基于云模型的“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制效能評估研究

劉曉琴，王富章，王英杰

（1.蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 總工辦，北京 100081；3.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081)

0 引言

有效預(yù)防和妥善處置各類鐵路突發(fā)事件，是鐵路安全應(yīng)急工作的重點(diǎn)。鐵路應(yīng)急管理中的“路地”，分別用以代指鐵路部門和地方政府、公共管理機(jī)構(gòu)等。我國鐵路在多年的運(yùn)營實踐中，“路地”雙方密切協(xié)作，逐步建立了良好的“路地”協(xié)調(diào)機(jī)制和相關(guān)制度，在鐵路的日常運(yùn)營及突發(fā)事件的應(yīng)急處置中發(fā)揮著重要作用。通過構(gòu)建科學(xué)的“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制效能評估模型，對“路地”協(xié)調(diào)能力進(jìn)行全面、綜合性的評估，可以有效挖掘“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制的薄弱環(huán)節(jié)，從而采取有針對性的措施予以改進(jìn)，對提高我國鐵路應(yīng)急整體合力具有重要意義。

近年來，有關(guān)鐵路突發(fā)事件的應(yīng)急評估研究主要集中在應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急決策和應(yīng)急能力評價等方面。李磊等[1]基于改進(jìn)多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序 (VIKOR)法，對鐵路應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行評估研究；張振海等[2]將模糊評價方法與 MAS 理論相結(jié)合，為鐵路應(yīng)急智能決策研究提供了新的思路；龍京[3]采用灰色聚類評估法對鐵路局突發(fā)事件應(yīng)急能力進(jìn)行評價。由于“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制是一個復(fù)雜的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，“路地”雙方的協(xié)調(diào)能力受到人員、環(huán)境、管理和法律法規(guī)等多種因素的影響，且評估數(shù)據(jù)的獲取主要借助于專家的經(jīng)驗和知識，不可避免的具有一定的主觀性，因而評估過程具有模糊性、隨機(jī)性和不確定性等特點(diǎn)。為此，引入云模型理論，基于云模型的不確定轉(zhuǎn)換特性較好的解決了決策信息的模糊性和隨機(jī)性等問題，利用綜合云集結(jié)決策者屬性評價信息，有效避免了決策信息的丟失，評估方法更為科學(xué)。評估結(jié)果將為“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制的完善提供一定的理論參考。

1 云模型理論

1.1 云模型

云模型是一種定性與定量相互轉(zhuǎn)換的模型[4]，實現(xiàn)了不確定性語言和定量數(shù)值之間的自然轉(zhuǎn)換，已經(jīng)成功應(yīng)用到數(shù)據(jù)挖掘[5]、綜合評估[6]等眾多領(lǐng)域。云模型的 3 個數(shù)字特征分別是期望Ex、熵En和超熵He，分別反映了云滴的重心、模糊度和離散程度。

1.2 云發(fā)生器

云發(fā)生器可以分為正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器。正向云發(fā)生器是已知云的數(shù)字特征，產(chǎn)生滿足正態(tài)云分布規(guī)律的云滴，實現(xiàn)從定性到定量的映射，逆向云發(fā)生器則正好與之相反。逆向云發(fā)生器的實現(xiàn)算法如下。

（1）根據(jù)輸入樣本點(diǎn)Xi，n為樣本個數(shù)，計算樣本均值Ex。

（2）計算樣本方差S2。

（3）計算云滴的熵En和超熵He。

2 “路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制效能評估方法

為了充分集結(jié)專家意見，簡化指標(biāo)權(quán)重計算程序，將改進(jìn)的 AHP 法[7-9]與云模型相結(jié)合對“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制效能進(jìn)行宏觀評估，具體評估步驟如下。

2.1 構(gòu)建“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)體系

“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制是一個復(fù)雜的動態(tài)開放系統(tǒng)，是多元主體共同參與應(yīng)急處置的過程[10]?！奥返亍眳f(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制主要研究“路地”之間如何溝通協(xié)調(diào)、密切配合，高效開展各類突發(fā)事件的預(yù)防預(yù)警和應(yīng)急處置工作?！奥返亍眳f(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制是常態(tài)管理與非常態(tài)管理的有機(jī)結(jié)合，常態(tài)下以應(yīng)急管理為主要特征，重點(diǎn)是各聯(lián)動單位完善協(xié)調(diào)聯(lián)動相關(guān)制度，協(xié)同做好各類突發(fā)事件的預(yù)防預(yù)警工作；非常態(tài)下以應(yīng)急處置為主要特征，重點(diǎn)是各聯(lián)動單位密切配合，高效進(jìn)行突發(fā)事件的應(yīng)急處置工作和善后恢復(fù)工作。“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制貫穿于鐵路應(yīng)急管理的整個過程，其核心在于整合各個應(yīng)急主體的應(yīng)急處置力量，科學(xué)梳理應(yīng)急協(xié)作流程，實現(xiàn)整個應(yīng)急資源和救援力量的優(yōu)化配置。

