鐵路貨運(yùn)站安全質(zhì)量水平的多層次灰色綜合評價

陸岳嶸，秦 進(jìn)

(1.太原鐵路局 陽泉曲站，山西 介休 032000；

2.清華大學(xué) 深圳研究生院， 廣東 深圳 518055）

對貨運(yùn)站進(jìn)行安全質(zhì)量水平的評價，是貨運(yùn)站的安全管理工作實現(xiàn)決策科學(xué)化和提高綜合效益的需要。車站管理人員需要分析車站貨運(yùn)工作的現(xiàn)狀及其滿足總體安全管理要求的程度，并做出科學(xué)、客觀的評估與判斷，以便確定下一步工作的方向和重點。

1 評價指標(biāo)體系的建立

由于鐵路貨運(yùn)站是一個典型的開放式系統(tǒng)，因此鐵路貨運(yùn)站安全的影響因素錯綜復(fù)雜，涉及面也非常廣?，F(xiàn)從系統(tǒng)論的觀點出發(fā)，并考慮到構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)的最基本要素和事故的最根本原因，可以將與鐵路貨運(yùn)站安全有關(guān)的影響因素分為4類，即人員因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素和管理因素。

（1）人員因素。包括車站系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)輸生產(chǎn)人員和系統(tǒng)外部的相關(guān)人員（如貨主、車站及鐵路沿線周邊人員等）。在安全問題中，系統(tǒng)內(nèi)部人員的素質(zhì)、教育水平、勞動態(tài)度等，是保證貨運(yùn)站安全的最關(guān)鍵因素。系統(tǒng)外部的相關(guān)人員是否具備一定的安全意識和安全技能，是否能遵循鐵路有關(guān)規(guī)章制度，也是影響車站安全的一個重要因素。

（2）設(shè)備因素。包括站內(nèi)與運(yùn)輸有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)備和安全技術(shù)設(shè)備的質(zhì)量、維修管理制度等因素。質(zhì)量良好的設(shè)備既是進(jìn)行運(yùn)輸生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是運(yùn)輸安全的重要保證。鐵路設(shè)備具有種類多、數(shù)量大、分布廣、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)及被沖擊大等特點，而且對其進(jìn)行檢測、發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的時間性要求很強(qiáng)。因此，各類設(shè)備的安全性、先進(jìn)性，尤其是維修、保養(yǎng)制度方面的完善程度等，都會對貨運(yùn)站的安全造成影響。

（3）環(huán)境因素。包括外部大環(huán)境和內(nèi)部小環(huán)境兩部分。外部大環(huán)境是指貨運(yùn)站所處區(qū)域的社會環(huán)境和自然環(huán)境，內(nèi)部小環(huán)境指站內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，包括作業(yè)場所周圍的空間和一切生產(chǎn)設(shè)施構(gòu)成的人工環(huán)境。但是從系統(tǒng)論角度來看，影響車站安全的內(nèi)部環(huán)境不僅是作業(yè)環(huán)境，還應(yīng)包括通過各種管理行為所營造的站內(nèi)社會環(huán)境，即車站所處區(qū)域的外部社會大環(huán)境在車站系統(tǒng)內(nèi)的反映。

另外，貨運(yùn)站的管理，實際上就是對人員、設(shè)備和環(huán)境這3個因素進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制[1]，因此管理因素對貨運(yùn)站安全的影響，實際上滲透于上述3類安全影響因素的各個環(huán)節(jié)之中，因而在制定評價指標(biāo)體系時，可以不做單獨(dú)考慮。

本文依據(jù)科學(xué)性、系統(tǒng)性、可比性及相對獨(dú)立性等原則，從人員、設(shè)備、環(huán)境3個方面的因素出發(fā)，建立了如表1所示的鐵路貨運(yùn)站安全質(zhì)量水平的多層次評價指標(biāo)體系。

表1 鐵路貨運(yùn)站安全質(zhì)量水平評價指標(biāo)體系

2 灰色綜合多層次評價模型

灰色系統(tǒng)理論是一種信息不確定性問題的方法，主要解決一些包含未知因素特殊領(lǐng)域的問題。目前，灰色系統(tǒng)理論已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)管理、控制工程、礦業(yè)科學(xué)、教育科學(xué)、水利建設(shè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域[2-3]。

2.1 確定評價指標(biāo)的權(quán)重

在多層次評價指標(biāo)體系中，各評價指標(biāo)的重要程度通常都是不一樣的，而且指標(biāo)權(quán)重設(shè)置是否科學(xué)、合理，還會直接影響到最終評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文使用層次分析方法 (AHP) 進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定。

2.2 確定評價等級

為了能進(jìn)行評價，首先要將定性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量指標(biāo)。通過制定評價等級，可以實現(xiàn)定性指標(biāo)的量化。在對某對象進(jìn)行綜合評價時，假設(shè)評價等級為V={V1,V2,…,Ve}，并對評價等級分別賦值。

2.3 確定評價樣本矩陣

假定共有p位專家參與評價并評分，其中第h(h=1,2,…,p) 位專家對評價指標(biāo)Cij的評價值記為，這樣全部專家對所評價對象的評分，就構(gòu)成評價樣本矩陣D，這里使用分塊矩陣Di表示如下：

2.4 確定評價灰類和白化權(quán)函數(shù)

確定評價灰類，就是指要確定評價灰類的等級數(shù)、灰類的灰數(shù)及灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)。評價灰類數(shù)量與評價等級數(shù)量一般是相等的。

白化權(quán)函數(shù)是指在坐標(biāo)系中的一條三折線或S型曲線，它可以定量地描述某一評估對象隸屬于某個灰類的程度。設(shè)共有e個灰類，相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)及閥值分別為f1(x),f2(x),…,fe(x)及d1,d2, …,de。

2.5 計算灰色統(tǒng)計數(shù)及模糊權(quán)矩陣.

