基于AHP-FUZZY的铁路油品装卸专用线安全评价

基于AHP－FUZZY的铁路油品装卸专用线安全评价马成正蓝志江[摘要]当前我国成品油运输主要是通过铁路运送至遍布全国的各石油储备库，然后从各石油库供应给当地各个加油站。然而易燃易爆危险物品的运输安全是铁路运输安全监管的一个重要方面，而油品的运输管理更是铁路安全监控的重点。鉴于油品装卸过程事故的多发性，因此对铁路油品装卸专用线的安全状况进行客观评价成为各专用线管理及使用单位进行安全监管与采取相应对策的前提。本文结合具体实例，运用AHP-FUZZY评价方法，对铁路油品装卸专用线进行了系统安全评价并对该评价方法进行了验证，从而为该类专用线的评价提供了一种有效的评价方法。[关键词]油品专用线AHPFUZZY安全评价[作者简介]马成正，男，柳州运输职业技术学院运输与经济系教师。广西柳州，545007蓝志江，男，柳州运输职业技术学院运输与经济系讲师。广西柳州，545007一、引言为了加强危险物品的铁路运输管理，确保铁路运输安全，铁道部发布了《铁路危险货物运输办理站（专用线，专用铁路）办理规定》，并要求对达不到安全要求的上述办理站点，要坚决的进行整改或关、停。但汽油、柴油等易燃易爆危险品是国民经济的命脉，且主要通过铁路进行运输，因此全国各地的铁路油品装卸专用线数量众多。由于运输过程中发生的火灾爆炸事故大部分发生在装卸过程中，因此对铁路油品装卸专用线进行科学与客观的评价，有助于专用线管理层总结经验，及时发现隐患，找出控制重点，明确专用线的不足之处，以便采取措施，预防事故的发生，同时也有助于调动工作人员的安全积极性和主动性，增强安全责任和安全意识，也有助于各接轨车站对专用线的监督管理。由于评价指标所带有的模糊性，我们很难用安全检查表法的符合与不符合进行客观界定。同时，由于影响安全的因素很多，且是非线性的，各组成部分对生产安全目标的贡献值也不一样的，这就要求我们要给各组成部分赋予不同的权重。而模糊数学方法对解决模糊性事件具有优越性，层次分析法对各分目标对总目标的贡献值的计算具有优越性，因此，将二者的优点结合起来进行综合评价必将充分利用二者的优点。二、方法简介[1]（一）AHP层次分析法（AnalyticHierachyProcess）是确定权向量的行之有效的方法，其原理是通过分析复杂系统所包含的因素及相关关系，将系统分解为不同的要素，将这些要素按支配关系分组，以形成有序的递阶层次结构。将每一层次的各要素进行两两比较判断,按照一定的标度理论,得到其相对重要程度的比较标度,建立判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征值及其相应的特征向量,得到各层次要素对上层次某要素的重要性次序,从而建立权重向量。三、模糊综合评价原理[2]模糊综合评价分一级模糊综合评价和多级模糊综合评价。（一）一级模糊综合评价一级模糊综合评价主要步骤如下:(1)建立指标集),,,(21nuuuU,即评价指标体系。(2)确立权重集),,,(21n,即不同指标的相对重要性。(3)建立评价集),,,(21nvvvV,即参与评价的方案集。(4)进行单指标评价。(5)建立模糊隶属度矩阵R,即把针对每个单因素的隶属度向量组合起来。(6)得到综合评定的结果,即TwRo，w表示权重向量;“”表示模糊算子;R表示模糊隶属度矩阵;T表示综合评定结果。（二）多级模糊综合评价在复杂系统中,考虑的因素较多,而且各因素之间还有层次之分,这时如果仍沿用一级综合评价,不仅其因素较为庞大,而且由于因素较多使得模糊评价矩阵R中的数值相对较小,这样就难以比较事物之间的优劣次序,得不到有意义的评价结果。具体操作时,可将因素集分成几类,先对每一类作综合评价,然后再对评价结果进行类之间的高层次的综合评价。四、铁路油品装卸专用线AHP-FUZZY综合评价模型（一）安全评价指标体系的建立建立一个层次分明能够系统描述现场实际情况的安全评价指标体系是对铁路油品装卸专用线进行客观评价的前提。根据事故致因理论，以某成品油（汽油、柴油）卸油专用线为例，建立成品油卸油专用线的安全评价指标体系如表1所示。表1铁路卸油专用线的安全综合评价指标体系目标层准则层评价指标层专家对子指标因素的评价（优：良：一般：较差；非常差）铁路卸油专用线的安全状况主评价指标主评价指标因素权重子评价指标对主评价指标权重对目标层权重对总目标贡献排序管理U10.423安全管理机构设置U110.2720.11530.2:0.4:0.3:0.1:0规章制度U120.4830.20410.1:0.4:0.4:0.2:0日常各级安全检查U130.0880.037100.2:0.5:0.2:0.1:0.1应急预案演练U140.1570.06650.2:0.4:0.2:0.1:0.1人员U20.227身体状况和业务素质U210.5330.12120.2:0.4:0.2:0.1:0.1安全意识U220.2220.05080.1:0.4:0.2:0.2:0.1工作责任心U230.1680.03890.1:0.4:0.2:0.2:0.1社会人际关际0.0770.017150.2:0.4:0.2:0.1:0.1设备U30.227卸油与输油设备U310.4830.11040.2:0.4:0.2:0.2:0栈桥、专用线线路U320.0880.020140.1:0.5:0.2:0.2:0防雷防静电设施U330.2720.06260.2:0.5:0.2:0.1:0消防与应急设施U340.1570.036110.2:0.4:0.2:0.1:0.1环境U40.122专用线周边布置U410.4880.06070.2:0.4:0.2:0.2:0.1工作环境U420.2940.036120.2:0.5:0.2:0.1:0专用线水文地质情况U430.1880.023130.2:0.4:0.3:0.1:0（二）确定评价指标因素的权重(1)构造两两比较矩阵结合表1的层次结构模型，根据1~9标度理论[3]，对各层的评价指标构造两两比较判断矩阵并求其最大特征值和特征向量，并对判断矩阵进行一致性检验，若CR0.1，则判断矩阵相容，并对特征向量进行归一化处理，即得各指标因素的权重。