基于可拓层次分析法的铁路货运场站安全风险评价研究

伍忠国，于雪峤，刘伟斌

(1.中国国家铁路集团有限公司 货运部，北京 100844；2. 中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081；3. 中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081)

0 引言

铁路货运高质量发展背景下，产品谱系逐渐完善，货运增量持续推进，对铁路货运场站安全管理水平提出更高的要求。长期以来我国铁路坚持对货运场站进行常态化运营评估，不同阶段的评价目标和内容有所差异，总体可以分为文明货场、星级货场、标准化货场和标准化规范化货运站段。上述评估均以铁路货运场站为对象，从安全、效益、服务等方面进行综合评价，为铁路货运场站开展综合运营情况横向比较提供了有效手段，但是有关安全水平的评价以无核实严重超偏载车、无重大货运安全问题等作为评价指标，尚不能精准识别货运场站安全管理关键风险点，影响铁路货运安全管理能力的持续提升。

学术界开展一系列关于铁路货运场站安全风险评价的研究，冯子健[1]构建基于BP神经网络的铁路货运安全风险评价指标体系，针对货运安全中存在的主要风险项点，建立风险评价模型，以丰台货运中心为例验证模型的有效性。张铁钢[2]结合铁路货运内外部数据需求，以及铁路货运安全风险识别和风险预警功能需求，提出“风险管理评价＋风险预警＋综合分析”的铁路货运安全大数据功能架构。黄兴建等[3]通过分析铁路货运安全影响因素，应用动态模糊理论建立安全风险评价模型，计算各指标的动态模糊值，以分析其动态变化趋势。前述研究多以“指标分析—模型构建—定量计算”的思路开展，能够定量计算各环节评价指标的风险权重，并以此提出风险控制方法[4-6]。现行铁路货运场站安全风险评价体系更偏重于铁路货运场站整体的安全水平，不能有效反映货运场站的薄弱环节，不利于场站的进一步完善升级。一方面，在事故评判指标的建立上，由于一般只是对显性事故进行事后统计，因而不能完全反映货运系统的潜在危险性；另一方面，利用事后统计得出的评判指标对货运安全进行评价，使得工作重心不可避免地放在事故发生后的原因分析上，未能从主动性角度对货运安全问题进行查找和治理，限制评价结果在预防事故发生方面作用的发挥。同时，传统的评价方法过分依赖主观判断，缺乏对评价对象的定量分析。因此，基于铁路货运站货物受理、交接、装卸、仓储及交付等主要作业环节，构建货运安全风险评价指标体系，采用基于可拓学的层次分析法定量计算各评价指标对铁路货运站安全管理的影响水平，对推进铁路货运场站安全管理工作具有重要的意义[7-8]。

1 铁路货运场站安全风险评价体系设计

1.1 铁路货运场站安全风险评价体系总体设计

铁路货运场站安全管理是一项系统工程，其生产安全风险均以货运作业流程为载体。因此，以铁路货运场站作业全流程体系为评价对象，以主要风险项点为重要影响因素，综合考虑人员、货物、车辆、设备、设施等安全特征，按照“评价目标—评价维度—评价指标—影响因子”的设计思路，构建铁路货运场站安全风险评价指标体系，能够比较全面地掌握铁路货运场站安全水平。从铁路货运场站整体作业环节来看，包含货物受理、货物交接、货物装卸、货物仓储以及货物交付等5大主要环节，重点对其主要风险项点进行分析评价。

为了客观、准确、全面获取每个评价指标对应的统计数据，同时避免由于指标过多导致评价工作难以开展的问题，逐层细分铁路货运场站安全风险评价体系。以提升铁路货运场站安全作业水平为总体目标，将其细分为铁路货运场站的主要作业环节，即需求受理、货物交接、装卸、仓储和交付5个评价维度，然后根据不同评价维度实际作业中的主要风险项点形成评价指标层，最终进一步基于不同评价指标的量化考核因子形成以数据可得、计算方法合理的评价因子层，以确保安全风险评价体系能够实现铁路货运场站业务运作的全覆盖。铁路货运场站安全风险评价体系总体设计如图1所示。

图1 铁路货运场站安全风险评价体系总体设计Fig.1 Overall design of the index system for safety risk assessment of railway freight stations

1.2 铁路货运场站安全风险评价指标设计

1.2.1 货物受理环节指标

货物受理环节指标用于衡量货运场站货物受理环节的安全风险情况，此环节主要风险项点包括托运人身份核实、办理条件核实和需求实货核实等方面，是铁路提供服务的前提。铁路货运场站货物受理环节指标如图2所示。

（1）托运人身份核实。托运人信息不完整率指该场站留存托运人信息不完整次数与电商系统获取需求次数的比例，用以衡量场站对托运人信息留存的合规情况。托运人信息不符次数指经场站复核，托运人提报需求信息错误次数。

图2 铁路货运场站货物受理环节指标Fig.2 Indexes of freight acceptance in railway freight stations

（2）办理条件核实。办理条件不完整率指该场站核实的办理条件范围项点数与应核实场站办理条件项点数的比例，用以衡量场站能力查定情况。办理条件核实不准确次数指该场站核实错误的单项作业能力次数。

