基于GM(1,1)的危化品运输安全风险预警研究*

□ 王晨筠,张 营,孙 宁,王安晨

(南京林业大学 汽车与交通工程学院，江苏 南京 210037)

危化品道路运输具有业务专营，车辆专用，人员专业，安全至上的特点[1]，安全是道路运输赖以生存和发展的重要基础。危化品运输公司作为化工原料运输的直接营运者，处在危化品运输安全工作的前沿。风险评估是危化品运输公司防范危险、解决安全隐患的重要手段[2]。

传统的危化品运输风险评估方法主要有：层次分析法(The Analytic Hierarchy Process)，模糊综合评价法(Fuzzy Comprehensive Evaluation)，灰色综合评估法(Grey comprehensive evaluation method)等。层次分析法是美国匹兹堡大学教授Saaty提出的一种将一个较为复杂的决策问题分解出许多元素的定性与定量分析相结合决策方法[3][4]。模糊集合理论是由美国L.A.查德教授于1965年提出，通过综合分析出事物与其相关因素的影响关系建立了模糊综合评价模型，有效解决人们在评价过程中的主观性和客观的问题[5][6]。灰色系统理论是由我国学者邓聚龙教授提出的，该方法是综合考虑每个样本数据对最终评价结果的影响，从不确定性因素里面提取有价值的信息来实现对研究对象的正确描述[7][7][8]。

本文通过对危化品运输企业进行充分调研，分析总结出影响危化品运输企业的影响因素，建立风险评估指标体系，采用灰色评价法将其中的定性指标量化，运用灰色模型GM(1，1)进行综合评估来提高风险评估的效果和准确度，建立危化品运输风险评估模型，达到危化品运输企业对运输风险的防控及预警的目的，减少事故的发生。

1 风险评估指标体系的构建

在运输过程中，影响危化品运输的因素有很多，将其分为驾驶员因素、危化品因素、装载工具因素、车辆因素、环境因素及管理因素六个一级指标，又在一级指标下细分为二级和三级指标，最后同时利用专家评价法、借鉴相关书籍资料和主观因素评价法建立了危化品道路运输风险评价指标体系[9]，如表1所示：

2 基于灰色评价法的定性指标定量化

本文以某危化品运输公司作为考察对象。定性数据采用专家打分和调查表相结合的方式获得[10]；定量数据包括危化品运输公司提供的每个月各项运行保障数据、安全数据等，整个风险评估过程如图1所以，图中AHP为层次分析法。

图1 危化品运输公司风险评估流程

2.1 确定评价指标权重

权重集根据表1建立的指标体系获得，元素ui(i=1,2,…,n)本文采用层次分析法求取权重，得到目标层指标的权重集矩阵W。

2.2 建立评价样本矩阵

本文采取同行评议统计法，即寻找对各个层次指标比较熟悉的专家(一般要求20人)，以调查问卷的形式对指标进行单因素评价。按照评分表，形成所有指标的评价样本矩阵[11]。

dijp为第p位专家对系统中评价指标Uij的风险等级评分。

2.3 确定评价灰类

由评价指标体系决定采用5个评价灰类，灰类序号为h=1，2，3，4，5。则评价灰类的白化权函数分类如下。

第1灰类。低风险(h=1)，灰数⊗1∈[0,1,2]，白化权函数为f1，则有

(1)

第2灰类。较低风险(h=2),灰数⊗2∈[0,2,4]，白化权函数为f2，则有

(2)

第3灰类。一般风险(h=3),灰数⊗3∈[0,3,6]，白化权函数为f3，则有

(3)

第4灰类。较高风险(h=4),灰数⊗4∈[0,4,8]，白化权函数为f4，则有

(4)

第5灰类。高风险(h=5),灰数⊗5∈[5,+∞]，白化权函数为f5，则有

(5)

2.4 计算评价系数、权向量及权矩阵

(6)

(7)

(8)

(9)

2.5 综合评价

(10)

(11)

对于第x个评价项目的Ui指标综合评价结果为

(12)

取值化向量C=(1，2，3，4，5)T，计算综合评价值F为

F=A×CT

(13)

评价值为好的百分比U用式(14)表示，可以看出危化品运输公司风险评价值的高低。

(14)

3 应用举例

3.1 指标体系权重确定

通过问卷调查由危化品运输企业人员及专家对各个危险指标进行打分，采用层次分析法对各层指标体系权重系数进行计算，见表1。

3.2 确定评价指标等级及评分

采用“好，较好，一般，较差，差”5个等级评价，其对应的分数值为5，4，3，2，1。将某危化品运输企业的2011年1月-12月的各项数据统计，根据各个指标对应的评价值，得出样本矩阵如下(部分)。

3.3 综合评价

同理：

对于对工作的态度和责任心，第一评价指标对于各灰类的灰色评价权向量为

同理可得

则驾驶员因素的总灰色评价权矩阵为

由三级指标灰色评价向量，结合各指标权重向量，计算出二级指标灰色评价向量，以此类推，最终可得一级指标的灰色评价向量[12]A=W·Ai

计算得出A=(0，0.113，0.278，0.325，0.284)

因此，得到综合评价值为：

F=A×CT=(0，0.113，0.278，0.325，0.284)×(1，2，3，4，5)T=3.496

该危化品运输企业该月份的风险评价值百分比U为：

U=3.496/5×100%=69.92%

4 灰色评价法的结果分析

将得到的危化品运输企业的各个月份的数据进行分析总结，设立警戒值，找出危险性较高的因素来进行相关调整，使企业能够更好地发展。

4.1 通过环比分析确定主要影响因素

将得到的2011年1月至12月危化品运输企业风险评估节点(U)为好的概率作图进行环比分析，如图2所示，在2011年2月U节点为好的概率达到最高点，之后逐渐降低，可以看出该危化品运输企业的风险状况总体呈上升趋势。

图2 危化品运输公司风险环比分析

针对各子系统进行环比分析，变化情况如图3所示，在2、3月的风险值较高，最高的危化品因素A2，再依次找出下一层指标的变化情况，通过对比分析得出基层指标的风险值，该危化品运输企业需要对其人员进行相关培训，能够具有针对性地进行企业间的调整。

4.2 警戒值的设置

各指标等级所属区间的划分参考警戒值的计算[13]。利用层次分析法对每一个接受测试的驾驶员进行一个系统的评分，之后求解车队分值平均值(mean)和这组数据的标准差(std)。则风险度最低预警值=mean-3std，低于最低预警值则预警，建立起一个风险评估模型。

图3 子系统环比分析图

如图4所示，蓝色水平线为警戒线，若驾驶员评价得分低于警戒线时则预警。模型中1号、5号、11号驾驶员评分得分低于警戒线，产生预警信号。

图4 某危化品运输公司一车队驾驶员风险评估模型

5 分析结论

我国运输事业发展的很迅猛，所以危化品运输方面只增不减，那么达到一个高效，安全率高的运输监控和预警措施也是重中之重的。利用对驾驶员人为因素危化品运输过程风险指标分析研究和应用，得到以下结论：

①通过对危化品安全风险分析，建立了一套由6大类，21项子因素构成的危化品运输安全评价体系，为同类危化品运输安全评价提供了证据。

②通过分析，得到其安全影响因素颇多，无法量化到具体，故采用灰色评价法，对危化品运输安全风险进行评估，提高风险评估的效果和准确度。

③最终建立的风险评估模型，目的是实现驾驶员运输前进行长期监控及预警提示，减少和避免事故的发生，保证运输安全性，提高危化品企业安全运输效率和效益。