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 資源環(huán)境與安全工程學院，湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大學煤礦安全開采技術湖南省重點實驗室，湖南 湘潭 411201)

0 引言

化工領域的技術革新，促使危險化學品(以下簡稱?；?的工業(yè)產(chǎn)量和運輸量逐年遞增。鑒于我國公路基礎建設發(fā)達，交通系統(tǒng)的連貫性和靈活性使得道路運輸成為?；菲髽I(yè)供應的最佳選擇。?；返缆愤\輸事故具有概率低、后果重等典型特點，事故率一般在10-6～10-8之間，但因?；愤\輸類型復雜，運輸量大，影響風險因素多，運輸風險不容小視[1]。

近年國內(nèi)外諸多學者針對?；愤\輸風險評估領域進行研究，并取得一定成果，如任常興等[2]在運輸?；凤L險分級指數(shù)的基礎上，從人、機、環(huán)境的角度進行風險源辨識與分析，提出?；愤\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”尖點突變模型，能科學、客觀地評價危化品道路運輸實際情況；Zhang等[4]利用信息擴散理論對危險化學品運輸事故率進行評價，并利用GIS仿真技術對危險化學品運輸事故結果進行分析；Li等[5]利用自回歸滑動平均模型(Auto-Regressive and Moving Average Model，ARMA)時間序列模型對近年來的危化品道路運輸事故進行統(tǒng)計，并預測未來發(fā)生事故的頻率。上述研究分別從優(yōu)化選線、風險分析、概率預測等方面對?；愤\輸進行安全評價，一定程度上能夠預防事故的發(fā)生，但評價過程都是基于評價指標體系和風險概率推測且評價指標具有模糊性和隨機性，無法得出真實的風險等級反映運輸狀態(tài)，評價結果局限性較大。

鑒于此，采用改進模糊層次分析法[6-7](Improved Fuzzy Analytic Hierarchy Process，F(xiàn)AHP)進行風險分級評價，該方法與層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)相比，在其基礎上加入模糊綜合評判法，通過定性和定量分析，減輕權重計算量；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，同時避免指標模糊性、隨機性和指標難以度量等問題。通過構建?；返缆愤\輸風險評價指標體系，計算各級指標權重大小，通過模糊數(shù)學原理將各評價指標定量，進行風險分級綜合評價，通過實例研究，確定所屬風險等級，驗證該方法在?；愤\輸領域的可行性。

1 危化品道路運輸風險評價指標體系的構建

?；返缆愤\輸被稱作“流動的炸彈”，作為高風險作業(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?；返缆愤\輸事故的發(fā)生，其原因往往是復雜、多樣的，而非某個單一的原因造成[8]。根據(jù)JT/T 617—2018《危險貨物道路運輸規(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《道路運輸爆炸品和劇毒化學品車輛安全技術條件》對車輛安裝和危化品檢查相關要求，通過對近年全國120起典型危化品道路運輸事故致因數(shù)據(jù)進行分析(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，將管理不當、人員失誤、車輛缺陷、道路隱患、環(huán)境影響和危化品處置不當?shù)?個因素作為一級指標，構建危化品道路運輸風險評價指標體系，如圖2。評價指標體系由3層組成，第一層為目標層；第二層為準則層，含6個一級評價指標；第三層為指標層，共有23個二級評價指標。

圖1 ?；返缆愤\輸事故致因統(tǒng)計

圖2 ?；返缆愤\輸風險評價指標體系

2 改進FAHP基本理論

2.1 構建模糊互補矩陣

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

表1 2指標之間比較標度取值表

(1)

式中：

R—模糊互補矩陣；

rij—指標i比指標j重要度賦值；

n—指標的個數(shù)。

(2)假設條件：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矩陣[10]。

2.2 構建模糊一致矩陣

(1)由模糊互補矩陣R=(rij)(n×n)，對矩陣的各行求和：

(2)

做數(shù)學變換：

(3)

式中：

rik—模糊互補矩陣指標i比指標k重要度賦值；

fij—模糊一致矩陣指標i比指標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i和指標j相比較的重要性與指標j和指標i相比較的重要性正好互補；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λ≥0.5，若rij≥λ，rjk≥λ，則rik≥λ；當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，當指標i比指標j重要，指標j比指標k重要時，則指標i一定比指標k重要；當指標i沒有指標j重要，指標j沒有指標k重要時，則指標i一定沒有指標k重要。

2.3 模糊一致矩陣權重計算

文中模糊一致矩陣各層級指標權重計算均采用式(4)進行：

(4)

式中：

wi—各指標權重；

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

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

wC-A=wC-B×wB-A

(5)

式中：

wC-B—指標層C指標對準則層B的權重；

wB-A—準則層B指標對目標層A的權重；

wC-A—指標層C指標對目標層A的權重。

2.5 模糊綜合評價

(1)建立評價因素集U，因素即為評價對象各級評價指標：

U=(u1，u2，…，un)

(6)

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

V=(v1，v2，…，vn)

(7)

(3)綜合評價。根據(jù)二級指標單因素評判矩陣及其相應的權重，對每個一級指標進行模糊綜合評判：

D=W×G

(8)

式中：

D—各一級指標的模糊綜合評判結果；

W—各一級指標下二級指標的權重向量；

G—一級指標各單因素評判矩陣。

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

3 實例應用

3.1 實例概況

據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，近3年H省有關?；愤\輸車輛事故共有99起，其中，國省道(含高速公路)發(fā)生涉?；愤\輸車輛事故61起，約占62%，危化品運輸事故防控形勢較為嚴峻，以該省某高速路段為例，運用改進FAHP進行危化品道路運輸風險分級綜合評價，為預防事故發(fā)生提出有效決策建議。