（3）需求实货核实。货物信息核实违规率指该场站货物信息核实错误次数与受理货物批次的比例。货物信息核实错误次数指该场站由于没有严格按照规章制度要求对货物进行实货审核，造成货物信息核实错误的次数。

1.2.2 货物交接环节指标

货物交接环节指标用于衡量铁路货运场站货物交接环节的安全风险情况，是需求受理后客户与铁路承运的中间环节，此环节主要风险项点包括安检作业质量、清点作业质量、货物计量质量、人身安全质量、车辆走形合规性和交接检查质量等方面。铁路货运场站货物交接环节指标如图3所示。

图3 铁路货运场站货物交接环节指标Fig.3 Indexes of freight handover in railway freight stations

（1）安检作业质量。货物安检误报率指铁路货物安检查危的误报率。夹带危险货物次数指经铁路货物安检查危作业，查出夹带危险货物、匿报货物品名的次数。安检人员防护质量指铁路货物安检查危作业中，安检设备防辐射的安全防护措施。安检设备故障率指安检查危作业中发生故障状况的比例。

（2）清点作业质量。品名核对不符次数指货物交接环节中，外勤货运员对货物品名进行核对时发生的品名不符次数。数量核对不符次数指货物交接环节中，外勤货运员对货物件数进行核对时发生的数量不符次数。货物清点差错率指货物交接环节中，正确进行货物清点的比例。

（3）货物计量质量。货物重量检测差错率指货物交接环节，货物检斤称重作业中检测值差错比例。汽车重量检测差错率指货物进出站环节，车辆重量检测的差错比例，根据空车进出场站重量和检斤称重的重量进行累加复核。

（4）人身安全质量。人身事故件数指货物交接环节，所发生的人身事故的件数。人身事故人数指货物交接环节，所发生的人身事故的人数。伤害严重率指货物交接环节人身伤害的平均严重程度。

（5）车辆走行合规性。车辆违规停放、行驶次数指货物交接环节，违规停放或行驶的车辆。车辆违规走行率指货物交接环节，违规走行的车辆比例。

（6）交接检查质量。货物装载状态不良率指专用线交接检查时，货物装载加固状态有异状的货车车辆数与办理货物交接检查车辆总数的比例。货车车辆状态不良率指专用线交接检查时，货车车门、窗、盖、阀没有关闭良好的货车车辆数与办理货物交接检查车辆总数的比例。票货不一致次数指专用线交接检查时，装载货物与货物运单记载货物品名不一致的次数。

1.2.3 货物装卸环节指标

货物装卸环节指标用于衡量铁路货运场站装卸环节的安全风险情况，此环节主要风险项点包括装卸作业质量、货物装载质量、装卸安防质量、人身安全质量和装卸设备质量等方面。铁路货运场站货物装卸环节指标如图4所示。

图4 铁路货运场站货物装卸环节指标Fig.4 Indexes of freight handling in railway freight stations

（1）装卸作业质量。班组装卸作业违规率指装卸班组没有按照装卸作业管理制度要求合规作业的比例。

（2）货物装载质量。货物损坏数量指阶段内因装卸作业所产生的货物损坏的数量。货物损坏价值指阶段内因装卸作业所产生的货物损坏的价值。货损率指阶段内因装卸作业所产生的货物损坏比例。

（3）装卸安防质量。防护信号布设违规率指装卸安全防护指示牌和脱轨器的布设合规情况。监装卸作业未覆盖率指监装卸作业的覆盖情况。

（4）装卸设备质量。装卸设备故障率指装卸设备故障造成生产延误情况。

1.2.4 货物仓储环节指标

货物仓储环节指标用于衡量铁路货运场站货物仓储环节的安全风险情况，此环节主要风险项点包括仓储安防质量、货物仓储质量、人身安全质量和仓储设施质量等方面。铁路货运场站货物仓储环节指标如图5所示。

图5 铁路货运场站货物仓储环节指标Fig.5 Indexes of freight warehousing in railway freight stations

（1）仓储安防质量。封闭管理质量指仓库封闭式管理要求是否具备，按照全封闭、半封闭、未封闭分级评分，封闭等级越低，安全风险评分越高。安防告警设备质量指仓库安防告警设备布设情况是否满足要求。安全监控环境质量指仓库内温湿度、压强等环境监控设备配置是否满足要求。

（2）货物仓储质量。货物损坏率指仓储环节货物质量完好比例。货物盗失价值指仓储阶段内因偷窃、偷盗等行为所产生的货物盗失的价值。货物损失价值指仓储阶段内因搬运作业所产生的货物损失的价值。

（3）仓储设施质量。消防设施配置质量、仓库通风质量和仓库地面硬化质量分别指仓库消防设施布设情况、仓库通风设备布设情况和仓库地面硬化情况是否满足要求。

1.2.5 货物交付环节指标

货物交付环节指标用于衡量铁路货运场站货物交付环节的安全风险情况，是承运末端与客户交付的阶段，此环节主要风险项点包括清点作业质量、货物计量质量、人身安全质量和车辆走行合规性等方面。铁路货运场站货物交付环节指标如图6所示。

