基于證據(jù)理論的地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

宋謙 張寧 張曉娟

摘要： 為了評(píng)價(jià)地鐵施工中具有顯著性的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)地鐵施工安全的影響水平，引入D-S證據(jù)理論，提出一種基于證據(jù)理論的地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)價(jià)方法。通過(guò)搜集分析地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)材料，建立包括“人、機(jī)、管、環(huán)”四大方面的地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；采用證據(jù)融合算法，綜合考慮不同專家給出的多組檢查結(jié)果在地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的信度，提高最終評(píng)分的可靠程度。

Abstract： In order to evaluate the level of influence of potential risk factors in subway construction on the safety of subway construction， the D-S evidence theory is introduced and a safety evaluation method for subway construction risk based on evidence theory is proposed. Through the collection and analysis of materials related to subway construction risk， a metro construction risk assessment index system including four aspects of "man， machine， management， environment" is established； the evidence fusion algorithm is adopted to comprehensively consider the reliability of inspection results of multiple groups given by different experts and improve the reliability of the final score.

關(guān)鍵詞： D-S證據(jù)理論；地鐵施工；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

Key words： D-S evidence theory；subway construction；risk assessment

中圖分類號(hào)：U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）17-0094-03

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，特別是進(jìn)入新世紀(jì)之后，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)率常年保持在較高的增長(zhǎng)水平，中國(guó)的城市化進(jìn)程突飛猛進(jìn)，城市的規(guī)模在近幾年中迅速膨脹。在城市規(guī)模迅速膨脹的背景下，城市的用地愈發(fā)緊張，為了更為合理地用地，實(shí)現(xiàn)土地利用的合理化和節(jié)約化，如果有效地使用城市地下空間成為我國(guó)城市發(fā)展的重要問(wèn)題。在城市實(shí)際人口、機(jī)動(dòng)車數(shù)量不斷增加的情況下，城市交通擁堵愈發(fā)嚴(yán)重，在這樣的背景下，城市地鐵的發(fā)展已成為必然趨勢(shì)，相比于地上傳統(tǒng)交通工具來(lái)說(shuō)，地鐵具有諸多優(yōu)點(diǎn)：速度快、污染少、能耗少、安全性高[1]，資料顯示，至2020年，我國(guó)地鐵建設(shè)規(guī)模將達(dá)到4.4萬(wàn)億元。

雖然地鐵給日常生活帶來(lái)了許多的便利條件，但是其在建設(shè)施工過(guò)程中，施工技術(shù)較其他地上工程更為復(fù)雜，施工環(huán)境更為惡劣，建設(shè)沿線的地下空間更為復(fù)雜，這些因素使得地鐵施工過(guò)程面臨巨大的不確定性和復(fù)雜性。

地鐵施工安全性的提高，將會(huì)在識(shí)別、分析、管理危險(xiǎn)源方面有著巨大意義。本文中引入D-S證據(jù)理論，將分析得到的不確定性結(jié)果進(jìn)行精確數(shù)值的不斷轉(zhuǎn)換，配合證據(jù)融合進(jìn)行多方證據(jù)的整合，以達(dá)到準(zhǔn)確評(píng)價(jià)地鐵施工諸多安全問(wèn)題的目標(biāo)。

1 基于證據(jù)理論的地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分析

1.1 地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

由于地鐵施工過(guò)程的繁雜性與獨(dú)特性，其包含的危險(xiǎn)源與傳統(tǒng)地上建筑有所不同，施工工藝和施工環(huán)境不同，管理制度也有著很大方面的不同。因此在研究分析地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)的諸多問(wèn)題時(shí)，要多角度綜合考慮不同方面的因素。通過(guò)分析相關(guān)文獻(xiàn)資料[2-3]，并結(jié)合地鐵自身施工的特點(diǎn)，建立地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，按照影響度的大小來(lái)確定指標(biāo)中各因素的權(quán)重比例。建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。表中θijk表示評(píng)價(jià)指標(biāo)地各級(jí)因素，i，j，k表示第一，二，三級(jí)因素，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為其體系指標(biāo)的權(quán)重。

1.2 初級(jí)評(píng)價(jià)分析

1.2.1 評(píng)價(jià)分析初始數(shù)據(jù)

按照表1中的地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可以得知，評(píng)價(jià)因素的集合為θ={θ111，θ112，θ121，θ122，θ123，θ211，θ212， θ213， θ221 ，θ222 ，θ223 ，θ231 ，θ232 ，θ233，θ311， θ312， θ313，θ314，θ321，θ322，

