基于层次分析法的既有线电气化铁路施工风险分析

孙晓苏 上海铁路局建设管理处

近年来，我国既有线铁路电气化工程发展迅速，既有线铁路电气化工程工序复杂，安全事故的风险较大，强化对既有线电气化工程施工的风险评估显得很重要。层次分析法处理问题的程序与管理者的思维程序、分析解决问题的步骤相一致，有较广泛的应用性，易于理解和操作。本文阐述了基于层次分析法的既有线铁路电气化施工风险评估。

1 层次分析法简介

首先对项目进行深入调查研究和专家咨询，结合经验，首先确定评价目标，再明确方案评价的准则和各指标，然后把目标、评价准则和评价方案构成一个层次结构模型。评价模型确定后，按照一定规则对因素层和子因素层间各元素的相对重要性给出评估和赋值，对各个风险因素进行两两比较评分，得出若干两两判断矩阵。然后计算各判断矩阵权重、排序，并作一致性检验。最后计算综合总评分，总评分最高者即为风险最大的方案。

2 基于层次分析法的铁路既有线施工风险分析和评估

2.1 建立风险分析模型

铁路既有线电气化施工风险可以分为经济风险、政策变化风险、人员风险、技术风险、管理风险等几大类，每类均有一些显著的风险因素。经分析后，建立起如表1所示的层次分析结构图。B6-环境风险；C11-物价上涨；C12-资金供应紧张；C13-成本控制不好；C21-政策法规变化；C22-地方政府相关部门干涉；C31-人才流失；C32-员工素质问题；C41-设计问题；C42-设计方案不合理；C43-设备故障；C51-安全质量事故；C52-施工延误；C53-承包商违约；C54-协调机制不完善 ；C61-地震、火灾、雷电等；C62-地质问题

表1 既有线铁路电气化工程施工风险层次分析结构

2.2 建立因素两两比较评分和判断矩阵

通过专家调查表收集有关数据，从第二层开始，按表2所示的规则对因素层和子因素层间各元素的相对重要性给出评估和赋值，对各个风险因素进行两两比较评分，得出若干两两判断矩阵。

表2 项目风险评价分值表

根据表2，构造A-B层次的判断矩阵如表3：

表3 A-B层次判断矩阵

2.3 计算判断矩阵权重、排序，并作一致性检验

以计算A-B层次矩阵相关参数为例进行说明：

(1)求判断矩阵每行所有元素几何平均值：

(Aw)i-向量(Aw)的第i个元素。

式中：CI-一致性指标；

n-判断矩阵阶数。

查随机一致性指标（如表4所示）RI=1.24(n=6)，有：CI/RI=0.0615/1.24=0.04960<0.1

因此，A-B层次判断矩阵满足一致性检验要求。

表4 随机一致性指标RI

B-C 层次需计算 B1-C、B2-C、B3-C、B4-C、B5-C、B6-C六个判断矩阵，计算原理同A-B层次判断矩阵。

2.4 对各层次进行综合计算，然后对相对权重进行总排序

对某一评价方案的某一评价指标而言，设各层次评价的相对权重为Wi，Wij，Wijk……则该评价指标的相对权重为：

层次总排序是指同一层次所有因素对于最高层(总目标)相对重要性的排序权值。这一过程是从最高层次到最低层次逐层进行的。若上一层次A包含n个因素B1，B2…Bn，它们对于因素aj的层次单排序权值分别为b1j，b2j…bnj，（ 当 Bk与 Aj无联系时，Bkj=0），此时B层次总排序权值由表5给出。

表5 B层次总排序表

然后，同样对风险层次总排序进行一致性检验。从高到低逐层进行的，如B层次某些因素对于Aj单排序的一致性指标CIj，相对应的平均随机一致性指标为RIj，则B层次总排序随机一致性指标比率为：

当CR<0.1时，可认为层次总排序结果具有满意的一致性，否则需要重新调整判断矩阵的元素值。

由此可得C层次的排序，如表6所示：

表6 C层次排序表

由以上计算表来看：（1）权重最大的是资金供应紧张，为0.2，其次是安全质量事故为0.1674，物价上涨和成本控制不好的权重都是0.1，这四者的权重都在（0.1，1）区间，属于严重风险，应当加以研究并严加监控，加大防范力度。（2）C21-政策法规变化；C22-地方政府相关部门干涉；C31-地震、火灾、雷电等自然因素；C32-轨道结构与施工方法不相适应；C41-设计问题；C42-设计方案不合理；C43-设备故障；C52-施工延误；C53-承包商违约；C54-协调机制不完善；C61-地震、火灾、雷电等；C62-地质问题的权重都在(0.01，0.1)区间，属一般风险，项目管理者要给予足够重视，作出准确判断。要防止其万一发生造成大的损失。

由此可见，经济风险和管理风险相对来说是比较重要的，需要重点防范，以减少安全事故的发生。

3 结束语

采用层次分析法对既有线电气化铁路进行风险评估，可使决策更为科学。在应用此分析方法时，判断矩阵是评估者个人进行比较后得出的，不同的人做出的判断矩阵可能不同。层次分析法结论的质量依赖于专家的知识、经验和判断。由于受计算规则的限制，当风险因素的数目太多时，结果的可能性会受到一定的影响。