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鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究

文檔作者：吳必龍,劉作義文檔來源：北京交通大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年11月30日
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                                                                                      學術論壇
                               鐵道運輸與經(jīng)濟RAILWAYTRANSPORTANDECONOMY

文章編號:1003-1421(2014)06-0071-06中圖分類號:U298.3文獻標識碼:A

鐵路裝載加固安全風險識別與
                                   評估技術研究
         StudyonSafetyRiskIdentificationandEvaluationTechnologyofRailwayLoading
                                             Reinforcement

吳必龍,劉作義
                                           WUBi-long,LIUZuo-yi
                               (北京交通大學交通運輸學院,北京100044)
                (SchoolofTrafficandTransportation,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

摘要:通過分析鐵路裝載加固安全的影響因素,結合鐵路裝載加固的作業(yè)流程和
            主要安全環(huán)節(jié),建立鐵路裝載加固安全風險識別體系。綜合考慮風險事件的發(fā)生概
            率等級和損失大小等級,將裝載加固安全風險劃分為很高、高、一般和較低4個等
             及。運用層次分析法和模糊數(shù)學理論,研究鐵路裝載加固安全風險的綜合評估方
            法。最后以實際算例分析驗證該方法的可行性,對現(xiàn)實具有一定的指導意義。
            關鍵詞:裝載加固,風險識別,風險評估層次分析法,模糊數(shù)學

Abstract:Throughanalyzingsafetyinfluencefactorsofrailwayloadingreinforceme,combining
           withoperationprocedureandmainsafetylinksofrailwayloadingreinforcement,thesafetyrisk
          identificationsystemofrailwayloadingreinforcementwasestablished.Throughcomprehensively
          consideringtheprobabilitylevelandthelosslevelofriskevents,thesafetyriskofloading
           reinforcementwasdividedinto4gradeswhicharesuperhighgrade,highgrade,generalgrade
           andlowergrade.ByusingtheAHPmethodandfuzzymathematicstheory,thispaperstudiesthe
           comprehensiveevaluationmethodonsafetyriskofrailwayloadingreinforcement.Intheend,the
          feasibilityoftheevaluationmethodwasanalyzedandvalidatedbyusingactualexamples,andhas
            guidancemeaningtotheactualstatus.
           KeyWords:LoadingReinforcement;RiskIdentification;RiskEvaluation;AHP:Fuzzy
            Mathematics

RT&amp;amp;E
                                     第36卷第6期

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     學術論壇
                          鐵道運輸與經(jīng)濟                   鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究吳必龍等