使用灰色統(tǒng)計法由確定灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)，求出指標(biāo)Cij的評價值屬于第g類評價等級的權(quán)數(shù)并進(jìn)一步得到批判矩陣的灰色統(tǒng)計數(shù)和總灰數(shù)統(tǒng)計數(shù)

考慮到評價灰類共有e個，則相應(yīng)的可以得到灰色評價權(quán)矩陣為：

2.6 計算模糊綜合評價矩陣及評價結(jié)果

根據(jù)評價指標(biāo)的權(quán)重集合W和灰色評價權(quán)矩陣R進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算，可得到模糊綜合評判矩陣。

由此構(gòu)成評價矩陣B：

評價目標(biāo)A，由準(zhǔn)則層指標(biāo)B1,B2,…,Bn直接進(jìn)行評價，根據(jù)前面假設(shè)，指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重向量為WA=(w1,w2,…,wn)，故需要對目標(biāo)A做綜合評價，即可得到A的綜合評價權(quán)向量A為：

2.7 計算綜合評價值

由于評價結(jié)果A是一個向量，此時可按最大權(quán)原則確定評價結(jié)果的水平狀態(tài)，即若a1=max(a1,a2,…,ae)，則可認(rèn)為評價結(jié)果是屬于第l類評價等級，但此方法有時會因丟失信息太多而失效，且更為重要的是A不能直接被用于對多個評價對象進(jìn)行排序選優(yōu)。可以對灰色綜合評價權(quán)向量A= (a1,a2,…,ae)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而使A能單值化，即計算評價對象的的綜合評價值V。

可將各灰類評價等級按閥值進(jìn)行賦值，即第一級灰類可取值為d1，第二級灰類取值為d2，依此類推，第e級灰類為de，由此則可以得到各評價灰類等級量化后的向量U= (d1,d2,…,de)。則評價對象的最后單值的綜合評價值可按照下式計算：

其中：UT是將各評價灰類等級量化而得到的向量U的轉(zhuǎn)置矩陣。

求出綜合評價值V后，可根據(jù)V值對不同時期或不同地區(qū)的評價對象進(jìn)行綜合評價和排序選優(yōu)。

3 實例評價與分析

以下對太原鐵路局某貨運(yùn)站的安全質(zhì)量水平進(jìn)行計算與分析。

3.1 確定權(quán)重

利用AHP方法，可得評價指標(biāo)體系中各級指標(biāo)的權(quán)重分別為：

3.2 確定評價等級

將貨運(yùn)站安全質(zhì)量水平分為5級，即很安全、比較安全、基本安全、臨界安全和不安全，同時按照9分制原則對各等級予以賦值，上述5個等級對應(yīng)的分值等級為V={9,7,5,3,1}，其他介于上述相鄰等級之間的狀態(tài)，可相應(yīng)取值為8、6、4、2。

3.3 確定評價樣本矩陣

由5位評價者對評價對象進(jìn)行評分，即可得到評價樣本矩陣。因為共有21個指標(biāo)，為方便數(shù)據(jù)處理，使用分塊矩陣D1,D2,D3進(jìn)行表述如下：

3.4 確定評價灰類和白化權(quán)函數(shù)

根據(jù)評價等級，可以設(shè)置5個評價灰類，分別為很安全、比較安全、基本安全、臨界安全和不安全，閥值分別設(shè)置為9、7、5、3、1，則可以建立相應(yīng)的5個白化權(quán)函數(shù)f1—f5如下。

3.5 計算灰色評價權(quán)矩陣

根據(jù)評價樣本矩陣以及設(shè)定的白化權(quán)函數(shù)，可以求得灰色評價權(quán)矩陣。同樣使用R1,R2,R33個分塊矩陣進(jìn)行描述。

3.6 計算綜合評價矩陣

首先對二級指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，可以分別得到評價權(quán)向量Bi為：

以上向量就構(gòu)成了綜合評價矩陣B，則進(jìn)一步可以得到目標(biāo)層A的綜合評價權(quán)向量A為：

A=WA×B= (0.288,0.337,0.296,0.108,0.018)

3.7 綜合評價

將各評價等級按灰水平賦值，則可得向量U=(9,7,5,3,1)，則最終的單值化評價結(jié)果為：

由此，可以得到綜合評價值為6.773，由于該評價值介于比較安全和基本安全之間，但是根據(jù)與評價等級之間的差距，被評價對象的安全質(zhì)量水平應(yīng)定位于比較安全，屬于較優(yōu)的水平。

4 結(jié)束語

通過研究鐵路貨運(yùn)站安全質(zhì)量水平的多層次灰色綜合評價方法，從構(gòu)成生產(chǎn)系統(tǒng)的最基本要素，即人員、設(shè)備、環(huán)境和管理的角度出發(fā)，設(shè)計了貨運(yùn)站安全評價的綜合評價指標(biāo)體系，并提出基于層次分析法的灰色綜合評價模型。計算結(jié)果表明，通過該方法得到的綜合評價值，能反映評價對象的安全質(zhì)量水平，而且還能進(jìn)行不同評價對象之間的橫向比較。

[1]秦 進(jìn). 運(yùn)輸安全管理[M]. 長沙：中南大學(xué)出版社，2009.

[2]劉思峰，謝乃明．灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2008．

[3]黃科舫，王章紅．基于灰色系統(tǒng)理論的企業(yè)信息化AHP綜合評價研究[J]. 情報科學(xué)，2008，26 (4)：485-490.