基于动态模糊理论的铁路危险货物办理站运输安全评价研究

高海燕，张博昊

（1. 兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州 730070；2.中国路桥工程有限责任公司 塞尔维亚办事处，塞尔维亚贝尔格莱德 11000）

0 引言

在铁路运输中，凡具有易燃、易爆、易腐、毒害、放射性等特性，在存储、装卸、运输过程中易造成人员伤亡和财产损失而需要特别防护的货物均为危险货物。目前，我国铁路危险货物运输主要存在危险货物种类繁杂、储运要求高，长途运输需求高、运距不断增加，运输组织及协调复杂等问题，铁路部门对危险货物运输的安全性要求越来越高，因而迫切需要加强危险货物的运输组织，降低危险货物运输带来的风险[1-2]。而对危险货物运输安全作出科学合理的评价，是降低运输安全隐患、提高运输效率的关键[3]。

国内外学者在铁路危险货运安全评价方面进行了一定的研究。例如，李颖[4]建立了铁路危险货物运输模糊综合评价模型，通过设计安全检查表，采用圆形分布隶属函数确定安全等级模糊特征量；王爽[5]建立了基于层次分析法的多级模糊综合分析法，对铁路危险货物办理站进行定量分析；张超[6]建立了基于多层次灰色评价法的铁路危险货物运输安全指标体系，应用灰色评价原理进行评价。以上研究虽然客观地反映了各因素对货运安全的影响，但由于其评价方法具有“静态性”而无法反映各个影响因素对货物安全的变化趋势[7-8]。

为此，采用动态模糊理论对铁路危险货物办理站运输安全进行“动态性”评价，根据各影响铁路危险货物办理站运输安全因素指标的变化趋势，有针对性地采取相应的改进措施，为铁路危险货物办理站的运营安全管理提供理论参考。

1 基于动态模糊理论的铁路危险货物办理站运输安全评价模型

1.1 确定评价指标权重

由于铁路危险货物办理站安全管理过程复杂，为了使评价过程更全面、评价结果更科学准确，通过构造三角模糊数互补判断矩阵，结合三角模糊运算和模糊评价值计算，对各指标的权重进行判定[9]。

（1）专家评分。确定一级评价指标集X={X1，X2，…，Xi，…，Xn}，其中n表示一级指标的个数，第i个一级指标的二级指标可表示为Xi= {xi1，xi2，…，xip，…，xim}，m表示二级指标的个数。成立专家小组，构建专家集A= {A1，A2，…，Aq，…，Ak}，k代表专家的个数。设定评判标度，由专家根据评判标度对各指标进行评分。评判标度如表1所示。

表1 评判标度Tab.1 Judgment scale

（2）建立三角模糊互补判断矩阵。根据专家评分，采用加权法集合各个专家的偏好信息，建立三角模糊数互补判断矩阵，其中，λq表示第q个专家的加权系数表示第q个专家对第i个指标和第j个指标的重要性比较评分。

式中：Mij为指标i对指标j在模糊判断矩阵中的取值；⊗表示模糊数乘号；mij表示专家给出的标度；lij为模糊度的最小值；uij为模糊度的最大值。

（4）计算模糊评价值的期望。

式中：li为第i个指标模糊度的最小值，为第i个指标的标度，；ui为第i个指标模糊度的最大值

（5）确定评价指标权重。对模糊评价值的期望进行归一化处理，可得到评价指标权重Wi。

1.2 确定评价结果集

1.3 建立动态模糊评价矩阵

k个专家对第i个一级指标的第p个二级指标的动态模糊评价值用向量可表示为

式中：为加权集合k个专家的偏好信息，得到的第i个一级指标的第p个二级指标的动态模糊评价值在第s个越来越差评价等级中评分；为加权集合k个专家的偏好信息，得到的第i个一级指标的第p个二级指标的动态模糊评价值在第s个越来越好评价等级中评分。

第i个一级指标中各二级指标权重的评价指标向量wi=（wi1，wi2，...，wip），将第i个一级指标中各二级指标的权重wi与Xip相乘，可得到所有专家对第i个一级指标的模糊评价向量Xi为