裝           載加固中的安全隱患一直是引發(fā)鐵路貨運3類。這3類風險事件都有對應的風險因素。這些
            安全事故的重要風險源,確保裝載加固安全風險因素可以分為貨物基本特性引發(fā)的風險、裝載
      是鐵路運輸安全風險管控的重點內(nèi)容。在全路推行加固方案風險、加固材料(裝置)風險、設備運用風
      安全風險管理2的大背景下,加強裝載加固安全風險、安全操作與管理風險和外部環(huán)境風險6種,稱
      險管理,對于提高鐵路安全管理水平具有現(xiàn)實意為一級風險因素;每個一級風險因素又包含更具體
      義。裝載加固安全風險的識別與評估是裝載加固安的風險因素,稱為二級風險因素。通過羅列風險核
      全風險管理的基礎,包括對風險的感知與發(fā)現(xiàn),以對表的方法統(tǒng)計各類風險事件存在的風險因素,進
      及針對識別出的風險分析其發(fā)生的可能性和損失后行風險識別研究,構建結構合理的鐵路裝載加固安
      果,確定風險等級等。                             全風險識別體系。
      1鐵路裝載加固安全風險識別體系            2鐵路裝載加固安全風險等級
          風險識別是指風險管理人員運用有關知識和2.1風險發(fā)生概率和損失大小等級劃分
      方法,收集有關風險因素、風險事件和損失后果等       風險包含風險事件發(fā)生的概率及可能造成的損
      信息,從而發(fā)現(xiàn)導致潛在損失的風險因素。在構建失大小2個方面。因此,風險評估需要綜合考慮這
      鐵路裝載加固安全風險識別體系前,先對裝載加固2個方面,簡潔、直觀地表達風險等級。根據(jù)《鐵
      的安全影響因素進行分析。                         路交通事故調(diào)查處理規(guī)則》以下簡稱《事規(guī)》)
      1.1鐵路裝載加固安全影響因素                   的有關規(guī)定和現(xiàn)場作業(yè)實際情況,借鑒多家鐵路局
          根據(jù)裝載加固及運輸途中可能存在的危險,將(集團/公司)關于貨運風險等級的劃分辦法,得出
      裝載加固安全影響因素劃分為貨物基本特性、裝載風險發(fā)生概率等級劃分如表所示,風險損失大小
      加固方案、加固材料(裝置)、運輸設備、安全操作等級劃分如表2所示。
      與管理和外部環(huán)境6類。                                        表1風險發(fā)生概率等級劃分
          在6類影響因素中,貨物基本特性是指貨物自
                                                         等級      1       234       5
      身特性和裝載加固要求,如尺寸、重量、狀態(tài)、包
      裝等。裝載加固方案包括貨物裝載方案、加固方法定性描述非常罕見很少發(fā)生偶爾發(fā)生可能發(fā)生頻繁發(fā)生
      的設計和加固強度的計算等。加固材料(裝置)因
                                                                   表2風險損失大小等級劃分
      素主要包括加固材料(裝置)的規(guī)格和質(zhì)量是否過等級定性描述            損失程度
      關、作業(yè)人員的使用方法是否正確等。運輸設備因
                                                          1         需考慮             后果較小
      素包括3個方面的內(nèi)容:運輸線路的條件、運載車
      輛的狀態(tài)、裝卸設備和計量檢測設備的運用。安全
      操作與管理因素主要涉及人的管理,包括作業(yè)人員                                                          234         一般             一般D類事故
                                                                    較嚴重           一般C類事故
                                                                    很嚴重         一般B類及以上事故
      的素質(zhì)與技術水平、安全管理規(guī)章與制度的落實情
      況、職工業(yè)務培訓與安全教育的開展情況、應急預2.2風險等級劃分
      案的制訂等方面。外部環(huán)境因素包括自然環(huán)境(如       綜合考慮風險事件的發(fā)生概率等級和損失大小
      大風、洪水、雷擊等)和社會環(huán)境(如鐵路沿線社會等級,建立鐵路裝載加固安全風險等級評價矩陣如
      治安與居民素質(zhì)等)。                               表3所示。在表3中,將裝載加固安全風險劃分為
      1.2鐵路裝載加固安全風險識別體系               很高、高、一般和較低4個等級,分別用A、B
           根據(jù)鐵路裝載加固的作業(yè)流程和主要安全環(huán)C、D表示,各等級的評判標準如下。
      節(jié),裝載加固存在的風險事件可以分為裝載加固方       A級:風險等級很高(高度風險,不可接受)
      案設計及審批受理風險,裝載加固方案實施與作業(yè)具有突發(fā)性、源頭性、系統(tǒng)性的特征,可能導致的
      風險,運輸途中貨檢和計量安全檢測監(jiān)控設備風險后果非常嚴重。對應于《事規(guī)》中,可能導致一
                                                          RT&amp;amp;E
                                                          第36卷第6期

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                                                                                       學術論壇
      鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究吳必龍等                    鐵道運輸與經(jīng)濟