在專家咨詢和問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建全生命周期的“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層 3 個層次。目標(biāo)層即“路地”協(xié)調(diào)效能，這是檢驗“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制完備性的一項基本準(zhǔn)則，也是評估的最終目標(biāo)；準(zhǔn)則層是對目標(biāo)層的進(jìn)一步細(xì)分，將最終目標(biāo)轉(zhuǎn)化到應(yīng)急管理的整個生命周期，涵蓋常態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制和非常態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制的各項內(nèi)容，從應(yīng)急管理的不同階段綜合測評“路地”協(xié)調(diào)水平；指標(biāo)層是影響“路地”協(xié)調(diào)能力的各項具體指標(biāo)因素。“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)體系如圖 1 所示。

將圖 1 中評估指標(biāo)集記為U= {Cij}，其中，i=1，2，…，m，m為準(zhǔn)則層數(shù)；j= 1，2，…，Nbi，Nbi為第i個準(zhǔn)則層下的指標(biāo)元素個數(shù)。

2.2 計算評估指標(biāo)權(quán)重

運(yùn)用改進(jìn)層次分析法[8]，分別構(gòu)建 8 個判斷矩陣，利用 Matlab 軟件計算得到“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)權(quán)重?！奥返亍眳f(xié)調(diào)聯(lián)動評估指標(biāo)權(quán)重如表 1 所示。

從表 1 可以看出，在“路地”協(xié)調(diào)效能評估指標(biāo)體系中，危情源監(jiān)測通報能力C14、應(yīng)急協(xié)同響應(yīng)能力C42、應(yīng)急現(xiàn)場控制能力C44、應(yīng)急協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)C48、應(yīng)急隊伍配置C51等指標(biāo)所占權(quán)重較大，說明這些指標(biāo)元素對“路地”協(xié)調(diào)機(jī)制建設(shè)起到關(guān)鍵性作用；另外，危險源協(xié)同治理能力C15、預(yù)警信息準(zhǔn)確性C23、突發(fā)事件通報能力C41、應(yīng)急物資配置C52等指標(biāo)元素也對“路地”協(xié)調(diào)效能評估產(chǎn)生重要影響。

2.3 確定指標(biāo)評價云

邀請長期從事鐵路應(yīng)急管理工作的專家參加此次評估工作，專家針對每項評估指標(biāo)分別進(jìn)行評分，在 Matlab 軟件中，以每項指標(biāo)的專家評分值作為逆向云發(fā)生器的輸入樣本值，利用公式 ⑴ 至公式 ⑷ 計算得到每項指標(biāo)的評價云參數(shù)?！奥返亍眳f(xié)調(diào)聯(lián)動效能指標(biāo)評價云參數(shù)如表 2 所示。

圖 1 “路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)體系Fig.1 Effectiveness evaluation index system of railway and local government coordinated mechanism

表 1 “路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能評估指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Evaluation index weights of railway and local government coordinated mechanism

表 2 “路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動效能指標(biāo)評價云參數(shù)Tab.2 Evaluation index cloud parameters of railway and local government coordinated mechanism

從表 2 中可以看出，在預(yù)警信息響應(yīng)速度C22、突發(fā)事件通報能力C41、應(yīng)急協(xié)同響應(yīng)能力C42、應(yīng)急溝通協(xié)調(diào)能力C45、應(yīng)急協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)C48等指標(biāo)因素方面，“路地”雙方配合緊密，協(xié)調(diào)能力評價值為“高”；在法律法規(guī)協(xié)同支持力度C12、事故預(yù)防互助協(xié)議設(shè)置C16、應(yīng)急協(xié)同演練意向C31、應(yīng)急協(xié)同演練方案設(shè)計C32、應(yīng)急協(xié)同演練人員素質(zhì)C35和輿情信息引導(dǎo)能力C65等指標(biāo)因素方面，協(xié)調(diào)能力評價值為“中”，是“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)采取針對性的措施重點(diǎn)加強(qiáng)這些方面的工作；剩余的其他指標(biāo)因素評價值為“較高”，但仍然需要在“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制建設(shè)中注重這些環(huán)節(jié)，以全面提升鐵路突發(fā)事件應(yīng)對能力。

3 結(jié)論

（1）綜合考慮影響“路地”協(xié)調(diào)效能的各項因素，從應(yīng)急管理整個過程出發(fā)，從宏觀角度構(gòu)建了全生命周期的“路地”協(xié)調(diào)效能評估指標(biāo)體系，內(nèi)容涵蓋常態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制和非常態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制，有助于“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制的科學(xué)化、系統(tǒng)化和規(guī)范化。

（2）針對鐵路突發(fā)事件的復(fù)雜性和模糊性，利用改進(jìn) AHP 法與云模型相結(jié)合，對當(dāng)前我國“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制效能進(jìn)行宏觀評估，評估結(jié)果貼近實際，有助于進(jìn)一步挖掘“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動的薄弱環(huán)節(jié)，完善“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制。

（3）在“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制評估研究中，由于評估資料不足及數(shù)據(jù)缺少等問題，使評估結(jié)果具有一定的主觀性，因而需要對評估指標(biāo)體系進(jìn)一步細(xì)化，以獲得較為量化的評估標(biāo)準(zhǔn)。同時，“路地”協(xié)調(diào)聯(lián)動機(jī)制的評估對象也應(yīng)從宏觀向微觀轉(zhuǎn)移，并根據(jù)評估對象的不同，科學(xué)合理地構(gòu)建相應(yīng)的評估指標(biāo)體系。