根据公式 ⑸ 可求得所有一级指标的模糊评价向量，进而得到动态模糊评价矩阵X为

1.4 计算动态模糊评价结果

将一级指标权重W与动态模糊评价矩阵X相乘，可得到动态模糊的评价结果矩阵为

进而求得动态模糊评价结果

式中：A的变化趋势根据与的数值大小判定，若则A的变化趋势为←，否则为→。

2 案例分析

选取某个铁路危险货物办理站为研究对象，进行铁路危险货物办理站运输安全评价。

2.1 构建铁路危险货物办理站运输安全评价指标体系

根据 《中国铁路危险货物运输技术及安全管理》[10]和《铁路危险货物运输管理规则》[11]规定，铁路局集团公司应积极组织对铁路危险货物办理站危险货物办理条件进行安全评价，安全评价内容包括危险货物作业人员自身素质、安全意识、技能水平等是否适应本岗位；铁路危险货物运输办理站安全防护系统、货物装卸设备、应急救援设备是否齐全，附属设施安全管理水平是否与所办理危险货物的品类和运量相适应；危险货物包装及防护是否符合相关规定；安全作业及管理制度是否健全，安全教育培训是否完善；危险货物作业环境及自然环境是否满足安全作业标准等。因此，按照上述规定，从人员安全、设备安全、货物安全、安全管理、作业环境5个方面，构建铁路危险货物办理站运输安全评价指标体系如图1所示。

图1 铁路危险货物办理站运输安全评价体系Fig.1 Evaluation index system of railwaydangerous goods handling transportation safety

2.2 确定评价指标权重

首先成立由2名行业专家和3名一线管理人员组成的安全评价小组，对图1所列评价指标进行评价，然后采用三角模糊数法进行权重计算，经过一致性检验后得到各一级指标和二级指标的权重。以一级指标的权重计算为例，根据5名专家的具体情况分别对其进行赋权，得到λ1= 0.3，λ2= 0.2，λ3= 0.2，λ4= 0.2，λ= 0.1，加权集合各个专家的偏好，得到三角模糊数互补判断矩阵如下。

根据公式 ⑴，求得各评价指标的模糊评价值为

根据公式 ⑶，对期望值进行归一化处理后得到各一级指标的权重为W1= 0.250 1；W2= 0.273 8；W3= 0.204 7；W4= 0.150 4；W5= 0.121 0。

按照相同的方法可得到二级指标的权重为w11= 0.130 5；w12= 0.229 2；w13= 0.203 5；w14= 0.285 4；w15= 0.151 4；w21= 0.500 0；w22=0.136 9；w23=0.138 9；w24=0.230 0；w31= 0.650 0；w32=0.350 0；w41= 0.280 4；w42= 0.256 2；w43= 0.115 5；w44= 0.158 7；w45=0.189 2；w51= 0.670 2；w52= 0.429 8。

2.3 确定评价结果集

综合铁路危险货物运输实际情况和有关铁路危险货物办理站管理规定，把铁路危险货物办理站运输安全水平划分为安全、较安全、一般安全、不太安全和不安全5个等级。等级评分如表2所示。

表2 等级评分表Tab.2 Rating scale

2.4 计算动态模糊评价结果

在获得各级指标权重后，请专家根据实际情况给出动态模糊评价值。根据所得数据及公式 ⑻，得到二级评价指标的权重及动态模糊评价结果如表3所示。

根据各二级指标的动态模糊评价等级得分及公式 ⑸，得到一级指标的动态模糊评价等级得分。根据所得数据及公式 ⑻，得到一级指标的动态模糊评价结果。一级指标的权重及动态模糊评价结果如表4所示。

根据公式 ⑺、公式 ⑻ 及一级指标的动态模糊评价等级得分，可得

由计算结果可知，该铁路危险货物办理站运输安全等级为“一般安全”，变化趋势为越来越好。从一级指标评价结果来看，该铁路危险货物办理站安全等级均在“安全”级别以上，而且变化趋势都是向好的方向发展，说明该危险货物办理站总体安全水平较好。分析各二级指标，该铁路危险货物办理站在职工受教育程度、安全制度的建设水平及安全专项资金的投入方面安全等级较低，且变化趋势均为“越来越差”，需要引起相关部门的高度重视。

表3 二级评价指标的权重及动态模糊评价结果Tab.3 Weights of the second level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

表4 一级指标权重及动态模糊评价结果Tab.4 Weights of the first level evaluation index and results of dynamic fuzzy evaluation

3 结束语

铁路危险货物办理站运输安全评价是确保铁路危险货物办理站运输安全的重要环节。从事故预防的角度出发，参照相关规章制度要求对铁路危险货物办理站运输安全进行客观、系统的评价，对于加强铁路危险货物办理站运输安全管理具有重要意义。构建基于动态模糊理论的铁路危险货物办理站运输安全评价模型，避免了传统模型仅能处理静态数据，无法体现安全状态的动态性的缺点，客观地反映了铁路危险货物办理站安全评价等级及后续的变化趋势。通过动态模糊评价结果，可以预测铁路危险货物办理站运输安全发展趋势，并找到影响铁路危险货物办理站运输安全的因素，为进一步提高铁路危险货物办理站运输安全水平提供参考依据。