表3風險等級評價矩陣                                                       其按照各自的一級風險因素繼續(xù)細分為不同的子
                損失大小等級                                                       集,即a1={b1,b2,…,b},其中b是第i類
      發(fā)生概率等級                           需考慮一般較嚴重很嚴重風險事件的第m項一級風險因素;同理,將b再
             頻繁發(fā)生                                         很高很高細分,可以得到其二級風險因素為bm=cm
             可能發(fā)生         一般                很高m2,…,cn。由此得到鐵路裝載加固安全風險評估的多級遞階結構模型。
             偶爾發(fā)生         一般一般                      評價集是由對評判對象可能做出的若干評估結
             很少發(fā)生         較低一般一般           果所組成的集合,根據(jù)裝載加固安全風險等級的劃
             非常罕見                            較低較低一般一般分結果,將評價集劃分為4個等級,即
                                                           V={v,v2,v,v}=a,,C,D)(1
      般B類(旅客列車C類)及以上事故發(fā)生,或者由于3.2風險因素權重值的確定
      自然災害、設備設施故障等突發(fā)性事件,已經(jīng)危及       風險因素權重值對評估結果的可信度有較大
      行車和人身安全,需要果斷采取措施解決的風險。影響。利用層次分析法,通過專家打分構造判斷矩
          B級:風險等級高(中度風險,不可接受),陣,并且求得滿足一致性檢驗的矩陣特征值和特征
      具有易發(fā)性、階段性、子系統(tǒng)性的特征,可能導向量,進而可以得到各層級風險因素的權重值。
      致的后果嚴重。對應于《事規(guī)》中,可能導致3.2.1構造判斷矩陣
      般C類事故,需要立即采取措施解決的風險。             根據(jù)層次分析法的判斷尺度,以因素集內(nèi)上一
         C級:風險等級一般(低度風險,不可接受),層某元素作為判斷基準,對與之相關的下一層元素
      具有局部性的特征,可能導致的后果較大對應于的相對重要性進行兩兩比較從而建立一系列的兩
       《事規(guī)》中,可能導致一般D類事故,需要適時兩判斷矩陣X-(x)如下。
      采取措施解決的風險。
         D級:風險等級較低(極低風險,可接受),具                                                             :                                                                               :
      有個別性的特征,可能導致的后果較小,通常是漸
                                                                                                   (2)
      近發(fā)展或局部性的風險。此風險等級需要繼續(xù)觀測                                                           x=x…x…x
      其發(fā)展,以使采取相應措施解決。                                                                :

3鐵路裝載加固安全風險綜合評估方法
                                                       式中:xp表示p因素相對于q因素的重要程度,
           在歷史經(jīng)驗和專家觀點的基礎上,綜合運用層xp>0且有x=1xpgx值越大,代表p因素
      次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AH和模比q因素的重要程度越高;其值等于1時,代表2因
      糊數(shù)學理論,提出鐵路裝載加固安全風險綜合評素的重要性大體相當
      估方法。該方法的基本原理是:首先構建鐵路裝3.2.2計算相對權重
      載加固風險評估多級遞階結構;其次確定評判對象        利用幾何平均法計算風險因素相對權重的值,
      的因素集和評價集;再次分別確定因素集中各個元具體過程如下
      素的權重,以及其對于評價集中各元素的隸屬度;         1)求判斷矩陣每行元素的幾何平均值。
      最后通過模糊合成運算,歸一化和集化處理,得到
                                                                                                   (3)
      模糊綜合評估的結果。
     3.1建立評估模型因素集和評價集                     (2)將歸一化,計算相對權重
           因素集中的元素包括影響評判對象的各種因
                                                                                                   (4)
      素,用F表示,有F={a1,a2,a3},其中a1(i=1,
      2,3)代表風險識別體系中的3類風險事件,并將(3)計算判斷矩陣的最大特征值
                                          RT&amp;amp;E73
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    學術論壇