图6 铁路货运场站货物交付环节指标Fig.6 Indexes of freight delivery in railway freight stations

2 基于可拓层次分析法的铁路货运场站安全风险评价计算

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)由美国科学家Saaty在1980年提出。AHP的核心思想是将表面上看起来十分复杂的问题层次化，逐层的进行分析，条理性比较清晰，最后通过计算各个层次中因素的权重对目标给出评价。可拓层次分析法是将可拓学理论和层次分析法相结合的一种方法，运用可拓学的理论整理区间数矩阵，给出一个可拓区间，而并非是一个具体的数值，这样使得评价更加真实。

2.1 可拓层次分析法求解步骤

第1步：分析问题并建立所研究问题的层次结构模型。

第2步：构造出具有一致性的可拓区间数判断矩阵。根据构建的层次结构模型，对于第k-1层的第i个因素或元素，将第k层与之相关联的所有元素两两比较，选用可拓区间数来定量地表示2个元素的相对重要程度，形成可拓区间数矩阵。

第3步：求解所构造的一致性可拓区间数判断矩阵的特征向量，先将可拓区间数判断矩阵A表示为左右矩阵，即A= (A-，A+)。然后分别计算左右矩阵A-，A+的最大特征值λ-，λ+，以及对应的特征向量x-，x+。

第4步：利用可拓区间数的相对重要程度来确定权重，假设对第K层中的任意一个指标元素i，都有一个对应的以区间数表示的权重，，，…，= (kx-，mx+)，其中，k和m分别表示归一化特征向量的参数值。则利用2个区间数的相对重要程度的计算公式计算比重要的可能度，可以表示为

第5步：逐一计算出各个元素对一级目标的相对权重。

2.2 铁路货运场站安全风险评价计算分析

2.2.1 权重计算

通过专家打分法确定一级指标下各因素的相对重要程度，货运场站安全风险评价一级指标相对重要程度如表1所示。

则目标层U的可拓区间数判断矩阵为

将U进行拆分，分解为U-和U+2个矩阵并且求出每个矩阵对应的特征向量为

计算m= 1.105 7，k= 0.876 8，则特征向量

确定特征向量中两元素的相对重要度为

通过两两比较可以看出，第4个元素(仓储环节)的相对重要程度是最低的，取1，因而5个因素对目标层的单排序权重为(2.484，5.525，2.013，1，2.857)。

一致性检测CI= 0.006 9，CR= 0.007 7，因而该矩阵一致性可以接受。同理可以分别计算得到二级、三级指标权重。

2.2.2 评价结果分析

运用可拓层次分析法，可以分别得到铁路货运场站安全风险评价各级指标权重。为了直观展示影响货运场站整体安全水平的主要影响因素，计算各指标的组合权重。铁路货运场站安全风险评价指标权重如表2所示。

从单一铁路货运场站方面看，通过安全风险评价体系能够清晰找准铁路货运场站自身生产安全管理短板，有针对性地提出场站安全水平提升策略。对于单一铁路货运场站，货物装卸环节对铁路货运场站安全水平的影响最高，其次为货物交接环节，货物仓储环节对其影响较小。因此，针对部分铁路货运安全水平不高的问题，应重点加强装卸作业环节的设施设备投入力度。同时，针对不同的作业环节，应重点加强需求实货核实、人身安全质量、货物装载质量和仓储安防质量等方面的投入与管理，并进一步根据其对应的考核因子结合不同货运场站的特征有针对性地提出补强措施。而且，通过对比同一场站历年的安全评价结果能够直观反映其安全水平变化情况。

从全路铁路货运场站方面看，能够从作业环节维度直观展示全路各货运场站安全水平，有针对性地开展安全监管，可以对全路2 200余个铁路货运场站安全水平逐一进行评价，形成货运场站安全水平排序，直观展示安全水平现状。随着货运安全工作重点的进一步明确、安全防护技术装备的进一步投入，铁路货运安全水平将逐年提升，即风险评估结果均值将呈现逐年降低趋势，通过均值的变化反映我国铁路货运场站总体安全水平的波动情况。

3 结束语

基于可拓层次分析法的铁路货运场站风险评价模型，可以直观展示各因素对铁路货运场站安全服务水平的影响，有助于提升铁路货运场站安全服务水平、促进铁路货运高质量发展。随着铁路货运供给侧结构性改革的进一步推进，应结合既有铁路货运场站安全管理水平，动态调整不同阶段的指标权重，以动态适应不同场景、不同导向的铁路货运场站安全管理需要。未来还可以针对铁路货运场站市场定位，有针对性地提出基于货运品类、业务特征的铁路货运场站安全管理评价方法。

表2 铁路货运场站安全风险评价指标权重Tab.2 Index weights of safety risk assessment of railway freight stations