基于模糊层次分析法的地铁施工阶段安全风性评估

闫竑宇

【摘要】地铁施工阶段技术复杂、不确定因素多，发生风性的概率较大且风性损失后果严重。为降低地铁施工安全风性，需对其进行风性评估。根据工程实际情况，从人一物一环等影响因素考虑，识别地铁施工现场的的主要风性源，采用模糊层次分析法计算风性发生的概率，并确定风性等级；对结果进行分析，提出相应对策，提高安全水平。

【关键词】地铁安全管理；风性；模糊层次分析法；风性等级

一、引言

地铁施工周边环境复杂多变，不确定因素多，造成人员伤亡、财产损失、环境破坏的现象时有发生。合理的的风性管理能降低事故的发生，Einstein H. H.分析风性特点，认为遵循风性管理的相关理念有助于减少事故的发生[1]，应国柱使用非线性模糊算子建立修正的模糊综合评价模型[3]；刘波构建模糊判断矩阵，进行灵敏度分析[4]。本文通過实地考察青岛地铁工程，使用模糊层次分析法建模，采用专家打分法计算出风性影响因素所占的比例，在该比例的基础上通过建立模糊关系矩阵来确定风性大小并划分等级。

二、模糊层次风性评估模型

（一）建立风性因素集U和风性评价集V

U代表评价指标，V代表指标下的发生的级别，其中V1-V5分别代表引发风性的可能性为安全、较安全、临界、较危性、危性。

（二）层次分析法确定风性指标权重

将风性评定结构分为三层，利用1-9标度法测评风性指标，通过赋值得出两者重要度，列出矩阵A，再根据第一级风性指标计算出相对权重W以及二级权重Wi。

①将判断矩阵A的每一列向量进行归一化处理，得到B=（bij）n*n，其中bij=aij/∑akj，（i，j=1，2，3，…，n）

②将归一化矩阵B的行向量的元素相加，Mi=∑bkj（i，j=1，2，3，...，n）③将向量M=（M1，M1，…，Mn）归一化，Wi=Mi/∑Mj（i，j=1，2，3，...，n），则W=[W1，W1，...，Wn]T④计算一致性比率CR，CR=CI/RI，若CR<0.1，则符合要求；否则重新赋值计算判断矩阵。

（三）单因素模糊评判矩阵

评价指标U中任一指标ui，对评价集V中vij的隶属向量为：其中Ri=（ri1 ri2 ri3 ri4 ri5），ri1=vij/∑vim，，vij代表对ui有vij的描述，将所有评价因素的描述成判别矩阵：R'=（R1 R2 R3 R4R5）T。

（四）一级和二级模糊综合评判

由前面的各项测评因素中确定评判矩阵R'和二级权重指标Wi，再进行模糊运算得出一级评判向量值：Bi=Wi*R。通过相互对比和二级模糊综合评判R，得到二级模糊综合评判：RA=W*R。

（五）确定施工风性等级

统计专家评分结果，经多次测评和若干次意见征求后，进行等级评价，利用R=R*U，在各组合的形式下，将数据和意见反复核查以及修改，分析风性等级，并根据实际风性采取措施。

三、工程实例

人民会堂站为青岛某地铁站起点，车站位于市南区大学路与太平路交叉口，沿太平路呈西北东南向布置。采用暗挖法施工，大跨单拱双层结构形式。车站共设置3个出人口、2组风亭、1个换乘通道及2个过街通道。

（一）风性因素识别及权重计算

使用AHP确定指标权重，比较风性因素的重要性，构造判断矩阵，判断矩阵的特征向量、特征值，并检验一致性，最后确定权重。A：地铁施工安全风性；B1-B5：组织管理制度0.3199，现场管理0.4337、设备管理0.0607、防护0.1337、职业健康0.052；C11-C15：人员设置0.0634、管理责任制0.5128、检查制度0.2615、上报制度0.0333、应急制度0.1290；C21-C25：现场围挡0.1024、封闭性管理0.1024、场地管理0.2452、材料堆放0.0459、现场防火0.5042：C31-C33：设备质量0.6370、装卸0.2583、维修保养0.1047；C41-C43：防护用品0.4545、防护设施0.4545、安全标识0.0909；C51-C53：生活设施条件0.6370、保健急救条件0.1047、施工作业环境0.2583。

（二）安全风性等级模糊评价

1.一级模糊综合评判

安全风险性评价过程中，对于安全风险检查制度，请10位专家对其打分。统计得到C13对于安全少L性评价集合V的隶属向量R13=（0.7，0.3，0，0，0）。同理，根据Bi=Wi*R'分别得到其他安全因素对V的隶属向量：

B1=[0.5746 0.4254 0 0 0]

B2=[0.5693 0.3803 0.0504 0 0]

B3=[0.5702 0.4089 0.0209 0 0]

B4=[0.8545 0.1454 0 0 0]

B5=[0.5839 0.4056 0.0105 0 0]

2.二级模糊综合评判

因素集U的模糊关系矩阵为：R=（B1，B2，B3，B4，B5）T，U中各指标的权重为W=[0.3199 0.1337 0.0607 0.1337 0.0320]，二级模糊综合评价的结果为RA=W*R=[0.5997 0.3515 0.0487 0 0]，即该项目59.9%和35.15%均处于较安全的状态，4.87%处于较安全与危性的临界状态，根据隶属度原则，该风性管理属于安全状态。

（三）安全风性水平评价

根据测评显示，该项目风性指标均达到安全性能，其中安全防护体现出高水平，其他指标安全程度均一般，需要进一步加强提高安全知识和培训力度，提高安全管理水平。

四、结论

结合青岛某地铁工程，利用模糊层次综合评判法，评估地铁施工阶段的风性，依据评价结果中各个评价指标的重要性，应从安全风性组织管理制度的建设、安全教育与培训、现场管理、安全防护、设备管理、职业健康几方面有针对性的进行风性控制。

参考文献：

[1]Einstein H.H.Risk and risk analysis in rock engineering[J].Tunneling andUnderground Space Technology，1996，11（2）：14-55.

[2]应国柱，汪鹏程，朱大勇，等基于模糊综合评价模型的地铁施工风性评估[J].地下空间与工程学报，2016，12（2）：539-545.

[3]翁勇南，芦毅，王敏，等.北京地铁安全管理能力综合评估体系研究[J].都市快轨交通，2015，28（6）：49-54.