                        鐵道運輸與經(jīng)濟                   鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究吳必龍等
                                                (5)(,2,z,z                                                                                                  10
         Amar-[()nop
                                                      式中:Z為一級風險因素b在j風險級別下的評
     式中:(X)為向量X的第p個元素。               估結果。若Z的各分量之和不為1,則還需要對
         (4)進行一致性檢驗。計算出mx后,可以根其進行歸一化處理。利用最大隸屬度法進行集化處
     據(jù)公式(6)、(7)計算一致性指標C和隨機一致性比理,最終得到一級風險因素b的風險等級。在得
     率CR的值。當CR<0.1時,說明判斷矩陣和求出出b綜合評判向量的基礎上,可以用類似方法繼
     的相對權重達到了要求否則,對判斷參數(shù)x進續(xù)向上進行評估。將bm的綜合評判向量組合起
     行調(diào)整和修正,重新構造新的判斷矩陣。             來,成為a的隸屬度評判矩陣,再與一級風險因素
          CI=(Amax-n)(n-1)                    (6)的權重分配向量a=(0m)進行模糊計算,得到a的
          CR=CI/RI                              (7)綜合評估結果。
        R為平均隨機一致性指標,該指標是通過多次
     (500次以上)重復進行隨機判斷矩陣特征根計算之4算例
     后取算術平均得到的,可以查表獲得。                   應用上述鐵路裝載加固安全風險綜合評估方
     3.3級風險模糊綜合評估                       法,給出鐵路裝載加固方案設計及審批受理風險事
     3.3.1一級風險隸屬度評判矩陣                   件的模糊綜合評估實際算例。
          通過專家打分和歸一化處理,分別確定評判對4.1計算風險因素權重值
     象對評價集中各個元素的隸屬度值。設因素集中的       按照裝載加固方案設計及審批受理風險事
     二級風險因素cmn對評價集中第j個風險級別的隸件a1的風險識別結果,可以構建如圖1所示的多級
      屬度為t,則對c進行單因素評估的結果可以用遞階結構模型。通過專家打分,分別建立a1至b
      隸屬度評判向量Tn表示為                         層及b至c層的判斷矩陣如表4至表8所示,求
          Timn=(,t,I,)                (8)出權重值如表9所示。
          將二級風險因素隸屬度評判向量Tm,T2,…4.2生成評判矩陣
      Tm組成一個總矩陣Tm,即為一級風險因素b的隸       對專家打分得出的各二級風險因素c風險等
      屬度評判矩陣。                                   級結果進行整理,得出二級風險因素的隸屬度如表
                                                     10所示。
                                                      4.3模糊綜合評估
          T                                      9        利用加權平均型算子進行模糊合成運算,可以
                                                      得到各級風險因素對評價集的綜合評判向量。對向
                                                      量進行集化,得到模糊綜合評估結果如表1所示。
     3.3.2一級風險模糊綜合評估                         由表11可知,在導致裝載加固方案設計及審
          根據(jù)通過層次分析法得到的各二級風險因素權批受理風險事件發(fā)生的一級風險因素中,貨物基本
      重分配向量=(m)和一級風險因素的隸屬度評特性、安全操作與管理的風險等級最低,屬于D級
      判矩陣T,運用模糊數(shù)學理論中的模糊算子可以求風險,裝載加固方案和加固材料(裝置)的風險等
      得一級風險因素綜合評判向量Z,即Z=t級較高,屬于C級風險,需要重點關注,并且采
      這里選取加權平均型算子M(⊕)進行模糊運算取合理措施進行風險控制;在二級風險因素中,
      如下。                                          C112,C121,123+131,C132,145的風險等級較高,
                                   IIISt'1                                                      屬于C級風險,需要重點關注,并且采取合理措施
         t(m)進行風險控制。裝載加固方案設計及審批受理風險
                                   imm事件的風險等級為C級,雖然風險程度屬于低度風
                                                   險,但仍然不可接受,需要適時采取措施控制風
                                                      74RT&amp;amp;E
                                                         第36卷第6期

