弱性和不安全狀態(tài)這三個第一層評價因素的評價結(jié)果來看，分別在一般、較安全、一般的權(quán)重值最大，說明在該危貨運輸過程中，加強對人為因素的管理，是減少事故發(fā)生的有效途徑。同時，運輸環(huán)境對事故的發(fā)生也有較大的影響，因此，可以根據(jù)運輸環(huán)境及季節(jié)，制定有效的運輸方案。

4 結(jié)論及展望

本文中應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，構(gòu)建鐵路危險貨物運輸復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，對影響運輸過程的各因素進行分析，從而可以得出各因素的影響權(quán)重值，找出對事故影響最大的因素，并對所有因素的重要程度可進行排序，這在運輸過程為減少事故的人力、財力部署具有重大的意義。同時，將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與模糊層次分析法結(jié)合起來，通過選取合適的第一層評價因素，對所有影響因素進行整合，并采用模糊綜合評價的方法，對該運輸網(wǎng)絡(luò)進行評價，可以幫助我們對危險貨物運輸?shù)恼w性風(fēng)險有一定的認(rèn)識。

通過本文研究，使得我們在宏觀及微觀上均對危險貨物運輸有一定的認(rèn)識，可以使我們對運輸過程進行有針對性的控制。但是，由于資料文件來源及個人認(rèn)識的局限性，對于鐵路危險貨物運輸過程中影響因素歸納還不全面，本文中僅主要圍繞汽油類危貨運輸展開，在后續(xù)的研究中可擴展研究面，對所有危貨運輸進行更全面的學(xué)習(xí)，從而為運輸過程提供更加有效的指導(dǎo)。