3.2 模糊評價過程

(1)建立評價指標集。根據(jù)?；返缆愤\輸風險評價指標體系，按式(6)分別建立一級指標的評價子集，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。建立模糊評價集合，評價結果分為5個風險等級：V={安全，較安全，一般，危險，很危險}，見表2。

表2 風險等級判定標準

(3)確定層級指標權重。邀請專家評分賦值，構建如下一級指標模糊互補矩陣：

以一級指標為例將模糊互補矩陣由式(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)計算可得準則層B的6個一級指標對目標層A的權重向量為：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對目標層A的權重，w2=0.187表示車輛因素B2對目標層A的權重，w3、w4、w5、w6分別表示道路、環(huán)境、管理、?；返戎笜藢δ繕藢覣的權重，同理可計算指標層C的23個二級指標對準則層B的權重。

(4)層級指標權重排序與結果分析。由式(5)可計算指標層C的指標對目標層A的權重，如：wC(1-6)-A=wC(1-6)-B1×wB1-A=(0.030，0.026，0.031，0.024，0.033，0.032)，將各指標權重由大到小排序，可得?；返缆愤\輸評價指標權重綜合排序結果，見表3。

表3 層級指標權重及排序

根據(jù)指標權重排序結果可知：?；返缆愤\輸相關風險因素的重要程度是不同的，有的影響較大，有的則很小。一級指標權重值：wB2>wB6>wB1>wB3=wB4>wB5，其中車輛和?；芬蛩貦嘀刂递^大，決定著運輸事故的走向形式，是風險預防主要考量方面；從二級指標權重分布來看，身體素質(zhì)狀況C5、車輛安全性能C7、地形地質(zhì)C11、道路交通實況C14、物流實時監(jiān)控C16、自身理化性質(zhì)C21權重均為所屬一級指標下權重最大的二級指標，應著重對待并制定相應預警方案。

綜合來看，該路段?；愤\輸事故風險主要來源為危化品、車輛及人員因素，首先身體素質(zhì)狀況C5在人員因素指標下占有最大權重值，從而得出作業(yè)人員健康狀態(tài)是否達標，對該路段運輸事故發(fā)生有一定導向作用，其次是車輛設備質(zhì)量檢修、?；愤\輸防護和企業(yè)與交管部門實時監(jiān)控排查力度是否到位也對該路段危化品運輸事故發(fā)生有著重要影響。

3.3 綜合分析評價與結論

(1)風險等級判定。邀請20位來自高校風險應急領域研究的專家，參考表2風險等級判定標準，以投票的方式，對該路段各指標進行風險等級判定，所得結果匯總，見表4。

表4 二級指標評判結果

(2)綜合分級評價。根據(jù)評判結果，構建各指標的評判矩陣，如一級指標人員因素的評判矩陣：

根據(jù)式(8)對一級指標人員因素進行模糊綜合評判：D1=W1×G1=(0.275，0.299，0.24，0.12，0.066)，同理可得其余5個一級指標評判結果，匯總構建?；返缆愤\輸風險綜合評判矩陣GA：

進行模糊綜合分級評價：DA=WB×GA=(0.222，0.266，0.235，0.149，0.128)，其中wB為一級指標權重向量，DA為綜合評價結果。根據(jù)最大隸屬度原則，H省該高速路段?；返缆愤\輸風險評級結果為“較安全”。

(3)結果分析。該路段危化品道路運輸風險等級為“較安全”，說明該路段風險管控達到合格標準，但評判結果中“危險”和“很危險”2個等級權重占有一定比值。通過對一級指標逐一分析發(fā)現(xiàn)，危化品因素評判結果中“很危險”等級權重為0.227，僅次于“較安全”級別，說明該路段?；愤\輸受制于自身理化性質(zhì)，潛在風險較大；其次，在對車輛因素進行評判中，等級“一般”和“危險”權重值接近，分別為0.258和0.24，說明該路段車輛故障風險隱患突出，事故發(fā)生概率較大，被一致決策為?；愤\輸事故致因主要來源；再有道路因素等級“危險”權重值為0.21，主要因為H省地形復雜、地勢險峻，橋梁隧道大多依山傍水而建，且該地區(qū)四季多雨，容易導致山體滑坡等災害，引發(fā)運輸事故。因此，應加大對該路段?；穼崟r運輸管理的監(jiān)控力度，進行車輛定期檢修，同時加強道路建造質(zhì)量監(jiān)察，規(guī)避自然災害，確保車輛暢通運行。

4 結論

基于改進FAHP對危化品道路運輸進行風險分級綜合評價，結合實例分析與研究，得出以下結論：

(1)以系統(tǒng)論中“4M”因素為出發(fā)點，結合法律法規(guī)條例和事故實例致因分析，構建?；返缆愤\輸風險評價指標體系，確定各評價指標權重，為避免評價指標模糊性、隨機性突出及指標間關系難以度量等問題，提出改進的FAHP，與層次分析法相比，是通過定性和定量分析，權重計算更為簡潔、精準；與傳統(tǒng)模糊層次法相比，則是加入模糊一致矩陣，進一步提升問題的一致性。

(2)采用該方法對H省某高速路段進行?；愤\輸風險分級綜合評價，評級結果為較安全，與實際相符合，但?；诽幹谩④囕v管理、道路狀況等方面風險隱患突出，為排查重點，較為真實反映運輸安全狀態(tài)，由此驗證該方法的可行性，為?；返缆愤\輸風險分析和預防提供可借鑒的理論依據(jù)。

(3)權重計算環(huán)節(jié)使用單一賦權方法，具有一定片面性，在今后研究中可將多種賦權方法結合，進行完善和改進。