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                                                                                      學術論壇
      鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究吳必龍等                   鐵道運輸與經(jīng)濟

裝載加固方案設計及審批受理風險

貨物基本特性           裝載加固方案         加固材料(裝置)            安全操作與管理
            發(fā)的風險b             風險b2                風險b13                   風險b14

托運人對托運裝載加貨物裝方案中車種選加固材加固材限界資超范圍、試運項超限電審批裝
         提報的方提交固方式載加固無裝載擇不當料(裝料(裝料不正越權審管理報批示載加固
          格(外規(guī)格未符合全要求意圖或
          形尺寸測量、《鐵路采取措制圖不                                                    擇不當量不良新不及擅自法錯誤作人員
                                                                               擴大試業(yè)務素
          件重、復查或貨物裝施,對規(guī)范                                     運范圍        質(zhì)不高
          重心位測量方載加固活動部                                           未建立       受理把
          置等)法不正規(guī)則》件未提                                           試運方        關不嚴
         不正確確c規(guī)定c2出加固                                           案管理
                              要求和                                                                                            4
                                                                               臺賬
                              方法                                             等)c4
                              122

圖1裝載加固方案設計及審批受理風險因素3級遞階結構
                表4a1至b層次兩兩判斷矩陣                       表8b4至C14層次兩兩判斷矩陣
          a        bb12b13b14          b141411414344
          bu        1        1/5       1/3       1/3          C1411151/2117
        b12        5        1        2        2          C14251351/3
          b13        31/2       1        1          C4321/3121/5
        b431/21        1          C14411/51/2117
                                                          C457357
                表5b至c層次兩兩判斷矩陣
          b                                                             表9裝載加固方案設計及審批受理風險權重表
                        1                  3             一級風險相對權重二級風險相對權重CR值
        Ci12          1/3                                                   c0.7500
                                                          b0.0820
                                                                             110.2500                                                                                        0.000
                表6b至層次兩兩判斷矩陣                                   C120.5638
          b2       C121C122      C123C24                            C1220.2634
                                                          b120.4486                      0.0441
        C21       1         3        5        7                            C120.1178
        C221/3        1        3        5                            C1240.0550
        C21/51/31        3                             C13      0.2500
        C241/71/51/31                                                          b130.2347                     0.0000
                                                                             C1320.7500
                                                                             C1410.0588
                表7b1至C13層次兩兩判斷矩陣                                   C1420.2619
         b13                            C132              b40.2347140.10560.0164
        13             1                 1/3                                1440.0588
        C132            3                 1                                 C145    0.5149

RT&amp;amp;E
                                      第36卷第6期

2002-2019AsposePtyLtd
     學術論壇
                          鐵道運輸與經(jīng)濟                   鐵路裝載加固安全風險識別與評估技術研究吳必龍等

表10裝載加固方案設計及審批受理風險隸屬度                                                      加固安全風險識別與評估技術,分析影響鐵路裝載
                                 評價等級                                                     加固安全的因素,提出鐵路裝載加固安全風險綜合
       一級風險二級風險   ABCD評估方法,該方法將定性與定量方法相結合,綜合
                 cm0.00.10.20.7                                                      運用層次分析法和模糊數(shù)學理論對裝載加固的安全
         bu                                          風險等級進行評價。由實際算例的結果可知,通過
                 0.00.20.40.4該方法得到的評估結果比較符合現(xiàn)場實際,具有一
                 cm0.00.30.50.2
                                                      定的現(xiàn)實指導意義。
                 c0.00.00.20.8
         b
                 c0.00.30.40.3參考文獻:
                 cn0.00.20.30.5中華人民共和國鐵道部鐵路貨物裝載加固規(guī)則[M].北
                 c0.10.20.50.2        京:中國鐵道出版社,2006
         b
                 cm0.00.30.50.22中華人民共和國鐵道部運輸局關于全路貨運系統(tǒng)推行安
                 c0.00.10.30.6        全風險管理的實施意見鐵道貨運,2012,30(5):48-
                 ci0.10.30.20.4                                                       51
                c40.00.00.20.83]劉鉤風險管理概論M].3版北京:清華大學出版社,2013.
                 c0.00.00.40.64]中華人民共和國鐵道部鐵路交通事故調(diào)查處理規(guī)則鐵
                 c0.10.20.40.3
                                                         道貨運,2008,26(7):3947.
                                                    5]張炳江,層次分析法及其應用案例M].北京:電子工業(yè)出
                     表11風險評估結果
                                                         版社,2014
     風險事件風險等級一級風險風險等級二級風險風險等級6]謝季堅,劉承平,模糊數(shù)學方法及其應用M].4版,武漢:
                                                         華中科技大學出版社,2013.
                      bD
                                      Cuz
                                               c17]張莉,蓋宇仙運用改進層次分析法評價闊大貨物裝載
                                     c                                                         加固方案[,鐵道運輸與經(jīng)濟,2006,28(6):70-72.
                       buc
                                      c23

boc

b14                                              DCDCCDDDDC                                                          收稿日期:201405-12
                                                         責任編輯:馮姍姍
                                      C124
                                      c

聲明
                               CaD                                                      為擴大本刊及作者知識信息交流渠道,加
                                                     強知識信息推廣力度,本刊已許可中國學術期
                                     cus                                                     刊(光盤版)電子雜志社在CNK中國知網(wǎng)及其系
                                                     1列數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品中,以數(shù)字化方式復制、匯編、發(fā)1
      險,與現(xiàn)場實際情況基本吻合。實例進一步驗證了行、信息網(wǎng)絡傳播本刊全文,凡作者向本刊提交
     該評估方法的可行性和有效性。
                                                      1文章發(fā)表即視為同意編輯部上述聲明,由編輯部1
                                                      !一次性給付作者文章著作權使用費與稿酬。
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          通過引入風險管理理論與方法,研究鐵路裝載
                                                         RT&amp;amp;E
                                                     76第36卷第6期

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