管理因素各指标的比较如表2所示。表2管理指标U1两两比较矩阵U1U11U12U13U14U1111/232U122153U131/31/511/2U141/21/321将以上结果写成矩阵形式,即得判断矩阵B1111/23221531/31/511/21/21/321B(2)计算其最大特征值及特征向量采用方根法求解特征向量:11,1,2,,nnijjinwbL；1(1.316,2.340,0.427,0.760)w；归一化得：1(0.272,0.483,0.088,0.157)w(3)一致性检验由1111/2320.2721.09221530.4831.9381/31/511/20.0880.3541/21/3210.1570.63TBwo可知max4.011一致性指标max0.0051nCIn由表3知该矩阵平均随机一致性指标RI=0.89。表3随机一致性指标表[2]矩阵阶数123456789RI000.580.891.121.261.361.411.45一致性比率0.0060.1CICRRI判断矩阵赋值合理,可以接受。若不符合则需进行判断矩阵的调整。iW即为评价指标因素的权重。（三）选择评价集根据卸油铁路专用线的安全状况，选择五个评语组成一个评价集V，即V=(安全状况优，需保持；安全状况良，但仍需提高；安全状况一般，需提高警惕；安全状况较差，需立即进行整改；安全状况非常差，需停业整顿；)（四）建立评判矩阵请若干个专家，通过对待评价项目的现场院调查及与相关人员的座谈，对各二级指标因素按五个评价分级进行投票，举例如下，请十个专家对指标因素U11进行投票，结果见表4。表4专家投票统计评价集优良一般较差非常差总计投票人数2251010r1j0.20.40.30.101.00设主评价指标Ui，包括n个子评价指标的矩阵为Ri，则511511nnirrrrR（五）危险物品专用线多级综合评判模型的建立结合表1的评价体系，多级评判程序如下：（1）初级评判模型：,1,2,3,4iiirwRio式中：ri为主评价指标Ui中单指标评判结果；“”为扎德算子(,)M。（2）二级评判模型：TwRo，式中：R为总评判结果；1234TRrrrr；（3）按最大录属度原则评价专用线的等级。五、实例验证选用上述某卸油专用线进行实例验证，该铁路专用线长240米，有16个车位，18根鹤管，栈桥高4.5米，攀梯2座，防暴照明灯16个，消防箱8座，16个8Kg消防用干粉灭火器，16个石棉毯，8台接卸油泵，其中3台为170m3/h，2台为60m3/h，2台为潜油泵。年接油40000吨，员工29人，主要接卸油品为汽油，柴油。由10位专家组成评价组对该加油站的各子评价指标进行了全面的现场调查、分析后，按上述方法分别对各层评价指标建立两两判断矩阵，求取权重，并对子评价指标按5人评价集分级进行投票，建立该加油站各子评价指标的评价矩阵，结果如下：214351/41231/31/2131/51/31/31B;15231/511/31/231/23121/321/21B;41231/2121/31/21B;20.5330.2220.1680.077w；30.4880.0880.2720.157w；40.4880.2940.188w。10.20.40.30.100.10.40.40.200.20.50.20.10.10.20.40.20.10.1R；20.20.40.20.10.10.10.40.20.20.10.10.40.20.20.10.20.40.20.10.1R30.20.40.20.200.10.50.20.200.20.50.20.100.20.40.20.10.1R；40.20.40.20.20.10.20.50.20.100.20.40.30.10R进行初级评价，结果如下：1110.1520.4480.3240.1480.025rwRo；2220.1610.4000.2000.1390.100rwRo；3330.1910.4380.2000.1580.016rwRo；4440.2000.4170.2130.1460.049rwRo。进行二级模糊评判，结果如下：0.1690.4280.2540.1570.044TwRo其中1234TRrrrr根据最大录属度原则，该成品油专用线的安全等级为良，通过与大连、营口、葫芦岛等12条铁路油品专用线的评价进行横向比较，运用AHP-FUZZY评价方法得出的结果与现场情况相符合。六、结论（1）该评价方法以层次分析法确定的各指标因素权重替代以往以专家经验给出的权重，减小了专家主观性影响大的弊端。（2）从表1可以得到各指标因素对总目标的贡献值排序，有助于决策人员把握安全管理及安全技术改造的重点，在本例中规章制度的制定、人员的业务素质的高低，安全管理机构的设置与卸油与输油设施分列第一至第四位，与专用线的安全状况相符合，也是我们安全管理及投资的重点。（3）本评价方法所构筑的评价体系对于其它铁路专用线运营管理也具一定的指导意义。参考文献[1]层次分析法在油库安全评价中的应用[J]，天然气与石油，2006(1)：1-2.[2]油库安全综合评价的AHP-Fuzzy方法[J]，工业安全与环保，2004(2)：43-44[3]张跃,邹寿平,宿芬.模糊数学方法及其应用[M]，北京：煤炭工业出版社,1992