θ323，θ41，θ42，θ43，θ44}。通過(guò)專家組對(duì)該指標(biāo)體系因素進(jìn)行科學(xué)打分，得出的分?jǐn)?shù)越接近于零，就表示評(píng)價(jià)項(xiàng)目實(shí)施起來(lái)越危險(xiǎn)，同時(shí)將會(huì)導(dǎo)致地鐵施工中發(fā)生危險(xiǎn)的概率變大。

地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。

1.2.2 指標(biāo)綜合概率值

依照評(píng)價(jià)因素所處的不同層次進(jìn)行劃分，評(píng)價(jià)因素的概率值就是評(píng)價(jià)分值與相應(yīng)總目標(biāo)綜合權(quán)重值q的乘積。以因素“工作不負(fù)責(zé)”為例，已知因素“工作不負(fù)責(zé)”評(píng)分值為b，則因素“工作不負(fù)責(zé)”的綜合概率值為：

M{θ111}=b*q1*q2*q3

由上可得到綜合概率值的集合M{M{θ111}，M{θ112}，…，M{θ44}}，和相對(duì)應(yīng)的不確定性值m{θ}=1- M{θ111}- M{θ112}-…- M{θ44}。[3]

1.3 證據(jù)融合

證據(jù)融合是證據(jù)理論的能夠體現(xiàn)的重要價(jià)值部分，尤其是當(dāng)不同的專業(yè)給出的評(píng)判意見有所偏頗的時(shí)候，根據(jù)該理論證據(jù)融合的過(guò)程，仍然能夠得到較為精確的評(píng)價(jià)結(jié)果。為了更好的說(shuō)明這一個(gè)特性，我根據(jù)前文所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，針對(duì)某地鐵項(xiàng)目，使7位專家進(jìn)行了評(píng)價(jià)打分，每位專家的打分情況詳見表3。

根據(jù)證據(jù)理論進(jìn)行證據(jù)融合，然后將證據(jù)融合出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交和運(yùn)算，整理可以得出：M1，2（{θ1}）=0.195，M1，2（{θ2}）=0.184，M1，2（{θ3}）=0.226，M1，2（{θ4}）=0.146，則：

m（θ）=1-（0.184+0.226+0.146）=0.444

整理得出：M1，2{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.194，0.185，0.223，0.144，0.454}

之后再把結(jié)果與評(píng)分結(jié)果進(jìn)行逐個(gè)的融合，最終可得到：

M123{{θ1}，{θ1}，{θ2}，{θ3}，θ}={0.249，0.178，0.365，0.263，

0.365}；

M1234{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.326，0.246，0.283，0.156，

0.188}

由此，可以看出1～4專家評(píng)分結(jié)果均為“亞安全”級(jí)別，經(jīng)過(guò)逐個(gè)融合后，使得不確定的區(qū)間范圍不斷地縮小，最后把這四次評(píng)分結(jié)果融合后為Bel（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=0.886，Pl（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=1，信任區(qū)間為【0.894，1】，不確定度為0.113，因此綜合評(píng)定結(jié)果判定為“安全”的級(jí)別。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行的融合處理結(jié)果進(jìn)行的分析可以看出，證據(jù)理論能夠?qū)⒆C據(jù)中相同的部分進(jìn)行相融，能夠使得數(shù)據(jù)中的不確定性值的區(qū)間范圍縮小，最終提高評(píng)價(jià)結(jié)果地精確率；在有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)矛盾時(shí)，該理論方法能全面考慮證據(jù)間相同的內(nèi)容，進(jìn)行科學(xué)有效的融合，也在一定程度避免人為因素原因的判斷失誤對(duì)最終的結(jié)果所產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2 結(jié)論

①鑒于地鐵施工的特殊性和獨(dú)特性，本文從人、機(jī)械、環(huán)境和制度四大方面的因素建立施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并且通過(guò)調(diào)查研究大量的資料數(shù)據(jù)，根據(jù)影響度大小對(duì)其中的各指標(biāo)因素進(jìn)行權(quán)重的劃分，全面綜合各個(gè)因素在該體系中所起的作用的大小，提出綜合地概率值。

②運(yùn)用D-S證據(jù)理論，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初級(jí)地預(yù)處理，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)量化，使評(píng)價(jià)結(jié)果更具準(zhǔn)確性。

③從某地鐵施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，對(duì)于所得到檢查結(jié)果有矛盾的，經(jīng)過(guò)證據(jù)融合的方法進(jìn)行處理，將所有評(píng)價(jià)依據(jù)作為結(jié)果考慮的必要因素。本案例最終研究可表明，環(huán)境不確定性地因素影響最大，在地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)制度方面加強(qiáng)管理。

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